探索數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的綠色建筑創(chuàng)新與實(shí)踐分析

邵珠峰

（菏澤城建工程發(fā)展集團(tuán)有限公司，菏澤 274000）

1 前言

隨著全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重，綠色建筑已經(jīng)成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。根據(jù)《中國建筑能耗研究報(bào)告（2020）》顯示，我國建筑行業(yè)能耗占全國總能耗的21%，其中，建筑運(yùn)行能耗占11.38 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國總能耗的21.3%。因此數(shù)字化技術(shù)作為一種新型技術(shù)手段，為綠色建筑的創(chuàng)新與實(shí)踐提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了建筑設(shè)計(jì)和施工的效率和質(zhì)量，還通過智能化控制和精細(xì)化運(yùn)營降低了能耗和資源消耗，為綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

2 數(shù)字化技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用

2.1 BIM（建筑信息模型）技術(shù)

BIM 技術(shù)通過建立數(shù)字化的建筑信息模型，將建筑全生命周期的信息集成到一個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)和優(yōu)化。在綠色建筑設(shè)計(jì)中，BIM 技術(shù)可以模擬建筑的環(huán)境、能耗、日照等因素，幫助設(shè)計(jì)師更好地了解建筑性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在建筑施工階段，BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)施工過程的數(shù)字化管理和智能化控制[1]。通過BIM模型與施工進(jìn)度的集成管理，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工進(jìn)度和資源消耗情況，提高施工效率和質(zhì)量。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

數(shù)字化技術(shù)為綠色建筑的創(chuàng)新與實(shí)踐提供了巨大的機(jī)遇。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過將建筑物內(nèi)的各種設(shè)施與傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備連接起來，形成一個(gè)智能化的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能化控制，這種技術(shù)為綠色建筑的能耗管理和資源優(yōu)化提供了有力支持。

2.3 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)通過將數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序存儲(chǔ)在云端，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程訪問，為綠色建筑的智能化管理和高效運(yùn)營提供了有力支持。這種技術(shù)為建筑行業(yè)帶來了巨大的變革，使得建筑信息更加易于獲取、管理和分析。云計(jì)算技術(shù)被應(yīng)用于建筑設(shè)施的智能化管理，通過將建筑內(nèi)的各種設(shè)施連接到云端，可以實(shí)時(shí)收集、存儲(chǔ)和分析各種數(shù)據(jù)，如能耗、環(huán)境質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，這為管理人員提供了全面的信息，幫助他們更好地了解建筑設(shè)施的運(yùn)行狀況，制定更加合理的能源使用方案和設(shè)備維護(hù)計(jì)劃。

2.4 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)通過模擬人類的智能行為，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息的自動(dòng)分析和處理。在綠色建筑中，人工智能技術(shù)可以幫助我們更好地理解建筑性能、預(yù)測(cè)能耗和優(yōu)化能源管理。人工智能技術(shù)被應(yīng)用于能耗預(yù)測(cè)和管理，通過收集建筑內(nèi)的能耗數(shù)據(jù)和環(huán)境信息，人工智能算法可以分析出建筑能耗的模式和趨勢(shì)，從而預(yù)測(cè)未來的能耗需求。

3 數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的綠色建筑創(chuàng)新情況

3.1 實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理和智能化控制

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，綠色建筑的創(chuàng)新也在不斷涌現(xiàn)。數(shù)字化技術(shù)為綠色建筑提供了精細(xì)化管理和智能化控制的可能性，從而大大提高了建筑的能源效率和可持續(xù)性。

