智能建筑技術在超低能耗建筑中的應用

1前言

在全球環境保護與可持續發展形勢日益嚴峻的背景下，超低能耗建筑已成為推動建筑業可持續發展的重要途徑。超低能耗建筑通過優化建筑設計、采用高效節能技術和可再生能源系統，可顯著降低建筑在供暖、制冷、照明等日常運行中的能源消耗，為人們提供一個健康、舒適、高效的使用空間。同時，以BIM、物聯網、AI、云計算為代表的先進技術在建筑行業中的廣泛應用和持續發展，為超低能耗建筑的建設優化提供了新的發展契機。智能建筑技術通過實時監測與優化能源管理，可顯著提升超低能耗建筑的環境適應性、能源利用效率和居住舒適性，實現節能目標與可持續運營的深度融合，對保護環境和改善人居體驗具有重要意義。

2智能建筑技術

智能建筑技術以BIM、物聯網（IoT）、自動化控制、AI和大數據等先進技術為支撐，通過對建筑物的能源管理、環境調節、安防監控和設備維護等系統實施智能化升級與改造，以實現建筑物的高效運行、安全保障、環境舒適和可持續發展。其以系統集成和數據驅動為核心，顯著特性包括高度集成化、自適應調節與智能優化、節能環保與可持續發展、用戶體驗導向設計、開放可擴展架構以及多重安全保障機制。然而，由于資金、技術、人才管理等多方面因素的限制，中小型建筑施工企業在智作者簡介：文文(1989-），女，漢族，山東菏澤人，研究生，講師，研究方向：工程管理。

能建筑技術應用方面的水平仍相對有限。從應用方面來看，在超低能耗建筑的設計階段，智能建筑技術得到了廣泛應用，主要用于優化建筑設計方案并進行模擬分析；在施工階段，智能建筑技術以施工現場的實時監測與高效管理為主，例如借助物聯網技術實施施工設備的遠程監控及故障預警；在運營維護階段，智能建筑技術的應用范圍較為有限，其功能主要體現在能源管理與設施維護方面。

3超低能耗建筑

超低能耗建筑是在遵循可持續發展理念的基礎上，通過創新設計和先進技術，顯著降低能源消耗的建筑模式，其核心理念是最大限度減少對傳統能源的依賴，以提升環境舒適性。其核心目標是通過系統性設計、技術創新、精細化管理等策略，在建造運營階段最大程度的降低能源消耗和碳排放，確保在全生命周期內實現高效節能。例如，通過采用高性能門窗、加厚保溫層，結合無熱橋構造設計和自然通風系統的優化，可顯著降低建筑物對主動供能系統的依賴程度。再如，在施工階段預先安裝地源熱泵、高效新風熱回收系統、光伏建筑一體化等節能系統，可實現可再生能源同低能耗設備的無縫銜接。超低能耗建筑不僅有助于降低環境負荷，更能為建筑物長期低碳運行提供堅實支撐，有力推動“雙碳”目標的達成。

4智能建筑技術對超低能耗建筑的影響

4.1提高能源利用率

利用傳感器網絡實時獲取建筑物內外環境的溫度、濕度、光照、人體密度等數據，依托能耗監測系統動態調整空調、通風、電氣照明等設備的運行模式，可有效減少能源消耗。通過BIM技術對建筑物全生命周期的模擬分析，可對建筑布局、圍護結構及設備選型等關鍵環節進行優化，從而在設計階段有效減少能耗漏洞。通過整合氣候數據與建筑功能需求，人工智能算法能夠預測建筑物的能源消耗情況，從而輔助設計師篩選高效能材料及系統方案(例如地源熱泵、光伏一體化設計）。利用人工智能技術對建筑施工設備進行智能控制，根據環境參數和設備運行狀態，可自動調整設備的運行模式，以實現能源的高效利用。運用大數據技術深入解析建筑施工中的能源消耗數據，可精準識別高耗能節點與資源浪費環節，并形成節能優化方案。

