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如何設計一座智能建築?

通過在建築內集成各種系統,工程師可以設計出能夠應對未來的建築。




智能建築洞察

  • 工程師和設計師必須實現兩件事才能創建智能建築。

  • 智能建築有助於提高能源效率,因為所有工程系統都受到控制和測量。

想像一個帶有智能控件的工作區。通過與Microsoft Office 365或Google Suite完全集成的辦公應用,在離開家之前預訂辦公桌、會議室或非正式分組討論項目空間。如果選擇騎車上班,該應用具有路線規劃、租用地點和註冊功能,一旦到達,就可使用堆疊式停車艙、控制門、充電點和智能淋浴儲物櫃。 進入大堂,通過人臉識別系統或藍牙過安檢,如有訪客,可分享二維碼,方便進出。為降低能源消耗並提高可持續性評級,會議室的電源僅在有人進入時開啟,並可以自行選擇設置百葉窗、氣候和氛圍照明。 如果需要送貨到辦公室,具有Amazon的個人包裹儲物櫃以及用於雜貨的冷藏儲物櫃。周圍的一切都在無縫工作,以改善員工的舒適度、健康狀況和工作效率,收集和分析所有數據以推進未來的辦公室設計。 21世紀的未來辦公室來了。 想像一下擁有智能控制的建築。設施管理團隊可以通過透明的單窗格儀表板格式查看、控制和測量機械、電氣和管道(MEP)操作系統的數據,並結合新的智能功能,並隨著運營需求的不斷發展擴展自動化。 由於取消了昂貴的獨立建築管理網絡基礎設施,安裝成本顯著降低,根據實現淨零的目標越來越多地實施環境舉措,例如減少碳排放和降低能源成本,以及提高安全性和由於使用來自傳感器和控件的數據來協調訪問控制,並提高消防安全性,從而提高了安全性。 建築維護的一場革命。 想像一個擁有智能控制的校園。建築運營商可以根據所有房地產資產的實時數據跟踪效率,而無需考慮全球位置,包括實時碳監測。 我們現在生活在一個可以使用人工智能分析工具進行高效操作的世界,以進行現場設備診斷,從而降低預測性維護成本,並識別潛在的工廠改進。我們正在所有建築物中實施標準基礎設施方法,包括軟件、網絡選擇和無源基礎設施,以便能夠隨著客戶需求的變化而發展,和靈活地擴展校園範圍內的智能運營解決方案。 想像一下,一旦我們發展到具有智能控制的全國性站點,並最終實現具有智能控制的全球投資組合,我們就能實現所有的進步。雖然智能技術正在徹底改變人類生活的方方面面,包括社交、交流、旅行或工作的方式,但我們所處的空間是否能跟上潮流? 在智能技術方面,建築環境是否真正擁抱了未來?


什麼是智能建築?

智能建築的定義是至關重要的。一個設施僅僅配備建築管理系統(BMS)是不夠的,那些自20世紀70年代以來就一直存在。BMS是起點,但最終破譯智能分類的是建築網絡的集成度和互操作性水平,包括用戶和管理方。這反過來又提高了效率,並允許建築業主對其設施做出實時決策。

根據實現的關鍵技術特徵,可以區分三個智能階段。


第一個是基本的非集成建築,具有獨立的不連貫系統、獨立報告和多供應商支持合同。 第二個是集成了信息和通信技術(ICT)、視聽(AV)、安全、供暖、通風和空調(HVAC)以及BMS網絡的數字化建築。其優勢包括集成ICT/建築網絡、減少供應商支持合同、物聯網雲連接和應用程序就緒屬性。 第三個也是最後一個階段是智能建築,其特點是所有MEP和ICT系統具有實時數據處理和解釋工具的互操作性,具有大數據收集和分析、主動報告、面向未來的設備自適應基礎設施和自學主動維護,同時通過映射資產來提高運營效率,以提高可持續性和彈性,降低成本,為更高效的用戶提供敏捷和更健康的環境。 簡而言之,智能建築具有不同系統相互通信和解釋數據的能力。

智能建築需要兩件事

建築工程專業人士需要關注兩個關鍵因素,才能交付真正的智能建築。第一是早期採用,從概念階段開始就與客戶進行清晰和開放的溝通。


倫敦一棟33層、55萬平方英尺的保險市場摩天大樓正在建設中,其旨在獲得BREEAM卓越認證。這是一個生動的例子,說明了智能調整後的建築與天生智能的建築之間的區別。


在早期採用場景中,英國皇家建築師學會(RIBA)第一階段同意制定智能建築戰略的流程,在RIBA第三階段開發設計之前,簽署戰略報告和高級預算,並在RIBA第四階段進行有限的空間變化。


詳細的價值工程審查可以在招標期間進行,中等規模集成(MSI)包含詳細的MEP和BMS接口,具有規劃的拓撲結構,可擴展的基礎設施以及單一網絡和供應商解決方案。


由於在後期設計階段決定採用智能建築策略,因此採用時間較晚,減少了可用的選擇,並在項目後期引入了額外的成本。智能建築策略是獨立開發的,不與其他設計包協調,因此具有很高的風險,不精確的客戶預算報告和與設計團隊的智能協調直到RIBA階段4設計之後才可能實現。


在採用智能解決方案時,所有相關的MEP BMS都已指定,以免延遲施工計劃必須使用獨立的多供應商MEP筒倉網絡,增加成本和復雜性並限制合格供應商的選擇。在施工前階段加入MSI會帶來客戶之前未發現的成本和技術挑戰,從而給長期客戶關係帶來不必要的壓力,並對保留率產生負面影響。這種情況是一個不應該這樣做的例子,在行業中通常會遇到,從而有效地改造新建築。


交付真正智能建築的第二大項目是採用由開放協議支持的單一工程設計解決方案。過去,客戶會被鎖定在長期合同中,接收到的軟件不能根據其需求進行修改和定制。如今,已經發生了改變,現在需要開放協議。這就是統一的智能多學科團隊發揮作用的地方。


數字孿生如何幫助智能建築?

