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未来精装修路在何方?细致分析四项技术,值得思考!

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深度分析——住宅产业化相关技术


工业化住宅的特点是在工厂里面集成了结构、分隔、围护、水电、设备系统,至少是预留了各种设备设施的接入条件,如果是毛坯售房或这是半装修售房,预留条件就不能满足形形色色的住户的需求,预留条件不能满足业主要求时又不具备业主进行自行装修、改装管线设备的条件。


一、预制装配式建筑精装修技术


装配式建筑是建造方式的重大变革,二战后,发达国家为适应大规模快速建设住房的需求和全面提高建筑质量、品质的需要,广泛采用装配式建造方式。但我国目前建筑施工仍以现场浇筑作业为主,新建建筑中装配式建筑比例不足5%,与国际先进水平相比差距甚大。


业内专家指出,虽然我国的房屋建造技术总体上处于世界先进水平,但是由于装配式建筑近二十年的低潮期,就装配式建筑的建造技术而言,无论是基础理论研究,还是应用技术研究,与发达国家相比还存在有较大的差距,甚至在行业内还存在一些认知上的误区。因此,对技术体系的选用,应采取慎重、科学的态度,选择既有科研成果又有工程实践经验支撑的技术体系,是十分重要的。


“十三五”国家重点研发计划支持了重点专项“绿色建筑与建筑工业化”多个项目的研发,涉及装配式混凝土工业化建筑技术基础理论、工业化建筑设计关键技术、建筑工业化技术标准体系与标准化关键技术、装配式混凝土工业化建筑高效施工关键技术与示范、工业化建筑检测与评价关键技术、预制装配式混凝土结构建筑产业化关键技术、工业化建筑隔震及消能减震关键技术、工业化建筑部品与构配件制造关键技术及示范、钢结构建筑产业化关键技术及示范、施工现场构件高效吊装安装关键技术与装备、预制混凝土构件工业化生产关键技术及装备、基于BIM的预制装配建筑体系应用技术等。这些项目的研发将为装配式建筑发展提供强有力的技术支撑。


工业化住宅的特点是在工厂里面集成了结构、分隔、围护、水电、设备系统,至少是预留了各种设备设施的接入条件,如果是毛坯售房或这是半装修售房,预留条件就不能满足形形色色的住户的需求,预留条件不能满足业主要求时又不具备业主进行自行装修、改装管线设备的条件。

  

在国外购买工业化住宅的客户都是中等或者偏低收入的居民,对个性化的需求不是太高。而国内出现的倾向是,白领阶层因为没有时间和精力去自己做装修,这部分人群需要负责人的开发商提供质量有保证但不一定是非常具有个性化的精装修房,这种现象越是在大都市就越突出。


1. 预制装配式建筑精装修的系统化设计


精装修住宅项目的流程设计,要求户型室内优化设计在建筑概念及初步规划设计阶段就要介入,专业的全装修室内精细化设计显得至关重要。利用丰富的精装设计经验和精细化产品技术,提供专业的精装设计支持。成品住宅产业化精装设计的定位首先取决于楼盘的市场定位。装修设计标准要根据项目类别、户型特点、楼盘规模、销售价格来确定。

  

一般来说,中高挡、户型面积和规模较大的楼盘,装修设计的标准就相对会高些;中小户型楼盘,装修设计则应该简洁、实用、经济。为了让客户有更多的选择性,开发商可提供2-3个装修方案供客户选择(特别是建设规模较大、户型较多的楼盘)。对于别墅类的高档楼盘,开发商可先制作几套全装修样板房,作为指引,让客户可以选择含精装修的房屋,也可以选择毛坯房,不宜一刀切的全部做到精装修标准。


(1)公共共空间系统


从入户大堂到入户门,设计要求充分考虑住户归家的动线及沿路放松的心情。要让住户体验到“回家即时享受居住生活的开始”。公共空间主要由入户大堂、走道、电梯厅、电梯轿厢组成。底层的入户大堂的设计要与住户的身份相匹配,设计参照是高级酒店大堂,这种设计标准让主人备受尊重的身份感从踏进大门开始就迎面而来。


▲ 公共空间设计


(2)玄关系统


玄关空间的设计需要同时具备实用及美观的功能。从实际使用角度来说,玄关空间既要便于换鞋。放置大包小包的随身物品,同时又要有充分的收纳空间放置当季鞋和过季鞋。存放鞋子的这些收纳空间,还要考虑到长靴、高跟鞋、便鞋、老人鞋、儿童鞋等不同种类,让一家人的鞋都有足够的大的空间来放置。