4.2減少環境污染

智能建筑技術結合實時監測和精準控制，可以減少施工過程中的環境污染。利用物聯網技術，在施工現場設置各類環境監測傳感器，對噪聲、粉塵、污水等污染物進行實時監測，一旦發現污染物超標，及時發出預警并采取相應的治理措施。在某超低能耗建筑施工中，借助物聯網環境監測系統，對施工現場的粉塵濃度進行了實時監測，當粉塵濃度超過設定閾值時，自動啟動噴淋降塵設備，有效降低施工現場的粉塵污染。BIM技術與能源模擬工具相結合，在設計階段優化建筑形態、材料選擇和設備配置，可降低隱含碳排放。利用AI人工智能圖像識別技術對建筑垃圾進行分類回收，不僅減少了填埋和運輸能耗，還減少了環境污染。

4.3提升施工質量與安全水平

利用BIM技術進行施工過程模擬和質量預控，提前發現施工過程中的質量隱患，制定相應的預防措施。利用物聯網技術對施工設備的運行狀態進行實時監測，及時發現設備故障，避免因設備故障引發的質量和安全事故。在施工現場，應用VR、AR技術進行施工人員培訓和安全交底，可以增強施工人員的安全意識和操作技能。例如，在某采用智能建筑技術進行施工管理的超低能耗建筑項目中，施工質量缺陷率平均降低了 20% ，安全事故發生率平均降低了 30% 。在關鍵部位部署傳感器，實時反饋結構變形、沉降等數據，預防質量隱患。利用無人機或攝像頭拍攝施工現場，人工智能AI自動識別裂縫、空鼓等質量缺陷，檢測效率提升 50% 以上。通過攝像頭結合AI算法實時監測未戴安全帽、違規攀爬等危險行為，即時報警。利用無人機替代人工檢查腳手架、屋頂等高風險區域，可降低墜落風險。

5智能建筑技術在超低能耗建筑中的具體應用

5.1基于BIM技術的設計優化與運維管理

傳統的建筑設計多依賴二維圖紙，信息表達有限且易出現理解偏差。如今BIM技術通過構建三維信息模型，可將建筑的幾何信息、物理屬性、功能要求等整合于一個數字化平臺，設計師能夠在虛擬環境中對建筑的外觀、內部結構、空間布局進行全方位的可視化設計與分析。例如，在設計超低能耗建筑的采光系統時，借助BIM技術的采光分析功能，可模擬不同朝向、不同窗墻比下的建筑內部采光效果，精準調整窗戶位置與大小，確保室內獲得充足的自然采光，減少人工照明能耗。在協同設計方面，BIM技術可打破各專業之間的信息壁壘，各專業設計師可在同一模型上協同工作，實時共享設計信息，而以往的建筑設計中，建筑、結構、給排水、電氣等專業往往各自為戰，易導致設計沖突頻繁發生。例如，基于BIM技術，結構工程師在調整建筑結構時，給排水和電氣工程師能即時看到相關變化，提前發現管道與結構梁沖突的問題，并共同協商解決方案，避免施工階段因設計變更造成資源浪費與工期延誤。在超低能耗建筑的后期運營管理中，運營人員通過BIM模型可獲得建筑物結構、設備管線布局、材料特性等詳細信息，為工作開展提供便利。在設備維護方面，將物聯網技術與BIM技術相融合，在設備出現故障時可對故障設備進行定位，并給出維修記錄和技術參數，幫助維修人員快速診斷故障原因并進行維修。

5.2基于物聯網技術的施工過程精細化管理

物聯網技術通過在施工現場的設備、材料和人員工作地等多處布置傳感器，可達到物與物、人與物之間的信息互聯，為實現施工過程的精細化管理提供強有力的支撐。在設備管理方面，安裝多個傳感器的施工機械如塔吊、挖掘機、推土機等，可對自身工作時間、燃料消耗量、故障預警等數據進行實時采集。管理者利用手機或電腦上的管理平臺可對施工設備進行遠程監控，并對設備進行及時的維修和維護，防止由于設備超負荷運行和故障而造成能源浪費和施工停滯。在物料管理方面，利用物聯網技術，可實現物料來源、使用情況、回收狀況等方面的精確跟蹤。例如，將電子標簽粘貼到建材上，利用讀寫器對其進行讀取，可實現對材料采購、運輸、儲存和使用過程的實時掌控。施工人員可隨時查看材料庫存情況，避免出現庫存積壓，提高材料利用率。同時，結合物聯網技術，還可實現溫濕度、噪音、粉塵等環境參數的實時監測。當粉塵濃度超出設定值時，自動啟動噴霧降塵裝置，減少工地對周圍環境的污染，達到超低能耗建筑施工的目的。

