绿色建筑智能化技术

第六届国际绿色建筑与建筑节能大会论文，2010.3
绿色建筑智能化技术
深圳市伽蓝信息技术有限公司符晓兰，深圳市坚地信息工程监理有限公司符长青
摘要：绿色建筑和智能建筑都是信息时代的产物，它们是两个高度相关的概念。

建筑智能化技术是以信息技术为基础的，它是实现智能建筑功能的主要技术手段，也是成功建造绿色建筑的关键技术。

文章介绍和讨论了绿色建筑智能化技术基础，绿色建筑智能化技术的内容，以及绿色建筑智能化系统的体系结构等。

关键词：绿色建筑智能建筑智能化技术绿色建筑技术
Green Building Intellectualized Technology
Fu Xiaolan, Fu Changqing
Abstract: Green building and intelligent buildings are a product of the information age, they are two highly related concepts. Building intellectualized technology is based on information technology, it is the realization of intelligent building features the main technical means, but also the key technology to the success of the construction of green building. This paper introduces and discusses the basis of green building intellectualized technology, the content of green building intellectualized technology, as well as the architecture of green building intelligent system and so on..
Key words: Green Building, Intelligent Building, Intelligent Technology, Green Building Technology
绿色建筑是生态建筑、可持续建筑，就是要最优化地有效应用可用资源，以提高经济、环境和社会的可持续性。

它体现了“科学发展观”，“以人为本”，“和谐社会”等多重理念，符合人类社会发展要求，顺应了时代潮流。

绿色建筑首先考虑的是健康、舒适和安全，这才是保证人们最佳工作和生活环境的建筑。

因而，绿色建筑虽然强调环保节能，但并不是以牺牲人们的舒适度，人们的工作效率为代价，而是指能源利用效率的提高，能源利用方式的转变。

比如提倡利用太阳能、地热能和风能等可再生的清洁能源，在满足同等照度的前提下将白炽灯换为发光效率更高的LED（发光二极管）灯具，采用蓄能空调错峰避谷等措施。

绿色建筑与智能建筑是两个高度相关的概念。

智能建筑是建筑物的一种，因其安装有智能化系统，能向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境，因此被称为智能建筑。

智能建筑是功能性的，建筑智能化技术是保证建筑绿色节能得以实现的关键。

由此可见，现代智能建筑技术是绿色建筑的一部分，它是实现绿色建筑的技术手段，而建造绿色建筑才是智能建筑的目标。

一、绿色建筑智能化技术基础
绿色建筑建立在建筑科学、信息科学、系统科学、工程控制科学、环保生态学、生物工程学、生物电子学、仿生学、生物气候学、美学、社会工程学、新材料、新能源等多种学科相互渗透作用的基础之上。

二百多年前，由于蒸汽机的发明，以及其后电的使用，大大增加了人类的“体能”，力举千钧，日行万里。

人类发明了各种机械和电器，取代了人的重复性劳动，人类社会从农业时代进入工业时代（社会），生产力得到很大发展。

六十多年前，人类发明了晶体管和电子计算机，这是二十世纪技术领域最重要的发明。

随着信息技术（IT）的发展，半导体技术、集成电路，尤其是微处理器的发明，人类不但有更强的“体能”，而且有更聪明更敏锐的“脑袋”，人们把电子计算机形象地称为“电脑”。

人脑加上电脑，我们的智力得到“放大”，记忆力更强，反应更灵敏，更迅速，计算更快更准，
控制更精确，自动化、智能化使生产力有更进一步的发展，人类社会从工业时代进入了信息时代（社会）。

信息时代的主要特征是信息技术（IT）的飞速发展及其在人类社会各个领域深入广泛的应用。

信息技术（IT）是指语音、数据、图像等各种信息的产生、发射、接收、收集、检索、检测、处理、传输及其应用的技术。

它包括：信息获取技术、信息传输技术、信息处理技术、信息检索技术、信息存储技术、信息显示技术和信息安全技术等。

信息技术可能是机械的、激光的、电子的，也可能是生物的。

研究信息技术的内容可知，信息技术的内容包括信息技术在各个领域中的应用，例如，利用信息获取技术（传感、遥测技术等）、信息传输技术（光纤技术、红外技术、激光技术等）、信息处理技术（计算机技术、控制技术、自动化技术等）等改进作业流程，提高质量、效率和降低能耗。

众所周知，在工业时代，一些发达国家在经历了工业社会所特有的大规模粗放型的工业大生产后，使人们的生活环境受到了极大的污染和破坏。

到20世纪80年代以后，随着人口数量的急剧膨胀，一些发展中国家为了迅速赶上发达国家的工业化程度，不惜以牺牲环境和廉价劳动力为代价，进行了一场史无前例的更加粗放的工业化过程，发达国家淘汰的一些高能耗、高污染的产品及其生产设备、工艺流程被转移到了发展中国家。

