智能建筑源于20世紀80年代初期的美國,當時美國建立了世界第一幢智能大廈,大廈配有語言通信、文字處理、電子郵件、市場行情信息、科學計算和情報資料檢索等服務,實現自動化綜合管理,大樓內的空調、電梯、供水、防盜、防火及供配電系統(tǒng)等都通過計算機系統(tǒng)進行有效的控制。智能建筑可以說是建筑史上的一個重要里程碑。
目前,每個國家對于智能建筑的定義都不盡相同,我國建筑業(yè)普遍認同的定義是:智能建筑指通過將建筑物的結構、系統(tǒng)、服務和管理根據用戶的需求進行最優(yōu)化組合,從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。
智能建筑的特征
智能建筑是集現代科學技術之大成的產物,其技術基礎主要由現代建筑技術、現代電腦技術、現代通訊技術和現代控制技術所組成。其具有以下特征:
1、大規(guī)模的建筑運行數據采集與保存。
數據是建筑智能化的基礎。對大規(guī)模的數據進行分析,才能通過人工智能的方式對建筑進行更加高效、安全、節(jié)能的控制管理。簡言之,大部分的人工智能方法都是“找規(guī)律”--通過大量的數據找出數據中相關參數的統(tǒng)計學關系。如果沒有大量的“true data”,那么規(guī)律自然就找不出來。但是目前,即使是非常高標準的建筑項目也缺乏有效的建筑運行數據的采集與(長期)保存。即便是建筑中安裝了建筑自動化系統(tǒng),因為缺乏數據保存的能力,一般來說大部分傳感器采集的數據也只會保存很短的時間。
2、建筑運行數據的高效管理。
建筑雖然不是什么精密儀器,但其中包含的數據量也很大。即使是一個普通的小型辦公建筑,其建筑自動化系統(tǒng)中的數據點也有上千個。而通常這些數據點并沒有一個統(tǒng)一的命名規(guī)范,查找管理的時候很不方便。目前已經有人研究如何將建筑運行數據整合進bim(建筑信息模型)中去。但問題是,首先,原生的bim數據標準(例如ifc)并不支持實時運行數據的整合;其次,bim的發(fā)展其實被那些大公司把持,只有他們有意愿推動才行。除此之外,還有很多研究應用一些數據挖掘的方法來確定某個數據點的物理意義。
3、更完備的執(zhí)行器網絡。
目前的智能建筑的發(fā)展趨勢是建筑中安裝了越來越多的傳感器,但是執(zhí)行器的數量是遠遠不夠的。一般來說建筑中能夠自動化控制的系統(tǒng)只有空調系統(tǒng)。其他與室內環(huán)境參數息息相關的組件,例如窗戶的開關、百葉窗等都是手動控制的。雖然有自動控制相關的產品,但是成本很昂貴。這樣一來,目前的建筑智能控制的研究便都集中于室內熱環(huán)境的控制。但其實,影響居住者滿意度的不僅僅是熱環(huán)境,還有光環(huán)境、自然通風、空氣質量等等。但問題是這些東西在大部分建筑中是不能被自動調節(jié)的。
4、以人為本。
現在智能建筑中有個很火的概念叫“人在回路”(human in the loop),其具體意義就是智能建筑要以建筑中每個人的舒適與健康作為最重要的目標,并且居住者要能夠真真切切的控制其所在的建筑環(huán)境。傳統(tǒng)的商業(yè)建筑控制中,居住者基本上是不能控制建筑中的任何東西的。智能建筑創(chuàng)造了安全、健康、舒適宜人的辦公、生活環(huán)境,從而能大大提高工作效率,能滿足多種用戶對不同環(huán)境功能的要求。
5、綠色節(jié)能。
最大限度地節(jié)省能源是智能建筑的主要特點之一,其經濟性也是該類建筑得以迅速推廣的重要原因。
智能建筑離不開樓宇自控系統(tǒng)
眾所周知,要實現建筑智能化,需要具備3a系統(tǒng),包括bas系統(tǒng)、cas系統(tǒng)、oas系統(tǒng),即樓宇控制系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)。
可見,智能建筑的建設離不開樓宇自控系統(tǒng)。