5.3大數據和人工智能技術對資源和能源進行有效管理

大數據和人工智能技術為超低能耗建筑的資源與能源管理提供了廣闊的發展空間。大數據技術通過采集并深度分析建設過程中產生的大量數據，如施工進度、材料使用、能源消耗、人員調配等數據，可以找出施工過程中的資源浪費點和能耗峰值時段。例如，通過對施工歷史資料進行分析，發現某建筑物在澆筑過程中出現了異常高的能源消耗，分析其原因是施工設備的不合理使用。人工智能技術結合大數據分析，可實現建筑資源和能源的智能調度和優化。例如，運用機器學習算法，對建筑施工各階段所需的材料進行預測，可提前進行采購和配送，降低材料庫存費用。在能源管理方面，智能系統可根據施工現場的實際電力需求，對設備的啟停和功率進行智能控制。夜間施工期間，不必要的照明和設備電源可自動關閉。根據施工人數的多少，智能系統會對空調和通風系統的運行參數進行智能調整，達到最大的節能效果。超低能耗建筑本身能耗已極低，疊加智能技術后，可進一步減少 10%～30% 的能源費用?；诖髷祿腿斯ぶ悄芗夹g，超低能耗建筑可實現資源的精確分配，降低建設成本，提高運營效益。

5.4利用虛擬現實和增強現實技術加強施工質量與安全控制

虛擬現實(VR)和增強現實（AR）技術為超低能耗建筑施工的質量安全管控提供了新途徑。在質量控制上，結合虛擬現實技術，可使施工人員能夠在虛擬環境下，對施工過程中的關鍵部位進行施工和質量檢測。例如，利用虛擬現實技術對預制件安裝過程進行仿真，提前發現安裝難點和質量隱患，并在施工前對其進行優化調整。同時，結合AR技術，施工人員還可利用手機和平板電腦，在工地上瀏覽建筑物的3D模型和施工圖紙，實現虛擬信息和真實場景的疊加，可更加直觀地了解現場施工要求，保證施工質量達到設計要求和國家標準。從安全管理的角度看，將虛擬現實技術應用于安全培訓中，結合營造施工安全事故情景，如從高處墜下、觸電、物體撞擊等事故情景，使施工人員有一種身臨其境的感覺，從而增強其安全意識，加深建筑工人對安全作業規則的重視。通過AR技術在施工現場設置安全警告標識，當施工人員接近危險區域時，結合手機、智能眼鏡等設備，就會自動彈出AR警告信息，提醒施工人員注意安全。虛擬現實技術和增強現實(AR)技術，可實現超低能耗建筑施工過程中的質量和安全控制，有效降低施工質量問題和安全事故的發生率。

6結論

智能建筑技術具有數字化、智能化、協同性和可視化的優點，在超低能耗建筑領域有著廣泛的應用前景。目前，超低能耗建筑建設中智能建筑技術的使用率還比較低，但其應用范圍卻在逐步擴大。智能建筑技術可提高施工過程中的資源利用效率，降低能源消耗，減少環境污染，提高施工效率、質量和安全性，將綠色建造向前推進了一大步。未來，應進一步探索智能建筑技術應用于超低能耗建筑建設的創新模式與實現路徑，強化智能建筑技術應用效果的評估與監控，以保證超低能耗建筑建設中智能建筑技術的安全可靠應用。

參考文獻

[1]吳思奇，王權斌，李如地.現代超低能耗綠色建筑技術應用現狀分析[J].城市建筑與發展，2025，6(1).

[2]樓芷瑜.簡談智能建筑技術在超低能耗建筑中的應用[J]城市建設理論研究(電子版)，2024(19)：74-76.

[3]張學仕.現代建筑智能化機電的安裝研究[J]中國建筑裝飾裝修，2023(18):120-122.

[4]梅玥.基于數字技術的裝配式建筑建造研究[D].清華大學，2015.

[5]蘇寶玉.基于智能化技術的建筑電氣工程造價控制分析[J].中國建筑金屬結構，2024，23(11):172-174..

[6]徐慧敏，翟輝.被動式超低能耗綠色建筑智能輔助設計系統[J]現代電子技術，2021，44(16)：155-160.