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1、现代建筑技术简介现代建筑技术简介本章主要介绍绿色建筑、生态建筑、智能建筑和本章主要介绍绿色建筑、生态建筑、智能建筑和节能建筑几种新型建筑类型的概念、设计理念以及在节能建筑几种新型建筑类型的概念、设计理念以及在国内外的开展概况。其中重点是几种新型建筑类型的国内外的开展概况。其中重点是几种新型建筑类型的根本概念和根本设计理念，其他内容作一般了解。根本概念和根本设计理念，其他内容作一般了解。内容提要内容提要 智能建筑智能建筑所谓“智能建筑，是指综合计算机、信息通讯等方面最先进的技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通讯和办公自动化的有效运作，并使这
2、三种功能结合起来的建筑。11.3.1 智能建筑概述智能建筑概述11.3.1.1 智能建筑的概念智能建筑的概念由于智能建筑具有高效、节能、舒适等突出优点，在欧、美、日及世界各地迅速开展，引起普遍重视。智能建筑的含义是随着科学技术的进步而不断完善的，它之所以至今在国内外尚无统一的定义，其重要原因之一是当今科学技术正处于高速开展阶段，其中很多高科技成果应用于智能建筑，它的内容与形式都在不断变化。美国智能建筑学会AIBI定义“智能建筑是：将结构、系统、效劳和管理等四项根本要求，以及它们之间的内在关系，进行优化组合，来提供一个投资合理、高效、节能、舒适、便利的建筑物。这个定义比较概括而且有些抽象。日本智
3、能建筑研究会认为，“智能建筑是指具备现代化信息与通讯设备，并采用楼宇自动化技术，具有高度综合管理功能的建筑物。新加坡规定“智能建筑必须具备三个条件：一是具有保安、消防与环境控制等先进的自动控制系统，自动调节大楼内温度、湿度、灯光等参数的功能；二是具有良好的通讯网络和通讯设施，使各种数据能在大楼内进行运输和交换；三是能为客户提供足够的通讯设备与良好效劳。根据我国智能建筑专业委员会的建议，智能建筑是利用系统集成方法，将智能型计算机技术、通讯技术、信息技术与建筑技术有机结合，通过对设备的自动监控、信息资源的管理和对使用者的信息效劳及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有平安、
4、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。智能建筑是社会信息化和经济全球化的必然产物，是多学科、高新技术的高度集成。大量高新技术密集，诸如多功能可视 、电子邮件、卫星通讯、国际电脑通讯网络、智能保安与环境控制、信息高速公路等尖端技术竞相应用，就能有效地构成一个综合系统来满足大楼的各种要求，充分表达了智能建筑的强大生命力和广阔开展远景。智能建筑应包括以下功能和相应的系统：1具有高度的信息通讯处理功能，可获得由数字式 交换机提供的先进的通讯效劳；2信息通讯不仅在建筑物内部，而且可与外部通讯系统联网；3所具有的信息通讯处理功能，应适应技术进步的要求，满足社会开展的需要；4由局部网络支持的高水平办公自动化系
5、统；5将电力、空调、防灾、防盗、运输设备等构成综合系统，同时实现集中控制，因此，一方面要实现以建筑物最正确控制为中心的过程自动化，另一方面还要通过管理系统实现设备管理自动化；6智能系统在建筑物中的安装与管理具有良好的适应性。楼宇自动化控制技术根底楼宇自动化控制技术根底 A/DD/A数字数字I/D变变换换及及驱驱动动电电路路空调空调照明照明电梯电梯给排水给排水防盗防盗防火防火 现场现场典型的集中控制系统示意图典型的集中控制系统示意图节点控制器节点控制器2节点控制器节点控制器NLON网络网络适配器适配器空调空调照明照明电梯电梯给排水给排水防盗防盗防火防火 现场现场分布式控制系统示意图分布式控制系统