如今,建筑管理者為了建立更為舒適的環(huán)境正在尋找創(chuàng)建完美室內環(huán)境的方法,越來越注重通過優(yōu)化控制提高管理水平和環(huán)境質量的可調性,樓宇自控系統(tǒng)正是實現這一目標的關鍵一步,目前樓宇自控已被廣泛應用于各種智能建筑中,為人們提供舒適的建筑環(huán)境,給人們的生活及工作帶來了極大便利。
智能建筑是現代高科技的結晶,是建筑藝術與信息技術的完美結合。
樓宇自控系統(tǒng)作為智能建筑的一個重要組成部分。它將建筑物內的空調系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、冷熱源監(jiān)控系統(tǒng)、送排風監(jiān)控系統(tǒng)、風機盤管監(jiān)控系統(tǒng)等眾多分散設備系統(tǒng)集成到一個系統(tǒng)平臺,對各個設備的運行、安全狀況、能源使用狀況及節(jié)能管理實行集中監(jiān)視、管理。同時,依靠強大軟件支持下的計算機進行信息處理、數據分析、邏輯判斷和圖形處理,對整個系統(tǒng)作出集中監(jiān)測和控制,在滿足控制要求的前提下,實現全面節(jié)能,提高運行維護的效率,減少設備失控或設備損壞,提高大樓內人員的舒適感和工作效率。
通過樓宇自控系統(tǒng)可降低機電設備的能耗;提供能夠自動調節(jié)的舒適環(huán)境;預防突發(fā)事故發(fā)生;延長設備使用壽命,降低管理及操作成本;由原來的手動管理變?yōu)檫h程控制或自動控制,降低人力投入。
比如,現代建筑內空調設備,是整棟大樓耗能大戶,也是節(jié)能潛力最大的設備。從統(tǒng)計數據來看,中央空調系統(tǒng)占整個大樓的耗能50%以上,而大樓裝有樓宇自控系統(tǒng)以后,可節(jié)省能耗25%,節(jié)省人力約50%。出現故障,能夠及時了解何時何地出現何種故障,使事故消除在萌芽狀態(tài)。
節(jié)能是一項基本國策,也是建筑電氣設計全面技術經濟分析的重要組成部分。在“雙碳”目標下,社會對節(jié)能建筑、智慧建筑、綠色建筑的標準提出了更高要求。樓宇自控系統(tǒng)利用現代計算機技術和網絡系統(tǒng),實現對所有機電設備的集中管理和自動監(jiān)測,使各個智能建筑子系統(tǒng)聯(lián)系更加緊密,確保樓內所有機電設備的安全運行,從而達到安全、舒適、節(jié)能的全方位效果。
智能建筑是未來大勢所趨
智能建筑是社會生產力發(fā)展、技術進步和社會需求相結合的產物,是未來智慧城市的一種主要形式。隨著計算機、控制、通信技術的不斷發(fā)展及關鍵技術的突破,必將進一步促進智能建筑的發(fā)展。智能建筑正向著集成化、智能化、協(xié)調化方向發(fā)展,實現智能化管理已成為智能建筑發(fā)展的重要標志。
我國建筑業(yè)產值的持續(xù)增長推動了建筑智能化行業(yè)的發(fā)展,智慧建筑已成為我國建筑業(yè)改革轉型發(fā)展的重點和熱點。從國家層面到各省市,均已把智慧建筑納入智慧城市建設的高度予以重點推廣。雖未有準確數據,但據估算,2021年,我國智慧建筑行業(yè)總市場規(guī)模為3000億元人民幣。隨著物聯(lián)網、5g、大數據和區(qū)塊鏈技術的廣泛應用,智慧建筑行業(yè)市場的需求將持續(xù)增長,行業(yè)市場規(guī)模也將逐漸增大。未來,國內智能建筑占新建建筑的比例將不斷上升,加上已有建筑智能化改造,預計到2023年,國內建筑智能化工程市場規(guī)模將達到萬億規(guī)模,前景可期。
智能建筑有著廣闊的發(fā)展?jié)摿?,也成為了現代智能建筑開發(fā)及發(fā)展的基礎條件。通過技術的力量,讓智能建筑能夠更好地幫助現代建筑事業(yè)做出更大的貢獻,促進我國建筑行業(yè)以及智慧城市發(fā)展。
樓宇自控賦能建筑業(yè)轉型升級
當前,我國建筑業(yè)高污染、高能耗、低效率問題依然嚴重,數字化轉型任重道遠。拓展數字技術、智能手段賦能建筑業(yè)轉型升級變得迫在眉睫。智能建筑擁有環(huán)保節(jié)能性、先進性、實用性等優(yōu)勢,強調用戶體驗,具有內生發(fā)展動力,還可提高客戶工作效率,提升建筑適用性,降低使用成本,如今已成為發(fā)展趨勢。