王 尧 杜石芝 郑 敏 李宗润 李百毅
(1.西南交通大学建筑与设计学院,四川 成都 610000; 2.中海地产集团有限公司,四川 成都 610000; 3.四川省建筑科学研究院有限公司,四川 成都 610000; 4.四川省中垒华建消防科技有限公司,四川 成都 610000)
万物互联的大数据时代,让建筑业信息的传递与收集不再受到时空与距离的限制,数据的快速发展逐步成为各行各业重要的信息生产要素。同时近年来,全球资源日益紧张,以及近年来我国大力推行绿色建筑可持续发展的战略,建筑业的发展日益向提倡绿色环保的绿色建筑靠近。因此在万物互联的思维模式下也为如何进行绿色节能建筑的发展与评价带来了思考,同时也为建筑业的发展带来了一些新的认识[1]。
人类世界的进步都伴随着一次次重大技术的产生。人类社会发展史上,工业革命的出现改变了人类社会,紧接着出现了电力的应用,在20世纪中期人类走向信息时代,信息时代先后经历了1989年的互联网1.0时代和2.0的时代,现如今随着互联网的普及和深入应用,支付出示付款码,出行带上手机即可,信息交流变得快捷容易,社会进入了万物互联的时代[2]。
在2015年7月4日,国务院正式印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》,明确了未来互联网发展的重点和行动,例如包括创新驱动创业、智能建造、智慧家居社区、绿色生态等在内的11项重要的行动。现在的互联网已经广泛的涉及到各行各业,而且建筑业公司作为我国传统行业的一个典型代表,在未来的产业发展上也已经开始积极的结合互联网来推动产业发展,比如我们提出了与智慧城市、智能家居、智能制造等新兴产业相关的技术应用概念和与互联网相关的技术应用实践。
接着在2019年出现了5G,这一年是5G商用化的重要节点年。5G的出现将进一步为建筑的发展带来新的方向,例如提出了5G+运维、5G+建筑设备监控、5G+能耗计量、5G+智慧服务等,这都是信息技术未来在建筑且是绿色建筑中的应用[3]。
伴随着互联网技术的深入普及,建筑从传统建筑发展到智能建筑再到智慧建筑,这不仅改变了人们的生活方式,也进一步要求建筑为人们提供一个舒适、安全的空间环境[4],因此建筑行业开始了在互联网模式下的新征程,而近年来在可持续发展理念下的绿色建筑也在这种新的模式下有了新的发展方向和思考,其发展模式将发生飞跃性的转变[5],绿色建筑将在信息技术的加持下变得更加绿色。
随着当前全球资源的日益紧张,可持续理念的不断发展,绿色建筑已经逐渐成为了我国建筑业内高度关注的一个焦点[6]。关于对绿色建筑的具体定义目前在国际上暂时没有统一的定义,而在中国GB/T 50378—2019绿色建筑评价标准中将绿色建筑定义为在全寿命建筑使用周期内,节约资源、保护环境、减少污染,为人们日常生活提供健康、适用、高效的建筑使用环境和空间,最大限度地保护和实现人与自然和谐健康共生的高质量建筑。
而要说到世界上对于绿色建筑的一些相关理论研究,早在二十世纪五六十年代,西方的一些国家就已经开始进行绿色建筑的相关研究,直到现在已经发展出了一系列的绿色建筑评价体系,比如目前美国的LEED、日本的CASBEE、英国的BREEAM等。相比而言,我国对于绿色的建筑和其评价体系的一些相关理论研究起步较晚。与国外相比,绿色建筑的产生与大力发展是我国城乡建设的必然选择,绿色建筑在我国的产生与发展也离不开相关政策与规范的大力支撑。从21世纪开始,在绿色生态文明建设的这个大背景下,我国开始了在绿色建筑标准化方面的研究和探索,2001年《中国生态住宅技术评估手册》的发布,2004年《绿色奥运建筑评估体系》的出版,直到2006年在参考国外的绿色建筑标准和评估体系的基础上,颁布并且制定和实施了GB/T 50378绿色建筑评价标准,接着在2014年对绿色建筑标准的内容进行了一系列的修订,此次标准修订的目的是将绿色建筑标准的内容和适用范围进一步扩展到了各类的大型民用建筑,同时也完善了不同类型建筑的具体评价要求[7]。随后在2019年再一次对绿色建筑标准的内容进行了一系列的修订,通过此次的修订,让绿色建筑的评价指标体系和内容变得更为合理,评价的标准和条文更为精炼概括,评价的方法更为科学与实用[8]。标准的发展从探索到逐渐成熟,从之前的四节一环保发展到现在的五大绿色性能,这个变化蕴含了我国贯彻可持续发展理念的决心。