(3)厅房空间系统


厅房空间的设计既要注重品位,又要求舒适。在厅房设计中,需要着重考虑设灯光及光源的设计,要考虑客厅看电视时、客厅聚会时、餐厅就餐时、客厅及卧房看书时、夜间走动时不同的光线需求。在厅房设计的理念上,要充分考虑电视柜、预埋插座、电视电话线盒、音箱线、调光开关等布线的细节设计构思,要求细节领先于使用者的举止习惯,这样完成的精装修房客户住起来不会有任何后顾之忧。


▲ 厅房空间设计

  

(4)收纳空间系统

  

收纳空间的设计应该分布在室内空间每一个角落。收纳空间需要精细化分类,衣物、箱包、体育用品、家庭急救箱、旅游用品、儿童用品、重要物品都需要一个系统的存放空间。在柜子的中底部设计保险柜,放置存折、结婚证、房产证、户口本等贵重用品。家庭不同成员拥有的规格不一样的各种手提袋、背包、运动用品袋都需要在收纳系统中安排合适的位置。收纳空间可以化整为零,将收纳空间与家居装饰结合起来,在美化家居环境的同时,实现收纳功能。

  

(5)厨房空间系统

  

根据调研资料,一个普通的家庭主妇每天花在厨房里面的时间大约为3.5个小时,其中45%用于清洗,35%用于烹饪,15%用于收纳,余下的5%用于厨房中的等待、调整和放松。可见真正用于烹饪的时间只占了三分之一,其余的都在洗菜盆、砧板、锅碗瓢盆之间来回奔走,因手忙脚乱而耗费了大量的时间。


▲ 厨房空间设计

  

从实际功能层面上来说,主妇们需要一个动线布局合理的厨房,不但满足洗、切、炒、存的合理流线,存贮物品方便,而且油烟、污渍容易清洗。从美观层面上来说,厨房需要整体化的设计。冰箱、地柜、吊柜收纳合理方便。橱柜中的隔板可以自由调节,让橱柜适合物品,而不是物品适合橱柜。要设计专用的厨房洗盆(甚至可以放下炒锅以便刷洗),满足洗刷中式烹调器具的需求。


▲ 厨房空间收纳设计

  

(6)卫浴空间系统

  

每一个家庭每天使用卫生间的时间将近两个小时。其中,有40%用于洗浴,35%用于化妆、剃须、梳洗、卸妆,20%用于如厕,余下的5%用于其它活动。卫浴的空间设计时要基本上做到如厕、冲凉与洗漱分离,高级住宅还要做到干湿分开甚至男女主人分开。


▲ 厨房空间收纳设计

  

(7)家政空间区域

  

要解决传统装修队家务工作的忽视,使日常家政琐碎与生活起居空间分离,互不干扰。家政空间从实用功能上来讲,要满足机洗区、手洗区、放置区、收纳区的不同分区和功能要求。

  

(8)家居智能化系统

  

可视终端系统要具备可视对讲、开门等功能,未来在产品和客户进一步细分的前提下,这个功能还可以实现电视、DVD等功能的重叠。家居智能化系统还包括主卧房24小时报警按钮,厨房煤气报警等智能安防系统。家居智能化,科技让人们生活的更轻松。

  

2. 预制装配式建筑的精装修标准


(1)客厅的设计标准

  

在基本功能上要满足:设计的品质感和装饰性、装饰材料的档次、音响设备置、满足客厅功能的强弱电电源的配置、电视机挂墙的线路隐蔽,也要考虑电视机放在台柜上时的线路隐蔽、主照明和辅助照明的搭配,考虑看电视等场景,不采用射灯等等。

  

品质提升的功能上要满足:地面的材料要方便清理,防滑、要有多元化的灯光来配合这个多用途空间的多重功能性、凸窗栏杆的美观、和餐厅及厨房增加互动的空间、电视背景墙要漂亮、有放置装饰品的地方、吊灯可以分档开关、电视机柜后面预留足够多的插座。

  

(2)卧室的设计标准

  

在基本功能上要满足:满足必要功能的电源、方便的开关、主照明和辅助照明的搭配、电话、网络插座。

  

品质提升的功能上要满足:在晚上起来时候要有双控开关的地灯;晚上醒来时的灯光要柔和,不要很刺眼;衣柜要对每一个小的物件都有考虑分区的收纳;有摆放私秘东西的地方或贵重物品的地方,有带锁的抽屉;衣柜收纳空间的合理布局;电视插座,电视挂墙的线路隐蔽、为了不影响他人,地板上加防音薄膜;宽松的床的摆放位置等。

  

(3)餐厅的设计标准

  

