第第十三讲十三讲智能建筑电气技术

INTELLIGENT BUILDING

8. 1 智能建筑概述

* 世界上第一座智能建筑：

1981 年美国 Hartford 市的 City Place Building( 都市大厦 ) 首次将各种管理系统综合* 我国的智能建筑：

1990 年北京发展大厦

1997 年上海博物馆 1998 年深圳梅林住宅小区二期

8.1.1 智能建筑的发展智能建筑电气技术

代表建筑：上海金茂大厦（ 29 万平米）

包括通信、消防报警、安防、综合布线、卫星电视、广播、停车场管理、计算机网络、智能卡以及相关的物业管理系统。

* 天津市：今晚大厦（准智能建筑）

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•技术背景

计算机技术、网络通信技术、建筑技术、自动化技术。•经济背景

信息产业化、经济市场化、对经济效率的需求。•社会背景

社会产业调整、劳工的工作条件与环境、生活水平的提高等。

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* 美国智能建筑学会

(AIBI， American Intelligent Building Institute)

“智能建筑”是“通过对建筑物的四个基本要素——结构、系统、服务、管理，以及它们之间的内在联系，以最全面的综合优化，提供一个投资合理，又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。”

8.1.2 智能建筑的定义

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* 新加坡的公共设施署

智能建筑必须具备三个条件：

一、是具有保安、消防与环境控制等先进的自动化控制系统，以及能自动调节大厦内的温度、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，使数据能在层与层之间，或在大厦内进行流通；

三、是能提供足够的对外通信设施与能力。

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* 日本智能建筑研究会智能建筑应提供包括商业支持功能、通讯支持功能等在内的高度通讯服务，并能通过高度自动化的大楼管理体系保证舒适的环境和安全，以提高工作效率，具有高度综合管理的功能。

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* 我国专家推荐的定义

以建筑为平台，兼顾建筑设备、办公自动化通信网络系统，集结构、系统、服务、管理以及它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。

智能建筑设计标准 GB/T504314-2000

智能建筑工程质量验收标准 GB50339-2003

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8.1.3 智能建筑的功能与组成

智能建筑系统

SI

OA CA

BA

scs

楼宇自动化 BA ：

Building Automation

通信自动化 CA ：

Communication Automation

办公自动化 OA ：

Office Automation

综合布线 SCS ：

Structure Cabling System

系统集成 SI ：

System Integration

（一般建筑都是 3A—CA BA OA, A越多其实系统集成越差）

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Server

PC

OA

Laptopcomputer

DataBase

Pri nter 智能模块

空调终端盒

电能计量

消防报警

. . .

. . .

Fi el dBus现场总线

. . .

I ntranet内部网

PC

PDS综合布线 CA

I nternet

1 图 智能建筑的系统集成

BA

FieldBus:现场总线 （用于工业控制的机器计网络）

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一、楼宇自动化系统 BA

高压变配电控制

低压变配电控制

应急发电控制

正常照明控制

事故照明控制

装饰照明控制

暖通空调监控

给排水监控

卫生设备监控

污水处理监控

自动监测与报警

灭火排烟控制

消防联动控制

保安防盗报警

电视监控

门禁管理

电子巡更监控

电梯运行监控

停车场管理

车辆运行管理

背景音乐

紧急事故广播

电力供

应系统 照明

系统 环境控

制系统 消防

系统 保安

系统 交通运

输系统 广播

系统

楼宇自动化系统

BA楼宇自动化系统的构成

集散型控制系统：分散控制、集中监视与管理的计算机控制系统

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补充：建筑结构安全子系统

梁柱结构材料的疲劳程度监测：

内嵌压电陶瓷

（梁柱形变 --- 应力变化 --- 电信号变化 --- 预警）

（梁柱变形，使压电陶瓷也变形，引起电阻的变化，通过电阻的变化量来测量起变形程度）

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二、通信自动化系统 CA

建筑物内部之间、内部与外部之间通过电话网、计算机互联网等方式实现的语音、数据、图象等的信息传输，包括：公共显示系统电话：虚拟电话网（例如：学校内部电话）、传真公共广播系统移动通信电视系统：有线 CATV 、卫星电视远程会议电子邮件

……

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应用计算机技术、通信技术、多媒体技术和行为科学等先进的技术，使人们的部分办公业务可借助于各种办公设备，并由这些办公与办公人员构成服务于某种办公目的的人机信息系统，涉及到：办公事务处理和物业管理等子系统。

三、办公自动化系统 OA

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四、综合布线先系统 SCS

综合布线系统是建筑物内部或建筑群内部之间的信息传输网络，能使内部语音、数据通信设备、信息交换设备、物业管理及建筑物自动化管理设备等系统之间彼此相联，也能使建筑物内的通信网络和控制网络与外部网络互联。注 1 ：在我国，消防系统通常要求单独布线；

注 2 ：强电系统不属于综合布线范畴。

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五、系统集成 SI

将智能建筑内不同功能的子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起，以实现信息综合、资源共享，提高工作效率，并获得安全、舒适、便利的工作环境。例如：

