智能建筑环境学-1

智能建筑环境学1-绪论：智能建筑与建筑环境2023/2/521.1课程简介“智能建筑环境学”是建筑电气与智能化专业一门重要的专业基础课。本课程在分析、了解建筑光环境、热湿环境、声环境、安全环境、人居环境的基础上，学习应用信息技术、自动控制技术、计算机技术、通信技术等现代科学技术，营造和控制一个安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境，以更好地满足人类生活、工作、学习的需要。“智能建筑环境学”是一门跨学科的综合性课程。它使得建筑电气与智能化专业的研究对象由单纯的测控和通信系统向综合的建筑环境系统转化。2023/2/531.1课程简介课程主要内容：1智能建筑与建筑环境概述2智能建筑声环境3智能建筑光环境4智能建筑热湿环境5智能建筑空气品质环境6智能建筑安全环境（入侵防范、火灾报警、电磁辐射）7智能建筑办公及通信环境2023/2/541.1课程简介参考书籍：建筑环境学（第三版）朱颖心主编，中国建筑工业出版社，2010-10现代楼宇自动控制技术，龚威主编，清华大学出版社，2012-1楼宇设备控制系统，李界家主编，中国电力出版社，2011-10建筑设备自动化工程，曹晴峰主编，中国电力出版社，2013-1听课要求1、认真听课，做好课堂笔记2、遵守纪律，按时完成作业2023/2/551.2建筑与建筑环境1.2.1建筑的产生与发展建筑是人类发展到了一定阶段后才出现的。人类的一切建筑活动都是为了满足生产和生活的需要。从最早为了躲避自然环境对自身的伤害，用树枝、石头等天然材料建造的原始小屋，到现代化的高楼大厦，人类几千年的建筑活动无不受到环境条件和科学技术发展的影响。同时，随着人们对人与自然、建筑与人、建筑与环境之间关系的认识不断调整与深化，人们对建筑在人类社会中的地位以及建筑发展模式的认识也在不断提高。2023/2/561.2建筑与建筑环境建筑的功能是在自然环境不能保证令人满意的条件下，创造一个微环境来满足居住者的安全与健康以及生活生产过程的需要。因此从建筑出现开始，“建筑’’和“环境”这两个概念就是不可分割的。从躲避自然环境对人身的侵袭开始，随着人类文明的进步，人们对建筑的要求不断提高。人们希望建筑物能满足的基本要求包括以下方面：2023/2/571.2建筑与建筑环境安全性：能够抵御飓风、暴雨、地震等各种自然灾害所引起的危害或人为的侵害；