6、示意图节点控制器节点控制器1系统集成系统集成 系统集成系统集成 智能建筑的特征是：具有管理自动化、办公自动化和信息通讯系统。在一般的楼宇中，是根据用户的要求单独提供上述效劳的。而智能建筑的效劳可以综合为几个子系统。个别效劳取决于大楼工程设计和结构，并预期平衡后组成一个子系统。而且，应该综合这些子系统的共享局部，以便它们能作为整个系统的局部互补。这样，就能有效地构成一个综合系统来满足大楼的各种复杂要求。这种效劳特征系统化是智能建筑的一个重要特点。11.3.1.2 智能建筑的特征智能建筑的特征由此可见，智能建筑通过使用高科技来满足用户的各种要求，具有平安、高效、舒适、节能和便利等特点，可归结为综合
7、信息工程开发的一种类型。1专用办公楼类包括政府机关办公楼、集团公司或大型企业办公楼、金融大厦银行、证券、保险、期货等、商业楼、科教楼科研院所、医院、学校等。2出租办公楼类通常由房地产开发商投资兴建，对外连同大楼内的公用设施出租、出售。出租或出售的楼层，房间由用户根据自己的需要进行二次装修。11.3.1.3 智能建筑的类型智能建筑的类型3综合楼类集办公、金融、商业、娱乐、生活为一体，为多功能建筑。4住宅楼多以生活起居为目的而兴建的多层、高层建筑，或建筑群生活小区。一是从建筑物内部工作环境方面考虑的功能，二是从居住人员接受效劳方面考虑的功能，三是从建筑物设备方面考虑的功能。现从建筑物设备方面加以讨
8、论。为使智能建筑做到舒适、高效、方便、适应、平安和可靠，建筑物应配置必要的机械设备。这些设备的功能如下：11.3.1.4 智能建筑的功能智能建筑的功能1自动化功能自动运行控制。包括空调设备、照明设备、电力设备、备用电源等最正确运行控制，还包括卫生设备在内的各系统的节省劳力、节约能源和资源、高效运行自动控制。平安性。设置火灾、地震等检测和报警系统，避难疏散诱导系统，防排烟系统，灭火系统、防盗系统、入住管理系统、防窃听系统等等。检测与计量。包括对电力、供水、供热等设施的检测、计量和计费等。运输设施的高效运行功能。2远程通讯功能随着计算机、数字交换机等信息交换技术和光缆、微波通讯技术的开展，智能建筑
9、应有高度的信息处理功能，还应与外部通讯系统联网，具有高度的信息通讯能力。外部通讯处理。大楼内的信息通讯。终端设施。3办公自动化功能办公自动化主要功能如下：中央处理室。设置主计算机，建立起各种数据处理、语言处理、图像处理、电子档案、信息检索等功能。工作站。通过数字处理机、个人计算机、文字处理机和其他办公自动化机器，实现终端工作功能。4支持系统为了确保上述功能的有效，还应有以下必要的支持系统：确保对办公自动化设备、通讯设备的供电，应使供电系统有足够的容量。保证电源质量、线路可靠，并设置备用电源。确保机器相互之间的信息传递线路畅通无阻。信息传递线路要与信息量相符。确保办公环境舒适。照明要满足办公的要
