智能化技术在高层建筑绿色建筑设计中的创新应用分析

智能化技术在高层建筑绿色建筑设计中的创新应用分析

郑仙枝

浙江建院建筑规划设计院

摘要：科学技术的发展，我国的智能化技术有了很大进展，并在高层建筑绿色建筑设计中得到了广泛的应用。智能化绿色建筑施工中低耗节能理念的应用，是实现建筑可持续发展的重要途径。基于此，本文就智能化技术在高层建筑绿色建筑设计中的应用进行研究，以期为推动绿色建筑发展提供经验借鉴和参考。

关键词：智能化技术；绿色建筑设计；能源效率；可持续发展

引言

建筑节能与可持续发展是现代工程建设的重要方向，有利于提高城市建设质量，降低人类活动产生的负面影响，促进经济建设与生态建设的和谐统一。在全球资源紧张、环境持续恶化的时代背景下，可持续发展理念更加注重节能降耗，提倡绿色建筑设计，提高资源循环利用率，注重新能源的推广和应用。随着智能化技术的发展和普及，建筑的节能措施和节能技术的日益完善，构建的空间环境将更为舒适、健康、和谐。

1绿色建筑设计的理念

当前资源利用率低、能源总量紧张、生态系统失衡、环境污染严重等问题已成为制约社会经济可持续发展的因素。绿色建筑设计理念以建筑设计为抓手，通过充分考虑建筑施工与投运后的节能性、环保性以及功能布局的合理性与科学性等，切实优化绿色建筑设计方案。在建筑工程中应用绿色建筑设计理念，需要从建筑工程的各个分部分项工程以及建筑工程实施的各类施工要素着手，强化绿色、节能、环保材料与技术的渗透式应用，提高建筑工程资源与能源的利用率，降低建筑工程施工能耗，减少环境污染，为住户提供更加适宜且经济的建筑环境条件。因此，绿色建筑设计的核心体现在绿色，即技术绿色、材料绿色、设计理念绿色推动建筑绿色，真正达到节约用地、节约能源、节约材料、节约用水的目的。相较于传统建筑设计的闭合式、隔绝式理念，绿色建筑设计理念侧重于充分运用外界的自然环境与气候条件提高室内居住环境的适宜性，减少室内环境保持的经济成本支出以及能源消耗，切实提高建筑使用的功能性、环保性、节能性与舒适性。2智能化绿色建筑中融合低耗节能理念的基本原则

2.1结构节能原则

为了实现结构节能，设计过程中需要对建筑结构进行全面优化，以提高建筑的保温和隔热性能。如选择具有高效保温性能的建筑材料，如保温砂浆、聚氨酯等；设计合理的建筑体形，利用建筑自身的形态来减少能耗；采用南北朝向、增加建筑的保温层等；合理设置窗墙比，控制窗户的面积和位置，以减少能源散失；同时，利用自然通风，通过建筑设计来实现室内环境的自然调节，降低采暖和空调能耗。

2.2局部细节关注

除了整体规划，局部细节的关注也是节能设计不可或缺的部分。这包括窗户的大小和位置、隔热材料的选择以及建筑密封性的提高等。这些细节虽小，但对提高能源利用效率和室内舒适度有着重要影响。例如，使用高效的隔热材料可以显著减少冷暖空调的能耗，而合理的窗户设计则可以最大化自然光的利用并减少热量损失。

2.3高效集成应用原则

高效集成应用原则主要依赖于智能化控制技术、信息化技术、计算机网络技术、自动化集成处理技术等的发展，通过模块化、标准化设计，为管理者提供界面友好的操作系统和个性化服务，实现智能化集成管理，从而降低建筑运营成本。

2.4合理性原则

绿色建筑设计在满足施工材料、施工工艺、施工设备以及后期建筑投运后建筑本身的节能、减排、绿色、环保特性外，还应高度重视建筑设计的最基础内容，即建筑工程的质量符合相关技术规范与要求、建筑工程的功能布局符合居住人员的实际使用需求，不能单纯为了追求建筑的绿色与环保而无视建筑工程设计与实施的必要性原则与客观规律。因此，绿色建筑设计应合理、科学，以免建筑工程施工质量不过关而带来二次返工或严重的安全隐患。