大规模粗放型的工业大生产的特征主要表现在：矿产资源近乎疯狂的掠夺性地开采，能源、水资源和土地资源不加节制地浪费，生态环境受到大肆破坏，森林大规模砍伐消失，土地过度开发利用，工业废气和CO2气体大量排放，以及令人窒息的空气污染、水污染、光污染、噪声污染、电磁污染、城市垃圾污染等等。

其结果是使人类生存环境极端恶化：能源危机、环境污染、淡水资源严重短缺、土地沙漠化等严重威胁到人类社会的可持续发展；全球气候变暖，冰山融化、海水上涨，许多国家的沿海城市和大洋中的低洼岛国正面临着被海水吞没的灭顶之灾。

绿色建筑和智能建筑都是信息时代的产物，因为人类进入信息社会以后，面对地球自然生态环境一天天恶化，一方面人们开始痛定思痛，逐渐认识到资源浪费、环境污染和温室气体排放等问题的严重性，另一方面信息技术不断创新和飞速发展，也给人们为实现节约资源、环境保护、减少废气排放和新能源应用提供了新的技术手段，使节能环保、高效率、高效益的精细化工业大生产成为可能。

由此，为了拯救和保护我们子孙后代赖以生存的地球，世界上有许多有识之士提出了不少很好的解决方案，其中包括在建筑领域提出的绿色建筑和智能建筑的概念等。

信息技术和其他现代高新技术应用在建筑及建筑群中就构成了建筑智能化系统。

信息技术的内容和范围非常广泛，实际应用到绿色建筑和智能建筑的信息技术只是其中的一部分。

通常人们把这一部分称为智能建筑技术或建筑智能化技术。

绿色建筑和智能建筑内涵的实现是以智能化技术为基础的，即建筑智能化技术是绿色建筑和智能建筑的核心技术，而建筑智能化技术是以信息技术为基础的，它是实现智能建筑功能的主要技术手段，也是成功建造绿色建筑的关键技术。

建筑活动是人类对自然资源、环境影响最大的活动之一。

统计数据表明，人类从自然界所获得的50%以上的物质原料被用来建造各类建筑及其附属设施，这些建筑在建造与使用过程中又消耗了全球能源的50%以上。

在全球环境总体污染中，与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等占了34%，建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%。

地球自然生态环境是非常脆弱的，破坏容易恢复难。

严峻的事实告诉我们，要走可持续发展的道路，发展绿色建筑刻不容缓。

我们必须以全局的目光看待绿色建筑的设计、建造和使用全过程，要完成绿色建筑的总目标，必须要辅之以智能建筑相关的功能，特别是有关的计算机技术、自动控制、建筑设备等楼宇控制相关的信息技术。

没有相关的信息技术，绿色建筑的许多设计目标和功能需求就完成不了。

简言之，推动绿色建筑发展的不光是人类社会和道德的动力，而且还有信息时代科技的需求。

绿色建筑从最初的规划设计到随后的施工、运营及最终的拆除，形成一个全寿命周期。

智能建筑要想达到绿色建筑的目标，建设成为节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑，必须关注其全寿命周期，不仅在规划设计阶段充分考虑并利用环境因素，而且确保施工过程中对环境的影响最低，运营阶段能为人
们提供健康、舒适、低耗、无害的活动空间，拆除后又对环境危害降到最低。

即从绿色建筑的整体功能出发，有一个全面的通盘考虑，通过合理地规划设计、基础架构、位置选择、系统布局、设备选型、软件搭配和节能环保措施等，来大幅降低绿色建筑的资源消耗。

总之，建筑智能化技术只是手段，可持续发展才是现代建筑的长远方向，换言之，智能建筑是绿色建筑的技术支撑，绿色建筑是智能建筑的目标。

建筑智能化系统为解决绿色建筑节能、节地、节水、节材、保护环境五者之间的矛盾提供有效技术保障的同时，其本身的绿色节能技术也应当受到我们的高度重视。

二、绿色建筑智能化技术的内容
为了实现绿色建筑智能化系统的功能要求，建筑智能化技术主要是由相关的信息技术和其他高新技术所组成的。

从宏观上来讲，建筑智能化技术与现代建筑技术、节能减排技术和设备、新能源应用等有机结合起来就构成了绿色建筑。

不过绿色建筑智能化技术并不代表全部现代信息技术，如信息获取技术，包括传感技术、遥测技术等就不包含在内。

绿色建筑智能化技术主要包括以下内容：
1、计算机技术：计算机技术包括硬件和软件两部分，应用到绿色建筑中的核心是并行的分布式计算机网络技术。

并行使得同时处理多种数据成为可能，可以使不同子系统分别处理不同事件，实现任务和负载的分担；计算机网络把整个系统连结成一个有机的整体，实现信息资源共享。

2、通信技术：通过无线、有线通信技术，实现数据、语音、图像和视频信息等快速传递。

3、控制技术：控制技术在绿色建筑智能化系统中的应用主要是集散型监控系统（DCS）,硬件采用标准化、模块化、系列化设计，软件采用实时多任务、多用户分布式操作系统。

4、图像显示技术：应用于绿色建筑智能化系统主要的图像显示技术有：
（1）CRT（Cathode Rag Tube）阴极射线管：由于体积大、耗电量大，已逐渐被淘汰了。

