绿色智能建筑新技术是指该建筑所用的建筑材料是绿色环保的,它在建筑时不污染和破坏环境。与以往的建筑材料有所不同,智能是指该建筑物可以在不借助电力等资源的情况下完成调节室温和室内光线,安全检测和监督等功能。最大限度地节约资源,保护环境,减少污染。它是生态技术和信息技术在建筑领域的应用,是当今工程领域的一种新技术。它与传统建筑工程相比具有明显的优越性,如:节能减排,保护环境,有效节约建筑用材,能够满足人们的现代化需求等。
二、绿色智能建筑新技术的特点及功能
智能是指通过使用科学且先进的技术方法为建筑提供了大方面的服务功能,即安全性、舒适性和便利高效性。它为人们在社会信息化的新时代下提供了更高的保障,满足了人们更高的功能需求。绿色则使建筑成本降低,使建筑材料更环保,为人们提供了健康的生活环境。
1.高度结合的系统从技术的角度看,智能建筑是通过计算机网络技术将各个子系统的功能信息等集合到一起成为一个协调统一相互关联的系统,满足人们的需求。这是绿色智能建筑和传统建筑最主要的区别。
三、世界绿色组织和我国绿色组织的发展状况
世界各国的绿色智能建筑新技术的建筑标准,评估它是否符合绿色智能建筑的方法,在哪些方面评估,评估指标等不同的国家有不同的制度,各有其特色。但基本上,这些国家的目标都是减少对自然环境的破坏,加强对环境的保护能力,让人们生活更健康舒适。在我国就目前阶段来看,我国的绿色智能建筑新技术仍处于起步阶段,但是随着每年建筑项目的增多,我国人民对绿色智能建筑新技术的认识也在逐步提高,节能减排必将是以后要考虑的一个重要方面。
四、发展绿色智能建筑新技术的措施
2.加强经济发展技术的发展需要强大的经济做基础,所以想要使绿色智能建筑新技术得以发展,我们首先要发展我国的经济,通过发展经济来为技术发展提供条件,我国虽然人口众多,但经济实力一定程度上来说还是相当雄厚的。但不能忽视的是我国各个地区经济发展的不平衡。只要经济跟得上,技术也会得到一定程度的发展
3.完善激励机制虽然绿色智能建筑新技术不仅会给我们的生活环境带来便利,也会为我们提供更加舒适健康的生活环境,但很多人对绿色智能建筑新技术没有想要去了解或居住的欲望。人们对他的理解可能仅仅停留在环保绿色方面,对它可能为我们的生活制造财富这一点上并没有得到具体而深刻的认识,所以绿色智能建筑新技术的推广会在一定程度上受到阻碍。因此要建立健全的激励机制,加强宣传绿色智能建筑新技术的优点,其对环境的好处,对人类生存环境所达到的舒适程度健康程度,让人们认识到绿色智能建筑新技术对我们生活的改变。通过宣传技术知识,将强文化教育,激励人们去接受绿色智能建筑新技术,增强人们对绿色智能建筑新技术的欲望。
4.绿色智能建筑新技术本身的限制近年来,虽然我国在航海航空各个领域的建造技术突飞猛进,但对于新技术以及在技术方面的创新还是有所欠缺。我国各地区教育水平不一致,人才分布较不易集中,在技术方面的人才不易寻找,因此集中发展绿色智能建筑新技术有一定的困难,使绿色智能建筑新技术得到显著的提高是我们应在技术上实现的突破。
5.缺乏系统的支持及推广机制发达国家在三十世纪70年代就开始了对绿色智能建筑新技术的研究,从提出研究到现在已有了大量的经验和成熟的技术,也有了对应的推广机制。在我国绿色智能建筑新技术的提出相对较晚,因此现阶段技术不算成熟,再加上我国缺乏一套完整的推广机制。因此绿色智能建筑新技术在我国的发展在某些程度上受到制约。
6.能源种类不合理在我国,就目前的发展情况来看,能源主要有煤炭,天然气,石油等不可再生能源,而且在我国能源浪费现象比较严重。这种浪费不仅体现在一些大公司大厂房,在人们的日常生活中浪费也随处可见。
五、结语
【关键词】智能建筑;技术;发展趋势
1智能建筑的概念
智能建筑主要是指在进行建筑设计时,将建筑物的建筑结构、建筑系统、设施服务和管理体系按照人性化的需求进行设计,达到最优化整合,为住户居民提供一个安全可靠、人性化服务、绿色节能的智能化建筑环境。智能建筑将现代建筑技术、计算机技术、网络技术以及控制技术紧密联系起来,组成一个整体,使传统建筑领域与高新技术产业有机结合。在该智能建筑系统中,可以对室内温度、湿度系统,采光系统以及安保系统、物业管理系统等实现远程智能操控,并大大简化管理流程。既满足了生活工作方面更加人性化的需求,又顺应了当今社会节能减排、低碳环保的绿色发展要求,表现出智能建筑具有功能性以及实现资源共享、可持续发展的显著特点。