3智能化技术在高层建筑绿色建筑设计中的应用

3.1智能照明系统

该系统巧妙地结合了自然光和人工照明，以达到节能和增强用户体验的双重目标。通过安装在建筑内外的传感器，系统能实时监测自然光的强度和方向，在日光充足时，自动减少人工照明的强度，反之则增强。此外，系统还可根据居住者的活动模式和偏好调整光照强度和色温，创造更加舒适和健康的照明环境。这种智能照明设计不仅提高了能源利用效率，也显著改善了居民的生活质量。如图一。

图一  智能化照明技术应用示意图

3.2节能设备与控制系统

节能设备的使用和智能控制系统的集成，是实现住宅建筑节能的另一关键策略。例如，在“上海天山花园”住宅项目中，采用了高效节能的家用电器和先进的中央控制系统。这些设备包括变频空调、ＬＥＤ照明和高效热水器等，都是按照节能标准精心选择的。中央控制系统能够根据户主的生活习惯和外部环境条件，自动调节设备运行，优化能源使用。数据显示，这种集成化的节能解决方案使得住宅的能耗比同类建筑降低了约30％。

3.3自然通风智能化设计

在建筑节能与可持续发展中，自然通风设计与采光设计同样重要。根据集成化设计理念，可以将采光设计与通风设计共同考虑，以建筑围护结构设计为基础，通过呼吸式玻璃幕墙系统，实现采光控制与通风控制的有效结合。建筑设计中的自然通风利用需要根据气候条件，充分利用风压、热压原理，并结合机械辅助手段，为建筑室内提供新鲜空气，实现释放热量、物理降温的目的。所以，在设计时除了要考虑自然环境、朝向布局、细部构造、室外绿化等主要因素外，还要针对太阳能强化自然通风以及计算机模拟自然通风方面着重研究，构建一个有组织的自然通风系统，能够得到可视化的通风设计效果，为室内风环境设置提供数据参考。智能化建筑自然通风系统在自然通风设计的基础上加入智能控制环节实现，主要包括通风装置、控制系统以及各种传感器。电动翻板是典型的智能通风装置之一。其传感器负责采集阳光、温度、雨量、风速等方面信息，在当相关数据超过设定允许值时，传感器会将信息传递给控制中心，控制中心发出操作指令，调整通风装置工作状态。通过合理设置通风控制优先级，保证在不同气候条件下的设施安全。此外，还通过合理控制通风系统创造舒适健康的室内环境，比如，在风力或降雨过大时，强行控制通风装置关闭；当雨过天晴后，根据室内外传感器采集到的数据，调整通风装置开启状态，利用风压和热压进行空气自主交换，满足室内温度和空气流通调整的需求。因为影响自然通风的因素比较多，在进行智能化节能设计时，需要结合气候条件、总图设计、建筑设计、结构设计等多学科多专业进行。如果要实现风压通风，就应该着重考虑整体建筑布局，并且对建筑外形、风向等方面加强研究，科学计算压力差，通过巧妙设计，将穿堂风合理应用。这主要是利用了室内外存在高度差、温度差、密度差，造成室内外气压不同，从而产生热压效果的热压通风的主要原理。

