智能化技術(shù)在新型民居建筑中的應(yīng)用

現(xiàn)代民居設(shè)計(jì)中融入建筑智能化內(nèi)容已經(jīng)是設(shè)計(jì)界的發(fā)展趨勢(shì)。所謂建筑智能化指的是以建筑物為平臺(tái)，通過(guò)對(duì)智能化信息的綜合應(yīng)用，達(dá)到人、建筑、環(huán)境三方面和諧統(tǒng)一的效果。因此把建筑智能化應(yīng)用到實(shí)際建筑中的目的，就是為了實(shí)現(xiàn)低耗能高效果的屬性。目前已有智能化建筑項(xiàng)目案例，利用具體案例做支撐，對(duì)于智能化技術(shù)在新民居建筑中的應(yīng)用探究提供了技術(shù)指導(dǎo)。

新型民居中建筑智能化的表現(xiàn)方向一般包括幾個(gè)方面。第一，如何通過(guò)技術(shù)手段把氣候資源轉(zhuǎn)換為生活能源；第二，智能化的技術(shù)工藝怎樣合理應(yīng)用到建筑中；第三，選用高效綠色材料，配合智能化構(gòu)架、體統(tǒng)、應(yīng)用和管理；第四，新型民居設(shè)計(jì)方法中智能性的體現(xiàn)方式。

一、氣候條件下的應(yīng)用

以氣候條件為依據(jù)達(dá)到能源轉(zhuǎn)換，把氣候資源轉(zhuǎn)換為生活能源，是新型民居發(fā)展方向，是新智能化建筑的一種表現(xiàn)方式。

利用建筑智能化把氣候資源轉(zhuǎn)換為生活能源這一方式中，目前最受推崇的智能化技術(shù)為熱泵技術(shù)。熱泵技術(shù)在大城市中的多個(gè)高檔小區(qū)和別墅區(qū)已經(jīng)嶄露頭角。它以能同時(shí)供暖、制冷、提供熱水的一機(jī)多用的強(qiáng)大功能替換了原來(lái)的“鍋爐加空調(diào)”兩套裝置或系統(tǒng)，大大節(jié)省了土地面積，并讓煙囪從小區(qū)中消失，擺脫了中央空調(diào)臃腫的室外機(jī)，而且地源熱泵技術(shù)要比普通空調(diào)的使用壽命長(zhǎng)35年以上，使整個(gè)建筑生命周期內(nèi)幾乎免除了更換空調(diào)的必要。

以蘇州 “朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)”的樣板房為例，這里打造恒溫的綠色社區(qū)為品牌主題，一年四季室內(nèi)氣溫都在20℃—26℃，濕度維持在30%—70%，而且據(jù)統(tǒng)計(jì)，100平方米每年節(jié)省電費(fèi)1000元。達(dá)到這種效果的秘籍就是運(yùn)用地源熱泵技術(shù)系統(tǒng)，利用熱量相互傳導(dǎo)原理，達(dá)到室內(nèi)恒溫的效果。街區(qū)樣板房把氣候資源轉(zhuǎn)換為生活能源的具體實(shí)施方式很簡(jiǎn)單，就是充分利用土壤中的溫度。眾所周知地球淺表層土壤中的溫度一般常年在18℃左右，將水管打入地下，通過(guò)水循環(huán)可以提取到18℃的土壤溫度。在冬天，提取上來(lái)的水溫只需要加熱到28℃即可輸送到各個(gè)房間，從而保證室內(nèi)溫度控制在20—22℃的范圍，到夏天提取上來(lái)的水溫仍然約為18℃，可不經(jīng)處理直接作用于35℃—36℃的建筑物，這足以將室內(nèi)溫度降低到25℃—26℃。一套100平方米的房子如果采用空調(diào)，一年的電費(fèi)一般在2000—3000元，而采用這套地源熱泵系統(tǒng)則能夠?qū)㈦娰M(fèi)降到1000—1200元左右。水管里的水是要經(jīng)過(guò)脫氧處理的，脫氧后的水不會(huì)滋生細(xì)菌也不會(huì)變質(zhì)，幾乎可以無(wú)限制的進(jìn)行循環(huán)利用。這就是蘇州街區(qū)保證室內(nèi)恒溫的“秘籍”。把氣候資源合理融入到民居設(shè)計(jì)中。

