谈建筑智能化之路

李春喜

LI Chun-xi

（云南省机械研究设计院/云南省先进制造技术研究中心/云南省机电一体化应用技术重点实验室）

(Yunnan Provincial Mechanical Research and Design Institute/Yunnan Advanced Manufacturing Technology Research Center/Key Laboratory of Electromechanical Integration Application Technology in Yunnan Province)

1　引言

说起智能，现在很潮。似乎所有的产品都可以贯以“智能”的称号，至于它智在哪里，是否真智？是否所有能执行命令的机器都是“智能”呢？其实大多数所谓的“智能”我不认为是真正意义上的智能。在我们身边，其实自然界中有很多智能的现象，宇宙中的天体效应、地球的重力感应、磁石的磁铁感应等等，这些就是最原始也最具前景的自然界智能现象。从一定意义上来说，我认为建筑智能化真的不一定要全部押注在信息化和物联化等设备管理上。

2　传统建筑的智能措施

中国建筑史源远流长，传统建筑中也有很多有价值的智能措施。古代建城造园，从单体选型到群落组合及门窗开向、屋面选色等都直接影响着建筑的主动节能。回到本质，建筑智能化的目的是为人类提供更舒适更健康的人性化生活及生产空间。结合传统四合院，从宏观上来讲，整个院落都依山傍水，其间种植花草树木，不仅增加了空气温度、湿度，还增添了不少乐趣。而单体建设遵循坐北朝南的原则，这种做法争取了更多的日照，而采用深色瓦屋面更能吸收更多的辐射热，顺应主导风向开窗则更增加了室内通风，同时也避开了冬季主导寒流。竣工后再在梁柱间施以红蓝相间的彩绘，不仅增加了文化氛围，更给业主带来了愉悦的心理感受。这些就是建筑用语言在阐述着以人为本、住户至上的原生智能。现今采用诸多科技手段：增加中央空调恒温加湿、暖气、背景音乐，不都是为了更加舒适，舒缓人心吗？但古人利用面向赤道建房采暖，利用万有引力组织雨流，利用地热资源治疗疾病，利用建筑美感净化心灵，是不是无形中的智能呢？这些都是最原始也是最有研究价值和前景的智能化，是建筑智能化利用的初级阶段。

3　现代建筑对智能的发展利用

在欧美，智能化建筑自本世纪以来得到了快速发展，已经独立成了一个独立的行业。而当代都市化、城镇化之路更将人和建筑都塞进了拥挤的城市空间，从上级建设主管机关伊始，具体到各地建设公司包括从业负责人，一致认定在当代建筑设计中，智能化系统在建筑中的应用是大势所趋的。目前最全面的建筑智能基本要求是：应具有完整的控制、管理、维护和通信设施；以便安全管理、环境控制、监视报警.总而言之，智能化建筑应实现设备方面自动化，通信方面高性能化，建筑本身柔性化。由于采用了服务化的管理，智能建筑已经可提供优越的生存条件和较高效的工作效率。空调恒温和标准照度加上绿色清静的人造环境让人感到舒适。总结起来，和普通的传统建筑相比，智能化建筑具备了以下特性。

①具备了良好的接收和反应信息的能力，提高了人们的工效；

②提高了建筑本身的安全舒适和便捷性；节能效果良好。

③各类设备的有效控制，提的环境舒适性的同时，节能效果也很明显，可达15%至20%左右；一方面可以降低机电设备的成本，另一方面则因为系统使用了高度集成，所以，操作和管理也高度集中，尽而人工成本也能降到最低。

而令人遗憾，目前国内95%的建筑都是高效能建筑，这些矗立在“水泥森林”中的大型建筑，每年都在消耗大量的能源。可见，粗放式能源管理的方式已经不能适应低碳社会的发展要求了。

但建筑局限于配套设备方面，不足以实现真正的智能化。我认为可以从本身以及配套设备四个方面深化。

①建筑自身结构要符合智能化。譬如小开间设计，可分可并。而楼板跨度设计也必须是开放的大跨度建筑结构，这样就可允许业主迅速方便地改变其使用功能，或者根据需要临时布置平面布局。比如开间设计为活动式的隔断，甚至楼板也能活动，大空间的可以分为小工位的隔间，每个工位处的楼板由简单的小块板拼成，这样，开间和隔墙的布置就可以随着需要灵活变更。

