智能建筑设计探究

曾俊植，韩君辉

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

1 智能化建筑发展背景

2019年，党的十九届四中全会提出充分发挥技术支撑力量是满足人民群众新需求，实现高效社会治理的重要手段。强调“科技支撑”，即将提高社会治理智能化水平摆到更突出的战略位置。

随着我国科技和城市的快速发展，智能化设计范围不断延伸，涵盖智慧社区、智能建筑、智能监控、健康医疗、物业管理、数字化生活、超低能耗等诸多领域，综合打造文化、生活、经济等在信息智能化时代的新型设计及管理模式，以及面向未来的全新智能化建筑形态。

GB 50314—2015《智能建筑设计标准》中对智能建筑的定义如下：“以建筑物为平台，基于对各类智能化信息的综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。”所以，智能化设计的愿景就是为了建造更安全、更舒适、更高效、更便捷及更节能环保的公共及住宅建筑。

2 智能化设计原则

2.1 节能环保

办公建筑的智能化设计原则需要满足节能环保的需求，在设计原则上保证整体设计及所用材料符合节能环保需求。另外，办公建筑智能化在建设过程中需要保证美感，对于空间结构的规划需要符合整体建筑需求；在质量安全、节能环保方面需要保证整体施工组织的周期性管理，确保整体规划符合节能需求。

2.2 智能舒适

在智能办公建筑设计中，需要注重人性化，使设计符合办公需求。随着经济的快速发展和生活条件的改善，人们对办公环境的要求不断提高，办公环境的好坏直接影响员工的工作效率。因此，智能舒适是智能化建筑的必要性原则，智能中控系统、温感湿感智能联动系统、智能安保系统及各类新型智能化设备的运用，可有效提升办公环境的舒适度，大大提高员工的工作效率。

2.3 可持续发展

任何一个建筑的设计初衷都是长久地使用，所以，在智能化设计中必须考虑建筑的可持续性。在设计智能建筑时，需要保证办公建筑的使用寿命较长，整体规划符合可持续发展要求。智能化设计需要考虑人们的直观感受及大众需求，并对设计整体的未来趋势进行分析，从环境建设、办公设施的使用等方面进行详细规定。

3 智能化设计在建筑设计中的运用

3.1 绿色节能设计

绿色节能作为智能化建筑设计的首要条件，需要结合资源管理、环境保护等措施进行智能化设计，主旨是为人们提供绿色健康的工作环境，满足人们对环境的需求。在具体设计中，可以通过对绿色能源的使用减少对不可再生能源的消耗，优化用水、用电设计，针对节能环保做出相应的规划设计。在整体规划时，需要明确整体风格，保证绿色施工技术的使用，减少建筑施工过程中对于周边环境的破坏。同时，需要对建筑绿化进行设计，确保自然环境与工作环境的融合与协调。绿色节能设计主要技术措施如下。

1）多种方式提高绿化面积 利用架空空间设置室外绿地，作为可共享的公共空间；选择乡土植物，采用复层绿化，提高屋顶绿化面积；建筑外墙结合绿地设置室外垂直绿化墙，设置多层次立体绿化。

2）天然采光及照明的合理设置 大空间设置反光板增加内区采光；采用采光天窗、下沉庭院和导光管改善地下空间采光；公共区域设置照明自控系统，根据天然采光调节照明；走廊、大厅、展厅、车库等区域设置LED灯具。

3）环境调节措施 与建筑立面一体化设置主要光照面外遮阳；楼梯间自然采光通风，以鼓励大家使用楼梯的行为节能；采用通风阳台、边庭，走廊内墙通风窗扇促进建筑自然通风；开敞办公室设置吊扇促进室内自然通风；装修采用具有空气净化功能的除醛涂料；会议室采用分散式新风换气机与CO2监控报警系统，并与新风联动。