功能性：满足居住、办公、营业、生产等不同类型建筑的使用功能；

舒适性：保证居住者在建筑内的健康和舒适；

美观性：要有亲和感，反映当时人们的文化追求。所以说建筑物应满足安全、健康、舒适、工作快捷的要求。2023/2/581.2建筑与建筑环境不同类型的建筑有着不同的要求：住宅、影剧院、商场、办公楼等建筑对健康、舒适的要求比较高，生物实验室、制药厂、集成电路车间、演播室等则有严格保证工艺过程的环境要求；某些建筑是既要保证工艺要求，又要保证舒适性要求，例如舞台、体育赛场、手术室等，以及各种有人员的生产场所。2023/2/591.2建筑与建筑环境人们在长期的建筑活动中，结合各自生活所在地的资源、自然地理和气候条件，就地取材、因地制宜，积累了很多设计经验。例如生活在北极圈的爱斯基摩人利用当地的冰块和雪盖起了圆顶雪屋，将兽皮衬在雪屋内表面，通过鲸油灯采暖，使室内温度达到15℃，从而能够满足人们的生活需要。在日夜温差很大的干热地区，例如巴格达地区，传统建筑的墙厚达340～450mm，屋面厚度达460mm。利用土坯热惯性，在室外日夜温差达到24℃(16～40℃)时，仍然能够维持室内温度的波动不到6℃(22～28℃)。2023/2/5101.2建筑与建筑环境在我国北方寒冷的华北地区，由于冬季干冷，夏季湿热，为了能在冬季保暖防寒，夏季遮阳防热、防雨以及春季防风沙，就出现了大屋顶的“四合院”。在我国的西北、华北黄土高原地区，由于土质坚实、干燥、壁立不倒、地下水位低等特殊的地理条件，人们创造出了“窑洞”来适应当地的冬季寒冷干燥、夏季有暴雨、春季多风沙、秋高气爽、气温年较差较大的特点。2023/2/5111.2建筑与建筑环境生活在西双版纳的傣族人，为了防雨、防湿和防热以取得较干爽阴凉的居住条件，创造出了颇具特色的架竹木楼“干栏”建筑。云南布依族的石屋以石块砌墙，以石瓦盖顶，就地取材，造价低廉，冬暖夏凉，不怕火灾，隔声性能好。这些都是人们在生活实践中逐渐摸索出来的利用建筑控制环境的有效手段。综上所述，在现代人工环境技术尚未出现的时代，在现今还未能采用现代技术的地区，地区之间巨大的气候差异是造成世界各地建筑形态差异的重要原因。2023/2/5121.2建筑与建筑环境1.2.2建筑与环境除了使用前人这些设计经验来创造和改善自己的居住环境以外，随着科学技术的不断进步，人们开始主动地创造可以受控的室内环境。20世纪初，能够实现全年运行的空调系统首次在美国的一家印刷厂内建成，这标志着人们可以不受室外气候的影响，在室内自由地创造出能够满足人类生活和工作所需要的物理环境。空调技术的发展使得各种不同于常规建筑物的人造空间如车、船、飞机、航天器内的环境都能够得到控制，从而也促进了这些相关产业的飞速发展。2023/2/5131.2建筑与建筑环境工业革命带来技术发展的突飞猛进给人们造成了错觉，以为随着技术的进步，人类有能力无限制地改变自然环境，而不再会受到自然条件的制约。反映在建筑设计上，人们不再像先祖那样去尽心尽力地研究当地的自然地理和气象条件，去建造符合当地自然条件的建筑物，而是把精力都放到了文化和美观的层面了。2023/2/5141.2建筑与建筑环境现代人工环境技术的发展在很大程度上造成了世界建筑趋同化的消极影响；空调采暖的普及使人们不再去关心建筑本身的性能，认为只要消耗大量的能源就可以随心所欲地获得所要求的室内环境；因此导致的不仅是能源的紧缺和资源的枯竭，而且还导致了大量污染物排放而造成的地球环境的污染和生态环境的破坏。2023/2/5151.2建筑与建筑环境目前，世界上发达国家的建筑能耗已经达到社会总能耗的1／3，而我国作为世界第一人口大国，随着经济的飞速发展，城乡建筑业的发展速度已居世界首位。我国的能源资源特点决定了我国今后的能源构成中，煤仍然要占总能源的60％以上。因此在二氧化碳、NOx、SOx、粉尘排放的控制方面我们面临着艰巨的任务。2023/2/5161.2建筑与建筑环境在强调可持续发展的今天，建筑环境控制也面临不少亟待解决的问题。比如，如何调解满足建筑环境舒适性要求与节能环保之间的矛盾。目前建筑物的年耗能量中，为满足室内温湿度要求的空调系统能耗所占的比例约为50％，照明所占比例约为33％。在我国，所消耗的电能或热能大多来自热电厂或独立的工业锅炉，其燃烧过程的排放物是造成大气温室效应和环境污染的根源。研究和制订合理的室内环境标准，优化建筑物本身的环境性能，尽量减少建筑能耗，同时也能够合理、有效地利用能源，是我们艰巨而紧迫的一个任务。2023/2/5171.2建筑与建筑环境在室内的空气品质方面，由于大量使用合成材料作为建筑内部的装修和保温，并降低空调系统新风量，导致了大量病态建筑。在这些建筑内长期停留和工作的人，会产生气闷、黏膜刺激、头疼及嗜睡等症状。流行病学的研究也使我们认识到在这种低水平环境污染下的潜在危险，以及在这种环境下对人体健康可能产生的有害影响。研究和掌握形成病态建筑的起因，分析各因素之间的相互影响，为创造一个健康的环境提供科学依据也是我们面临的一个很重要的任务。2023/2/5181.2建筑与建筑环境综上所述，“智能建筑环境学”，就是反映智能建筑环境的内在特征与控制方法的课程，能够帮助我们更清楚地认识这个研究对象，为我们采用各种方法来改造、控制这个研究对象创造条件。通过学习“建筑环境学”，我们要完成这样的任务：（1）了解人类生活和生产过程需要什么样的室内、外环境；（2）了解各种内外部因素是如何影响人工微环境的；（3）掌握改变或控制人工微环境的基本方法和原理。2023/2/5191.2建筑与建筑环境针对第一个任务，我们需要了解热、声、光、空气质量等物理环境因素（即不包括美学、文化等主观因素在内的环境因素）对人的健康、舒适度的影响，了解人类到底需要什么样的微环境。此外还要了解特定的工艺过程需要何种人工微环境。针对第二个任务，我们要了解外部自然环境的特点和气象参数的变化规律，掌握这些外部因素对建筑环境各种参数的影响；掌握人类生活与生产过程中热量、湿量、空气污染物等产生的规律以及对建筑环境形成的作用。2023/2/5201.2建筑与建筑环境针对第三个任务，我们要了解建筑环境中热、空气质量、声、光等环境因素控制的基本原理、基本方法和手段。根据使用功能的不同，从使用者的角度出发，研究微环境中温度、湿度、气流组织的分布、空气品质、采光性能、照明、噪声和音响效果等及其相互组合后产生的效果。研究人工环境控制系统的原理、构成和基本作用。2023/2/5211.3智能建筑的概念随着人类社会和全球经济的持续发展，人们对建筑物的功能提出了越来越高的要求，由原来单一的办公、居住向综合性、智能化等多种功能需求延伸。为满足这种需求，人们把信息技术、控制技术应用到建筑工程中，把建筑工程与先进的计算机技术、控制技术、通信技术相融合，使建筑物能更有效地为人们提供安全、高效、舒适的办公和居住环境，更加高效节能、绿色环保，以满足社会进步和人类文明发展的需要。这种新型建筑被称为智能建筑。智能建筑催生了新的技术和产业领域，在拉动建筑业发展的同时也为信息技术开辟了新的发展空间和应用领域。2023/2/5221.3智能建筑的概念智能建筑（IB，IntelligentBuilding）是信息时代产生的新型建筑，是建筑艺术、建筑工程技术与信息技术、自动控制技术相结合的产物。长期以来，建筑更多地被当作是艺术类学科而对它从属于技术领域的特性有所淡化。人们对建筑的关注往往停留在它的外在表现形式，而忽视其多方面的内在功能因素。2023/2/5231.3智能建筑世界上第一座智能建筑（1984）——美国康涅狄格州哈特福德市“城市广场”（CityPlace）:地上38层，地下2层，总建筑面积12万m2，智能化工程由美国联合技术建筑公司（UTBS）承建，装备了先进的通信系统、办公自动化系统及自动监控和建筑设备管理系统。2023/2/5241.3智能建筑的概念典型智能建筑BurjalArabTowerHotel迪拜Jumeirah