* 消防报警后的应急照明以及电梯控制等的联动。

* 智能家居系统中家用电器的电话遥控。 ……

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Simulation for HVAC control system in intelligent building

系统集成控制在空调系统中的应用举例智能建筑电气技术

e) Temperature of feed-back control

d) Output of feed-back and forward control

c) Output of feed-back control

b) Measurable heating disturbance

a) Unmeasurable heating disturbance

f) Temperature of feed-back and forward control

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设计原则 : 以人为本谁是“人”？

* 建筑管理者（服务）

为管理者实现以最小的代价提供最有效的资源管理（节能降耗、降低人工成本）。

* 建筑使用者

为用户提供舒适、便捷、安全、健康的环境。

8.1.4 智能建筑的设计特点智能建筑电气技术

围绕智能建筑的特点进行设计：

• 开放：可扩展、设备兼容性……

• 灵活：适于不同功能需要、大开间结构……

• 高效：便于建筑的维护、管理和使用……

• 舒适：环境……

• 安全：防火、防盗、防侵入、防震、防雷……

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一、建施（建筑施工图）

• 空间上有高度适应性、灵活性、宽敞性• 良好的视觉环境（建筑造型、色彩、室内装饰等）• 舒适的非视觉环境（声音、温度、湿度及心理适应环境等）• 足够的配线间和强弱电竖井、设备间和管道敷设空间• 消防、保安、楼控、物业中心及其分布子系统• 吊顶及架空地板 ……

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二、结施（结构施工图）

• 梁、柱、墙等的设计要考虑到建筑环境的舒适性、结构的通融性和空间的开放性• 结构自动监测报警系统、自动抗震系统等新技术使建筑物在结构上更加安全、可靠、经济• 绿色建筑材料的使用 ……

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三、水施（给排水施工图）

• 可靠的供水保障（冷、热）• 配合消防系统，提供可靠的消防供水（消防栓、自动喷淋）• 节水型、便利型的设备 ……

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四、暖施（暖通空调施工图）• 智能建筑内电气设备密度大，发热相对较多；• 良好的环境空气质量（温湿度、清新度、风速）；• 集中式变风量 VAV 空调系统；• 蓄冰空调（在用电低峰制冷结冰，在高峰用冰来降温）；•我国建筑舒适温度： 18-28摄氏度；•空调每降低 1摄氏度，能耗增加 10% ，所以一般设为27摄氏度。一般空调系统只能是反馈是调节，智能建筑则可达到前馈（通过预测，提前作准备），既满足人的需要，又能节能；•潜热：人自身的热量 ; 显热：环境中电器发出的热量。

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五、电施（电气施工图）－强电部分• 符合生理和心理需要的照明设计（ >300lx ，无眩光，局部照明与总体照明相配合）以及应急照明• 安全、可靠的供电系统（短路过载保护、漏电保护，双电源或自备发电机）• 供电容量的特殊性（智能建筑内电气设备密度大）• 电气插座的布置• 电磁兼容性问题• 高水准的防雷和接地设计（接地电阻小于 1欧姆、地基钢筋网焊接而成的自然接地体、整个建筑钢筋焊接相连成等位体结构）• 380V/220V eg.插座中的电线，不包括在综合布线中。

六、电施（电气施工图）－弱电部分• 综合布线（控制网络、消防线路、互联网络、电话网络、电视网络、安防电视监控网络）• 信息点的分布• 电磁兼容性问题（屏蔽缆 /非屏蔽缆、布线桥架）：电信号间的相互干扰，如电话与计算机间。• 机房和设备中心的设计•屏蔽电缆兼容性好，安全保密性好，价格高，维护要求高，一旦损坏还不如非屏蔽缆好。 ……

8.1.5 智能建筑的预案

1 、选址：周围的基础设施必须齐全 , 都市功能必须完备（水、暖、电、通信、交通等）

2 、层高 (4~4.5米 ) 得房率低：

各类设备的安装和管线的布置需要架空地板或吊顶

舒适的环境需要有较大的净高指标 楼面面积（平米） <30 30-100 100-1500 >1500

最小净高（米） 2.5 2.8 3.0 3.5

3 、初投资（ +10~15% ）

4 、最大卖点：提高智能建筑用户的工作效率

提显其企业形象 CL(Corporate Identity)

8.2 智能化大楼的建筑平面布置

8.2.1 导人空间 (Promotional Space):

来访者最初进入的空间 , 室内设计要充分体现企业形象，并为来访者提供必要的“向导信息”，并在接待台对面设置适当的长沙发椅。

8.2.2 通行和短暂停留空间 (Transit Space):

走廊、会客室、会议室都属于短暂停留的空间。

走廊除了作为通路的功能外，还具有非正式交流场合的功能，因此它的照明一般采用点状照明、线状间接照明或天然采光等方式。可适当设置艺术壁、地毯、吸音壁、观赏植物、信息屏等。

会客室：除沙发和茶几外，还可适当设置工艺品、观赏植物、信息屏等。

会议室：远程会议室、多媒体会议室。

8.2.3 一般业务空间 (General Space):

