浅谈智能建筑设计

　　摘要：智能建筑是智能建筑技术和新兴信息技术相结合的产物，本文从建筑设计的角度出发，在智能建筑概念的基础上，分析了智能建筑的系统构成，并论述了智能建筑设计的注意事项，以推广智能建筑在工程中的应用。

　　关键词：智能建筑 建筑设计

　　1 、智能建筑的概念

　　智能建筑的概念，随着现代高新技术的发展而变化，它还只是—个相对的概念。国际上至今并尤统一的定义。在我国，GBT/50314—2000智能建筑设计标准中给出了智能建筑的定义。所谓智能建筑，“它是以建筑为平台，兼备建筑设备，办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及他们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境”。

　　2 、智能建筑的构成

　　2.1 通信网络系统(Communication Networks System)

　　该系统是通过交换设备来转接声音、数据和图像，借助公共通信网与建筑物内部PDS的接口来进行多媒体通信的系统。目前，公共通信网在我国有城市电话网、长途电话网、数据通信网CHINAPAC和CHINADDN。若需要用卫星通信建立VSAT网，可租用卫星转发器以实现C波段到CU波段的卫星通信。多媒体通信的业务则有语音信箱、电视电话会议系统、传真、移动通信等。随着全国通信基础设施装备水平的提高，光纤进大楼(FT—TB)、光纤进小区(FTTZ)已大量的使用在新建工程中，于是各种宽带接入的驻地网为拓展新的通信业务提供了发展基础。该系统是大楼和外界信息共享的窗口。

　　2.2 办公自动化系统(Office Automation System)

　　该系统是一个计算机网络与数据库技术相结合的系统，利用计算机的多媒体技术，提供集文字、声音、图像为一体的图文式办公手段，为各种行政、经营的管理与决策提供统计、规划、预测支持，实现信息库资源共享与高效的业务处理。一般OA系统分为两个部分：物业公司提供的信息服务和内部事务处理的OA系统，大楼使用机构与租用单位的业务专用OA系统。该系统是建筑物的重要应用系统，其安全运行是大楼用户有效工作的保障。

　　2.3 建筑设备监控系统(Building Automation System)

　　该系统是通过中央计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来，以分层分布式控制结构来完成集中操作管理和分散控制的综合监控系统。BA系统的目标是对建筑物内所有建筑设备进行全面有效的监控和管理，以保证建筑物中的所有设备处于高效、节能和最佳运行状态，确保建筑的机电设备安全运行。

　　2.4 安全防范系统(Security Automation System)

　　该系统主要分为两类：一类为消防系统，另一类为安保系统。消防系统具有火灾自动报警与消防联动控制功能，是一个专用计算机系统。安防系统常设闭路电视监控系统、出入口控制系统(门禁系统)、防盗报警系统、巡更系统等。SA系统24 h连续监控建筑物的重要区域与公共场所，一旦发生突发事件，立即报警并采取相应对策，以确保建筑物内的人员和财物的安全。

　　2.5 综合布线系统(Generic Cabling System)

　　该系统是智能建筑中构筑信息通道的设施。它采用光纤通信电缆、铜芯通信电缆及同轴电缆，布置在建筑物的垂直管井与水平线槽内，一直通到每一层面的每个用户终端。PDS可以以各种速率传送话音、图像、数据信息。OA，CNS，BA及SA的信号从理论上都可以由PDS传输。因而，也称其为智能建筑的神经系统。

　　2.6 建筑物管理系统(Building Management System)

　　该系统是为对建筑设备实现管理自动化而设计的计算机系统，它把相对独立的BA系统、SA系统和OA系统采用网络通信的方式实现信息共享与互相联动，以保证高效的管理和快速的应急响应。

　　3 、智能建筑设计中应注意的问题

　　智能建筑的设计，实际上是一个以建筑设计为平台，结构、给排水、空调暖通、强弱电各专业共同参与进来的过程，其中，建筑设计又起到龙头和协调的作用。建筑设计人员设计的方案除了要有自身特点外，还应注意智能建筑的特殊性。

　　3.1 综合布线系统

　　综合布线系统是智能建筑的神经系统，起着联系各种终端和数据传输的任务。在设计中如何安排好这些盘根错节的线路，使之经济高效，是每一个设计人员都应该好好研究的问题。首先是线路如何走的问题，线路的走向分水平和垂直两个方向，水平方向的走线通常是利用地面和天花板，这一点我将在后面的地面和天花设计中作详细论述。垂直方向的走线通常都布置在每层的设备小间中，相当于以往的弱电坚井，但智能建筑的设备小间由于要布置综合布线跳线架和相关网络设备，面积应比以往的竖小间面积大些，而且在设计时还应在每个层面上留一定的剩余空间，以备未来之需。综合这些因素，我认为每层设备小间面积在8m2左右为宜。