例如,許多供應商提供流行的數字孿生建模,但這通常只是在其他人構思和構建的工程設計上添加額外的傳感器和軟件覆蓋。建築工程師和智能團隊的合作或統一對於數字孿生等功能的有效工作,以及隨後以清晰可證明的方式實現可持續發展目標至關重要。智能不只是物理的表現,其是一個鏡像。


關於數字孿生技術,需要強調的是其是一種分析工具,其列出了軟件正在尋找的數據參數。當數字孿生為員工提供資產管理能力和信息源以查看和做出最終判斷時,這可以得到很好的利用。憑藉所有先進技術,人員因素仍然至關重要,並且可能會受到非用戶友好分析的阻礙,因此數據表達方式的統一性和連貫性至關重要。


正確的心態對於避免後期智能採用的錯誤是必要的,同時需要一套數據統一標準和對開放協議的需求才能從真正統一的智能方法中受益。隨著技術的發展,這將鼓勵並使客戶能夠獲得授權、接受教育並與行業合作夥伴進行真正的合作,其努力設計和交付真正的智能建築,直到這成為常態。


真正的智能建築是全球可持續發展競賽的前進方向,到2050年實現淨零排放。隨著越來越多的自願和強制性舉措、標準和立法,完全集成和智能的管理策略使開發商和運營商能夠努力走在潮流的前面。


智能建築實例

動態模擬、可持續信息圖表和能源效率歷史數據跟踪,有助於根據預測和實際使用情況識別和分析建築物的預測能源消耗,並且可以測試和評估不同的用戶概況和各種設計選項,以便在實際實施之前了解其使用中的運營效益。其目的是縮小合規預測與使用中的運營能源之間的差距;一個真正連接的建築提供了網絡,以實現和超越可持續發展目標。


行業領導者需要注意的一個重要挑戰是,單一的智能設計方法並不適合所有項目類型。主要有兩個應用。


第一個是帶有公共空間的開發商外殼和核心,通常稱為A類,主要涉及多用途多租戶建築。這涉及主要工廠效率、碳中和建築監控、融合建築網絡和建築分析。 第二個是B類租戶空間裝修,包括用戶應用、本地舒適控制、辦公桌預訂和集成會議空間。

定義建築的最終結果

然而,在某些情況下,智能技術並不是立即需要的。但作為一個行業,應該努力為這些建築配備未來的設備。期望的結果是交付智能就緒的建築。


在倫敦,80 Strand是一棟令人驚嘆的裝飾藝術風格建築,最初於1932年開放,位於泰晤士河畔,是二級保護建築。


該建築設計包括提供新技術機房,以支持新工作環境的高速語音和數據網絡,並使用新的光纖主幹進一步允許未來的擴展。一般辦公區有高速Wi-Fi基礎設施,可靈活工作,同時,新的閉路電視和門禁系統設計得隱蔽,但也包含在客戶的網絡中,以利用新的被動和主動基礎設施,實現了攝像頭和門禁位置的靈活性。


80 Strand是一座真正的智能建築,代表了工程行業對許多客戶至關重要的兩個方面:保留歷史悠久的設計的複雜性,同時實現面向未來的技術飛躍。


工程師和設計師正在經歷建築物設計、建造、管理和支持方式的最重大變化,更重要的是,房東和租戶如何使用這些空間。建築技術設計的關鍵是確保外部建築連接和內部網絡都是精心規劃的工具,可以繼續提供可擴展的靈活基礎設施,滿足現下的要求,並隨後繼續適應和支持未來的終點增長。


與建築系統相關的技術,如ICT、BMS、EMS、安全、HVAC和AV,將繼續進步,導致在建築物的生命週期內更換和升級接口和端點。因此,信通技術基礎設施必須能夠在帶寬和彈性方面無縫地適應變化和升級。


隨著建築物變得越來越智能,碳足跡將減少,可持續發展目標將實現並超越。智能解決方案還支持福祉和社區,這是大多數商業辦公項目的核心主題,WELL建築標準等認證的重要性日益提高證明了這一點。技術增強了用戶體驗、人類與整個建築空間的互動,以及COVID-19安全的工作場所規劃,並有助於接受人們工作和生活方式的結構和文化轉變,從而使租戶能夠從工作幸福感和工作場所質量之間的直接關聯中受益,提高個人生產力和創造力。


智能建築就像指紋,但每個項目在成本、方案、客戶簡介和預期用途方面都有獨特的方法。為了提供永恆的質量和有競爭力的產品組合,必須在設計階段的早期制定智能建築策略。

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