智能建筑的设计理念最初起源于美国,其开创了全新的建筑设计方式。1984年1月,美国联合科技公司在美国康乃迪克州哈特福德市建成了智能化的“都市大厦”―CityPlaceBuilding,标志着世界首次智能型建筑的产生。该大厦首次将信息化、整合最优化理念应用到建筑设计方面,通过计算机智能控制手段对整栋大厦内的空调系统、供水排水系统、电力供应系统、防火防盗系统以及采光系统进行实时监控,并为大厦的办公人员提供语音通信、文字资料等多样化的信息交流体验,使客户的工作环境更加舒适便捷、智能高效。随后英法等国也开始相继发展智能建筑系统技术[1]。在二十世纪八十年代,智能建筑技术开始流入到我国的建筑领域,适应了我国快速变化的居家生活模式、休闲娱乐方式以及工作、商务模式,因此传入不久便得到了迅速的发展与演变,已经从原先单一的商务酒店大楼、商务办公大厦发展到了现在的智能化住宅、智能化医院、智能化学校等多元领域。
2智能建筑的主要技术
智能建筑是整合利用现代化建筑技术、计算机技术、通讯技术和控制技术,将传统建筑领域与高新技术产业完美结合,使建筑物的整体结构、水电暖供应系统、物业管理和服务方式更加适应人性化的需求,为住户居民提供一个安心舒适、绿色生态的智能化建筑环境。它的主要技术包括以下几方面。
2.1智能建筑设备自动化技术
智能建筑设备自动化系统是整合利用现代化电脑技术、现代化控制技术和现代化通讯技术等高新技术,组成高度智能的综合管理系统,对整栋建筑内的空调采暖、供水排水、供配电、防火防盗以及采光照明系统进行实时监控,并且按照需先设置的目标值进行实时调整。因此这就对于智能建筑设备自动化水平有了更加严格的要求。在早期阶段,我国通常采用电脑集中控制和监视形式,但不足之处是可靠性不够,因此逐渐被计算机集散控制技术(DCS)取代。现在我国多采用美国ASHRAE制定的BACnet网络通信协议和美国EChlon公司研发的LonmarkS技术。随着高新技术产业的不断进步,分布式计算机控制系统引导了智能建筑的发展潮流。
2.2智能建筑系统集成
智能建筑需要对整栋建筑的供配电、空调采暖、供水排水、防火防盗以及安保情况等进行及时有效的管控,整体协调各方,保证各个系统环节能够持久可靠的运转,为居住用户提供一个放心舒适、服务便捷、绿色节能的建筑环境。这就要求重点实施系统集成手段,将智能建筑内各个子系统按照功能的不同科学地进行有机结合,以期待实现资源共享。智能建筑的系统集成从初期阶段时简单的基于监控的处理,逐步演变为现如今基于内容的处理与融合阶段[2]。
2.3智能建筑通信网络技术
2.4智能小区技术
3智能建筑的发展趋势
近几十年,智能建筑在我国得到了迅速发展,众多商业建筑与居住社区的办公人员与居民都渴望居住在更加智能化的建筑中,享受更加贴心周到的居住体验。我国北上广深等一线城市在该行业的发展日趋成熟,国内其他地区也紧随其后。我国对智能建筑的重视程度逐渐提高,智能建筑业得到了更多强有力的政策扶持和资金支持[3]。综合智能建筑的起源与演变以及当今社会的实际需求,可预测其整体发展趋势。今后将重点围绕深度化,广度化,规模化,可持续性等内在要求发展智能生态建筑。
网络信息技术的发展将起到至关重要的作用。智能化建筑的发展会刺激带动计算机网络技术的发展,反之,网络信息技术的发展又会促进智能化建筑的发展。因此发展更深层次、更高精准程度的信息网络技术也是今后能够深刻影响到智能建筑发展的重要因素。
智能建筑的理念符合我国积极倡导的绿色环保、可持续、和谐发展的方针政策,因此我国的智能建筑更加追求智能建筑的低碳环保,建造全方位、系统化的生态环保住宅。在未来智能小区中,会以最大限度发挥居住环境的生态效应为主要目的,全面协调发挥作用,最大限度的减少能源消耗。
【参考文献】
[1]岳素霞.智能建筑的关键技术及其应用研究[J].技术与市场,2013(3):38.
