綠色建筑設計在智能建造技術中的應用研究

1前言

隨著可持續發展理念的深入推進，綠色建筑已成為建筑業發展的重要方向。然而，傳統的建筑設計和施工方式在實現綠色建筑目標方面仍面臨諸多挑戰，如建筑性能優化不足、施工效率低下、運維管理粗放等問題。近年來，以BIM技術、物聯網、人工智能為代表的智能建造技術快速發展，為解決上述問題提供了新的技術路徑。智能建造技術在綠色建筑全生命周期的應用研究具有重要的理論價值和實踐意義。本文通過某綠色建筑示范項目的實踐案例，探討智能建造技術在綠色建筑設計、建造和運維等各階段的具體應用方法及其實施效果。

2工程概況

某綠色建筑示范項目位于華東地區經濟開發區，總建筑面積 85000m² ，其中地上建筑面積 65000m² ，地下建筑面積 20000m² ，建筑高度 68m ，地上18層，地下2層。項目定位為集商業辦公、科技研發于一體的復合型綠色建筑，計劃總投資3.8億元，建設周期24個月。本項目采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系，外立面以Low-E中空玻璃幕墻和鋁板為主要材料，建筑朝向采用南北向布局，主要功能空間均可獲得良好的自然采光。項目場地規劃綠地率達 35% ，屋頂綠化面積約 2000m² 。建筑設計充分考慮可再生能源利用，規劃太陽能光伏發電裝機容量 180kW ，地源熱泵系統制冷供熱總功率 600kW 。

作者簡介：顧文華 （1972.06-） ，男，漢族，山東聊城人，本科，中級工程師，研究方向：建筑工程管理。

在智能化系統配置方面，項目采用樓宇自動化系統（BAS）能源管理系統（EMS）智能照明控制系統等，預計在智能化設備上的總投資約2100萬元。項目規劃設置500個停車位，其中新能源汽車充電樁車位占比 20% 。為實現建筑全生命周期的數字化管理，項目采用BIM技術進行設計、施工和運維管理，搭建數字孿生平臺，實現建筑實時監測和智能化運營。

3智能建造技術在綠色建筑設計中的具體應用

3.1設計階段

在設計階段，某綠色建筑項目基于BIM技術平臺開展智能化設計，主要從建筑性能模擬、能源系統優化和智能化系統集成三個維度展開。

通過Revit與EnergyPlus軟件協同，完成對建筑能耗、日照、通風等性能的模擬分析，優化建筑設計方案，實現建筑能耗較常規建筑降低 30% 。利用CFD技術對室內氣流組織進行優化，將PM2.5濃度控制在 35μg/m³ 以下， CO₂ 濃度控制在 1000ppm 以下，室內熱舒適度PMV指標控制在 ±0.5 范圍內[2]。

在能源系統設計中，采用智能化能源管理平臺，整合太陽能光伏發電、地源熱泵等可再生能源系統，經過負荷計算和運行策略優化，可再生能源利用率達到 15% 及以上。通過對建筑負荷特性進行分析，采用分時段、分區域的供能策略，空調系統能效比（COP）達到4.5，較傳統系統提升 25% 。照明系統采用智能調光策略，結合自然采光，照明功率密度控制在 7W/m² 以下，較國家標準降低 35% 。

3.2建造階段

在建造階段，某項目充分運用智能建造技術，實現施工過程的數字化、智能化管理。項目采用裝配式建造技術，預制構件使用率達到 65% ，現場裝配效率較傳統施工提升 45% 。通過引入施工機器人，完成鋼筋綁扎、墻面噴涂等工序，機器人作業覆蓋率達到 30% ，施工效率提升 50% ，施工人員較傳統方式所需人員減少 35% 。

在智能化監測方面，布設智能傳感器2800個，實現對主體結構、臨時設施、施工環境等的實時監測。采用北斗定位系統和3D激光掃描技術，將施工放線精度控制在 ±2mm 以內。通過5G物聯網技術，搭建施工現場數字孿生平臺，實現對塔吊、升降機等大型設備的遠程監控和智能調度，設備利用率提升 28% 。