在基本功能上要满足:备餐、用餐;餐桌下有插座,至少2个;有暖色调的灯光,满足照度;空调的位置;饮水器的摆放处,要留电源;主照明和辅助照明的搭配;方便清洁等。

  

品质提升的功能上要满足:餐厅里可以有工作、娱乐的空间变化;预留电视电线;在工作时的灯光可以和吃饭时的灯光分开;可视对讲机放置在餐厅和门厅附近;一些速食品的收纳和饼干等小点心的收纳;酒具的存放地方,酒杯的摆放等。

  

(4)厨房的设计标准

  

在基本功能上要满足:满足洗切炒存基本功能流线的合理空间;锅具的收纳空间;干货的存放;转角拉篮的配置;刀具等安全摆放;调味料碗碟类有合理的摆放位置;厨房的排风散热;厨房的设计规范;主照明和辅助照明的搭配,备餐配餐的区域要有橱柜照明;各类电气设备的位置合理、安全,电饭煲的位置;橱柜的防潮、防水,厨房地漏方便清洁;打扫清洁方便,操作流程合理等。

  

品质提升的功能上要满足:有隐藏的坐凳或可休息的地方;多利用类似橱柜的转角等的收纳空间;微波炉的防辐射面板;在厨房使用里要有1个煤气灶和一个电磁炉;电视机线等的预留安装;厨房安装空调或其他凉爽措施;厨房热水的连接等。

  

(5)卫生间的设计标准

  

在基本功能上要满足:洗澡时衣服的更换和存放;手盆旁边有挂洗脸毛巾和擦手毛巾的位置,淋浴和浴缸旁边有挂浴巾的位置;报纸杂志、手机等的放置位置;五金件的配置,厕纸盒放置在侧前方;洗手台面不得短于1.2米,必须配置电源;地面材质的防滑,墙面材质的档次;柔和的镜前灯照亮脸部等。

  

品质提升的功能上要满足:即使摔倒,地面要有缓冲功能;卫生间的地面要有防滑的功能;化妆柜里希望有给电动牙刷,吹风机或剃须刀用的插座,及吹风机的放置位置;摆放脸盆的地方;放洗好衣服的盆的摆放空间;容易化妆的空间,镜柜的使用功能要强大等。

 

3. 预制装配式建筑精装修的成本控制


精装修的成本控制从设计开始。根据精装合理化设计要求和产品定位,确定精装部品材料的定位设计以及不同标准的梯级配置,以期达到成本控制。


▲ 精装部品模块比例综合分析

  

装修住宅的设计成本控制一般按以下工作步骤来进行:楼盘市场定位确定交楼标准的装修范围和单位造价;般室内装修成本标准可在300元-1000元/平方米范围选择和确定;按所确定的装修造价进行精装修住宅的设计深化、调整及完善,编制符合市场定位的精装修预算,初步锁定成本;按确定的装修设计进行主要装修材料、部品的采购询价工作。

  

主要材料及部品包括:入户门、铺地材料、卫生洁具、厨房卫生间用品、橱柜、开关插座、家用电器、墙面磁转、涂料等;根据初步选定的装修材料、部品比较精确做出装修预算;根据产品定位及成本控制目标调整装修设计;按照最终的定板装修设计完成精装修成本预算的编制。


二、3D打印模块化住宅技术


3D打印,诞生于20世纪80年代,这是以一种数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术原理很简单,它通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模,再将建成的三维模型“切片”成逐层的截面数据,并把这些信息传送到3D打印机上,3D打印机会把这些切片堆叠起来,直到一个固态物体成型。


▲ 3D打印的模型“切片”原理


▲ 主要3D打印技术一览表(资料来源:维基百科)


1. 3D打印建筑技术


3D打印建筑不同于计算机数控加工构件再进行组装,也不同于用机器人代替人工来完成某道工序,利用大型打印设备,采用混凝土等材料逐层堆叠加工生成建筑的方式,就能直接快速成型整体房屋。从原理上来看,打印房屋和打印其他东西并无区别,只不过是尺度变大了,打印所用材料不同而已。

  

近年来3D打印的火爆把公众的视线引入到3D打印建筑的身上。英国拉夫堡大学发起的“自由形式建造”(Freeform Construction)项目获得英国工程和自然科学委员会的资助,开发出一台添材制造机器,它能用混凝土打印大型构件;美国麻省理工大学的设计师Neri Oxman将一个机器人手臂改制成3D打印机,使用“混凝土”作为打印材料,她认为很快就能实现3D打印建筑;荷兰建筑事务所(DUS)的建筑师正在利用一台名为Kamer Maker的大型3D打印机“建造”一栋住宅建筑——Canal House;英国的Softkill Design项目、开源建造项目——Wiki House、打印虚拟体育备打印出的10间样板房。目前南加利福尼亚大学(USC)的贝洛克·霍什内维斯(Behrokh Khoshnevis)教授发明的“轮廓工艺”(Contour Crafting)和意大利的工程师恩里克·蒂尼(EnricoDini)发明的D Shape是3D打印建筑技术的代表。

