超高层公共建筑智能化设计要点探讨

石国飞

（广州市设计院集团有限公司）

1 引言

民用建筑按地上建筑高度或层数进行分类，建筑高度大于100m为超高层建筑[1]。

住房和城乡建设部、应急管理部2021年10月26日发布了《关于加强超高层建筑规划建设管理的通知》[建科〔2021〕76号]，通知肯定了超高层建筑在集约利用土地资源、推动建筑工程技术进步、促进城市经济社会发展等方面发挥了积极作用，但同时指出近年来，一些城市脱离实际需求，攀比建设超高层建筑，盲目追求建筑高度第一、形式奇特，抬高建设成本，加剧能源消耗，加大安全管理难度。通知明确要求“一般不得新建超高层住宅”[2]。因此，本文以提升管理效率、提高用户体验、降本增效为目标，主要探讨超高层公共建筑智能化设计要点。

2 超高层建筑特点

2.1 建筑体量大、业态多

超高层建筑兴起的初衷之一是集约利用土地资源，在水平用地面积有限的情况下，从垂直方向上增加建筑的高度，获取更多的建筑使用空间，所以超高层建筑通常建筑体量、建筑面积都很大，在垂直的空间内通常会规划不同的业态，丰富建筑的功能，超高层公共建筑通常为自用总部办公、出租办公、公寓、酒店、商场、地下停车场等业态组合而成的综合体，建筑功能通常复杂多样。

2.2 管理要求高、难度大

因超高层建筑体量大、业态多，建筑内人员数量多，人员类型多，如何提高建筑使用者的用户体验，满足不同人群需求，对建筑的管理公司提出了更高的要求，同时，因不同业态的特点及管理需求差异较大，同一栋超高层公共建筑可能存在多家管理公司共同管理的情况，各管理公司管理交界面划分、相互配合也对管理提出了更高的要求。

2.3 能耗总量大

当建筑达到一定高度后，随着高度的增加，建筑能耗边际成本递增的趋势会越发明显。体量巨大的超高层建筑，其电梯运行与超高层供水是额外新增的两大电力消耗领域，各楼层的通风系统、空调系统、给排水系统和强弱电系统以及阻尼系统等都需要消耗大量的能源，在建造中往往突破建筑节能的规范要求。

超高层建筑不断老化，以及功能更新迭代，其能耗同样是不断递增的，在拆除环节，成本、难度和废物产出量也相对较高，超高层建筑全生命周期的能耗是非常高的。

2.4 机电系统复杂

为满足超高层建筑使用要求，机电系统相对其他建筑复杂性成倍提高，机电及智能化专业设备多而密集，设备布置相对集中，主要布置在地下层、避难层、设备层等。

机电、智能化管线多且复杂，尤其是在地下室、避难层、设备层各专业设备机房区域、核心筒区域，线管、线槽如何合理排布、如何避让以便于施工及后期运维始终是一项复杂工程，超高层建筑又大多存在管线转换的情况，更加大了管线综合的复杂性。

2.5 安全管理难度大

超高层建筑的消防灭火救援一直是消防救援的难点。高层建筑物在发生火灾时与普通建筑不同，其火灾蔓延速度更快，救援难度更大。高层建筑垂直管井较多，在发生火灾时，管道会使火灾产生的火焰和浓烟顺着管井快速扩散到整个建筑物，导致火灾在短时间内迅速蔓延。同时，由于管井结构与烟囱类似，火灾在管道内部会产生烟囱效应，从而导致火势能够快速上蹿至高楼层，形成立体火灾[3]。

《关于加强超高层建筑规划建设管理的通知》指出“强化既有超高层建筑安全管理”，“各地相关部门审批80m以上住宅建筑、100m以上公共建筑建设项目时，应征求同级消防救援机构意见，以确保与当地消防救援能力相匹配”，“强化超高层建筑人员疏散和应急处置预案评估”[2]。

3 超高层公共建筑智能化设计要点

超高层公共建筑智能化设计需从建筑特点出发，以提升超高层公共建筑的管理效率、提高用户体验、降本增效为目标，结合项目定位及运营管理的模式及要求，合理设置智能化系统、规划智能化机房、配置智能化系统功能，并结合信息化手段，为超高层建筑赋能，使建筑空间、设备、人员紧密互联、互动。

3.1 根据运营管理模式及要求，确定智能化系统设置

超高层公共建筑通常为自用总部办公、出租办公、公寓、酒店、商场、地下停车场等业态组合而成的综合体，不同的功能业态有不同的运营管理单位或部门，如酒店、高端公寓一般需独立管理，相应也要求独立配置智能化系统。项目设计初期即应与业主、运营管理公司就项目的运营管理模式及要求进行充分沟通，确定配置几套独立的智能化系统，各业态配置哪些智能化子系统，各业态间管理交界面的划分及管理方式。