（2）LED（Light Emitting Diode）发光二极管显示屏：LED是一种半导体固体发光器件，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。

把红色和绿色的LED放在一起作为一个像素制作的叫双基色屏；把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个像素叫全彩屏。

具有节能、环保、长寿命、安全、响应快、体积小、色彩丰富、可控等系列独特优点，被认为是节电降能耗的最佳实现途径。

（3）LCD（Liquid Crgstal display）液晶显示屏：LCD采用的是被动发光的技术原理，因此液晶需要背光系统来提供光源。

具有质地轻薄、色彩艳丽、无电磁辐射、长寿命、节能省电等优点。

（4）PDP（Plasma Display Panel）等离子体显示屏：PDP在显示平面上安装等离子管作为发光体（像素）。

具有图像清晰逼真，屏幕轻薄，便于安装，防电磁干扰、环保无辐射等优良特性。

5、综合布线技术：综合布线系统是一种符合工业标准的布线系统，它将绿色建筑中所有电话、数据、图文、图像及多媒体设备的布线组合在一套标准的布线系统上，实现了多种信息系统的兼容、共用和互换互调性能。

6、视频监控技术：视频监控系统是以视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。

数字式网络摄象机将视频图像通过计算机网络（TCP/IP协议）传输给视频服务器，图像数据的处理、显示、录像和共享都是围绕着视频服务器进行的。

7、智能（IC）卡技术：用以实现绿色建筑保安门禁、巡更、停车场、物业收费、商业消费，以及人事与考勤等管理“一卡通”。

一般可分为接触式和非接触式两种：
（1）接触式智能卡：读卡器必须要有插卡槽和触点，以供卡片插入并接触电源，缺点是使用寿命短，系统难以维护，基础设施投入大等，但发展较早。

（2）非接触式智能卡：采用射频识别，又称射频卡。

具操作方便、快捷、无磨损、防水、防潮、使用寿命长等优点，
8、系统集成技术：将绿色建筑各种不同功能的智能化子系统，通过统一的信息网络平台实现集成，
以形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的集成系统，实现对各类信息资源的统一管理和控制，达到对绿色建筑物进行全面综合优化管理的目的。

绿色建筑智能化系统设计的核心是“集成”，它包括三个层次的含义：功能集成、技术集成和信息集成，其中信息集成是主要目标。

绿色建筑智能化集成系统的构成包括智能化系统信息共享平台建设和信息化综合应用功能实施。

三、绿色建筑智能化系统的体系结构
绿色建筑智能化系统的体系结构设计宜由节地与室外环境子系统、节能与能源利用子系统、节水与水资源利用子系统、节材与材料资源利用子系统、室内环境质量管理子系统，以及运营管理子系统等设计要素构成，并应根据建筑物的规模和功能需求等实际情况，选择配置相关的子系统。

1、绿色建筑智能化系统体系结构图
绿色建筑智能化系统体系结构可以包含有几十个子系统，针对不同用途和特点的建筑，其子系统的配置是不相同的。

不过，这些子系统都是在绿色建筑中具有实际物理设施或应用软件的实际应用系统，它们不论大小，其功能和目的都是向人们提供安全、高效、舒适、便利、健康、环保和节能的建筑环境和服务。

图1 绿色建筑智能化系统体系结构图
绿色建筑智能化系统是一个十分复杂的高科技综合管理系统，需要充分考虑所涉及的各子系统的协同动作、信息共享和集成。

图1表示公共建筑智能化系统基本配置，从图1可以看出，这些子系统在实现绿色建筑基本目的上处于平等地位，在技术实现方面有关子系统之间存在着相互联系、相互依存、相互作用的关系，因此这些子系统都不是孤立存在的系统。

绿色建筑智能化系统的建设和使用应做到技术先进、经济合理、实用可靠，以建筑物的功能类别、管理需求及建设投资为依据，具有可扩性、开放性和灵活性等。

2、运营过程的高效管理要求
对建筑全周期成本分析发现，建筑物在建设和使用过程中，规划成本占总成本的2%，设计施工成本占23%，而运营成本占到75%。

而想要降低建筑的运营成本，只有通过科学的管理手段，提高建筑的管理效率。

绿色建筑智能化系统的主要优势就在于能帮助管理者提高管理效率，降低建筑能耗和人工成本。

绿色建筑智能化系统应建立能耗管理信息网络平台，凡是有利于节能管理的参数，通过网络平台准确地采集、实时传输和完整地存贮，并通过对各类实时信息与历史数据分析对比，达到有效地管理所有系统设备、优化管理策略、严格合理控制能耗的目的，以提高绿色建筑的运行效率和降低运营成本。