 

(1)轮廓工艺

  

从1998年开始,贝洛克教授就一直致力于研究打印房子。他所发明的“轮廓工艺”是一项通过计算机控制的喷嘴按层挤出材料的建造技术,通过打印出建筑轮廓,并对轮廓内部进行填充来实现房屋建氢“打印”设备被安装在龙门吊架上,它在横梁上能左右移动,而龙门吊架可在设定的导轨上前后移动,“打印”设备通过一个能上下移动的喷嘴挤出半流体的混凝土。将事先设计好的立体模型载入3D打印系统,打印机就能按照模型在建筑场地上勾勒出一个整体轮廓,喷嘴附带的两个泥刀会自动伸出,规整混凝土的形状,接着缓缓地逐层叠加建筑墙体,而打印机会根据设计模型自动留出门窗的位置。将打印机和用于运输和就位支承梁的机械臂组合起来,它就能自动安装上支撑梁和天花板,在顶上打印出第2层的楼面,直到完成屋顶和外部结构的细节。和传统的建造过程类似,墙体建设完成后安装门窗、添加电气、管道和通信等基础设施(见下图)。整个建造过程预计只需20小时左右(打印速率约为3分钟/面墙体),利用“轮廓工艺”就能建造出一幢简单的毛坯房。建造房屋过程中无需使用模板,快硬水泥在浇筑完后可以迅速实现自我承重。


▲ “轮廓工艺”工作示意及打印墙体

  

(2)D Shape

  

2010年3月,意大利人恩里克·蒂尼(Enrico Dini)设计出了一种神奇的3D打印机“D Shap”。D Shape(见下图)不同于“轮廓工艺”直接使用混凝土为打印材料,D Shape打印机使用原料主要是砂子。当打印机开始工作时,上千个喷嘴中会同时喷出砂子和镁基胶。这种特制的胶水会将砂子粘成像岩石一样坚固的固体,并形成特定的形状。打印机从建筑物底部开始,沿着水平轴梁和4个垂直柱往返移动,逐层往上,每打印一层仅形成5-10毫米厚度。然后只需要按照预先设定的形状一层层喷上这种材料,最终就可以“打印”一个完整的构筑物或者建筑。打印机操作由计算机操控,建造完毕后建筑体的质地类似于大理石,这种新型材料由于其坚固的微结晶结构表现出良好的密实度和抗拉强度,不需要内置钢筋进行加固。打印建筑比常规建造方法要快,而且所使用的原料也只有原来的1/3-1/2,减少一半的费用,更重要的是几乎不会产生任何废弃物。D Shape打印机能够很容易地打印其他建造方式很难实现的高成本曲线建筑。目前,这种打印机己成功地建造出内曲线、分割体、导管和中空柱等建筑结构。


▲ D-Shape打印机

  

2. 3D打印技术的发展趋势


3D打印实际上是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。它与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有粉末状金属或塑料等可黏合材料,与电脑连接后,通过一层又一层的多层打印方式,最终把计算机上的蓝图变成实物。

  

(1)从设计方面来讲

  

建造房子无需繁杂的设计流程,各分专业设计人员共同在一个三维的模型中,完成各自的设计,也许有一天我们能从网上直接下载我们想要的建筑模型。对于建筑造型来说,传统建造中难以实现的曲面造型在打印机那里变得简单,这对追求自由化造型的建筑师是绝对的好消息。对于传统建筑设计,建筑师习惯用图纸表达出来,而构造复杂的造型有时是无法想象的,靠图纸表达很不现实,未来的建筑设计也许不再是设计造型,而是设计一种算法来创造建筑。对结构设计来讲,新型结构形式的出现,完全改变了根据梁、柱、墙等构件组装的建筑模式,比如“轮廓工艺”打印出来中空的墙体、D-Shape打印出来的“放射虫”。新型结构的设计方法必须应运而生,比如更多地采用有限元分析,而现有的结构设计规范以及相关技术规程对于打印的建筑可能不再适用,需要编制与其适应的行业规范。新的建造工艺,需要新的验收标准,新型建筑检测技术应该要同步发展。

  

(2)从材料方面来讲

  