赵哲身,现任上海大学自动化系教授。主要从事检测技术与自动化装置、控制理论与工程的教育和研究。近年致力于智能建筑的弱电系统的研究,特别是楼宇自动化系统(BAS)的辨识建模及节能的研究。专长于工业控制、神经网络建模和系统辩识。多次在国际会议上交流有关空调子系统建模论文。参加或主持了上海市博物馆智能化建筑、广东省会展中心、嘉兴市行政中心、水电部太湖流域指挥中心、浙江省公安厅、上海中远两湾城等上百个智能化项目的专家评审、评标或鉴定。
节能形势刻不容缓
记者:请您谈一谈政府部门是在何种情况和考虑下颁布《标准》的?
赵哲身:首先,政府部门颁布“绿色建筑评价标准”非常有必要。近年来我国在能源需求和环境保护上受到很大的压力。2004年我到美国得克萨斯州参加第14届炎热和潮湿气候下建筑物系统优化大会,大会的主题发言意外地分析了中国的能源需求,并预测到2025年世界能源的80%将由中国消耗,这是国际能源专家的警告。
其次,我国在环境上、在建筑用地上,不仅与世界先进国家有很大的差距,而且与发展中国家也有很大的差距。在我国大城市的郊县高速公路两旁几乎已经没有绿地了,而农业用地是千万年来自然和人工培育的不可逆的资源。相比之下英国这样领土狭小的国家城市之外是一片无垠的绿地,美国也是这样,有的河水居然是蓝色的。
我国不仅大城市而且连小城市的空气环境都已经受到了较大的污染。世界著名的污染较严重的城市墨西哥城,我实地观察它的污染情况也与我国的一般城市污染情况差不多。而在墨西哥的其他城市和乡村,环境和土地的保护情况要比我们好得多。
在这种情况下,建设部制定“绿色建筑评价标准”,可说是如“及时之雨”。它将可持续发展理念引入了建筑领域。提出的节能、节地、节水、节材与环境保护是借鉴国际先进经验、营造绿色建筑的五大要素,以此建立绿色六大评判指标是十分正确的。建立一套适合我国国情的绿色建筑评价体系,对积极引导、大力发展绿色建筑,促进节能省地型住宅和公共建筑的发展,具有十分重要的意义。
再次,颁布“绿色建筑评价标准”顺应了国际建筑业的发展趋势,我在英国参加智能建筑的会议时,大会主体就是“生态”,“可持续发展”,听到的最多的单词就是“Eco-”,“sustainable”。
最后,在《标准》中实际提到了建筑物的大系统的概念,即评估公共建筑物全生命周期综合性能。这是国外先进理念在中国的应用。《标准》中提出,绿色建筑的建设应对规划设计、施工与竣工阶段进行过程控制,也是一种大系统的概念。只有从大系统的概念出发才有可能实现对旧有、已有建筑物的改造,才有可能实现整个建筑物运行周期的节能、应用可再生能源;才能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。
只有从大系统的立场出发,在建筑规划、设计前期做好气候仿真、做好建筑物外形风系统仿真,才能有效地减少城市的平均热岛强度;只有从大系统的立场出发,才能利用场地自然条件,合理设计建筑体形、朝向、楼距和窗墙面积比,采取有效的遮阳措施,充分利用自然通风和天然采光。
记者:那您觉得此次《标准》和去年颁布的《公共建筑节能设计标准》有什么区别?
赵哲身:和去年颁布的《公共建筑节能设计标准》相比,本标准在4.1.9条款提出了对城市热岛效应的要求:住区平均热岛强度室外日不高于1.5℃;在4.1.10条款中提出了住区风环境的要求;在4.2.10条款中提出采暖和(或)空调能耗不高于国家和地方建筑节能标准规定值的80%的定量标准;在4.3.3条款中提出设置建筑物自身的完善的排水系统,采用建筑自身优质杂排水、避免管网漏损;在5.2.5条款提出对于新建、改建和扩建的公共建筑,应根据用户等情况,对冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量等等,这些都是进步和发展。
记者:作为智能建筑的厂商,应该如何看待此次《标准》的实施呢?