3.2 合理规划智能化机房及弱电间

智能化机房需以满足运营管理要求、智能化系统设备安装、运行及维护要求、预留未来发展调整要求、建筑总体空间布局统筹要求为原则。

超高层公共建筑智能化机房应根据智能化系统的架构规划配置相应的智能化机房，各智能化机房设置楼层除满足相关规范、标准要求外，应方便运营管理公司工作安排、减少运营管理人员投入，即集中安排于业态所在楼层或相邻设备层、避难层，或业态所在塔楼核心筒地下室周围，安防监控中心宜与消防控制室合并设置，建筑设备管理系统机房宜与相应的设备运行管理、维护值班室合并设置或设置于物业管理办公室[4]。信息网络机房的设置需考虑设置于业态所在楼层范围的中间楼层，以尽量减少布线系统线缆的用量。

超高层公共建筑弱电间需尽量设置于核心筒区域，以覆盖更多的面积并减少水平光缆、电缆的使用量，各楼层弱电间应尽可能上下层对应，减少管线转换；自用办公、酒店等独立管理的业态需尽量单独设置专用弱电间；250.0m及以上的超高层建筑宜设2个及以上弱电竖井[6]，将消防与非消防弱电竖井分开，以提高消防设备的安全性。

3.3 布线、信息网络系统冗余设计

布线冗余可考虑多方向、多条市政通信进线线缆接入条件；大楼内布线系统可考虑双路由垂直主干光缆设置，光纤芯数冗余备份等。

信息网络系统冗余可考虑双路由、双核心交换机、双汇聚交换机的设计，充分保证信息传输完全热备份；核心交换机双电源、双引擎设计，汇聚交换机、接入层交换机双电源设计，充分保障设备可靠性；性能的冗余设计，保障现有需求及未来发展所需的网络性能等。

3.4 优化能源利用

超高层公共建筑应设置建筑能效监管系统对大楼能耗进行统一的监测及管理，能耗监测范围宜包括冷热源、供暖通风和空气调节、给水排水、供配电、照明、电梯等建筑设备，且记录数据应准确。能耗计量的分项及类别宜包括电量、水量、燃气量、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量等使用状态信息[5]。

通过对能耗数据统计分析和处理，推动建筑设备控制策略的优化，提升建筑设备协调运行和优化建筑综合性能。

结合其他智能化子系统采集的相关数据信息，包括室内外环境、人流、车流、事件信息（大型会议、高规格接待）等，进行综合的能源优化利用分析，以期在运营期进行不断地调整和优化能源利用，达到降低能耗的目的。

3.5 机电系统集中监测及控制

超高层公共建筑机电系统复杂，应充分利用建筑设备监控技术，对大楼机电系统进行远程的集中监测与控制，监控的设备范围需包括冷热源、供暖通风和空气调节、给水排水、供配电、照明、电梯等，并将自成控制体系的机电设备纳入统一监控范围等。

通过建筑设备监控系统达到实时监测机电设备运行状态、制定机电设备控制及运行策略、机电系统节能控制、制定机电系统巡检及维保方案、优化各机电系统运营管理等目的。

3.6 智慧安防及消防

超高层公共建筑的安防设计应紧密结合运营管理公司的管理要求，通过综合应用物联网、移动互联网、大数据分析、人类识别等生物识别、视频智能分析等技术，实现大楼的人车布控、轨迹跟踪、安消联动、报警可视、黑名单智能检测、违停智能监测、重点区域布控、人员行为分析、智能测温、智能预警等智慧安防功能。

超高层公共建筑的消防设计可考虑采用物联网技术设计超高层建筑消防安全信息化管理系统，将大楼的消防安全工作信息进行采集、储存、分析和处理[7]。利用信息化手段实现消防设施安全管理、消防用水管理、电气安全管理、安防主机联网管理、视频监控管理、巡检维保管理、消防大数据管理等功能。

安防系统、消防系统应预留同公安部门、消防部门、应急指挥部门等政府部门的通信接口及条件，接入物联网城市消防远程监控系统。

3.7 综合运营管理平台

超高层公共建筑应建立综合运营管理平台，综合应用物联网、大数据、云计算、移动互联网、建筑信息模型（BIM）、城市信息模型（CIM）等技术全面提升项目的综合运营管理效率及水平、减少运营管理人员的投入、全面提高能源的利用效率等目的，建立超高层建筑运行维护平台，并与城市运行管理服务平台连通。充分利用超高层建筑信息模型（BIM），完善运行维护平台，与城市信息模型（CIM）基础平台加强对接。

4 结语

本文对超高层建筑的建设背景、国家政策及超高层建筑特点进行了分析，提出了超高层公共建筑智能化设计要点供同行及感兴趣的读者进行探讨及借鉴，以期达到提升超高层公共建筑管理效率、提高用户体验、降本增效的目标。