绿色建筑与互联网都是社会发展到一定阶段的产物,都是供人使用,从而改善人的生活,互联网可以帮助绿色建筑更加绿色,绿色建筑可以依赖于互联网技术。
绿色建筑在进行各建筑环节优化的时候,离不开各方的沟通,而这个沟通的基础是建立信息,而这个信息的交互是互联网技术的一大优势。而通过互联网信息技术,可以将各类信息汇总并进行远程交流,这大大提高了信息的共享性能。而绿色建筑评价与设计也可以依托于互联网技术进行远程的评审与交流。
基于互联网的相关建筑大互联平台,比如BIM技术,可以直接通过一个大平台来实时整合某些绿色建筑项目的所有材料及相关的建筑信息,同时这个大平台的互联网信息化在一定的程度上也可以有效促进我们绿色建筑的健康发展。绿色建筑设计师基于这个绿色建筑实际的大互联网平台,可以将相关的绿色建筑信息都输入到一个系统,然后在这个系统中进行建模并将其上传到网络,然后通过互联网大数据技术对建筑的性能进行分析,从而有效优化我们的建筑设计,让我们的建筑变得更加绿色。在建筑围护结构的设计上,各地的建筑材料种类多样,如何正确选择绿色环保的建筑材料也是每一个绿色建筑设计师应该要考虑的一个问题,因此可以通过互联网技术来获取相关的建筑材料信息,我们的设计师可以通过互联网输入一些关键词,从而帮助我们锁定相关的建筑材料,这样可以大大方便我们正确地选择合适的材料,从而大大提高绿色建筑设计的时效性,并能够有效保证我们的设计最终达到节能环保的效果[1]。
在对绿色建筑的评价上,GB/T 50378—2019绿色建筑评价标准中某些条文已经明确提出了对智慧城市运行的功能要求,比如小区要对其水质污染情况进行在线远程监测,同时宜居社区也要有远程监控与接入智慧城市的功能,这些功能的实现都离不开互联网技术,同时也可能涉及到一些传感器的技术。
互联网时代下,立足于建筑本体的基础上,绿色建筑的发展有了一定的机遇,现代化的信息手段与技术也在一定程度上改变了我们的设计方式,我们对此应有一定的思考。
互联网通过信息化给建筑带来了新的信息性与使用的便捷性,加快了相关数据以及信息在建筑间的流动与交互,立足于建筑的本体而言,应该充分利用好互联网技术的各种优点来让绿色建筑更加的绿色,让绿色建筑更好的服务于人类,在中国的绿色建筑评价标准GB/T 50378—2019中对绿色建筑的设计、施工、运维等各个层面都已经提出了相应的要求。
互联网时代下的绿色建筑设计也是基于实体空间的设计,绿色建筑空间应是要让人健康、适用、高效的空间。在互联网时代下,人们与人们之间的距离近了,同时也远了。近了的距离是人们在享用互联网技术时,人们的交流不再受到地理空间的限制,通过互联网技术就能实现在线交流,学生们的学习也可以在线上进行;远了的是人与人之间的面对面交流。那么在基于建筑本体的设计上,我们应该考虑在互联网背景下怎么去设计空间,怎么让人们乐于面对面交流的同时再一次激发出空间的活力。空间设计应考虑使用者的需求,同时建筑师在设计时应将绿色的理念融入到设计中去。事物是变化的,互联网是交互的,建筑是舒适绿色的,所以设计出来的空间应是可变、交互、舒适的。空间的可变是指空间界定、结构等能够在一定程度上发生变化,比如可拆卸与移动的墙体,能创造出供人们以不同交流方式进行交流的空间。空间的交互不仅指空间中人与人、人与建筑的交互,还包括建筑与环境等的交互,人与人可以面谈,也可以通过虚拟现实进行交流。空间的舒适是指良好的室内外环境,良好的人与人交流的环境,建筑空间的使用主体是人,同时绿色建筑也注重室内良好的环境。舒适贯穿始终,可变与交互不是独立存在的,交互的时候伴随着可变。万物互联时代下的空间设计是一种思考的方式,也是一种人们的生活,同时在此情况下,任何空间都可以是住宿之所,同时住宿之所也可以变成其他空间。如同在传统设计中,客厅空间就是家庭成员交流互动的地方,人们在客厅交谈,在客厅看电视,然而在互联网的影响下,客厅虽然存在,但少了面对面的交流,开着的电视也只是一种象征和慰藉,人们更多的是在互联网上去交流,去收集信息来了解这个社会,此时的这个空间是复杂的,同时也是单纯的。互联网影响下的空间,其内涵和外延等都进入到了新的一个领域,因此在空间设计上应有更多的思考[9]。