　　设备小间的线缆都是由主机房引出的，作为智能建筑神经中枢的主机房，除了布置程控交换设备外，还要布置主配线架、光纤配线架等设备。因此该空间的面积应比普通建筑中的电话机房大些，综合考虑这些设备的尺寸，我认为主机房面积100—120m2为宜。对于网络的拓扑结构，我建议采用星型连接，这种拓朴结构使得网络的扩展以及节点的移动都非常容易。同时可采用HVB智能诊断技术，这种技术的特点是当某个节点出现问题时，能自动显示有故障的节点并切断它与网络的联系。这样就可以避免系统由于一个节点出问题或由于检修而终止运行，整个网络的可靠性和安全性就得到了提高。

　　3.2 层高设计

　　智能建筑的层高，始终是一个比较棘手的问题，相关的讨论也很多，笔者以为还是应该从层高设计的基本原理来分析。大家知道，层高若过高则会在经济上造成很大的浪费，因此在设计时我们都在满足使用功能前提下尽量降低层高，这里所说的使用功能也包括对人们心理上的影响。在我国，满足这样使用功能的室内净高不应小于2.6m，智能建筑也应满足这个室内净高。但是智能建筑布置的管线多了很多，除一般建筑都有的空间风管、自动喷洒消防管、强弱电电缆、消防联动管线、共用电视天线、保安监控线外，还增加了大量综合布线系统的桥架和数据线，这些设备也要占用一定的空间，所以智能建筑的层高也应当比一般建筑要高些。通过对这些系统尺寸的计算，我认为智能建筑每层高在3.6m到4m比较合适，如果达到这个高度，就可保证智能建筑大部分室内净高不小于2.7m，走道部分的净高不小于2.4m。需要注意的是，有些智能建筑为了方便布线，采用了架空地面，在这种情况下每层层高还要有相应的增加。

　　智能建筑层高设计是跨专业的，它体现出建筑师的综合协调作用：要和材料专业人员研究是否能采用新材料新技术以减小梁的高度;和结构专业人员探讨是否可以采用无梁体系;与给排水、空调、强弱电专业人员讨论各种管线的合理走向和高度，进行多方面的协商，最终才能找出最佳层高方案。

　　3.3 节能设计

　　智能建筑的节能设计应该从建筑设计之初就充分考虑，各专业密切合作，动用一切可能的手段达到节能的目的。首先，应充分挖掘自然资源，如阳光、风力、地热等，有资料显示，如果用两个地下50米深的热泵给住宅供暖，一般可以节约四分之三的供热电能。只有在可利用的自然资源都利用了之后，再考虑额外的能源消耗补给。其次，智能建筑的内部应充分利用楼宇自动化系统，通过计算机对建筑的设备进行智能化控制以提高设备的运行效率，设备的运行效率提高了，自然也就节能了。另外，还应尽量采用雨水、中水的自动回收再利用、节水型龙头等节能方法。

　　智能建筑的节能若做不好，用来供应能量的花费就会增高，这会使得建筑的可持续发展性大打折扣;反之，节能设计做好了，智能建筑的运营成本就会降低，持续发展性也可以得到提高。因此笔者认为，即使在开始时增加了节能设计成本，也是值得的。

　　4 、我国智能建筑设计发展趋势

　　21世纪智能建筑将成为我国建筑业发展的主流，其技术和平共处产品必将形成一个新兴的产业，智能建筑将向以下几个方向发展：

　　(1) 向综合性发展

　　建筑将集多种功能于一身，形成综合性大楼，这一趋势主要表现在商业建筑和办公建筑中。在智能办公楼中安排多种辅助性空间，例如：购物、餐饮、健身、娱乐美容、医疗，托幼、住宿等。

　　(2) 向专业型发展

　　在不远的将来将会出现智能学校、智能医院，智能图书馆、智能工厂、智能银行、智能住宅等新型的智能建筑。特别是智能住宅的发展有可能成为今后智能建筑发展的一大主流。

　　(3) 向区域性发展

　　智能建筑将向区域管理系统和城市系统发展。智能型建筑不再孤立地规划、营建，逐步走向集中成群规划、建设。它们将成为新的现代化城市建设中的核心区，最终导致智能城市的出现。

　　5 、结语

　　智能建筑是人、信息和工作环境的智慧结合，是建立在建筑设计、行为科学、信息科学、环境科学、社会工程学、系统工程学、人类工程学等各类理论学科之上的交叉应用。智能建筑已经成为世界建筑发展的主要趋势，相信在不久的将来，智能建筑一定能发展兴盛起来，成为未来时代建筑的标志。