3.4利用BIM技术设计

首先，对于装配式建筑设计的门和窗户一定要上下对齐且垂直排列，保证其设计的大小和平面位置能满足整个建筑结构承载力的需求，并符合部件设计要求。同时，针对卫生间和厨房等空间的平面布置一定要结合具体要求，保证空间设计的实用性，满足住户使用需求。其次，为保证装配式建筑设计的整体质量和设计效果，针对平面设计工作一定要引起重视，企业相关人员和设计工作者一定要切合实际，对于模数的协调原则进行严格遵守，在对套型模块尺寸和种类进行优化的基础上，针对预制构件的标准化以及通用程度进行提升，确保装配式建筑工程总体质量，并尽可能减少不必要的成本支出。想要达到这一效果，就需要企业和设计人员在针对方案展开设计时，根据实际使用需求对整个空间分布进行科学合理的划分，最后再参考具体设计规范和要求，对工程进行全面定位，确定具体组合形式以及套型模块等。另外，在开展平面设计工作时，企业需要联合设计人员针对整个工程项目的装配式结构模式以及空间特征展开具体研究，通过有效措施以及严格的执行标准，确保功能模块设计的标准化。在设计建筑平面图时，要尽可能按照大空间布局的设计原理，针对其中承重墙和管井位置进行合理把握，保证整体装配式建筑空间的可变性和灵活性，方便用户后期根据自身需求灵活调节，而不是始终维持整个空间的一成不变。最后，企业和设计人员还需要根据建筑需求对建筑内部具体的功能空间进行布局和区分，确保整个空间设计和分布的合理性。比如，装配式建筑因其独特的结构特性从而会按照建筑大小将其构件划分成不同尺寸，即使同类构件，位置不同其尺寸上也存在一定差异。而BIM软件通过其自身的参数化设计功能，在绘制预制混凝土构件时，对于同类型构件，只需要设计一个模板，然后根据需求填入具体的参数即可，全面提升绘图效率和正确性，即使存在尺寸上的偏差以及结构上的输入错误时，也能快速解决，统一修改，减少很多麻烦。

3.5智能物业管理系统

智能物业管理系统是一种基于互联网技术和物联网技术的智能化管理系统，旨在为住宅建筑提供更加高效、便捷的物业服务。通过智能物业管理系统，居民可以实现对小区设施的远程监控和管理，例如电梯、门禁等。同时，系统还可以根据小区的特点进行自动调整，提高物业管理效率。智能物业管理包括以下方面：首先是远程监控和管理，通过智能物业管理系统，居民可以通过手机、电脑等终端设备对小区的设施进行远程监控和管理。例如，当电梯出现故障时，居民可以通过手机拍照或视频通话等方式将故障信息发送给物业管理人员，以便及时维修。此外，系统还可以对小区的各项设施进行实时监测，确保其正常运行。其次是自动调整和管理，智能物业管理系统可以根据小区的特点进行自动调整和管理。例如，当小区的停车位出现紧张时，系统可以根据车辆的进出时间对车位进行动态分配，提高车位的利用率。此外，系统还可以对小区的绿化、清洁等工作进行计划和管理，确保小区的环境整洁、优美。最后是提高物业管理效率，智能物业管理系统可以提高物业管理的效率。通过该系统，物业管理人员可以随时了解各项工作的进展情况，及时发现和解决问题。

3.6资源节约和生态友好

绿色建筑是指在建筑环境设计、建造、使用、改善等过程中，充分考虑生态环保和节能降耗等因素，不仅强调建筑材料的环保性能，也注重室内外空气质量、水资源利用、能源利用和废弃物减少等方面的科学设计和技术创新。在实现建筑功能需求的同时，尽可能地减少对自然资源的消耗、污染和破坏，以达到最佳的环保效果和经济效益。随着人类经济和社会发展的加速，人们对生活环境的要求也越来越高，其中，对于建筑环境的要求也日益高涨。绿色建筑作为一种新兴的建筑理念，旨在在满足人们生活及工作需求的同时，减少对自然环境的影响，强调生态环保和践行可持续发展的理念。因此，绿色建筑和生态资源保护的关系紧密相连。深入探讨绿色建筑和生态资源保护关系关系到绿色建筑设计是否能够成功落成并取得实效。