对于陶瓷和黏土等材料的使用已开始探索,为配合3D打印建筑的需要,未来可能会出现许多纤维材料、复合材料、化学材料、智能材料等特殊材料。对材料性能要求不断提高,材料研究向微观方向发展,新型材料更加符合建筑材料的标准。以混凝土为例,首先混凝土的原材料将会变得更加广泛,比如胶凝材料可能采用特种水泥、树脂、镁质胶凝材料等;粗细骨料的质量要求会更高,以满足3D打印的需要;混凝土将必须具备更好的流动性且能在空气中迅速凝结自承重,外加剂可能会从根本上发生改变,其在混凝土体系中发挥的作用及作用机理也完全不同于现在。其次在配合比设计方面,可能还需要有新的理论来支持,混凝土各项性能发生了巨大变化,其硬化、收缩性能发生根本性改变,目前的混凝土强度理论、耐久性能理论、水化作用理论等均不能适应要求。最后,在混凝土生产供应上也将发生较大改变。从社会影响力方面来讲,3D打印建筑技术综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、建造技术、建筑设计、材料科学与化学等诸多方面知识,多学科的融合需要多方协调发展。3D打印建筑技术促进工程建设行业与制造行业融合。如果3D打印建筑技术能够普及,预计打印机器的造价大约在10-15万美元,一般的小型建筑公司完全能够负担得起。只要有计算机和3D打印机,即便是在没有建造团队的地方都能大批量生产房子。这种新型的生产方式是“社会化制造”,如得到广泛的运用,那么人人都可能成为“建造者”。

  

(3)从功能技术层面来讲

  

未来打印机可能朝着多功能方面发展,成为能够独立打印建造轮廓、打印钢筋、打印装饰面、安装管道、刷漆、贴瓷砖等多功能建造机;能够打印无需临时支承的悬空或挑空结构,这对建筑结构的选取提供了更大的灵活性;具备远程操控功能和人工智能也是打印机发展趋势,打印机将会适应恶劣工作环境,实现打印过程中的自我检测和修复。

  

打印建筑远比打印其他东西难度更大,目前3D打印建筑都还处于试验阶段,还有许多问题有待解决。3D打印建筑技术目前还不能一次性完整打印大型建筑物,而更多的是通过打印构件来进行拼装,对于广泛使用的高层建筑更无法进行打印。如果要打印几十层的建筑物,需要设计出巨型的3D打印机或者依附墙体自爬式的打印机。打印建筑还有一些技术问题仍有待解决,如解决分层打印存在“台阶效应”问题,大型建筑物结构强度问题,材料的收缩与变形问题,打印速率与分辨率的协调问题,以及建筑物中钢筋的打印问题。


三、智能化和绿色建筑领域相关技术

  

绿色建筑是一项系统工程,要求在设计、运行、管理和维护等过程综合考虑环境因素。现阶段,比较容易实现绿色标准的是设计阶段,而施工和运营阶段则较难控制。孙克放坦言我国绿色建筑运营水平不高,源于长期“重建轻管”。管理者则是被动地去运营、绿色绿色建筑。而智能化被公认为是继工业化、电气化、信息化之后的“第四次发展浪潮”,对于建筑绿色智能建筑来说,就是要充分借助互联网、物联网等技术综合发挥节能绿色的优势。


绿色建筑关注建筑的全寿命周期,即不仅在规划设计阶段充分考虑并利用环境因素,也在确保施工过程中对环境的影响最低,运营管理阶段能为人们提供健康、舒适、低耗、无害空间,拆除后对环境危害降到最低,并使拆除材料尽可能再循环利用。因而绿色建筑的技术要点包括规划设计、建筑施工和运营管理,除此之外,智能技术是与其并列的四个技术要点之一。

  

1. 规划设计的技术要点及其智能化技术应用


规划设计的技术要点包括节地与室外环境(建筑场地、节地、降低环境负荷、绿化和交通);节能与能源利用(降低能耗、提高用能效率、使用可再生能源);节水与水资源利用(节水规划、提高用水效率、雨污水综合利用);节材与材料资源(节材、使用绿色建材);室内环境质量(光环境、热环境、声环境、室内空气质量)。

  

在室外环境的绿化中,智能灌溉系统实时检测土壤潮湿度,根据检测结果实施灌溉,不仅满足绿化需求,并节约水资源。

  

