生态建筑智能化的设计
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摘要：进入21世纪,人们通过反思自觉认识到人与自然和谐的重要。设计理念及文化观、价值观随之重新调整。对生态建筑而言，更好的保护环境做到可持续是目的,而通过加入智能系统使建筑更加符合利于人居、利于生态环境保护的要求;对建筑的要求也不仅仅是生态,而是功能、环保、节能、艺术和智能各个方面的统一。
关键词：生态建筑 智能建筑 设计 可持续 集成
一、课题研究的背景
1.1背景
人类对自然世界的认识是经历了从屈服自然到征服自然直至当今社会强调与自然和谐发展的过程前，农业和农业时代由于人们所从事的生产生活方式无论是农业林业畜牧业都是人们和原生的自然环境直接对话，这种关系是直接而单纯的在这种状况下自然的力量直接作用在人们的生产和生活环境中，人类运用当地的材料依据适应当地气候资源环境变化规律的方式组织建筑。在人类对自然界取得巨大成果的同时人类对自然生态系统的破坏也达到了空前的程度危及到了子孙后代的生存和人类的进一步发展人类面临着资源短缺和环境恶化两大现实问题。
1.2以可持续发展为目标的生态建筑
建筑及其建成环境在人类对自然环境的影响方面扮演着非常重要的角色，因此，符合可持续发展原理的设计需要对资源和能源的使用效率、对健康的影响、对材料的选择等方面进行综合思考，从而使其满足可持续发展原则的要求。
生态建筑是综合运用现代建筑科技、生态科学，以及其他各类现代科学技术的有效成果，把建筑建造成一个小的生态系统，为人们提供方便、舒适、高效、节能、无污、无废、自然气息浓厚、协调共生、健康安全、生机盎然的居住环境，既满足当代人的需求，又不能危机后代人的发展，实现可持续发展的战略思想，体现人文、环保、经济适用等建筑原则。“生态”是生命、自然和活力的象征，是贯彻科学发展观、实现可持续发展的具体体现，是对环境无害的一种标志，是指这种建筑能够在不损害生态环境的前提下，提高人们的生活质量和环境质量。
1.3建筑智能化与可持续发展
随着科技的发展，在信息化与自动化的浪潮推动下，建筑智能化技术得到了飞速的发展，在现代建筑中发挥着越来越显著的作用。智能化技术是现代科技发展的结晶，它是把信息技术、自动化技术、微电子技术、计算机技术相结合并有效地应用于建筑，在建筑系统中建立一个以信息技术为基础的平台，把系统需求、应用、目标、功能，同系统相关的各个要素紧密地融合在一起，达到信息共享、实时监控、综合管理等智能化的总目标。
进入21世纪,人们通过反思自觉认识到人与自然和谐的重要。设计理念及文化观、价值观随之重新调整。对智能建筑而言,智能不是目的,而应是通过智能使建筑更加符合利于人居、利于生态环境保护的要求;对建筑的要求也不仅仅是智能,而是功能、环保、节能、艺术和智能各个方面的统一。这种新的思维方式,对建筑提出新的要求,智能概念扩展为生态智能建筑。智能和生态是今日社会对建筑材料的两大需求,在实际中必须配合互补,不能顾此失彼,智能建筑设计与同时具有智能、生态功能的建材的使用,会出现一种全新的生态智能建筑。这应该是智能建筑发展史上的一个新的阶段,也是21世纪世界建筑与建材的发展趋势。中国现有建筑总面积400多亿m2,预计到2020年还将新增建筑面积约300亿m2。建筑需用大量土地,在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的30%,使用的建材的生产能耗占16.7%,用水占城市用水的47%,使用钢材占全国用钢量的30%,水泥占25%。在建筑的建造和使用过程中,切实做到节约使用土地、能源、水和材料,做好生态智能建筑的设计,意义和影响十分重大。
二、生态住宅智能化的必要性
2.1生态住宅建筑需要集成设计需要智能化辅助