4）新能源及可再生能源利用 采用太阳能热水系统为厨房、淋浴提供生活热水；收集洗涤废水做中水原水，经处理后用于杂用水；屋面雨水经处理后作为中水系统补充水；室外透水地面面积比达到40%，大量采用透水硬质铺装和下凹绿地增加雨水入渗；绿化采用微灌的节水灌溉形式；裙房屋顶安装光伏板，供裙房展厅和地下车库用电。

项目绿色设计根据建筑的特点，充分协调各类建筑在规划布局、功能设置、工艺流程、安全、卫生、环境保护和配套设施等方面的特殊要求，因地制宜、有针对性地选择一系列成熟适宜的绿色技术，充分体现环境效益、社会效益和经济效益的统一。

3.2 智能化系统专项设计

智能化系统专项设计包含但不限于智能化集成系统（IIS）、信息设施系统（ITSI）、信息化应用系统（ITAS）、建筑设备管理系统（BMS）、公共安全系统（PSS）、机房与环境工程（EEEP）等相关设计。

智能化系统秉承实用性、先进性、开放性、安全性、兼容性、专业性的设计原则，从实际出发，追求高品质的实践，从而使建筑保持长久的竞争力。

3.2.1 高效节能

办公楼内配套机电设备根据实际用量自行调节运行模式，以达到节能降耗的目的；主、备设备之间定期轮换、维护，以延长设备生命周期；进一步优化运营管理手段，以更少的人员配置满足更高效的日常运作。

3.2.2 安全舒适

根据建筑内外环境的变化，设备可自主调节温度、湿度、照度等；采用人机配合的方式，更好地保障业主在建筑物内的感官舒适度。

3.2.3 智能通信

为满足客户内外部交流的需求，可自由选取不同的沟通方式，例如语音、传真、网络、视讯等，不受距离和速度的限制。综合管控管理员在监控室就可以对不同的子系统进行监控、管理，并能对建筑内外相关设备进行同、异地远程设置及监控。

4 BIM技术应用

在建筑智能化设计方案形成阶段，设计人员需要在建筑智能化装修、建筑智能化工程设计和设备安装设计等方面，利用BIM技术对三维建筑智能化模型进行设计，对建筑智能化预制构件的生产加工、安装等构成经济性和规范性进行统筹规划。大量的建筑智能化部品由车间生产加工完成，构件种类主要有外墙板、内墙板、叠合板、阳台、空调板、楼梯、预制梁、预制柱等。然后对预制构件进行多维度设计，在确保使用功能充分发挥的基础上，提高模板的使用效率，让预制构件形成标准化和集成化。通过BIM技术在方案设计初期的应用，实现建筑智能化设计的合理性。利用BIM技术，生产工作人员能够对模型进行拆分，将拆分后的设计模型形成二维生产加工图或施工图。图纸和三维建筑智能化模型形成动态连接的关系，能够使施工图随着数据变化实现自动更新，降低施工图出错概率。

5 图像处理技术应用

1）图像增强 图像增强的目的是改善图像的视觉效果，它汇集了各种图像相关处理技术，例如对比度处理、边缘增强、噪点处理、各种变换处理和伪彩色处理等。

2）图像恢复 图像恢复的目的是力求图像保持本来面目，用来纠正图像在形成、传输、存储、记录和显示过程中产生的变质和失真。

3）图像识别 图像识别也叫模式识别，将已知图像进行特征提取，之后依照抽象图形的几何及机理特征对图像进行分类，并将整个图像进行结构分析处理。

4）图像编码 图像编码的目的是解决图像数字信息量过大，占用存储空间及传输带宽问题。图像编码技术就是对图像进行压缩。综合考虑对图像质量、大小、传输方式、存储空间的需求，根据各类需求进行数据合并压缩，降低设备荷载压力及传输压力，从而最大程度提高效率，节约资源。

6 结语

随着社会的发展，新的潮流和趋势使人们的生活发生了变化。将智能化技术应用到当代建筑设计中，不仅能更好地满足人们在数字、网络及信息产业蓬勃发展下的需求，而且能满足社会对资源集约、环境友好的追求，更为建筑业打造全产业链的商业模式创造了条件，提供了广阔的发展空间。