在节能与能源利用中,采用有效的遮阳措施和采用用能调控与计量系统是降低能耗的技术要点,智能遮阳板和电动百叶窗在满足建筑采光的同时,自动调控遮阳板及百叶窗的角度,避免因大量的太阳光而增加室内空调负荷,达到节能降耗的目的。而能耗计量和监测是建筑智能化技术节能的重要内容也是进行节能监测与管理的有效手段示。通过能耗分项计量可以详细了解建筑物各类负荷的能耗,实现目标量化管理,及时改变不合理的能耗状况,实现对建筑物用能的科学管理,提高电能的使用效率,降低能耗;在提高用能效率方面,建筑设备监控系统通过对照明、空调、给排水设备的监测与控制,使其工作在最佳的节能状态,并根据负荷的动态变化自动调控照度、温度和流量,提高用能效率;在使用可再生能源方面,利用智能化技术监测、控制、管理太阳能与地热能等可再生能源应用系统,优化其运行,使其更好发挥功效,降低建筑能耗。比如太阳能热水监控系统通过监测系统中水位、温度、压力等参数自动控制上水泵、补水泵、热水供应泵、辅助加热装置等设备的启停,保证正常及阴雨天气的情况下用户热水的需求。

  

在节水与水资源利用中,雨污水综合利用是重要内容。中水回用监控系统对设备的运行状态进行监视,自动检测、显示各种设备的运行参数,实现设备的自动化运转,使设备始终处在最佳运行状态,达到节约能源的目的。

  

在室内环境质量控制方面,建筑设备监控系统通过对照明、空调的监测、控制,创造健康、适用、高效的建筑环境。在光环境控制方面,通过自动控制反光板、反光镜、集光装置等自然光调控设施,改善室内自然光分布,减少对人工照明的依赖;智能照明系统采用“预设置”、“合成照度控制”和“人员检测控制”等多种方式,对不同时间、不同区域的灯光进行开关及照度控制,充分利用自然光,使整个照明系统可以按照经济有效的方案来准确运作,降低运行管理费用,节约能源。在热湿环境控制方面,空调监控系统有效监测和调控室内的热/湿舒适度和空气质量,保证用户的健康与舒适,并节约能源。

  

2. 建筑施工技术要点及其智能化技术


建筑施工技术要点包括场地环境(施工场地、降低环境负荷、保护水文环境)、节能(降低能耗、提高用能效率)、节水(提高用水效率)、节材与材料资源(节材、使用绿色建材)。建筑智能化技术不仅在建筑施工的节能、节水方面发挥作用,而且在建筑施工信息化管理方面更具有独到的功能。建筑工程管理包括施工质量管理、施工进度管理、施工技术管理等,过程复杂,建筑施工信息化管理利用信息技术高效地采集、加工、传递和实时共享管理过程中需要处理的信息,使建筑施工活动以及项目管理活动流程科学化,提高施工管理的水平。

  

在《绿色建筑技术导则》中,绿色建筑的智能技术包括智能技术和智能化系统两个方面。

  

智能技术包括应用以智能技术为支撑的系统与产品,提高绿色建筑性能。发展节能与节水控制系统与产品、利用可再生能源的智能系统与产品、室内环境综合控制系统与产品等。可采用综合性智能采光控制、地热与协同控制、外遮阳自动控制、能源消耗与水资源消耗自动统计与管理、空调与新风综合控制、中水雨水利用综合控制等技术。由此可见,在绿色建筑中,不仅要应用智能化系统和产品,还要发展节能与节水控制系统和产品,特别提到智能技术在采光控制、遮阳自动控制、可再生能源利用、室内环境综合控制、能源消耗与水资源消耗自动统计与管理等绿色设施方面的应用。

  

从功能效益上要求智能化系统“满足用户功能性、安全性、舒适性和高效率的需求”;从功能质量上要求“通信网络子系统、信息网络子系统、建筑设备监控子系统、火灾自动报警及消防联动子系统、安全防范子系统、综合布线子系统、智能化系统集成等的功能质量满足设计要求,且先进、可靠与实用。智能化系统的组成如下图所示。


▲ 能耗计量监测系统结构图

  

其中,公共安全系统包括火灾自动报警系统、安全技术防范系统和应急联动系统,应对危害社会安全的各类突发事件,确保大楼内人员生命与财产的安全。建筑设备管理系统,一方面实现对温度、湿度、照度及空气质量等环境指标的控制,创造舒适的环境,提高楼内工作人员的工作效率与创造力,另一方面通过对建筑物内大量机电设备的监控管理,实现多种能量监管,达到节能、高效和延长设备使用寿命的目的。信息设施系统和信息化应用系统,创造一个迅速获取信息、处理信息、应用信息的良好办公环境,达到高效率工作的目的。智能化集成系统将不同功能的建筑智能化系统,通过统一的信息平台从而形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。

  