风帆酒店世界首家7星级酒店集会议中心,运动中心,餐厅,商场、公园娱乐场所于一体设备配置:可通过光纤光缆传输26000数据点的建筑设备管理系统环境可精准控制的房间21世纪广场沈阳，中国皇家图书馆

哥本哈根，丹麦USBancorpTower

波特兰，美国水上世界

里斯本，葡萄牙展览馆阿姆斯特丹，荷兰2023/2/5261.3智能建筑的概念如果说钢铁、混凝土等各类建筑材料使建筑的外观和基本功能发生了变化，那么智能建筑就是从本质上改变着建筑在人们心中的概念。特别是自20世纪90年代以来在全球掀起的信息化浪潮和世界各国实施的信息高速公路计划，使得智能建筑作为信息高速公路的“节点”，以高效的信息传递速度，完善的建筑智能化管理模式以及更加人性化的、舒适的、节能的、符合生态要求的生活与工作环境而得以高速发展。建筑不再仅仅是一个用来遮风挡雨的几何多面体，而是逐渐成为能够参与人类社会活动和居住生活的具有生命特征的实体。2023/2/5271.3智能建筑的概念英国建筑学家麦克尔.威金顿在《智能建筑外层设计》中提出现代建筑必须具备以下三个条件：第一、建筑必须“知道”其内部和外部正在发生的事情；第二、建筑必须迅速对外界环境以及用户所提出的要求做出“反应”