10、求；设置空调设备；采取防止噪声和振动的措施；选用舒适的室内装修和家具，合理的平面布置；具备必要的休闲娱乐设施等。确保平安。对防灾、防盗、抗震要采取必要的措施。要防止楼板超载。要为将来的开展留有余地。20世纪科学技术的飞速开展，导致产业结构的深刻变化。据日本对各职业的统计，从事第三产业的人数，1955年为100万人，占就业总劳动人数的26%；1985年为2800万人，占就业总劳动人数的41%，这说明日本已从工业社会中脱胎出来，并且进入信息化时代，信息资源现已成为社会生产的一种主要资源，是人类生存和社会进步的重要因素。11.3.2 智能建筑的产生和开展智能建筑的产生和开展1951年，美国从事技术、
11、管理、职员等办公室工作的白领人员首次超过蓝领人员。1974年到1984年，美国办公室工作效率增加4%，而同期工业增加100%，农业增加200%。而同时办公费用却以15%速度增加。另一方面，白领阶层的增加，人们对办公环境的优劣也更加重视。聘用大量享有高薪的办公人员，但却无法承受办公费用高涨而带来的负担。这一矛盾必然要由适用于信息社会的手段来处理。20世纪80年代以后，由于高技术的冲击，给一些开展中国家的经济带来了活力，同时也面临着根底设施落后和资金匮乏等问题，这就出现了原来由政府投资的交通、通讯等工程向民间和国外开放，出现了“建筑经营转让即所谓BOT方式。1984年美国和日本的通讯和电信业开始改
12、革并全面开放、大幅度自由化。尤其是90年代冷战结束，大批高技术军工企业实现“军转民，使得信息技术市场出现了如火如荼的竞争格局。在信息社会中，人们对现代建筑的概念也在发生变化，传统建筑提供的效劳已远远不能满足现代社会和工作环境等方面的要求。智能大厦的出现，使得一幢幢楼宇变成了一个小社会，其内部有众多的小公司，各种商业行为要求数以兆计的信息和控制指令进出整座大厦。智能建筑把其结构、系统、效劳和管理等根本要素以及它们之间内在联系进行优化组合，从而提供一个投资合理、高效、舒适、便利的环境。由于经济和社会信息化的开展，我国的楼宇建设正流行一股“智能化的热潮。许多房地产商在进行广告宣传时，将其冠以“智能化
13、或“5A甲级智能大厦。然而，大厦的“智能化并不仅仅是一个简单的综合布线系统的问题，这一时髦的头衔不能随便自封。我们必须对智能大厦有一个全面、综合、深入的认识，这对于设计者、使用者乃至房地产开发商都是非常重要的。智能建筑的开展史，是一个楼宇设备从监控到管理的开展过程。早期的高层大楼一般设备非常多，诸如空调系统、给排水系统、变配电系统、保安系统、停车场系统等各种系统同时共存。操作和控制这些系统，仅靠中央控制室很难实现。20世纪80年代，微电脑技术的崛起和传统通讯技术的进步，根本上实现了所有设备都可以由中央监控室控制，从而提高了工作效率。美国为了适应信息时代的要求，纷纷建成或改建具有高科技装备的现代
14、化大楼。同时，高科技公司为了增强自身的应变能力，也对办公或研究环境进行了创新和改进。日本第一次引进智能大楼的概念是在1984年夏天，近20年来建成了野村证券大厦、安田大厦、KDD通信大厦、NEC总公司大楼、ARK森大楼、本田青山大楼。日本是提出有关理论研究和进行实践最具代表性的国家之一。1995年底日本还成立了国家智能建筑专业委员会。智能大厦是通过对建筑物的四个根本要素结构、系统、效劳和管理及其系统进行优化，从而提供一个投资合理、高效率的舒适、温馨、便利的工作环境。一座完整的智能大厦通常由BA建筑自动化、CA通讯自动化、OA办公自动化和SA平安保卫自动化组成。BA建筑自动化是主要是对现代化大厦