3.2 推動(dòng)綠色建筑施工方式變革來提高施工效率和質(zhì)量

數(shù)字化技術(shù)正在推動(dòng)綠色建筑施工方式的深刻變革，從而提高施工效率和質(zhì)量。傳統(tǒng)的建筑施工方式往往依賴于人力和經(jīng)驗(yàn)，而數(shù)字化技術(shù)則提供了更加精準(zhǔn)和高效的方法。以3D 打印技術(shù)為例，這種數(shù)字化施工方式正在逐漸應(yīng)用于綠色建筑領(lǐng)域。在某綠色建筑項(xiàng)目中，使用3D 打印技術(shù)預(yù)制建筑構(gòu)件，相比傳統(tǒng)施工方式，節(jié)省了約3000 工時(shí)和25%的人工成本。同時(shí)，由于3D 打印技術(shù)的精確控制，構(gòu)件的尺寸誤差被控制在±1 mm 以內(nèi)，相比傳統(tǒng)方式減少了95%的誤差。此外，3D 打印技術(shù)還可以制造出傳統(tǒng)方式難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，提高了建筑的創(chuàng)新性和美觀度。還可以通過模擬施工過程來優(yōu)化施工方案，利用BIM 技術(shù)模擬施工過程，發(fā)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)中的一處結(jié)構(gòu)缺陷、建筑材料運(yùn)輸中的兩個(gè)路徑問題、施工過程中的兩個(gè)工藝問題。這些問題在傳統(tǒng)施工方式中很難提前發(fā)現(xiàn)，但通過BIM 技術(shù)的模擬，可以提前采取措施進(jìn)行優(yōu)化，提高了施工的效率和安全性。

3.3 助力綠色建筑運(yùn)維管理實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的運(yùn)行

隨著數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，綠色建筑的運(yùn)維管理正在經(jīng)歷深刻變革。數(shù)字化技術(shù)為綠色建筑提供了高效、節(jié)能和環(huán)保的運(yùn)行方式，使其更加適應(yīng)未來的可持續(xù)發(fā)展需求。數(shù)字化技術(shù)能夠顯著提高能源利用效率，以綠色辦公大樓為例，通過采用智能化的能源管理系統(tǒng)，大樓實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力、水、空調(diào)等資源的精確控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，相比傳統(tǒng)運(yùn)維方式，該大樓的能源消耗降低了20%，相當(dāng)于每年節(jié)約了100 萬元的能源成本，這主要得益于數(shù)字化技術(shù)對(duì)能源使用的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化控制，而且數(shù)字化技術(shù)有助于改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。在綠色住宅小區(qū)中，通過安裝智能化的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)空氣質(zhì)量、溫度和濕度等參數(shù)。據(jù)該小區(qū)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用數(shù)字化技術(shù)后，居民的滿意度提高了30%，同時(shí)建筑內(nèi)的空氣質(zhì)量也得到了顯著改善。這主要?dú)w功于數(shù)字化技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決環(huán)境問題，為建筑用戶提供更加舒適的生活環(huán)境，還能降低運(yùn)維成本并延長設(shè)施使用壽命。

3.4 促進(jìn)綠色建筑跨界融合

數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，為綠色建筑的創(chuàng)新提供了更廣闊的空間。數(shù)字化技術(shù)不僅推動(dòng)了建筑行業(yè)內(nèi)部的變革，還促進(jìn)了綠色建筑與其他行業(yè)的跨界融合，進(jìn)一步拓展了綠色建筑的創(chuàng)新邊界。通過數(shù)字化技術(shù)，建筑可以更好地整合太陽能、風(fēng)能等可再生能源，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和自給自足。同時(shí)，數(shù)字化技術(shù)還可以優(yōu)化能源的調(diào)度和分配，確保能源的穩(wěn)定供應(yīng)。這種跨界融合不僅有助于降低建筑的能源成本，還有助于推動(dòng)可再生能源行業(yè)的發(fā)展。數(shù)字化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑與家居設(shè)備的無縫連接，為用戶提供更加智能和便捷的生活體驗(yàn)。

4 數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的綠色建筑創(chuàng)新實(shí)踐案例分析