万物互联,不仅在意义上包括了人与人、人与物和社会的互联,还包括物与物之间的互联。在我们进行绿色建筑方案设计的时候,我们的设计师可以考虑通过一些基于互联网的技术与工具来帮助我们进行绿色建筑方案的设计优化与绿色建筑方案性能的分析与模拟。建筑是一个复杂的整体,里面可能会包含有一些复杂的传感器,比如湿度监测传感器、温度传感器、CO监测传感器等,这些复杂的传感器与技术的应用发展,为我们在建筑的使用过程中收集信息在一定的程度上带来了很大的便捷性,但是在这个过程中收集得到的建筑信息应该怎么使用是需要思考的问题。这个就要使用到一些基于互联网的技术了,因为这些基于互联网的技术与工具可以将这些建筑信息上传到绿色建筑网络平台供我们的设计师进行能耗模拟时使用。而在进行绿色建筑设计的时候,设计师在进行绿色建筑能耗分析与模拟的时候都是直接使用该建筑地块所在城市的具体建筑气象数据,而非使用该建筑所在城市地块的具体建筑气象数据,虽然该建筑地块在该城市的范围内,但是在气象数据上两者还是有很大的不同,因为受城市下垫面和城市热岛等的影响,城市的不同区域间会有不同的微气候现象,例如风速不同、温度不同等,所以使用建筑所在地块的具体气象数据进行风环境、光环境等的模拟能真实的反映出建筑的能耗性能,从而帮助建筑师准确的优化建筑方案,也使得设计效果与以后的实际效果更为接近[5],帮助建筑更好的申请绿色标识。
在建筑进行施工和建造的时候,GB/T 50378—2019绿色建筑评价标准中明确提出了运用建筑信息模型(BIM)的基本要求。建筑信息模型(BIM)本身是一个信息集成的平台,在这个集成平台上,在建筑全寿命周期内所有建筑相关的专业都是可以直接参与进来的,但是建筑信息模型(BIM)的使用离不开互联网技术,例如在建筑设计初期的时候,依托于互联网的建筑师设计团队,可以直接通过互联网在这个BIM的平台上进行线上协同的设计,方便交流沟通和进行方案的设计和修改,这大大的节省了进行设计的时间,同时建筑业主也可以参与到设计中去,省去了一系列的设计中间环节。同时通过充分利用互联网技术,建筑的施工物联网信息化也可以得以实现,通过这种方式可以实现高质量、低污染、零库存的高质量环保建筑施工[10]。在绿色建筑的施工阶段,通过互联网与BIM的结合,比如可视化的施工过程、施工材料、人员等的线上管理,这可以提高绿色建筑的施工效率和施工安全性,可以做到按照绿色施工的要求进行施工和管理。
在互联网信息技术的帮助和加持下,可以在绿色建筑全寿命周期内实现高效的智能化运维和信息化管理,实现智慧建筑,可以有效的保证绿色建筑是真的实现了绿色。一个绿色的建筑在其性能上不仅是要节能的,同时在相关计量系统的数据上也要做到数据的收集与共享。GB/T 50378—2019绿色建筑评价标准中的智慧运行方面,要求对水质要设置一个分级的计量信息管理系统,同时这个分级计量信息管理系统的相关数据能被用户在线的进行监测,同时能够被使用者实时的查询,除了对水质的要求外,还特别的涉及到了CO2,CO,PM2.5等的分级计量。绿色建筑标准中还特别规定了社区要有远程监控以及能够接入智慧城市的功能要求。这些重要的功能在建筑的实际操作过程中都比较难实现,因为这些功能要求的实现都是离不开互联网技术,只有依托于互联网技术才能让建筑智慧的运行起来。2019年以来,在互联网与5G技术的加持下,智慧安防,如远程视频监控、安防机器人;智慧运维,如建筑设备监控、能耗计量;智慧会议;智慧服务,如自动垃圾分类、自动人脸识别等新的运维功能正在大力发展。通过将绿色建筑与互联网相结合起来,可以将每一栋建筑都营造成为一栋智能的建筑,使建筑能够更好的为人服务[3]。
互联网的使用者是人,建筑的使用者也是人,因此我们都应考虑人的使用感受并且站在人的角度来考虑二者间的关系。在万物互联的时代,我们依然要思考建筑的本质是什么、绿色建筑的本质是什么。建筑依然是要从实体建筑出发,充分考虑人的需求,同时结合互联网技术来让建筑更好的为人服务,让绿色建筑做到真的绿色[11]。除了考虑建筑外,要让互联网更好的服务于建筑和人,这离不开一些传感器技术,同时更重要的是网络的全面覆盖与数据的超高速传输,这些要求也反作用于建筑,因为这些要求的实现离不开建筑物内一系列的数字化基础设施[3]。互联网让建筑更好的服务于人,也能让绿色建筑更好的运行,万物互联时代下的绿色建筑,还有很长一段路要走。