○ 智慧建筑 ○ 智慧建筑设计方法研究 顾小军，周贤静，唐觉民 （南京长江都市建筑设计股份有限公司） 【摘要】文章基于对智慧建筑设计理论的研究，以及近年来大量智慧建筑项目设计的实践总结，提出了一套适用智慧建筑项 目建设的工程设计法则，即定义需求、定义架构、定义数据、定义硬件的“智慧建筑设计 4D法则”。“4D设计法则”凸显 了智慧建筑的新技术特点，可以更好地完成项目设计任务，为智慧建筑建设运营提供良好的保障。 【关键词】智慧建筑 ；设计方法 ；“4D设计法则” 中图分类号 ： TU855；TU17 DOI : 10.13655/j.cnki.ibci.2022.03.001 Research on intelligent building design methods GU Xiao-jun, ZHOU Xian-jing, TANG Jue-min （Nanjing Changjiang Urban Architectural Design Co.,Ltd.） 【Abstract】This paper mainly puts forward a set of design methods for the implementation of smart building projects. Based on the research of intelligent building design theory and the practice of a large number of intelligent building project design in recent years, a set of engineering design rules suitable for intelligent building project construction are summarized, that is, the“4D rule of intelligent building design”of defining requirements, defining architecture, defining data and defining hardware.“4D Design Rules” summarizes the new technical characteristics of intelligent building, which can better complete the project design task and provide a good guarantee for the construction and operation of intelligent building. 【Keywords】intelligent building; design methods;“4D Design Rules” 1 引言 近年来 ， 随着全社会数字化转型的不断推进 ， 在 企事业组织中 ， 人员 、 空间 、 设备和业务的关系也正 在发生深刻的变化。建筑作为人与组织活动的基础 空间载体 ， 如何助力企业更好地适应未来数字化发 展带来的持续变化 ， 是摆在建筑产业面前的一个新 课题。智慧建筑作为一种新建筑形态 ， 在思想理念、 使用功能和技术实现等方面与传统建筑相比 ， 存在 很大区别。 本文以我国数字化转型发展的背景为先导 ， 通 过对现行及即将颁布的几类智慧建筑相关设计 、 评 价标准的对比 、 分析 、 研究 ， 梳理了智慧建筑的功能 目标、 技术架构 ， 总结了智慧建筑的新技术特点。根 据智慧建筑的技术和实施特点 ， 参考现行工程建设 流程 ， 结合国内外数字经济模式下创新设计方法以 及笔者近年来大量项目设计实践 ， 总结提炼出一套 达到 35.8 万亿元 ， 占 GDP 比重 36.2% ， 产业数字化增 加值约为 28.8 万亿元 ， 占 GDP 比重为 29.0%[2]。麦肯 锡发布的《中国数字经济如何引领全球新趋势》报告 中预测 ， 到 2030 年 ， 将会有超过 153 万亿人民币的贡 献来自数字经济 ， 占 GDP 的比重将达到 77%[3] 。 数字经济的发展带来数据量激增， IDC（国际数 据公司）预测， 全球每年被创建、采集或是复制的数 据将从 2018 年的 33ZB 增至 2025 年的 175ZB， 这些 数据的集合称为“数据集”。