15、中的所有机电和能源实现智能化管理。BA采用计算机软件对大厦的水、电、热力、空调及通气等系统进行检测、控制和管理，以到达舒适、平安、高效和节能的目的CA通讯自动化是指利用电信网络、电视网络、计算机网络提供大厦内外的一切语言和数据通信，并使大厦内各用户之间根据各自需要相互传递信息。OA办公自动化是指利用计算机实现的办公自动化，按照业务需要加上相应软件、应用软件等，来完成文字处理、文档管理、电子票据、电子邮件、电子数据交换EDI等根本功能。此外，还应有电子黑板、会议电视等功能。SA平安保卫自动化通常是指利用机电一体化的设备诸如电子门锁、电视监控、门窗平安防盗系统等，通过各种摄像头或光感探测器将所需讯
16、号进行采集，经过图像处理器和显示系统处理后，通过中央控制系统进行识别，最后实施相应的操作如对非法入侵采取启动录像、关闭出入口、通知保安人员等措施。在国外，智能大厦的开展已列入城市市政规划。在美国，设有全球性的智能建筑协会；日本许多城市已提出建设“智能化街区、“智能化大厦群、“智能化国际信息城等；新加坡准备用12亿美元把全岛建成光纤智能花园；韩国方案用411亿美元将半岛建成“智能半岛。一股智能大厦的热潮正在世界范围内悄然兴起。我国从20世纪90年代起开始办公自动化和智能建筑的研究开发，一大批自动化水平较高的高层建筑相继建成。近几年来，在北京、上海、广州等大城市建成了数幢具有相当水平的智能建筑，如
17、北京的京广中心、中国国际贸易中心、上海花园饭店、上海商城、广州的广东国际大厦等。智能建筑在我国的开展呈以下趋势：1我国政府高度重视，在科研、资金和政策方面积极地进行支持和引导，使智能建筑朝着工厂化和标准化方向开展。智能建筑在我国的开展智能建筑在我国的开展2采用高新技术，向系统集成化、综合化管理及智能小区方向开展。3据统计，智能建筑中智能系统投资的回收期为3年左右，远高于建筑的其他局部，我国有关部门正积极投入力量，开发相关的软硬件产品，使智能建筑使用便利，本钱降低，其技术和产品已成为一个迅速成长的新兴产业。4由于用户对智能建筑功能要求有很大差异，智能建筑的设计也要分门别类，为了有针对性地设计出符
18、合用户要求的多功能智能建筑，其功能正朝着多元化方向开展。1舒适性 2高效性3适应性4平安可靠性11.3.3.1 智能建筑在使用方面必须具有的特智能建筑在使用方面必须具有的特点点11.3.3 智能建筑的特点及设计要求智能建筑的特点及设计要求1智能建筑的建筑环境要遵循都市化、生活化和媒体空间化三个原那么。都市化就是建筑物中都市的功能较完善；生活化是指室内设计应表达家庭气氛，使工作人员有亲密感，以利于提高工作效率；媒体空间化是指室内设计应表达企业形象，具有宣传作用。2室内设计要表达舒适性，还应考虑设备配置、色彩、空气流通、自然采光、盆景、绘画等，满足良好空调环境和视觉环境的要求，同时控制噪音在指标内
19、，并设防静电防尘地毯。11.3.3.2 智能建筑在设计时应满足的要求智能建筑在设计时应满足的要求3智能建筑由于大量使用计算机、网络通讯设备及其他自动化设施，因而对供电、配电、空调、照明、防火、楼层负重提出一系列不同于常规建筑的新要求，影响了建筑物的整体格局、平面设计、结构强度、墙体选材及管道走向。4在结构方面，智能建筑由于采用了结构自动监控报警系统、自动化抗震系统等新技术，因而结构上可以更加平安、可靠、经济。1从1990年开始，办公型智能化建筑的热潮一直持续到现在，而且涉及范围越来越广，并在这股热潮中都争创世界一流水平。2已建智能化建筑中的OA、CA和BA等系统的全套设备，绝大局部均从国外引进