“生态建筑”是一个宽泛的概念。狭义来说，它专指符合生态学原理、与环境友好的建筑，广义来说，它不仅是生态学思想与建筑学相结合的产物，还应具有可持续发展的视野。其主要内涵应包括三方面：第一，减少对自然资源(包括能源)的消耗，减低对自然环境的负面影响；第二，构造适合人类健康、舒适生活的生存环境；第三，与周围自然环境和谐统一。其目标是运用生态学原理和方法，有节制地利用和改造自然，寻求人、建筑、自然和社会协调发展。不同的生态技术往往来源于各个不同专业，有着不同的适用条件和技术性能，它们之间的简单“叠加”可能并不会成功，而需要“集成”。集成设计可以整合各单项生态技术，使之成为～个有机系统，发挥各子系统的长处。在一定阶段，当各单项技术的提升已经很困难时，通过系统设计集成还可以提升整体指标。在实践方面，集成设计的理念也得到了很快的应用。比如英国建筑科研究院的生态环(Environmental Building)和Integer生态住宅样板房等为代表的示范建筑。这些示范建筑通过总体设计，将自然通风、自然采光、太阳能利用、地热利用、中水利用、生态建材和智能控制等高新技术进行有机结合。展示了生态建筑的魅力和广阔的发展前景。一个木桶能装多少水，取决于最短而非最长的那片木头，这个比喻很形象地表达出了集成设计体系和生态建筑之间地关系。多项生态技术的叠加，成本可能会翻倍，但效果却可能非常细微。引入了系统集成的概念，生态建筑设计将不再注重于设备和投入的攀比，而专注于有限资源和技术手段的整合、集成。
2.2智能化生态住宅建筑的集成设计原则
1、集成设计需要系统思维，技术的叠加。在生态建筑的设计过程中，采用系统整合的方案要优于采用简单技术叠加的方案，即当各单项生态技术提升已很困难的时候，依靠设计集成可以提升建筑的整体表现。依靠系统思维，建筑师解决问题的视野会开阔许多。在集成设计中，为了达到相同的目的，我们可以从许多不同的方面去考虑可用的技术，因为在生态建筑集成设计体系中，各个系统之间是相互渗透、互为联系的。
2、集成设计体系，集成设计体系是一个开放的集成平台生态建筑的集成设计模式对于建筑师的工程学知识是一个严峻的考验，因为，集成设计体系也是一个开放的平台，它的各系统、子系统需要随时容纳各项新技术、新产品，并对它们进行梳理整合。系统内各子系统或技术体系的更新、优化为将为系统扩展和改进提供可能性，并随时保证了集成设计体系的“版本”更新升级。可以说，建筑师并不需要去创造各项新的生态技术，但是需要吸收各项新技术，并将它们放到集成体系中去，以供不同项目去选用。生态建筑集成设计体系框架的建构生态建筑集成设计的基本出发点是对建筑全寿命周期的关注。“建筑全寿命周期”是指建筑从产生至消亡的过程所经历的时间，它包括了从材料与构件生产(含原材料的开采)、规划与设计、建造与运输、运行与维护直到拆除与处理(废弃、再循环和再利用等)的全循环过程。从生态建筑设计的“可持续性”目标出发，为了便于建筑师设计生态建筑，我们用系统整合的方法综合分析建筑全生命周期的各个环节，结合环境效益、社会效益、经济效益的综合评价，初步提出了生态建筑集成设计体系的六大系统：建筑设计优化、能源设计优化、材料节约及废弃物处理系统、环境优化设计、智能控制系统以及经济平衡系统，其中每个系统中又包含不同的子系统、技术体系和具体技术手段。
三、小结
依托集成设计的模式，建筑师可以有更全面的视野，能更合理地运用各项生态技术、生态材料和设备，使生态建筑能在全寿命周期成为一个环境友好型的建筑。集成设计将使生态建筑变得不再神秘，不再奢侈，也将使建筑师能更主动、有效地进入生态设计。由上海市科委立项的崇明生态示范住宅的设计是我们应用生态建筑集成设计体系的一个实例，它高度集成了生态住宅优化设计、建筑围护结构节能技术、清洁能源与系统节能技术、建筑节水与污水处理技术、3R建材与固废处理技术、周边绿化及景观应用、住宅室内环境优化及模拟技术、E―home应用技术、建筑全生命周期分析等多项技术，目前该项目正处于具体实施阶段。
参考文献
李明海 鲁娟. 《建筑智能化――系统工程设计》. 中国建材工业出版社. 2006
罗国杰 原著 孟宪海. 《智能建筑系统工程》. 机械工业出版社. 2000
冉茂宇 《生态建筑》华中科技大学出版社 2008.11
林宪德 《绿色建筑》中国建筑工业出版社 2007.7
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