对比《绿色建筑技术导则》中所涉及的智能化系统的要求可见,绿色建筑中设置的智能化系统包括建筑智能化系统的主要内容。而建筑智能化系统的功能满足绿色建筑在功能性、安全性、舒适性和高效率的要求。


3. 运营管理的技术要点及其智能化技术应用


运营管理的技术要点包括管理网络、资源管理、耗材管理、绿化管理和垃圾管理。其中管理网络是建立运营管理的网络平台,监视节能、节水的管理和环境质量,提高物业管理水平和服务质量,建立必要的预警机制和突发事件的应急处理系统。资源管理主要是节能与节水管理,实现分户、分类计量与收费,耗材管理是建立建筑、设备与系统的维护制度,减少因维修带来的材料损耗。

  

建筑智能化技术在运营管理方面的应用更为直接,首先,智能建筑信息设施系统中的综合布线系统和信息网络系统为运营管理提供网络平台,建筑智能化集成系统实施对节能、节水的管理和环境质量的监视,实时采集监测点的运行数据,在数据中心将实时监测各环节的数据变化通过图表等方式直观展现,对异常数据及时报警,通过曲线图、趋势图等对节能、节水和环境质量情况进行分析统计,根据分析结果优化设备运行,实现不同控制系统间的联动,合理分配用能、用水,实现能源精细管理,提升建筑节能、节水管理水平;其次,建筑设备监控系统监视建筑设备的运行,记录运行时间,根据记录数据制定设备维护保养计划,延长设备使用寿命,提高物业管理水平和服务质量;智能建筑公共安全中的应急联动系统和集成管理系统实现运营管理所要求的预警机制和突发事件的应急处理能力;而建筑智能化集成管理系统软件实施绿色建筑资源管理,内容包括绿化管理、垃圾管理等。


4. 智能建筑市场格局及预测分析


从区域上来看,华东、华南、华北地区是中国最重要的建筑智能化市场,华东地区约占全国智能建筑市场的1/4。我们预计2014-2018年,上述三个地区仍将是主要的智能建筑市场。但随着区域经济发展西移,华中、东北、西南等地区的建筑智能市场规模也将逐步扩大。

  

▲ 我国智能建筑群地区分布

(数据来源:中投顾问产业研究中心)


中投顾问在《“十三五”数据中国建设下智能建筑行业深度调研及投资前景预测报告》中指出,我国智能建筑市场规模将由2012年的4.27亿美元增长到2020年的10.4亿美元,为先进的建筑技术和服务提供了广阔的发展空间。未来所呈现的将是亚洲新建建筑市场快速发展的景象,同时带动了智能建筑的迅猛发展。

  

到2030年,亚洲的能耗将占全球总能耗的45%,其中建筑将是用电大户。亚洲的城市化高速发展进程将通过智能建筑的发展来减少对气候变化的影响。在亚洲,智能建筑的概念包括绿色建筑和智能建筑。该地区有很多关于绿色和智能建筑关键的评估标准。

  

在亚洲很多国家,智能城市实现了一种可持续化的城市发展模式。智能城市包括很多内容,主要是通信技术(ICT)基础设施,也包括生态、可持续性、绿色和低碳城市,诠释了不同的绿色元素。

  

在日本和韩国分别有Fujisawa和SongdoIDB两座智能城市。中国有36座智能城市正在建设。到2050年,新加坡将成为智能国家,马拉西亚的Iskanda已经成为其旗舰智能城市。德里、孟买工业带将成为未来印度的智能城市。中国正投资2500亿人民币将天津建设成低碳示范城市。

  

智能城市为通信信息技术、软件、电子硬件产品和低碳工业提供了大量的商业机会。目前,通信信息技术和软件企业正在智能城市市场中不断增长。系统和服务商与政府建立合作关系并成为独立投资者。除了日本,零能建筑相比较其更高的目标而言,在亚洲很多国家更多的是一个概念。通常,零能建筑是作为各类低碳技术应用的示范。

  

在发展中国家,智能电网的关键在于对现有电网基础设施的升级,而在发达国家,则是与电网通信系统有关。对于中国和印度来说,为应对不断增长的电力需求,对电网进行升级已经是迫在眉睫。不同的国家正处于不同的智能电网发展阶段。中国政府承诺投资1500亿美元对电网进行升级。很多其他的亚洲国家也在投资智能电网的发展。亚洲国家的电力市场仍旧是国有的、垄断的,除了澳大利亚完全放开了管制。在发展中国家,一般通过手动需求管理(DSM)来解决电力短缺的问题。自动管理反映(AutoDM)在亚洲处于起步阶段,但现有的DSM市场已经为未来AutoDM的发展提供了商业机会。