；第三、建筑必须“决定”以最高效的途径为用户提供安全、高效、舒适、便捷、健康、环保的工作和生活环境。2023/2/5281.3智能建筑的概念如果把传统建筑比喻成具有健全的骨骼、肌肉、消化和循环系统的健康的“人”，则智能建筑就是在此基础上具备聪明的“头脑”和灵敏的“神经系统”，健全的“免疫系统”的高智商的“人”。因此，智能建筑与传统建筑的主要区别在于“智能化”，智能建筑除了具备传统建筑的全部特征和功能外，还具备一定程度的“人工智能”特征和功能。大脑骨骼肌肉消化/循环神经系统感觉器官免疫系统建筑设备管理与智能化集成系统。建筑物的梁、板、柱等主体承重结构建筑物的墙体、装修、填充材料等电力、给排水、热力、燃气系统信息设施系统和信息化应用系统。建筑设备监控与管理系统用于抵御各类突发事件的建筑安全快速反应系统。2023/2/5291.3智能建筑的概念智能建筑应当具有的能力：感知环境和使用功能变化的能力；有高效传递、精准处理感知信号或信息的能力；有对建筑设备与建筑环境信息进行综合分析和判断的能力；有做出决策、发出指令、执行相应操作、完成相应动作的能力。2023/2/5301.3智能建筑的概念《智能建筑设计标准》（GB50314-2006）对智能建筑作了如下的定义：智能建筑是以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。2023/2/5311.4智能建筑的构成智能建筑由建筑物本体加智能化系统构成。智能化系统的构成：智能化集成系统+信息设施系统+信息化应用系统+建筑设备管理系统+公共安全系统+机房工程和建筑环境的优化组合。这种优化组合形成了建筑物的智能化功能。2023/2/5321.4智能建筑的构成1信息设施系统（ITSI，ITSysteminfrastructure）指为确保建筑物与外部信息通信网络的互联及信息畅通，对语音、数据、图像和多媒体等多种类信息设备系统加以组合，提供实现建筑物业务及管理等应用功能的信息通信基础设施。信息设施系统一般包括：通信接入系统、电话交换系统、信息网络系统、综合布线系统、室内移动通信覆盖系统、卫星通信系统、有线电视及卫星电视接收系统、广播系统、会议系统、信息导引及发布系统、时钟系统和其他相关的信息通信系统。2023/2/5331.4智能建筑的构成2.信息化应用系统（ITAS，ITApplicationSystem）指以建筑物信息设施系统和建筑设备管理系统等为基础，为满足建筑物各类业务和管理功能的多种类信息设备与应用软件而组合的系统。信息化应用系统一般包括：工作业务应用系统、物业运营管理系统、公共服务管理系统、公众信息服务系统、智能卡应用系统和信息网络安全管理系统等其他业务功能所需要的应用系统。2023/2/5341.4智能建筑的构成3.公共安全系统（PSS，PublicSecuritySystem）为维护公共安全，综合运用现代科学技术，以应对危害社会安全的各类突发事件而构建的技术防范系统或保障体系。公共安全系统通常包括：火灾自动报警系统、安全技术防范系统和应急联动系统等。2023/2/5351.4智能建筑的构成4.建筑设备管理系统（BMS，BuildingManagementSystem）指对建筑设备监控系统和公共安全系统等实施综合管理的系统。建筑设备管理系统一般采用集散式控制结构，具有对建筑机电设备实施测量、监视和控制功能；具有监测建筑物环境参数的功能，以确保各类设备系统运行稳定、安全和可靠并达到节能和环保的管理要求；建筑设备管理系统能实现数据共享，包括公共安全等相关系统的数据信息等资源，生成建筑节能、建筑设备与建筑环境优化管理所需的各种相关信息分析和统计报表，以满足建筑物业管理的需要。2023/2/5361.4智能建筑的构成5.机房工程（EEEP，EngineeringofElectronicEquipmentP1ant）指为智能化系统的中心控制设备和装置等提供安装条件、地点，建立确保各系统安全、稳定和可靠地运行与维护的建筑环境（控制中心）而实施的综合工程。机房工程范围一般包括：信息中心设备机房、数字程控交换机系统设备机房、通信系统总配线设备机房、消防监控中心机房、安全防范监控中心机房、智能化系统设备总控室、通信接入系统设备机房、有线电视前端设备机房、弱电间（电信间）和应急指挥中心机房及其他智能化系统的设备机房。2023/2/5371.4智能建筑的构成6.智能化集成系统（IIS，IntelligentIntegrationSystem）指将不同功能的建筑智能化系统，通过统一的信息平台实现集成，以形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。智能化集成系统包括：智能化系统信息共享平台建设和信息化应用功能实施。2023/2/5381.4智能建筑的构成智能化集成系统具有对各智能化系统进行数据通信、信息采集和综合处理的能力；能实现对各智能化系统的综合管理；能支撑工作业务系统及物业管理系统；智能化集成系统集成的通信协议和接口符合开放式、通用的技术标准，系统具有可靠性、容错性、易维护性和可扩展性。2023/2/5391.5智能建筑的分类在国家《智能建筑设计标准》中，根据行业和应用领域的不同，把智能建筑分为办公、商业、文化、媒体、体育、医院、学校、交通、住宅和通用工业建筑等10大类。对不同类别建筑的智能化系统提出了相应的配置要求，对智能化系统工程建设也做出了相应规定。2023/2/5401.5智能建筑的分类办公建筑：主要指商务办公建筑、行政办公建筑、金融办公建筑；商业建筑：主要指商场、宾馆建筑等；文化建筑：主要指图书馆、博物馆、会展中心、档案馆等文化建筑；媒体建筑：主要指中型及以上剧（影）院和广播电视业务等媒体建筑；体育建筑：主要指体育场、体育馆、游泳馆等体育建筑；医院建筑：主要指二级及以上综合性医院建筑2023/2/5411.5智能建筑的分类学校建筑：主要指普通全日制高等学校、高级中学和高级职业中学、初级中学和小学、托儿所和幼儿园等建筑；交通建筑：主要指大型空港航站楼、铁路客运站、城市公共轨道交通站、社会停车场等建筑；住宅建筑：主要指住宅（区）、别墅（区）等建筑工业建筑：主要指通用工业建筑以及与通用工业建筑相配套的辅助用房。2023/2/5421.6智能建筑的特点