②综合布线也应作变跳考虑，就可快速改变插座功能。通信与电力的供应设计也应该有很大的灵活性，这样，通过结构化的综合布线系统，就可以在室内分布多种标准的弱电与强电插座，紧急时只须改变接线，就能改变插座的功能。远程控制电话接口也能变为通信接口。

③当下很多中央空调并不符合卫生标准，以至于通风成为传播疾病的媒介之一。国外把这类引起精神萎靡不振，甚至频繁生病的大楼称之为“sick Building Syndrome”大厦。但是智能化最重要的是要确保使用者的安全和健康，因此防火与保安系统等的智能化便首当其冲，面对火灾和非法入侵等时可及时发出警报，采取有效措施及时制止蔓延。未来在空调系统中装设能监测出空气有害污染物含量的设备，启动自动消毒，使之成为“安全健康大厦”。同时，智能对于温度湿度以及照度均应自动调节、控制噪声，从而使人心情舒畅，提高品质。

④通过利用远程通讯系统，使办公自动化系统从信息孤立的建筑物变成为广域网的一个接点。远近通讯配合，使用户通过身边的电话机，就可以控制给定值的变更以及测试值的确认；运行状态的通知等。从而使接在办公自动化的区域网路上的个人电脑、工作站获得建筑物管理信息，使预约管理系统与空调运行结合起来实现联动。甚至还可使建筑物的管理系统收集到与办公自动化相匹配的财务管理。

4　未来建筑的智能方向

智能化建筑正在随着科学技术的进步而逐渐发展和充实。电脑的数字通信技术和图形显示技术的进步，正在推动着建筑在智能化方面的飞速发展。或许可以推测，在不远的未来，智能化主要依托几方面来逐步实现。

①预测灾害及高效利用建筑面积。建筑基础底面可装设特定仪器设备，感知未来几天或者几百里外的地震信息，主要是和天气预测及地震预测信息发部部门端口相对接，在基础上装设可移动支座，在灾害来临时允许有适当位移而保证建筑不至于倒塌。这类技术在日本已有初步研究。室内设计为可移动式墙体，通过运动感应来调节两个空间的大小以适应因面积过小而影响使用的空间，墙面设计为嵌入式家电及吊顶的可变换使用等。

②主动能源节约。弱电感应、节水、节电等传统手段应越来越成熟，建筑从现在的被动式节能逐渐走向主动式节能。比如在水龙头内安装高灵敏度的传感器，在电价分时收费的地区安装特斯拉电池组一类的自动低价时段蓄能设施，高度整合高效能的温控，资源管理系统；建筑材料根据季节变换时自动调节导热及色差及太阳能和风能的转换技术应用到民用建筑中等等。

③建筑的自我学习。建筑内的设备应有记忆功能，记录住户的生活习惯数据。通过记忆，调整资源分配或信道开关，以减少等待时间，提升居住体验等。建筑还可通过人物活动习惯顺序先后及生理特征识别，发现是盗窃等事故时，快速通过互联信息告知主人或物管公司等。

④主动减低噪音及建筑美感带来的心情愉悦。城市噪音一直是市民最烦恼的问题，是使人患上神经来疾病的源头之一。是否能象蝙蝠的超声波那样，把噪音通过吸收及反射，从而创造一个宁静祥和的居住空间值得探讨。建筑美虽然看起来和智能化毫不相干，但人类是情感动物，外在视觉的感触是影响内在情绪的主要原因，有的场面会给人带来震撼，有的场面会给人带来哀伤，有的色彩给人兴奋，也有的色彩给人和谐。

5　结语

人类文明和科技的与时俱进，建筑智能化在未来会大有可观而且是必然趋势。在自然极端环境越来越频发的未来，洪水、火灾难不在威胁到人类，地震、风雪不在摧残我们的家园。取而代之的是，更灵敏的传感器、更大范围的动作端，更高效的资源调控机制，更多的顺应自然、适应自然。相信建筑会真正的走向智能化，人与建筑在不远的未来将与人类和谐共生。