20、。3已建智能化建筑中各子系统和通信网络协议多数不是开放式，因而集成化水平较低。11.3.4.1 智能化建筑开展中存在的问题智能化建筑开展中存在的问题11.3.4 对我国开展智能化建筑的几点认识和建议对我国开展智能化建筑的几点认识和建议4已建智能化建筑中很多子系统功能均未得到充分发挥，有些甚至未到达设计要求或不能长时间有效运行。5智能化建筑的行业意识较差，直到19911年，一些学会组织和热心单位才开展有关智能化建筑的学术活动，现都处于初级阶段，甚至侧重于商业行为。6行业管理体制各自为政及地方保护主义，不利于发挥智能化建筑的总体优势。11国家或金融部门未对智能化建筑行业的开展起促进或导向作用。而日
21、本开发银行、北海道东北开发公司等对符合智能化建筑建设条件的工程，经审查确认后均予贷款支持。8国家研究部门应重视对智能化建筑重大课题的开发研究工作。9综合性物业管理行业跟不上，使已建智能化建筑得不到有效使用、及时保养和维护。1国家主管部门应会同有关业务部门制定有关开展办公型智能化建筑的技术经济政策。2配合智能化建筑的市场需求，开展办公型智能化建筑的等级划分及其根本内容的制定工作。3以建筑业为主体，联合电信、电子、机械、自动化、环保、消防、防盗、保安等部门，积极开展适用于我国办公型智能化建筑的建筑、装备、效劳、经营管理等方案设计、设备供给、系统集成、物业管理等开发研究工作。11.3.4.2 对开展
22、我国智能化建筑的几点建议对开展我国智能化建筑的几点建议4有关行政管理或金融主管部门，应抓住智能化建筑这一21世纪大有开展前景的新型产业，在政策及资金上予以支持。智能建筑作为综合国力和科技水平的具体表达，其特点和优势明显，市场前景看好。智能建筑首先要完成与国际信息高速公路接轨，同时，也将极大地促进信息高速公路的开展。智能建筑的开展将带动一大批相关产业的开展和技术进步。智能建筑不仅能为人们提供平安、舒适、节能、高效的工作和生活空间，还能运用现代高新技术，把有限的资金和有限的建筑空间进行综合地开发利用。11.3.5 智能化建筑开展展望智能化建筑开展展望智能建筑的开展趋势可以概括为以下方面：1智能建筑
23、的建设方法论研究2建立开放式的智能化建筑结构3多媒体技术的广泛应用4互联网技术5智能卡技术6流动办公技术11家庭智能化技术8数据卫星通信技术 节能建筑节能建筑节能建筑亦称适应气候条件的建筑，是指采取相应的措施利用当地有利的气象条件，防止不利的气象条件设计的低能耗的建筑。或者说，使设计的建筑在少使用或不使用采暖、制冷设备的前提下，让一年四季的室内气温尽可能地维持或接近在舒适的范围内。事实上，我们所使用的采暖和制冷设备的主要任务就是辅助调整室内自然温度使之到达舒适的范围之内。11.4.1 节能建筑的概念节能建筑的概念1提高对建筑物的保温要求，确立经济合理的保温指标；2提高对建筑物外墙气密性的要求；
24、3开发推广节能供暖技术和设备；4设计技能型住宅；5开发和应用高效的保温隔热材料。11.4.2 节能建筑实施途径节能建筑实施途径11.4.2.1 国外节能建筑的节能途径国外节能建筑的节能途径1从源头上采取措施提高能源利用效率 2加强维护结构的保温隔热和气密性3提高采暖系统的效率 4设计节能型建筑，设计优化的建筑结构11.4.2.2 我国节能建筑实现的途径我国节能建筑实现的途径1选择建筑外表积小的住宅外形。外表积越小那么建筑热损失亦越小。2适宜的窗面积及方位。为了充分利用太阳辐射热和有利于夏季的通风，把南侧窗设计大些，北侧窗设计小些。3调整日照。在南面窗户上做遮阳板或种植树木挡住日照，可减缓夏季的
