第一節智能建築
實現低能耗健康建築的關鍵技術
低能耗健康建築的實現涉及城市能源規劃、節能建築設計、城市微氣候改善和建築自動化等領域的科學技術的研究和應用。
城市能源規劃。全麵解決建築物的供暖和空調問題，對適應城市化的飛速發展，緩解能源緊張特別是電力供應不足問題，以及保護城市局部環境及大氣臭氧層，都有極其重要的意義。解決這一問題的關鍵在於製定合理的城市能源規劃。通過研究城市能源結構、能源轉換、能源利用等環節，結合城市規劃對整個能源分總體設計，研究解決建築物供熱、供冷、供燃氣等需要配置的最合理的能源轉化與能源輸送係統，重點解決為我國北方地區供電聯產，長江中下遊地區的供熱、供冷方式，與集中供熱、供冷相適應的大型蓄冷蓄熱裝置以及全麵規劃電力、煤氣、冷熱源及蓄能的能源係統。
城市的能源規劃首先要估算城市的能源需求，包括生活用能（熱水、照明、電器、炊事、供暖、空調）和生產用能（工業、農業、林業、其他產業）的性質和用量。然後要考慮城市的能源結構，對各種可用能源，如電能、煤、燃氣、沼氣、太陽能、風能、潮汐能、地熱等，進行定性和定量的調查和研究。最後製定出城市冷、熱、水、電、氣等能源的統一、聯合供應規劃，以實現城市能源係統的最優的社會和經濟效益。
節能建築設計。節能建築的設計思想是充分利用建築所在環境的自然資源和條件，在盡量不用常規能源條件下，創造出人們生活和生產需要的室內外環境。節能建築的設計關係到三方麵的研究內容：當地氣候特征，室內環境的設計要求，以及建築物的結構特征。
當地氣候特征指當地一年四季室外氣象條件，如空氣的溫濕度、風速和風向、日照率、降雨量、積雪量等。在冬季日照率大的地方，可以考慮太陽能的利用，如被動式太陽房、太陽能集熱器。夏季日照率大的地方則要考慮建築物的有效遮陽措施。夏季晝夜溫差大的地方，可以利用建築物的蓄冷特性進行自然冷卻。
室內環境的設計要求包括對空氣溫濕度的要求。傳統的設計方法要求空調建築的室內環境必須維持在一個比較狹窄的溫濕度範圍，如溫度在25-28攝氏度之間，相對濕度在50%-70%之間。空調設備的容量是根據維持整個空間要求的溫濕度值來決定的。近年來大量空調建築的使用已帶來所謂空調建築綜合症的問題，即長期生活在空調建築中的人出現的某些症狀，如疲勞、易感冒、惡心等，總之是人體抵抗環境變化的能力降低了。
這是一方麵由於空調建築的室內環境比較穩定，空氣溫濕度變化小，另一方麵由於空調建築的密封性好，室內空氣品質差，人們得不到足夠的新鮮空氣。目前世界各國都在極力提倡自然冷卻的非空調建築，通過合理設計和使用管理，在苦些氣候地區完全不可使用常規能源而維持建築環境達到設計要求，這種建築就是所謂的“零能源”建築。室內環境的設計應建立在對人體熱舒適研究的基礎上。有關研究指出在室溫不超過301的房間，完全可以通過風扇提供生態風來維持人體的熱舒適。即使需要空調的房間，也可以采用區域空調的辦法來維持人體所在工作區的熱舒適性，而沒有必要維持非工作區的溫濕度。可見采用區域性動態空調的方法會大大降低建築空調能耗。
建築物的結構特征指建築物的造型、朝向、圍護結構保溫情況，外牆外窗的遮陽情況，以及建築空間的通風換氣情況。合理的建築結構應該在夏季有效地組織通風和防止太陽照射，減少室內過熱和潮濕；在冬季有效地利用太陽能和對外牆外窗進行保溫，提高室內溫度；在過渡季有效地利用室外空氣進行通風，改善室內空氣品質。有關調查指出，位於同一地方的相同類型的建築物，由於建築結構不同會導致能耗指標相差超過一倍。
城市微氣候改善。城市化的發展使人類開始意識到建築對城市微氣候的影響。合理規劃建築形式與位置以改善城市小氣候，妥善處理空調係統對外的熱汙染，以及全麵考慮綠化、遮陽等對城市環境的影響是城市建設規劃和設計的一個重要組成部分。
建築群的布置應注意建築物的空間和平麵的布局，以減少和控製城市風沙和建築物之間的強烈輻射對環境的作用。
城市水資源的規劃對微氣候也起明顯的作用。河道的合理布置和走向往往可以改善城市局部區域的熱島效應。