氣候資源中可以轉(zhuǎn)換為生活能源的種類非常多，除上述提到的地?zé)崮芡猓€有太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能等潔凈能源，把氣候資源與現(xiàn)代智能化技術(shù)結(jié)合研究，可以使民居建筑更加低耗高效。結(jié)合不同氣候條件，利用智能化技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展的新型民居建筑所追求的。

二、智能化的技術(shù)工藝

目前，太陽(yáng)光照資源的收集利用，是把氣候資源轉(zhuǎn)換為生活能源方式中最成熟的智能化技術(shù)工藝。走入普通百姓生活和工作的太陽(yáng)能用具已經(jīng)很多，包括太陽(yáng)能熱水器、光電屋面板、光電外墻板、光電遮陽(yáng)板、光電天窗、光電玻璃幕墻及太陽(yáng)能草坪燈等。太陽(yáng)能資源目前通過(guò)智能化手段已經(jīng)很自然的融入到民居建筑中。最具發(fā)展前景的陽(yáng)光溫室和太陽(yáng)能熱水技術(shù)，是未來(lái)光能資源應(yīng)用發(fā)展的主流趨勢(shì)。

湖南長(zhǎng)沙的“太陽(yáng)星城”項(xiàng)目，其對(duì)于太陽(yáng)能利用的示范工程非常值得參考和學(xué)習(xí)。小區(qū)屋頂統(tǒng)一鋪設(shè)了面積約為5萬(wàn)平方米的非晶硅薄膜太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置，因而，光伏電池板既能發(fā)電又能遮陽(yáng)。整個(gè)社區(qū)平均每年發(fā)電量達(dá)到大約470萬(wàn)度。低微熱源輻射采暖技術(shù)則收集日常生活中的廢水余熱與太陽(yáng)光的熱能，以水為熱媒介質(zhì)，將廢水余熱與太陽(yáng)光熱回收到地下承保溫水箱中儲(chǔ)存。寒冷時(shí)候，保溫水箱中35℃以上的熱水通過(guò)保溫水道流過(guò)住宅內(nèi)地板輻射層中的熱媒管道，以地面為散熱器，均勻加熱整個(gè)地面，降低其他供暖設(shè)備的能耗。這一示范項(xiàng)目可以成為新型民居建筑設(shè)計(jì)中用來(lái)學(xué)習(xí)的案例，把設(shè)計(jì)中的精華部分引入民居設(shè)計(jì)中，將會(huì)開啟民居設(shè)計(jì)新篇章。

三、綠色的建筑材料

綠色的建筑材料與智能化方式相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，使整個(gè)建筑體系更加節(jié)能環(huán)保，適應(yīng)未來(lái)建筑發(fā)展需要。這里的綠色建筑材料指的是利用工農(nóng)業(yè)或城市固態(tài)廢棄物生產(chǎn)出的無(wú)污染、無(wú)放射性的新材料，當(dāng)其達(dá)到使用周期后可以回收利用，并對(duì)環(huán)境和人體健康都是有利的。目前市場(chǎng)出現(xiàn)的運(yùn)用較多的綠色材料有綠色墻體材料、無(wú)毒無(wú)污染的涂料、可再生壁紙、低碳水泥等。這些材料的共性是容易自然降解及轉(zhuǎn)化，還可以作為再生資源加以利用。