25、酷热。11.4.3 建筑节能的具体做法建筑节能的具体做法11.4.3.1 概述概述4平面规划。在建筑周围植树，挡寒挡风挡尘等。5防止缝隙进风。防止门窗缝隙的冷风渗透，加以密封。6使用绝热材料。对地板、墙、顶棚以及屋顶进行绝热，以减少围护结构四周的传热系数，从而可有效地减少住宅的供暖、供冷的负荷量。对墙体实施复合保温是目前外墙节能的主要措施，它采用保温材料与基层墙体复合，从而提高外墙的保温和隔热性能。复合保温措施可根据保温材料在墙体中的位置分为内保温、中保温、组合保温和外保温四种。外墙内保温是上海地区习惯使用的一种墙体保温措施，具有施工方便、造价较低等优点。内保温墙体一般用高效保温材料复合，保温
26、材料与主墙体之间可设或不设空气间层，其外表覆以纸面石膏板。11.4.3.2 外墙的绝热外墙的绝热1采用节能建筑玻璃采用热反射镀膜玻璃，对波长在范围内的太阳光有良好的反射和吸收能力，能够明显减少太阳光的辐射热能向室内的传递，保持室内温度的稳定到达节能。2加密封条或密封材料单层窗上贴透明薄膜或采用单框双玻璃。11.4.3.3 门窗的绝热多孔砖外墙保温门窗的绝热多孔砖外墙保温3采用保温户门和阳台门在门窗中层可填充25mm厚的岩棉、保温性能与3110mm的砖墙相近。在阳台的门心板上贴厚的聚苯板，保温效果良好。平屋面节能应改变过去把保温层密封在屋面防水层与结构层之间的不利做法，并尽量采用高效保温材料作屋
27、面保温层，如发泡聚苯板EPS板或挤塑型聚苯板XPS板等。在构造形式上尽量采用目前国外流行的倒置保温做法，把保温层置于屋面防水层之上，从而简化屋面构造，减薄屋面厚度，并有效保护防水层。在屋面采用带铝箔的玻璃棉板这种高效保温隔热材料，可以大大提高屋面的传热阻值，有效地减少热量的流通量，保温隔热效果显著。11.4.3.4 屋面节能措施屋面节能措施使用各种轻便、可调的遮阳设备可以卓有成效地抵御夏季太阳间接或直接辐射对室内气温的影响，大大降低夏季室内温度。根据美国研究人员对墙体与玻璃的太阳辐射热量通过情况进行比较，通过玻璃进入室内的太阳辐射量是墙体的30倍以上。但如果附近加了一定的遮阳措施，这种热量通过
28、那么明显减少，只占原先的1/3左右。11.4.3.5 遮阳板系统遮阳板系统太阳能在建筑中的热利用是建筑节能有效而又经济可行的重要措施，它与建筑师对于建筑物应与自然环境相协调的观点一致，由此而产生了太阳能建筑，并受到国际上的普遍重视。在20世纪80年代召开的世界太阳能会议上，参加太阳能建筑的代表人数最多，现已出现了“太阳能建筑学新专业，这是值得我们建筑界重视的一个动向。太阳能建筑目前正在朝着带有保温窗帘的直接受益式方向开展。11.4.3.6 利用太阳能采暖和空调利用太阳能采暖和空调传统煤气的热量有四分之一通过烟囱损失了。美国创造的新式冷凝炉通过冷却和冷凝废气，回收大局部散失热量使能耗下降28%。
29、美国国会最近通过了由总统批准执行的新的家用电器效率标准法案。据统计，执行这项法案后，可节省大量电力和天然气。美国劳伦斯伯克利实验室开发的高频电子镇流器可使荧光灯效率提高2030%，估计30年内照明可节电250万美元。11.4.3.11 采用节能型家用电器炉灶、空调和照明采用节能型家用电器炉灶、空调和照明未来节能建筑需要开展的重点领域如下：研究新型低能耗的围护结构包括墙体、门窗、屋面体系成套节能技术及产品；新型能源的开发和能源的综合利用，包括太阳能、地下能源开发利用和能源综合利用；室内环境控制成套节能技术的研究和设计开发；利用计算机模拟仿真技术分析制冷技术，特别是围护结构和采暖空调系统改造；建筑物室内温度和湿度控制技术和冷热量计量收费技术及产品。11.4.4 节能建筑的开展前景节能建筑的开展前景