一般业务空间是办公楼的心脏部分，它是个人能力发挥、个人与团体协调关系以及装置信息处理设备的环境，室内设计要重视生产性、效率性和舒适性。

一般业务空间的平面布置有八种形式 :

(1) 单体形 (Cellular Type), 即单间个人办公室。 一般用于律师事务所、高等院校教师办公室等知识密集型业务种类。其优点是能保证个人的思考 ,

明确个人的责任 , 防止其他人员的视线和噪声的干扰 , 使用者可按个人习惯和爱好将办公室布置成居住空间 化。其缺点是从单位或企业的整体来看缺乏员工之间的交流 , 同时办公自动化设备的引入也有一些麻烦。

(2) 走廊形 (Corridor Type)

是 " 单体形 " 的发展。将辅助性的或业务内容相近的小单间办公室 ( 如秘书室 ) 连通 , 使辅助业务人员的交流更便利 , 从而提高了业务处理流程 的效率。

(3) 池塘形 (Pool Type )

将熟练工作用的个人办公室配置在周边区 , 而在内区则将从事单纯性工作的职员 ( 例如 , 打字员或电脑操作员等 ) 的办公桌布置成池塘状。这样 , 能把复杂作业和单纯作业分开 , 根据各自的工作性质提高业务效率。但也可能造成职员之间 的等级观念。

(4) 流水线形 (Bullpen Type)

为了提高大量事务处理的效率 , 采用流水作业方式 , 将办公桌布置成流水线形式 。

(5) 开放形 (Open Type )

在大开间无隔断的结构形式，用文件柜按几何形状布置成一个个空间 , 办公桌之间无围挡。这样布置便于企业的改组。

(6)景观形 (Office Landscape Type)

根据人流和信息流程来决定开放形办公室的布置 , 用家具和大量的鉴赏植物来遮蔽视线 。

(7)组合形 (Combi Type)

在周边区设个人用办公室 , 但采用透明玻璃隔墙。内区则 布置成开放形的交流场所。个人办公室的使用者是在无噪声的开放环境中思考 , 而会议和 讨论、共有文件档案的检索等却可以走出个人办公室进行 , 这样可以转换环境 , 减轻工作人员的压力。但因为只在周边区布置个人办公室 , 内区完全用作公共场所 , 在面积使用上不一定经济。

(8) 单元形 (Unit Type )

在办公空间中营造一个个带有家居气氛的小单元 , 成为确保发挥个人创造性的业务空间。但由于装修很复杂 , 要在办 公楼建设阶段即与建筑、结构很好地协调 , 装修成本也很高。

8.2.4 决策空间 (Decision Space)

在经营性企业中，要将一般业务空间收集、处理、传递和保管的信息 , 进行分析、综合、规划和预测，对整个企业的信息网络进行管理，就 需要有充分发挥企业能力的决策空间 , 即企业最高管理层的办公室。其房间的面积、照度、家具和设备等都与一般业务空间不同。

8.2.5 余暇空间 (Resort Space): 健身房、休息室、咖啡厅 巨幅森林壁画装饰、轻松的背景音乐、森林浴空调、 coffee break ……

8.2.6 装置空间 (Installation Space)

作为智能化大楼的核心，装置空间是发挥智能化大楼功能的极重要的空间。传统建筑中设在核心部位的盥洗室、开水间现在逐渐改在 周边区 , 给使用者提供远眺休息的机会。

电讯小室 (Telecommunications Closets)

局地设备室 (Local Equipment Rooms): 每楼层设一间设备室，以便将一部分共享设备 ( 例如打印机、绘图仪、服务器等 ) 集中 , 以利安全和管理。

计算机房 (Computer Suites)

配线室 (Frame Rooms)

8.2.7 其它

安防中心、物业中心、卫生间、楼梯间、电梯间等 .

• 小结：智能化大楼的平面面积分配

(1)距窗 6m 以内的区域是周边区。它很适合于用作细胞形或开放形的一般业务空间或决策空间。

(2) 距窗 6 ～ 12m 的区域是中间区。可以用作开放形的一般业务空间、通行和短暂停留空间。

(3)距窗超过 12m 的区域为内区 , 除了作为会议室外不适于作其它办公用空间 , 通常作为装置空间或通行空间。

(4)核心区 : 不一定位于几何意义上的中心部位。这里所指的“核心”是表示维系建 筑物正常功能的核心。通常用作电梯间、楼梯间和公共服务设施的装置空间。

8-3 智能建筑的环境特点 8.3.1 声环境（安静、私密）

建筑外部：车辆噪声等。采用隔声墙体。

建筑内部：空调风机、电话、交谈等。采用隔声挡板、吸音顶棚和墙面材料、背景音乐

8.3.2 空气环境

四大指标：温度、湿度、清新度、风速

送风、回风、排风、新风

智能建筑内电气设备密度大，显热相对大；人员少，潜热相对小。一般使用效率较高的集中式变风量 VAV 空调。

8.3.3 视环境• 建筑外部：阳光

自然光引入、遮光板遮阳。• 建筑内部：照明

足够且舒适的照度、无眩光、无荧屏反光。

全局间接照明和桌面照明相配合。

8.3.4 电磁环境• 电磁干扰• 电磁污染