    

据预测,智能建筑行业景气程度较高,未来朝三个维度发展:

  

(一)智能电网与智能建筑逐步融合,朝着绿色节能方向发展

  

从国外发展历程和经验来看,智能电网与智能建筑的融合是趋势和潮流,核心在于提供更节能的建筑,既有利于营造可持续发展的环境,更在于给用户切实的节能体验,享受节能带来的实在的差别电价、减少电费支出,实现更好的经济效益。这也是智能建筑得以全方面市场推广的核心所在。

  

(二)智能建筑由商业建筑逐步延伸至社会公共建筑和住宅

  

美国以智能建筑为依托实现节能已从商业建筑领域延伸至社会公共建筑MUSH领域。(MUSH主要指市政机构(市政府和州政府)、学校(含大学)、医院等)。

  

我国则主要集中在商业建筑领域。未来随着我国节能减排的不断推进,节能范围也将逐步扩张至社会公共建筑领域,目前业内公司业务开始向医院、博览会展等渗透。

  

随着无线网络技术的应用不断开发和成熟,如ZigBee,WIFI,无线互联家庭成为可能,成本比有线更低廉,促使智能家居的市场推广掀起新的浪潮。

  

(三)国产设备研发商延伸产业链,逐步参与到提供行业综合解决方案

  

国外行业内主导公司是设备供应商,而提供解决方案以及能源服务的公司则占很小的市场份额。我国由于在设备技术研发上与国外存在差距,目前只是集中在智能设备的集成上,大多数还是采用国外的设备。

  

随着我国技术逐步实现更大范围的自主创新,像华为、同方、浙江中控,在设备的研发上具有一定的优势,未来将延伸产业链,切入到具体行业的解决方案中去。目前同方下面的全资子公司同方泰德主营业务即为楼宇自控设备的研发销售和建筑节能专业解决方案。浙江中控和华为也是。

  

行业主流的综合解决方案提供商未来将面临更加激烈的市场竞争。综合解决方案提供商强化自身服务提高行业竞争力。


5. 绿色建筑向智能系统工程提出的挑战


由于智能系统与绿色建筑共生同存,绿色建筑要实现的大部分目标及实现方案都离不开智能系统,但是建设中的智能系统与传统工业系统的工作环境和要求有很大差别,因而面临着许多新的课题。

  

绿色建筑的智能系统虽然其结构为多子系统组合的大系统,但对于监控管理系统则要求低成本,高可靠性。

  

绿色建筑的智能系统大多是由没有专业技能的人群来直接操控的,因此,系统的人机界面不仅需个性化、可视化、更要人性化、简易化。

  

绿色建筑中大量使用的检测器件,涉及到各类物理量、化学量、生物量,这些器件不仅要求长期(几年,十几年)准确可靠工作,而且成本要低。


为能增强安全系统功能,生物特征信息处理与数字图像分析应用需要有进一步的实破。

  

为实现低能耗与零能耗建筑,在能源与资源管理上,在区域能源供应方面,结合设备系统功能实行负荷预报控制与能源优化控制。

 

对绿色建筑众多设备系统进行在线故障诊断,实行容错控制,以增强设备系统的安全性,保证居住使用者的便利。


6. 未来,智能化绿色建筑不容小觑


作为绿色建筑的技术支撑,智能化建筑发展潜力极大,被认为是中国经济发展中一个非常重要的产业,其对经济发展的带动作用不容小觑。


智能化的应用范围很广,当前我国智能化应用发展较快的领域主要包括建筑、交通和公共安全管理等,而将智能化技术运用到建筑节能中就形成了独特的建筑智能化节能。目前,国内建筑智能化市场集中度很低,国内建筑智能化业务收入超过1.3亿元的企业所占的市场份额为16.58%。目前从事建筑智能化的企业至少有3000家,产品供应商也近3000家,但具备智能化工程承包资质的企业只有约1100家。


据了解,建筑节能相关项目管理类型主要包括节能效益分享型和能源费用托管型,虽然其投资额只占行业投资总额的30%,但其中有一半项目能在2年内收回投资成本,发展潜力巨大。


此前,有证券分析师曾表示,在目前的智能建筑市场中,公共建筑智能化处于主导地位,其规模占建筑智能化市场规模的比例超过60%,而住宅建筑智能化的占比仅为20%。A股智能建筑上市公司的体量普遍较小,因此业绩弹性非常大。


近年来,住建部启动了国家智慧城市试点申报工作,从长期看,建筑智能化行业的集中度一定会提升,未来几年将以不低于20%的行业增速发展。




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