城市的住宅區綠化對防止夏季太陽強烈照射，改善空氣品質和美化環境都能起到不可估量的積極作用。
從氣象觀測數據可以知道，城市市中心的環境溫度一般比郊區的環境溫度高出3攝氏度左右。城市市中心由於工業、商業、娛樂業等建築密集，加上入口也相對多，交通擁擠，造成市中心的發熱量相對大得多，形成局部熱島效應。如何改善市中心的微氣候已成為城市人居環境研究的一個課題。
本方案平麵為V字形點式九層住宅設計，是為了改善多層居住小區爭取好朝向，調整行列式布局而設計的，它與六層條形住宅組合，在同樣的用地範圍內，在總建築麵積不減少或增加的情況下，取得了高低錯落，環境空間綠化最佳的效果（成組團平麵布置示意圖）尤其在不規則地形條件下，它更能靈活布置，起到點綴的效果。
本方案按照住宅設計“以人為本”的原則和國家住宅設計規範，天津市住宅建築設計標準及補充規定的要求，平麵功能以滿足人的生活行為軌跡出發，合理地安排起居廳（包括餐廳）、臥室、廚房、衛生間和儲藏間五個基本空間的設置，實現了動靜分離、食寢分離、分共性與私密性分離，為居者提供了合理，舒適的功能環境。
本方案平麵設計為每層一梯四戶，每戶均有良好的朝向。朝南的兩個二室戶型，每戶有兩個朝南的臥室，開間為3.60mm靠著一個衛生間，形成一個私密性的功能空間；起居廳一戶東向，一戶西向，麵寬為4.2mm，靠近布置了廚房和一個小餐廳，能分能合，形成了一個公共活動的功能空間；結合起居廳內家具布置，在緊貼電梯部位設置了壁櫃，既解決了電梯對起居廳的噪聲幹擾，又補充了儲藏空間。朝南偏東和南偏西26.5mm為兩個三室戶型，平麵布置兩種套型：即兩廳三室，一個廚房、雙衛生間，及儲藏間組成的套型；另一種是兩廳（餐廳小一些）四室（一個小間可作為電腦房或工人房使用），一個廚房，雙衛生間和一個儲藏間組成的套型。兩種套型可互相選用。套內主臥室開間為6mm，起居廳麵寬12mm；套內以起居廳為中心的公共活動空間和以臥室為主的私密性空間是分隔的。同時起居廳與餐廳都開窗通風良好，尤以兩廳三室套型更佳。
本方案為經濟適用型，每層四戶共用一個樓梯和一個電梯，同時有管道井和電專業所需的牆麵，平均每戶公用麵積小，比較經濟。達到麵積不大功能全的效果。同時做到起居廳、餐廳、臥室、廚房、衛生間全部開窗，達到全明的方案。
本方案廚房、衛生間內設備設施布鳥合理，使用方便，麵積指標均滿足天津市住宅建築設計標準的要求。
本方案立麵選型采用豎線條處理，以力求挺拔，色彩取明快淺調，牆麵以米黃或淺駝色，陽台配以深色調欄板，（實板）扶手為明亮不鏽鋼，空調室外機盡量靠陽台設置，無條件時，統一設置在窗台下。單元入口作門鬥處理並安排好信報櫃和對講防盜門，同時設殘疾人坡道。總之，要形成一個明快、簡潔、大方的建築型。
本方案為大開間靈活隔斷條形中高層住宅設計。單元平麵設計為矩形，每層一梯兩戶、大開間的布局。本設計貫徹“以人為本”的原則，嚴格執行國家住宅設計規範和天津市住宅建築設計標準及補充規定平麵功能滿足人的生活行為軌跡的要求，合理地安排了起居廳（包括餐廳、臥室、廚房、衛生間、儲藏間五個基本空間的設置）實現了動靜分離、食寢分離、分共性與私密性分離，為居者提供了舒適、合理的功能環境。
本方案設計為經濟適用型，做到麵積不大功能全。單元設計每層一梯兩戶，由三室戶型與二室戶型組成。二室戶型布置南起居廳兩廳兩室方案，也可布置北起居廳兩廳兩室方案。三室戶型布置為南廳兩廳三室雙衛方案，在相同的柱網範圍內可以改變成兩個一室戶型：即南廳、南臥套型；及北廳南臥套型。也可布置成兩代居戶型。充分顯示大開間單元設計適應不同家庭要求的靈活性。同時還可以布置為南入口方案。在不改變結構體係的前提下更顯示其優越性。
本設計為大開間異型柱框輕結構住宅，注重以人為本的觀念，各功能空間分區明確、合理、聯係緊密、使用方便，室內空間具有較強的適應性及可改造性，有利於住宅的商品化。考慮入口老齡化的社會需求，設計了兩代居模式，由兩套獨立生活單元組成，並設有過渡空間，使二者可分可合。
廚、衛設備完善，布局合理。浴、廁、洗衣機既能集中布置又可單獨使用互不幹擾。