上海世博“零碳館”設(shè)計(jì)中，建筑材料的選用與智能化方式結(jié)合的設(shè)計(jì)手法，是非常優(yōu)秀的示范案例。展館的外墻摒棄了傳統(tǒng)的運(yùn)用天然原材料建墻的模式，以電廠粉煤灰為重要原材料，節(jié)省了不可再生的自然資源。新材料墻面的保溫性能好，穩(wěn)定室內(nèi)氣溫波動(dòng)，可使屋內(nèi)冬暖夏涼。建筑北側(cè)墻壁采用傾斜墻面設(shè)計(jì)，墻壁傾斜成45度，以便減輕冬季20%的供暖負(fù)荷。展館室內(nèi)涂料采用高級(jí)納米涂料，水性納米保溫隔熱添加劑可以使任何水基丙烯酸涂料具有保溫、隔熱和防水效果。輕薄的一層涂料就能夠阻止熱量“穿透”。此涂料可減少98%的光熱輻射，其表面還具有很強(qiáng)的自潔能力。館內(nèi)地板選用“會(huì)呼吸的地板”，地板中活性的生態(tài)漆能散發(fā)出負(fù)離子，吸收空氣中的二氧化碳。針對(duì)新型民居設(shè)計(jì)，如果能把這些綠色材料應(yīng)用到新建筑中，可以有效改變和控制民居建筑中室內(nèi)溫度、濕度、光照等方面，打造高效的、符合現(xiàn)代人居住要求的室內(nèi)空間環(huán)境。

四、智能性的體現(xiàn)

新型民居建筑設(shè)計(jì)方法中智能性的體現(xiàn)也尤為重要。民居建筑智能化的表現(xiàn)方向主要包括空間環(huán)境、室內(nèi)空調(diào)環(huán)境、視覺(jué)照明環(huán)境、室內(nèi)噪聲及室內(nèi)電磁環(huán)境。優(yōu)秀的設(shè)計(jì)案例中，智能設(shè)備輔助建筑內(nèi)部空間環(huán)境需求是必不可少的一部分。新型民居建筑想達(dá)到室內(nèi)溫度、濕度平衡，低消耗高效能的效果，設(shè)計(jì)師就需要把智能化系統(tǒng)引入建筑設(shè)計(jì)中。

目前，智能設(shè)備運(yùn)用到建筑中最廣為人知的是雨水收集裝置。我國(guó)一直處于缺水環(huán)境下，如果大面積普及收集雨水增加可用水量的方法，勢(shì)必緩解水資源緊張的現(xiàn)狀。如上海世博會(huì)中“零碳館”的屋頂設(shè)計(jì)，普通房屋都會(huì)把防水工程作為重點(diǎn)來(lái)抓，但零碳館卻讓雨水在建筑體內(nèi)流通。下雨時(shí)雨水順著雨水收集管道排入設(shè)計(jì)在地下的雨水儲(chǔ)水池，經(jīng)過(guò)雨水凈化系統(tǒng)設(shè)備統(tǒng)一處理后再轉(zhuǎn)存到雨水清水池，清水池中的水可以清潔廁所地面、澆灌屋頂綠植。這套雨水回收系統(tǒng)可收集1880立方米的雨水，滿足建筑自身60%的用水需求。世博會(huì)演藝中心建筑中的智能系統(tǒng)應(yīng)用更加豐富，如空調(diào)水的收集利用、江水源制冷運(yùn)用、垃圾回收等方面。

除上述項(xiàng)目外，還有很多建筑項(xiàng)目運(yùn)用雨水收集智能系統(tǒng)，如2000年設(shè)計(jì)師姆·布林克曼和康哈迪設(shè)計(jì)的德國(guó)單身母親公寓項(xiàng)目，項(xiàng)目通過(guò)智能化節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)雨水和廢水進(jìn)行循環(huán)利用，使節(jié)水效果非常顯著，比同類建筑節(jié)約用水約30%。

雨水凈化智能系統(tǒng)如果運(yùn)用到新民居建筑中，可以把雨、雪共同收集起來(lái)，加以循環(huán)利用，將大大減少民居用水開支和水資源浪費(fèi)。初期建設(shè)水循環(huán)系統(tǒng)會(huì)增加民居建設(shè)費(fèi)用，但從生活成本降低和自然資源保護(hù)方面看，最終效益價(jià)值一定遠(yuǎn)超初期建設(shè)。

五、結(jié)語(yǔ)

智能化的建造方法目前已經(jīng)在一些示范性建筑項(xiàng)目中嘗試，環(huán)保節(jié)能效果非常顯著，因此值得對(duì)此深入研究，并且進(jìn)行大力發(fā)展與推廣。