4.1 項(xiàng)目簡介

上海中心大廈，這座高達(dá)632 米的摩天大樓，不僅是中國的驕傲，更是數(shù)字化技術(shù)與綠色建筑完美結(jié)合的典范。這座標(biāo)志性的建筑充分利用數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了綠色建筑的創(chuàng)新實(shí)踐，為全球建筑行業(yè)樹立了新的標(biāo)桿。上海中心大廈在設(shè)計(jì)和建造過程中，積極采用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能和環(huán)保的目標(biāo)。通過數(shù)字化技術(shù)的支持，上海中心大廈在能源管理、環(huán)境調(diào)節(jié)、運(yùn)維管理等方面取得了顯著成果[2]。在能源管理方面，上海中心大廈采用智能化的能源管理系統(tǒng)，通過對(duì)建筑內(nèi)的電力、水、空調(diào)等資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能控制，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該系統(tǒng)使得大廈的能源消耗降低了20%，每年節(jié)約能源成本超過千萬元，這主要得益于數(shù)字化技術(shù)對(duì)能源使用的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化控制。而且在環(huán)境調(diào)節(jié)方面，上海中心大廈利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)建筑內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度和光照等，為建筑用戶提供舒適的工作和生活環(huán)境。

4.2 數(shù)字化技術(shù)在上海中心大廈項(xiàng)目中的應(yīng)用及實(shí)施

數(shù)字化技術(shù)為上海中心大廈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了精確的分析和優(yōu)化工具。通過采用先進(jìn)的有限元分析方法和數(shù)值模擬技術(shù)，工程師們對(duì)建筑的風(fēng)載、地震響應(yīng)等進(jìn)行了大量模擬分析。風(fēng)洞測(cè)試的數(shù)據(jù)顯示，大廈在風(fēng)速達(dá)到每秒35 米時(shí)，風(fēng)載對(duì)建筑的位移影響僅在10 毫米左右，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)值模擬技術(shù)也成功預(yù)測(cè)了建筑在地震作用下的響應(yīng)，確保了建筑在極端自然條件下的穩(wěn)定性。在建筑信息模型（BIM）技術(shù)的應(yīng)用方面，上海中心大廈的BIM 模型包含了建筑的所有信息，從材料到設(shè)備、從設(shè)計(jì)到施工。這一技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了工作效率，還減少了錯(cuò)誤和沖突。例如，BIM 模型在施工階段幫助工程師們提前發(fā)現(xiàn)了多處管線排布的問題，避免了施工過程中的返工和浪費(fèi)。此外，BIM 模型的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新和共享，使各參與方能夠及時(shí)了解項(xiàng)目的最新情況，進(jìn)行協(xié)同工作。

而且在智能化運(yùn)維管理方面，上海中心大廈通過云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑設(shè)施的遠(yuǎn)程監(jiān)控和智能化管理。例如，大廈的空調(diào)系統(tǒng)采用了智能化的控制技術(shù)。傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)外溫度和濕度差異，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保持室內(nèi)環(huán)境的舒適度。在建筑材料的選擇上，大廈內(nèi)部的照明系統(tǒng)也采用了智能化的控制技術(shù)。

4.3 數(shù)字化技術(shù)在上海中心大廈項(xiàng)目取得的綠色成果

數(shù)字化技術(shù)為上海中心大廈的綠色建筑創(chuàng)新實(shí)踐提供了強(qiáng)大的支持。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到能源管理，再到運(yùn)維和建筑材料選擇，數(shù)字化技術(shù)都發(fā)揮了不可或缺的作用。通過智能化的能源管理系統(tǒng)，大廈實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力、水、空調(diào)等資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能控制，這使得能源消耗降低了20%，每年節(jié)約能源成本超過千萬元。具體來說，該系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需求自動(dòng)調(diào)整能源供應(yīng)，避免了能源浪費(fèi)。例如，在電梯系統(tǒng)的優(yōu)化方面，數(shù)字技術(shù)提供了精確的控制。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，工程師們發(fā)現(xiàn)大廈內(nèi)的104 部電梯中有44 部在高峰時(shí)段外很少使用。因此，他們優(yōu)化了電梯的運(yùn)行模式，將非高峰時(shí)段的電梯停用數(shù)量增加到40 部以上，從而減少了能源消耗。而且大廈的外墻采用了高性能的節(jié)能玻璃，這種玻璃能夠有效地隔絕熱量和噪音，提高建筑的舒適度和能效。