在施工質量控制方面，運用AI圖像識別技術，對鋼筋綁扎、混凝土澆筑等關鍵工序進行智能巡檢，質量缺陷識別準確率達 95% 。采用BIM技術進行施工模擬和進度管理，實現施工進度可視化管理，工期較常規施工縮短60天。智能化成本管理系統實現對材料、設備、人工等成本的動態核算，成本節約率達 12% 。現場通過智能化環境監測系統，對噪聲、粉塵、溫濕度等環境指標進行實時監控，PM10濃度控制在 80μg/m³ 以下，施工噪聲控制在 70dB 以下。采用智能噴淋系統和智能抑塵設備，揚塵控制效果較傳統措施提升 55% 。建立智能化視頻監控系統，覆蓋施工現場 100% 區域，實現對安全隱患的智能識別和預警，安全事故發生率較行業平均水平降低 60%^[4]

3.3運維階段

為實現建筑運維階段的智能化管理，項目構建了一套完整的智能運維框架體系。該框架分為三個層次：智能分析模塊、智能診斷模塊和智能決策模塊。智能分析模塊負責對采集的數據進行深度分析，包括運行數據分析、健康監測和性能評估；智能診斷模塊基于分析結果進行設備故障診斷、能耗分析預警和壽命預測；智能決策模塊則針對診斷結果提供維護決策、能源優化和更新改造建議。通過該框架體系，實現了運維管理的智能化和科學化。該框架體系如圖1所示。

在該框架指導下，某項自在運維階段實現了全面的智能化管理。基礎支持層通過布設的智能傳感器網絡，對建筑設備、能源系統、環境參數進行全方位監測，日均采集數據量達 300GB 。基于物聯網和5G技術，構建數字孿生平臺，實現對設備設施運行狀態的實時監控和遠程操控。

4項目實施效果評價

4.1綠色建筑評價指標達成情況

該項自在規劃設計階段制定了嚴格的綠色建筑目標，涵蓋節能與能源利用、節水與水資源利用、室內環境質量、材料與資源利用以及運營管理等多個方面。通過智能化手段對建筑運行數據進行采集與分析，全面評估各項綠色建筑指標的實際達成情況。在建筑投人使用一年后，項目組對各項指標進行了系統性評估。具體指標達成情況如表1所示。

4.2智能建造技術應用效果

在項目建設過程中，通過系統性應用智能建造技術，實現了建造過程的數字化、智能化和精細化管理。項目團隊對智能建造技術的應用效果進行了全面評估，從施工效率、質量控制、安全管理、成本管控等多個維度進行量化分析。具體應用效果數據如表2所示

5結論

本研究通過實踐案例驗證了智能建造技術在綠色建筑設計中的應用價值。研究表明，智能建造技術能夠有效提升建筑性能、優化施工過程、降低運維成本，為綠色建筑的規劃設計和建設運營提供有力的技術支撐。未來，隨著5G、人工智能等新技術的不斷發展，智能建造技術將在建筑全生命周期管理中發揮更大作用。建議進一步加強智能建造技術標準體系建設，深化智能建造與綠色建筑的融合發展，推動建筑業向數字化、智能化、綠色化方向轉型升級。同時，應注重培養復合型技術人才，為智能建造技術的推廣應用提供人才保障。

參考文獻

[1]鄧云華.智能建造技術在綠色建筑設計中的運用分析[J].低碳世界，2024，14（8）：69-71.

[2]樊云龍.智能化技術在綠色建筑設計與規劃中的應用[J]綠色建造與智能建筑，2024（3）：119-121.

[3]易閩.弱電智能化系統在綠色建筑中的應用研究[J].中國廚衛，2024，23（6）：238-240.

[4]應丹林.“雙碳”目標下綠色建筑關鍵技術在工程中的應用研究[J].鐵道建筑技術，2024（2）：202-205.

[5]趙子曦.計算機與建造技術融合的智能建造探討[J].交叉科學快報，2024，8（2）：90-96.