3.7智能化节能监管系统的应用

智能化节能监管系统是一种通过对建筑能耗进行实时监测和统计，为节能管理提供数据支持的技术。这种系统利用先进的智能化技术和传感器设备，对建筑物的能耗情况进行实时监测和数据采集，通过分析和处理这些数据，为节能管理提供科学依据和决策支持。智能化节能监管系统的应用需要考虑多个方面，包括能耗监测设备的布置、数据传输和处理系统的设计、数据分析和管理软件的开发等。在实际应用中需要根据建筑物的特点和使用需求，进行合理的系统设计和设备选型，确保智能化节能监管系统的可靠性和有效性。智能化节能监管系统具有多种优势和功能，包括对建筑能耗进行精准监测和统计、对能耗数据进行实时分析和处理、提供节能管理和优化建议等。通过应用智能化节能监管系统，可以帮助建筑物管理者更加全面地了解建筑的能耗情况，制定更加科学的节能管理措施，提高建筑的节能性能和环保性。

3.8暖通工程绿色设计

采暖施工涉及热水采暖、后加保温层以及防潮层等施工内容。在对保温层和防潮层施工时，按照节能和设计要求的标准，对材料厚度、规格大小进行严格控制，要做到合理运用材料、科学选择施工技术。此外，要对保温管道的铺设格外重视，不仅要做到相应的平整度要求，还要在铺设粘贴等操作过程中，避免出现管道松动的问题，进而导致保温效果不佳。再者是防潮层的施工过程，在保证不会出现气泡、褶皱等情况的同时，还要保证施工可以完全密封、完全规范地进行，为提升建筑防潮性能打下良好的基础。散热器的安装工作也不可小觑，要注意墙面和散热器安装位置的距离；要对所需要连接件的安装拆卸问题进行重点分析。而在散热器支撑架的布置方面，要遵循其对称性原则。由于布置需要做到紧密且完整，所以要对其做最好的防护措施，避免出现太过密集导致支架相互接触失去完整性的情况。热水采暖系统中，安全是第一位。在严格筛选采暖系统节能性的同时，要对压力平衡装置、温度控制装置、计量装置等进行严格把控，这样工作开展更具合理性，为维护和观测工作也打下了良好基础。

4绿色建筑未来发展方向和挑战

绿色建筑未来的发展将迎来更多的发展机遇。其中,技术创新是推动绿色建筑发展的关键。未来,建筑材料、节能设备等领域的技术将不断创新,为绿色建筑提供更先进、高效的解决方案。另外,社会意识的增强也是绿色建筑发展的关键。人们对环保和可持续发展意识的增强,将促进绿色建筑理念的普及和推广。政策支持和法规的完善也将是绿色建筑发展的重要保障,各级政府应出台更严格的环保政策,鼓励和支持绿色建筑的发展。虽然绿色建筑发展前景广阔,但也面临一些挑战,如建筑成本较高、技术标准统一性不足、市场认知度不够等。解决这些挑战需产业界、政府和社会各方的共同努力,促进绿色建筑的可持续发展。高层绿色建筑在城市可持续发展中担任重要角色,对城市环境产生深远而积极的影响。其建设不仅可有效降低能源消耗和碳排放,更为城市提供了优化利用空间的新思路。未来,绿色建筑发展需面对技术创新和社会认知提升等挑战。技术创新将持续推动绿色建筑发展,提高公众对可持续发展的认知也至关重要。政策支持和行业间合作将成为推动绿色建筑发展的关键动力。尽管面临诸多挑战,但通过共同努力,解决这些问题将为绿色建筑的可持续发展铺平道路,为民众创造更宜居、环保的生活环境。

结语

综上所述，智能化设计和节能设计是建筑设计的主要发展方向，有利于解决建筑行业高能耗、高污染的现实问题，降低人类活动对资源环境产生的负面影响，为人们提供便捷、舒适、健康的活动空间，对实现“碳中和、碳达峰”起到重要的作用。所以，必须在实际工作中践行可持续发展理念，以信息采集、分析、处理为核心，运用现代化、智能化以及绿色节能的技术手段，提升建筑工程全寿命周期的综合效益。

参考文献

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