赵哲身:我认为对智能建筑的厂商而言,不仅是一个执行和推动这一标准的问题,更是一种机遇。随着2010年的到来,随着奥运会和上海世博会的帷幕落定,随着土地资源的日益紧缺,大规模公共建筑的建设将受到大的抑制。虽然每年仍有20亿平方米的建筑面积住房建设,但竞争将更为激烈。另外,由于现有的已建成智能建筑,包括智能公共建筑约5000幢,实际上没有真正做到节能,它们的节能改造对集成商而言是一块很大的市场空间。谁在技术上抢险占领这一空间谁就掌握了市场的主动权。
建筑节能空间巨大
目前我国住宅建筑使用的能耗约占全国总能耗的20%左右,加上建材生产和建造的能耗,总能耗约占全国总能耗的37%左右。如果延续目前的耗能状况,预计到2020年底,约占全社会总耗能的46.7%。而目前国内的所有大城市中新建建筑符合规范的只有10-15%。能源利用效率目前仅为33%,比发达国家落后20年,相差10个百分点;能源消费强度大大高于发达国家及世界平均水平,约为美国的3倍、日本的7.2倍。
记者:建筑物楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分,它在智能建筑节能上发挥重要作用,但目前我国智能建筑并不节能,对此现象您怎么看
赵哲身:毫无疑问,建筑物设备监控系统在智能建筑节能上能够发挥重要的作用。那么为什么实际上它至今基本上没有发挥重大的节能作用呢?恕我直言,这是因为我们长期以来没有形成脚踏实地认真做的团队的缘故,在标书上我们看到的更多的是商业炒作。
我国过去在建筑材料和围护结构上节能做了不少工作,但在其他方面就比较薄弱。节能关系到多学科领域的一个典型的例子是,对有些建筑的大门,只要把推门、移门改为旋转门,就可以节能;只要注意到门窗与墙交界处的的泄漏,即气密性,就能节能,而这些常常被忽略。
记者:您觉得智能建筑要想节能,关键点在哪里?
赵哲身:智能建筑空调能耗占65%左右,空调节能要作为重头。我们需要认真研究空调各子系统的模型。因为空调系统的模型的获取是节能的重要途径。目前大部分智能建筑的HVAC部分运行状态不令人满意,阀门常常处于振荡状态,造成流体的阻力增加。原因是系统最后仅仅只是接通,并没有得到很好的调试,性能没有得到优化。导致能耗和维护成本的增加。
有了数学模型,可以进行快速调试;可以迅速的对系统的控制性能进行优化,从而可以有效地节省HVAC的能耗。冷热源的能耗约占整个HVAC系统能耗的55%。选择能效比高的机组和辅助设施可以实现节能;选择适当、合理的控制策略实现多台制冷机组的群控不仅可以获得非常客观的节能效果,而且可以极大的改善空调末端装置的自动调节性能。因此,正确认识制冷机组群控的特点和规律是建筑节能的最重要的课题之一。
但是实际上即使是从事冷水机组群控的供应商目前的群控策略是经验的,并没有足够的理论基础作为向导。例如,离心机组的电流百分比究竟和空调负荷是什么关系?它们的关系是线性的吗?电流百分比本身的精度究竟如何?以总供水温度作为群控切换台数的依据,是不是最佳的?这些需要科学界的空调研究者、控制工程师和供应商的共同努力。空调系统的节能关系到两个学科,即暖通技术和控制技术,需要这两个方面的科技人员的密切配合。
我国在建筑物节能技术上有非常大的发展空间,除了诸多的新技术外,更多涉及某种严谨的工艺、某种严格的管理技术。所以只要我们抱着认真踏实的科学态度,依靠我们自己的技术力量,在相对短的时期之内取得较大幅度的建筑物节能效果是完全有可能的。
目前在新的形势之下,我国有很多能源公司成立,这是一件非常大的好事,和世界先进国家的节能发展进程是吻合的。目前的问题是,大部分公司的节能思路比较单一,局限于空调机的变频,没有大系统的节能观念,因而取得的成绩也是有限的,需要通过互相切磋和交流得到改进。
记者:要达到真正意义上的节能,政府和厂商还要从哪些方面努力
赵哲身:节能改造需要业主和政府的支持。如节能改造需要能耗的适度计量。计量系统是分析能耗的有效工具,也是评估节能效果的必要手段,但是需要一定的投入,这就需要业主的支持。旧建筑物的改造涉及大楼管理方的种种利益,如果没有政府的政策支持,节能公司和专家很难打破设置的种种壁垒,参与到真刀真枪的节能实践中。
