智能建筑 —— 未来建筑发展趋势

喻　晟

摘要： 智能建筑是当代科学技术发展的必然产物，尤其是本世纪末，信息科学技术及电子计算机的发展，成为智能建筑产生与发展的重要支柱。建筑业从未经历过象今天这样的重大冲击，可以预见智能建筑将成为建筑革命的先声，成为 21 世纪的重要产业部门，并进而带动其它行业的发展，乃至成为一个国家科学技术与文化发展水平的重要标志。也是未来建筑的重要标志。

关键词： 智能建筑 信息化 社会背景 网络 智能化 人性化 舒适 信息服务 安全 服务

一、智能建筑的基础

进入 21 世纪，新的工业技术革命给社会以新的巨变，新技术的触角已伸向世界的各个角落。

1 、信息技术使人们的生产、生活等方式发生了巨大变化，表现在： ⑴ 电子商业的出现，包括网上信息服务、电子购物、电子银行和金融服务、网上攻读学位； ⑵ 管理工作的变化； ⑶ 制造业和经济活动全球化。有了 Internet ，一个新设备可以在美国设计，中国印刷，俄罗斯制造。

2 、户内智能控制系统、家庭管家系统的研发方兴未艾，国际企业纷纷投巨资开发。微软的家庭智能管理系统已研发近 10 年；菲力浦的电气设备统一控制及信息共享体系已初具规模； IBM 研究的下一代 PC 主机将能控制整个房屋。一块新的市场蛋糕正等待瓜分。

3 、太阳能技术的发展，为建筑的能源循环、自给自足提供了保障，也为智能建筑提供了最稳定的动力。同时智能系统的重要分支，能源控制体系（太阳能收集控制、垃圾再生控制、水循环控制等）使太阳能的利用率得以提高。这两种技术相互依存、不断融合。

作为人居住和活动场所的建筑物要适应新技术带来的变化，智能建筑的产生和发展是必然趋势。智能建筑是通过配置建筑物内的各个子系统，以综合布线为基础，以计算机网络为桥梁，全面实现对通信系统、建筑物内各种设备（空调、共热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、公共安全等）的综合管理。所有这些，从技术上也为智能建筑的产业起到技术上的支撑作用。

二、 智能建筑的社会背景

20 世纪科学技术的飞速发展，导致产业结构的深刻变化。据日本对各职业的分类，就业人口从事第三产业的职业人数， 1955 年时，为 100 万人，占就业总劳动人数的 26% ； 1985 年时，为 2800 万人，占就业总劳动人数的 47% 。 这表明一个从工业社会中脱胎而出的、新型的信息化时代的到来。信息资源成为社会生产的一种主要资源，成为人类生存和社会进步的重要因素。信息产业的产值成为国民生产总值的主要部分，因而它是一个国家产业，甚至是全球性产业，带有明显的独立和交融特性。

1957 年，在美国从事技术、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% ， 同时办公费用却以 15% 速度递增。另一方面，白领阶层的增加，人们对办公环境的好坏也愈加重视。依赖于大量享有高薪的办公人员提供服务而运行的经济，无法承受办公费用高涨而功率低的状态 。 这一矛盾必然要由适用于信息化社会的手段来处理。智能建筑的产生为解决这一问题展开了广阔前景，尤其是其通信及办公自动化系统，大大提高了办公效率。

80 年代以后，由于高技术的冲击，给一些发展中国家的经济带来了活力，同时也面临着基础设施落后和奖金匮乏等问题，这就出现了一些原来由政府投资的交通、通信等项目，向民间和国外开放，出现了 “ 建筑 — 经营 — 转让 ” 即所谓 BOT 方式。 1984 年美日通信和电信业开始改革并全面开放、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 ” ，使得信息技术市场上出现如火如荼的竞争格局。所有这些都为信息社会的完善和智能建筑的出现创造了社会条件。

我国自改革开发以来，经济持续高增长，但生产力低下。特别是 21 世纪以后，能源浪费、效率低下的问题更加突出，所以发展能够控制能源浪费，提高工作效率的智能建筑，就更加紧迫。

三、 智能建筑的概念及其发展

在信息社会中，人们对于现代建筑的概念也在发生变化，传统建筑提供的服务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（ Intelligent Building ，以下简单称 IB ）的出现，使得一幢幢楼就变成一个小社会，其内部有众多的小公司，各种商业的生活行为要求数以兆计的信息和控制指令进出整座大厦。 IB 把建筑物的结构、系统、服务和管理等基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 。 由于经济的发展和社会的信息化， “ 智能大厦 ” 这一术语逐渐在建筑业流行起来，在国内的楼宇建设中正流行一股 “ 智能化 ” 的热潮。许多房地产商在广告宣传时，将其大名必冠以 “ 智能化 ” 或 “ 5A 甲级智能大厦 ” 。但大厦的 “ 智能化 ” 并不仅仅是建设一个简单的综合布线系统，更不是时髦的头衔能随便加在自己头上。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、使用者乃至发展商都是非常重要的。