智能建筑是以计算机和现代通信技术为核心，以提供信息自动化，建筑设备自动化为手段，用现代的服务与管理方式向人们提供全面的、高质量的建筑环境，归纳起来，智能建筑有5个特点：1、安全性：完善的建筑安全防范系统；2、舒适性：营造健康、绿色、环保、舒适的建筑环境，使建筑物的空调、照明、声响、色彩、采光、洁净度及其他环境条件方面都要求达到最佳状态，以使人们获得生活和心理上的舒适，提高工作效率与创造力。2023/2/5431.6智能建筑的特点

3、高效率。智能建筑具有完善的数据、语音、图像等多媒体通信设施与信息服务系统，创造出一个能够迅速获取信息、处理信息的良好工作环境，使依托智能建筑工作的用户在处理信息交互、办公事务和从事经济活动中具有较高的效率。4、经济性。在满足环境要求的前提下，优化建筑设备运行，达到节能的目的。此外，同时，对建筑设备实行自动控制会延长设备的使用寿命，减少运行人员的开支费用。更好地节约能源、减少运行管理费用，提高智能建筑的性能价格比，给用户带来较大的经济利益。5、适应性：适应当今和未来技术发展和用户需求的变化。2023/2/5441.7建筑智能化技术与建筑环境建筑智能化技术，是指利用现代通信技术、信息技术、计算机网络技术、自动控制技术在建筑上的应用。通过对建筑和建筑设备的自动检测与优化控制、信息资源的优化管理，实现对建筑物的智能控制与管理，以满足用户对建筑物的监控、管理和信息共享的需求。从而使智能建筑具有安全、舒适、节能、高效、绿色、环保的特点，达到投资合理、适应信息社会需要的目标。2023/2/5451.7建筑智能化技术与建筑环境智能建筑与建筑智能化技术是既有相互联系又有明显区别的两个概念。智能建筑是指建筑的系统整体，是一个建设目标。建筑智能化技术则是指为了建设智能建筑所涉及的各种工程应用技术，其具体的体现就是具有智能化的建筑设备和环境。2023/2/5461.7建筑智能化技术与建筑环境