建议政府加强建筑物节能宏观管理对策的制定;建议全面统计各类公共建筑的能耗使用情况,建立计算和评估建筑物整体能耗性能的通用方法;在此基础上制订新造建筑物和旧有改造建筑物使用能耗的最低定量基准。对于新造的和旧有的建筑物建立能耗性能的认证并加以公示。对超过基准的大楼和管理者提高能源费用或课以重税;对低于基准的用户则加以奖励和免税。如此将很快会出现业主和大楼管理者纷纷主动和节能公司和专家主动合作的局面,建设部的到2010年建筑物节能50%的目标才会由于公众的取势和投入得以实现。
在政府技术层面的宏观管理方面,还有很重要的方面就是对国内外电子产品的认证。同类产品的能耗应进行比较,它们对电网产生什么样的影响应有检测数据,6年前我曾经提出过这一建议。目前对国内外用于智能建筑的电器和电子产品的效率尚没有进行市场准入的检测和规范,应尽快加以完善,从而建立起建筑物能耗宏观管理的多元化的框架,并对智能建筑市场起到正确的导向。
认真踏实共创未来
记者:您提出过智能建筑大系统的概念,那您如何看待国内的智能建筑?
赵哲身:智能建筑大系统的概念源于我对国外的考察,这些观念并不是我提出来的,而是国外比较先进的理念。访问英国时我曾受到这方面的强烈感染和观念的冲击。相对欧美国家,我们国家对于智能建筑的概念定位比较狭隘,局限于智能建筑弱电系统,至少对一些问题的认识没有把它们穿起来,形成系统的概念。这样可能会限制我们的思路。
如果我们把智能建筑的理念应用到智能建筑物的整个生命周期,特别是它的前期和中期运作期,我们对于已建成、正在运行的系统的优化、控制性能的提高、充分发掘原产品和原设计的潜力,就会投入更多的精力,就会产生更好的效果,就能更好的节能。
记者:国内的智能建筑和国外的有哪些差距,我们应该学习他们哪些成功经验?
赵哲身:有一个典型的从大系统概念出发实现建筑物节能的例子。英国HTAArchitectsLimited建筑设计院的设计师在设计前、设计时,充分使用生态计算机软件进行仿真,以充分利用自然风和光照,包括尽可能利用太阳能。某建筑物设计方案出来后,经电脑模拟发现一年内有80天温度大于28℃,设计师认为太多,就改进建筑设计,控制阳光的晒入,使一年中高于28℃的天数减少为38天。很显然全年的空调负荷减少了,他们认为这就是智能建筑的一部分。
目前我国是世界上最大的智能建筑市场,我国新建的公共建筑的智能化设施,就其硬件系统来看,我认为一点也不比发达国家差。但是我们的软件、我们的科研深度、我们的技术含量、我们的认真踏实的作风、我们的追求却与先进国家有很大的差距。国外的内敛、务实、认真细致的追求给了我非常深的印象。
关键词:翻译;建筑电气与智能化;专业名称
作者简介:刘建峰(1978-),男,江苏江阴人,南京工业大学自动化与电气工程学院,讲师,国家注册电气工程师;周玉庭(1972-),女,四川高县人,南京工业大学自动化与电气工程学院,讲师。(江苏南京211816)
一、建筑电气与智能化专业的内涵
1.建筑电气与智能化专业的定义[1]
建筑电气与智能化专业是一个在土木工程学科背景下,研究以建筑物为载体时对电能的产生、传输、转换、控制、利用和对信息的获取、传输、处理和利用的专业。随着现代建筑技术的发展,土木工程学科的发展不断吸收了基础科学、材料科学、管理科学和电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术等学科的最新研究成果与技术发展成就。作为土木类新增专业,建筑电气与智能化专业填补了土木类专业中缺少“电”(或“电气”)的空缺,与计算机技术、信息技术、物联网技术、节能技术等新兴技术融合,是典型的多学科的交叉和融汇。
2.建筑电气与智能化专业的培养目标
二、建筑电气与智能化相近专业的英文名称
1.建筑学:Architecture
2.土木工程:CivilEngineering
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工维修等技术活动;也指工程建设的对象。[3]该专业的培养目标是培养掌握工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程学科的基本理论与基本知识,具备从事土木工程的项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力,能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、桥梁、矿井等的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发部门从事技术或管理工作的高级工程技术人才。