1 、 智能大厦的沿革。 IB 的发展史，是一个从监控到管理的发展过程，也是楼宇设备监控的演变史。早期的超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、消防系统、停车场系统等各种专业系统同时共存。操作和控制这些系统，仅靠中央临近室很难实现。 80 年代，微电脑技术的崛起再加上信号传统技术的进步，基本上实现了所有设备都可以显示于大楼内的中央监控室，并且较容易地进行操作和管理，从而提高了效率 。 1984 年，美国康涅狄格州的哈特福市将一幢旧金融大厦进行了改造，建成了称之为（ City Place ）的大厦，从此诞生了世界公认的第一座智能大厦。它是时代发展和国际竞争的产物；为了适应信息时代的要求，各高科技公司，纷纷建成或改建具有高科技装备的高科技大楼（ HI-Tech.Building ），如美国国家安全局和五角大楼等；同时，高科技公司为了增强自身的九应变能力，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在 1984 年的夏天，近十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。日本是对 IB 进行全面的综合研究并提出有关理论和进行实践的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。据有关估测，美国的智能大厦将超万幢，日本和泰国新建大厦中的 60% 为智能大厦。美国也宣称 1995 年以后要大幅度增加智能大厦的比例。中国的第一座智能大厦被认为是北京的发展大厦。此后，相继建成了一批准智能大厦如深圳的地王大厦、北京西客站等，上海证券大厦其智能建筑的全部弱电工程由美国一家工程公司承包。

总之，进入 90 年代以后，智能大厦蓬勃发展，步美、日之后尘，法国、瑞典，英国等欧洲国家以及香港、新加坡等地的智能大厦如雨后春笋般地出现。

2 、 智能大厦的内涵与体系结构。⑴位于华盛顿特区的 “ 智能大厦研究机构 ” 对 IB 的定义： “ 智能大厦是人们通过对建筑物的四个基本要素 — 结构、系统、服务和管理及其内在关联的最优化分析，提供一个投资合理、效率又高的舒适、温馨、便利的环境。 ” ⑵美国智能建学会（ AIBI ， American Intelligent Building Institute ）定义 “ 智能建筑 ” 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、高功能与舒适性的大楼。⑶日本的建筑学界强调 IB 就是高功能大楼，是方便有效地利用现代信息与通信设备，并利用楼宇自动化技术，具有高度综合管理功能的大楼。⑷新加坡规定 IB 必须有三个条件：一是具有保安、消防与环境控制等先进的自动控制系统，以及自动调节大厦的温度、湿度、灯光等参数的各种设施，以创造舒适安全的环境；二是具有良好的通信网络设施，使数据在大厦内进行流通；三是提供足够的对外通信设施与能力。⑸我们的认识： IB 是以建筑为平台，利用系统集成方法，将智能型计算机、通信及信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务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安全、高效、舒适、便利和灵活更具人情化的建筑物。

3 、 建筑物的运作综合智能化通常由五个方面组成：

A 、建筑功能运作自动化。大型建筑物的运作包含有多种功能系统，如水、电、热力、空调、通讯等等。他们又各有特色，如水又分为生活用水、生活污水、生活热水、生产污水、消防用水、生活及生产废水处理与循环使用、生产及生活污水的处理等。而这些对一座建筑物来说要实现自动控制就十分复杂。所以智能的概念是替人来做出最佳方案并完成其运行。 B 、建筑物的节能运作。智能建筑的另一使命是降低建筑物各类设备的能耗，延长其使用寿命，提高效率，减少管理人员，求取更高的经济效率。 C 、通信自动化。利用电信网络、卫星电视和计算机互联网络为大厦提供现代化的信息传递手段。 D 、办公自动化。 E 、安全保卫自动化。通过各种摄像、各种感触探测器进行信号采集、分析、处理，并经由机电一体化的设备进行控制保护。

概括地讲， IB 是由建筑、 CA 、 OA 、 BA 等四种系统所构成，将它们进行有机性的整和后，以便对办公室的业务处理提供各种高度化的机能，从而达到经济性、机能性、可靠性及安全性的目标。 CA 、 OA 与 BA 系统共同组成了大楼的头脑与神经系统，而建筑系统为三系统的躯体，同时亦为大楼居住者的活动空间。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。

四、智能建筑的运用

智能建筑的运用受国内技术水平和成本因素的制约，国内智能建筑的发展远远落后于国外水平。国内的新型智能建筑数量少，覆盖范围也只集中在少数大城市。在我们设计的项目中，复地翠微新城住宅小区为澳大利亚 BAU 建筑事务所做的方案设计，他们带来了许多新的思路，住宅智能设计就是其中之一。在项目建议中，在受制约条件较多的情况下，我们为小区设计了小区智能保安及智能门禁系统，别墅区增设了电气及灯光控制系统，家庭智能管家系统（温湿度控制、室外光线控制、语言提示系统）。本小区通过智能化，节能筹建议，虽然增加了成本，但在节能降耗，增加舒适度上的确有很大提高。

智能化建筑在我国的运用和普及还有很长的路要走，遇到的阻力也会不小，但我们相信，通过国家政策的扶植和人们认识的提高，智能化建筑的发展还是光明的。另一方面，我们在建筑设计中，也需要从纷杂眩目、但淘汰更新率也很高的各种新技术中，选择真正让使用者受益的技术，真正有远大前途的技术，真正满足可持续发展的技术，使智能建筑能够良性持久的发展。智能建筑作为各种先进技术的集中体，必将成为未来时代建筑的标志。

主要参考文献：

贺业钜等：《建筑历史研究》，中国建筑工业出版社。

《新建筑与流派》，中国建筑工业出版社。

《外国名建筑》，中国建筑工业出版社。

黄绳：《建筑设计新概念》，山东科学技术出版社。

曹伟：《智能建筑及其发展》。

刘育东：《建筑的涵义 - 在电脑时代认识建筑》，天津大学出版社。

_______________________________________________________________［2007第2期］