5 數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的綠色建筑創(chuàng)新與實(shí)踐的優(yōu)化建議

5.1 加強(qiáng)政策引導(dǎo)和支持

政府應(yīng)制定明確的數(shù)字化技術(shù)，在綠色建筑領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略，明確目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和時(shí)間表。通過制定相關(guān)政策，引導(dǎo)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和高校加強(qiáng)合作，形成完整的創(chuàng)新鏈條。同時(shí)，政府可以設(shè)立專項(xiàng)資金，為從事數(shù)字化技術(shù)研究和應(yīng)用的機(jī)構(gòu)和企業(yè)提供財(cái)政支持，鼓勵(lì)其進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。而且通過規(guī)范數(shù)字化技術(shù)的市場秩序，確保技術(shù)的安全性和可靠性。此外，政府還可以建立評(píng)估機(jī)制，對(duì)數(shù)字化技術(shù)在綠色建筑領(lǐng)域的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)測(cè)，為技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用提供依據(jù)。還應(yīng)加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)的宣傳和推廣工作，通過舉辦展覽、論壇等活動(dòng)，提高社會(huì)各界對(duì)數(shù)字化技術(shù)的認(rèn)知度和接受度。

5.2 加強(qiáng)人才培養(yǎng)和技術(shù)研發(fā)

政府應(yīng)加大對(duì)高校和研究機(jī)構(gòu)的支持力度，鼓勵(lì)它們開設(shè)與數(shù)字化技術(shù)和綠色建筑相關(guān)的課程，培養(yǎng)更多具備專業(yè)知識(shí)和技能的人才。通過設(shè)立獎(jiǎng)學(xué)金和科研基金，吸引和鼓勵(lì)優(yōu)秀人才投身于這一領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新。還應(yīng)重視技術(shù)研發(fā)的投入，探索和開發(fā)新的數(shù)字化技術(shù)和綠色建筑方案。與高校和研究機(jī)構(gòu)建立產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，共同開展研究項(xiàng)目，引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)和成功案例，提升自身的技術(shù)水平和競爭力[3]。此外，建立人才培訓(xùn)基地、專家?guī)旌妥稍儥C(jī)構(gòu)，提供專業(yè)培訓(xùn)和實(shí)踐機(jī)會(huì)，為企業(yè)提供咨詢和技術(shù)支持服務(wù)。

5.3 推動(dòng)跨界合作與交流

政府可以發(fā)揮引導(dǎo)作用，制定相關(guān)政策，鼓勵(lì)不同行業(yè)之間的合作。例如，可以設(shè)立跨界合作項(xiàng)目，推動(dòng)建筑、環(huán)保、科技等相關(guān)行業(yè)的企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和高校共同參與，實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。同時(shí)，政府可以搭建跨界合作平臺(tái)，提供交流機(jī)會(huì)，促進(jìn)各方之間的合作與交流。通過與不同行業(yè)的企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和高校合作，企業(yè)可以獲得新的技術(shù)、人才和市場資源，提升自身的競爭力。同時(shí)，企業(yè)可以共同開展跨界合作項(xiàng)目，共同研發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)，推動(dòng)數(shù)字化技術(shù)在綠色建筑領(lǐng)域的創(chuàng)新與應(yīng)用。

6 結(jié)論

數(shù)字化技術(shù)正在深刻地改變綠色建筑的創(chuàng)新與實(shí)踐。通過應(yīng)用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和人工智能等技術(shù)，數(shù)字化為綠色建筑帶來了精細(xì)管理和智能化控制，提高了施工效率和質(zhì)量，并助力實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的運(yùn)維管理。然而，數(shù)字化技術(shù)在綠色建筑的應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，需要政府、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)合作以加強(qiáng)政策支持、人才培養(yǎng)和技術(shù)研發(fā)。展望未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字化技術(shù)將繼續(xù)為綠色建筑的創(chuàng)新與實(shí)踐開辟新道路，為全球可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。