3.给排水科学与工程:DrainageScienceandEngineering(原建筑给排水:BuildingWaterSupplyandDrainage)
给排水科学与工程是一门应用很广泛的学科,它是以城市水的输送、净化及水资源保护与利用有关的理论与技术为主要研究内容。[4]该专业的培养目标是培养具备城市给水工程、排水工程、取水工程、防洪工程、建筑给水排水工程、工业给水排水工程、水污染控制规划和水资源保护等方面的知识,能在规划部门、环保部门、设计单位等从事规划、设计、施工、教育和研究开发方面工作的给水排水工程学科的高级工程技术人才。
4.建筑环境与能源应用工程:BuildingEnvironmentandEnergyApplicationsEngineering
5.建筑设备工程技术:ConstructionEquipmentEngineering
建筑设备技术是普通高职高专土建大类专业目录下设的一门专业,属于建筑设备类专业。该专业为普通高等学校专科层次。建筑设备技术专业主要培养掌握建筑设备工程的基本知识和技术,具备建筑水、电、通风与空调、楼宇智能化等设备工程的设计、预决算、安装施工、运行与维护、质量检验及工程管理等能力的高素质技能型人才。
6.智能建筑技术与管理:IntelligentBuildingTechnologyandManagement
7.建筑装备工程:BuildingServicesEngineering
建筑电气与智能化的主题词为“建筑”、“电气”与“智能化”三个,下文分别予以讨论。
1.对“建筑”的翻译[7,8]
2.对“电气”与“智能化”的翻译[7,8]
3.Intelligence与Intelligentization的区别
根据英文翻译,Intelligence与Intelligentization都有智能化的含义。在具体应用上,“Intelligence”偏向于智能、智慧之意;当用在建筑物时,可以引申为建筑物经各种设备支持,具有“人工智能”或“能进行高度智能的自我管理”之意,成为具有一定“智慧”的建筑物。“Intelligentization”用作建筑物时,偏向于建筑物经过各种设备的支持,具有了“可控制、可遥控”的功能。相比较而言,面对未来的智能建筑发展,Intelligence比Intelligentization更能体现智能建筑的本质。
四、南京工业大学建筑电气与智能化专业的名称
参考文献:
[1]教育部建筑电气与智能化专业指导委员会.建筑电气与智能化专业规范[Z].2010.
[2]本书编委会.建筑大辞典[M].北京:地震出版社,1992.
[3]中国土木建筑百科辞典(建筑)[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[4]本书编委.中国土木建筑百科辞典(建筑设备工程)[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[5]教育部.普通高等学校本科专业目录(2012年)[Z].2012.
[6]教育部.普通高等学校本科专业设置管理规定[Z].2012.
关键词:数字化时代;虚拟现实;智能建筑;网络
Abstract:Thedigitalagebringsanunprecedentednewtechnologiestothearchitecturaldesign.Thispaperdiscussedhowthedigitaltechnologiesmakegreatimpactsonthearchitecturaldesign,architecturalformsandspacialstructureandpeople'sworkandlifestyleandsoon,infollowingthreeaspects:thevirtualrealitytechnology,theintelligenttechnology,thedatabasesandcomputernetworks.Digitaltechnologyissuchameansofarchitecturaldesign,soarchitecturaldesignshouldnotbetrappedin“toolism”.Besidestheform,thearchitecture'smeaningismoreimportant.
Keywords:digitalage;virtualreality;intelligentarchitecture;network
中图分类号:TU17
文献标识码:A
人类社会已经步入数字化的时代,电子技术和数字化媒体的兴起与普及影响着人类社会的方方面面。而20世纪末数字化技术的发展和成就构成了建筑及其设计现状赖以存在的重要背景,推动了建筑在设计、建造和管理等各方面的发展,并使其大为改观。尼葛洛庞帝在《数字化生存》一书中,充分展示了数字化科技对我们生活、工作、教育和娱乐带来的各种冲击,由此,“数字化”一词,俨然成为了信息时代最重要的象征。“数字化技术”是泛指将信息对象转化成数字信号,通过电脑存储、处理,由计算机网络进行传输的诸多软硬件技术。其中,虚拟现实技术、智能科技、大型数据库系统以及计算机网络对于建筑设计的初期构思、设计方案的优化和施工管理等方面都发挥着巨大的作用。
1虚拟现实技术
1.1“虚拟现实”技术的产生与定义
早在20世纪50年代,电子技术还处于以真空电子管为基础的时候,美国的MortonHeilig就成功地利用电影技术,通过“轮廓体验”让观众经历了一次沿着麦哈顿的想象之旅,虚拟现实技术进入探索阶段。直到20世纪80年代初,美国VRL公司的创始人JaronLanier正式提出了“virtualreality”――“虚拟现实”一词。
虚拟现实技术是指以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉等一体化的虚拟环境,用户可以借助各种特殊的硬件设备(如空间位置跟踪器、数据手套、力反馈设备等)与虚拟环境中的物体进行交互,从而产生身临其境的感受和体验。虚拟现实技术所虚拟的环境可以是真实世界的再现,如真实建筑物的虚拟创建;也可以是纯粹构想的虚拟世界,如三维动画中的建筑及环境。
1.2“虚拟现实”技术的特征
1.3“虚拟现实”技术在建筑领域中的应用
数字化技术日新月异,使得三维电子模型在建筑表现方面的运用已经不再陌生。随处可见的电脑渲染表现图和多媒体动画早已让人们领略到数字化表现媒介的无穷魅力。如今,超写实的电脑透视效果在很大程度上已经取代了传统水彩、油墨等创作的图画,大多数的设计单位更倾向于将数字化工具用于制作效果表现图呈献给客户。无论是在设计概念分析和空间表达方面,数字化的虚拟表现确实展示了令人信服的结果。虚拟现实技术打破了专业化和非专业化之间的沟通障碍,是数字化的交流媒介,同时也为多学科、多专业信息的兼容带来了交叉合作。
虚拟电子模型所表现的并不仅仅是几何形状构成的视觉因素,还拓展到三维空间以外的光照条件、材料质感、声场音效、能源利用等方面。光影效果和材料质感极大地影响着空间的视觉冲击力,通过对光线阴影运动的模拟,可以观察到一天内光环境的变化;场地音效的模拟可以探索不同方位的声音效果,从而发现和解决设计中出现的声响问题,也可以依此来调节房间内部空间的尺度;通过对建筑物内部及其与其他建筑物之间的温度、湿度和气流变化状况的仿真,考量热传导和自然通风中能源效率的应用,从而指导建筑中开放空间及房间比例的设计。例如,国家体育场――“鸟巢”(图1-2)在设计中对热舒适度和风舒适度进行研究时,就采用了流体力学(CFD)模拟手段进行模拟分析,对自然通风气流组织进行评价,并根据结果提出对现有设计是否调整或调整建议(如调整吊顶分块间隙宽度、通风口的数量位置等)。
2智能技术
2.1智能建筑的兴起及定义
美国智能建筑学会(AIBI)对“智能建筑”的定义是将结构、系统、服务、运营及其相互联系全面综合,并达到最佳组合,所获得的高效率、高功能与高舒适的建筑。与这种抽象的描述相比,建筑的智能化系统更像是建筑的“神经系统”,它将数字化技术所特有的性能带入僵硬的建筑中,对栖居其中的人作出合适的反应,不仅仅局限于传统概念上的消防、保安、空调,以及照明系统,而是扩展到几乎所有的部分,满足人们各个方面不同的需求,提供人们更多的选择。
2.2智能建筑的系统构成
智能建筑的智能环境无不以数字化信息技术为基础,其主要由三个方面的自动化构成,即建筑设备自动化系统BAS(BuildingAutomationSystem)、办公自动化系统OAS(OfficeAutomationSystem)、通讯自动化系统CAS(CommunicationAutomationSystem),每个系统中还有许多不同的子系统,由系统集成中心(SIC)利用综合布线系统(PDS)进行连接和控制,如表1所示。
2.3智能技术在建筑设计的影响
进入21世纪,智能建筑技术中的信息网络技术、控制网络技术、智能卡技术、可视化技术、流动办公技术、家庭智能化技术、无线局域网技术、数据卫星通讯技术、双向电视传输技术等,都得到了更加广泛而具体的发展和应用。但与此同时,智能环境中网络化计算机和多媒体设备的普遍应用也为建筑师的设计工作增加了更大的复杂性。建筑师不但要了解计算机通信及多媒体环境的设计含义,更要在建筑设计的方案阶段就考虑到自动化设备机房的布局,弱电竖井的配置,吊顶、架空地板需要的层高等,对整个空间做出计划和部署。无形的数字信息和网络技术将会促进多元、层级的无线智能场所空间的形成,从而引起建筑布局从形式到内容的巨大变化。例如,通过智能技术在家可做的工作越来越多,家庭空间相应需要不断地增多增大,甚或发展成为家庭办公的SOHO形式。
3数据库系统和网络技术对建筑设计的支持
3.1数据库管理系统和网络技术的组成
数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的集合。而数据库管理系统(databasemanagementsystem)则是一种操纵和管理数据库的软件应用程序,用于建立、使用和维护数据库,简称DBMS。它对数据库进行统一的管理和控制,以保证数据库的安全性和完整性。数据库管理系统可分为广泛的两种类型:前台工具和后台工具。前台工具是指用于与现有客户或潜在客户进行直接交流的系统,包括宣传手册、提案简报、网络站点等;后台工具则包括创造和管理前台使用的交流信息的系统工具,主要就是数据库管理、单位内部的局域网络等。
计算机网络把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机,通过通信设备和线路连接起来,在功能完善的网络软件运行下,实现网络中资源的共享。计算机网络分为局域网、广域网和将局域网、广域网通过一定协议组成的国际互联网络。
3.2数据库管理系统和网络技术在建筑设计中的应用
数据库系统和网络技术在“虚拟现实技术”以及“智能技术”中都起到至关重要的作用。在虚拟现实系统中,数据库存放着整个虚拟世界中所有物体各个方面的信息和大量物体的模型。通过网络,将位于不同物理位置的多个用户或虚拟世界相联结,形成分布式虚拟现实系统(DVR,DistributeVR),使不同用户同时参与到一个虚拟空间,进行交互,共同体验虚拟经历,以达到协同工作的目的。在智能建筑中,网络业务也已经成为用户最为经常的行为,从早期的通信(E-mail、BBS)到后来的资源共享、网上银行服务、网上电视IP\IT、多媒体信息查询、远程医疗、远程教学、视讯会议、视频点播等。
另外值得一提的是,数字化技术的发展为设计者和使用者的角色融合提供了可能性。新兴的虚拟网络社区在更好地表达设计者意图的同时,为公众参与设计发展出一种新的方式――自助式设计。专业人员建立的案例样板库可以让客户根据自己的需要在方案构思阶段就参与决策,提出自己的想法和意见。这种参与于设计人员来说,有助于他们对建筑生命周期的深入参与和渗透把握,而于设计本身,它争取了最大范围的主动参与,将人文关怀、社会民主与公共立意赋予了更多现实意义。
4对数字化时代的建筑设计的反思
另外,数字化信息时代的无限复制导致建筑本体价值的贬值,建筑意义的缺失以及地域文化艺术的缺失,独一无二的“形象”向无数“类象”分解转化,甚至看到一幢建筑就可以知道它在设计过程中所采用的软件。新的数字软件通过简便易行的复制手段和可调参数的灵活性,将复杂部件的大量使用大大简化的同时,也不可避免地在采用此类手段的设计对象身上打下了自己的烙印――所谓的“低强度美感”和“高资讯内涵”。我们应该认识到,新技术所带来的可能性并不是带来对“形式拓展”的趋之若鹜,而是为建筑结构和塑形提供更多元的支持。在任何时候,人类栖居的建筑环境与空间形式,在更大程度上依赖于实际生活和社会行为的需要,建筑的意义应该回归建筑的真实体验,从文脉、场所、社会、生活等人类根本需求中寻找“形式”的基点。
建筑本身是一种信息媒介,它包括的不仅仅是结构、构造、节点细部等技术因素,它还承载一个社会时代的生活、审美方式等诸多信息,起着文化载体的作用。建筑形式应当表达形式构成的自然规则与自然属性,表达的是人类对构成自然的要素和自然的规律的认识。建筑形式自身的构成是一个科学与技术的问题,比如材料科学、结构科学都是研究建筑形式的科学构成问题。但“建筑构成形式的表达”却不单是一个科学技术的问题,“材料的特性”与人类某种情感契合,以及建筑构成体系的理性所揭示的自然规律是建筑建构性的本质。而建构性的表达正是建筑艺术的本质。
[1]俞传飞.数字化信息集成下的建筑、设计与建造.北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]俞传飞.在形式之外-论数字化时代建筑内涵的变化.新建筑,2003.
[3]方海.弗兰克盖里-毕尔巴赫古根海姆博物馆.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[4]胡小强.虚拟现实技术.北京:北京邮电大学出版社,2005.
[5]阎俊爱.智能建筑技术与设计.北京:清华大学出版社,2005.