IDC 对全球“数据集”的 研究显示 ， 中国在 2018 年产生了 7.6ZB 的数据。该 机构预计 ， 中国的“数据集”将会在 2018 年至 2025 年 之间扩张 14 倍 ， 2025 年达到 48.6ZB， 将成为全球最 大的数据集[1] 。 数字经济背景下， 基于大数据、 云计算和智能分 析的服务越来越普及。云服务提供商在优化硬件配 置， 提高资源利用率， 降低成本方面具有优势。许多 针对智慧建筑项目实施的设计方法。 公司选择使用云上业务以借助云端能力减少企业内 2 数字化转型的发展背景 决方案成本。因此 ， 企业 、 行业数据逐渐向云端迁 部数据处理和储存的前期资本支出和降低物联网解 中国的数字经济在全球经济下行大趋势下仍持 移， 与之相关的消费者和其他应用数据也向云端聚 续保持高速增长， 根据《数字经济白皮书 2020》 （中国 拢， 并在云端进行计算和复制， 产生新的应用数据。 信通院） 数据显示 ， 至 2019 年 ， 我国的数字经济规模 根 据 方 舟 投 资 2020 分 析 报 告《软 件 即 服 务 ： 9 ○ 智慧建筑 ○ 2020-2030 年会成为黄金时代吗？》数据显示 ，2019 年， SaaS 公司的收入为 1000 亿美元 ， 占企业软件市 场 的 25%。 预 计 SaaS 收 入 将 以 复 合 年 增 长 率 (CAGR)增长 21% ， 至 2030 年达到 7,800 亿美元 ， 占企 业软件市场的 81%。SaaS 化服务软件对硬件要求 低、 易用性高 ， 随着作为计算平台的公有云快速增 长， 及跨行业的数字转型的推动 ， SaaS 化产品市场比 预期的更大 、 发展更快 ， SaaS 化服务应用时代已经 到来[4] 。 随着数字经济的高速发展， 以云技术为核心， 围 绕云计算平台的各类数字化应用在社会经济发展中 的贡献作用越来越显著。 3 智慧建筑基本概念探讨 由于智慧建筑目前尚无统一的概念定义， 在工 程建设中如何设计和评价智慧建筑是一个迫切需要 解决的问题。近年来， 建筑行业的相关团体组织专 家编制了一系列的智慧建筑团体标准、 行业标准、 企 业标准： ①《智慧建筑设计标准》T/ASC19-2021 （ 中国建 筑学会） ； ②《智慧园区设计标准》T/CECS（ 征求意见稿） （中国工程标准化协会） ； ③《 智 慧 办 公 建 筑 评 价 标 准 》T/CSUS16-2021 （中国城市科学研究会标准） ； ④《智慧建筑评价标准》T/CABEE002—2021 （中 国节能协会标准） ； 图 1 智慧建筑通用功能目标分类 智慧建筑工程设计在需求规划时， 可以首先从 “四大类、 十二项”功能目标出发， 进而结合项目自身 的业务需求逐步展开。 3.2 智慧建筑的技术构架 尽管各类标准中对智慧建筑术语的表述各有不 同， 但各设计标准中提出的基于物联网、云计算、大 数据和人工智能等技术为支撑的智慧建筑技术架构 体系基本相同。我们可以把智慧建筑通用架构归纳 为五层结构 （见图 2） （ 参考文件[5-10]中提出）。 ⑤《智慧建筑评价标准》T/CREA 002-2020 （ 中国 房地产协会标准） ； ⑥《智慧建筑设计指引》AES22050-2019（ 阿里 巴巴集团企业标准）。 我们通过对上述各类智慧建筑标准的分析研 究， 结合项目实践的需求 ， 从以下几个方面厘清智慧 建筑的基本概念 ， 帮助设计师在项目中确立智慧建 筑概念完成设计。 3.1 智慧建筑的功能目标 通过对上述已颁布的各类标准的归纳， 可以认 为智慧建筑具有的通用性功能目标涵盖安全、 便捷、 图 2 智慧建筑通用架构图 ①应用层基于云平台的能力 ， 实现面向用户的 高效、绿色四大类。根据建筑使用、运维、管理等不 各项软件应用。通用应用可实现智慧建筑的通用功 同角色的应用需求， 又可进一步细分为 12 项， 针对 能目标 ， 扩展应用结合不同的用户和业务需求 ， 实现 不同的项目需求又可规划出更多的定制化应用场景 专用的定制化的软件应用。 （见图 1） （ 参考文件 [5-10] 10 中提出）。 ②云平台层代表了智慧建筑的核心能力 ， 在具 ○ 智慧建筑 ○ 备平台通用能力 （如安全 、 存储 、 管理等） 之外 ， 更加 在运行技术方面的显著的优点和特点。我们通过对 注重数据模型、 业务模型、 计算规则的能力建设。云 各大企业及各类标准中提出的智慧建筑架构研究 ， 平台层实现了建筑底层的物理系统与顶层应用的 归纳出了“智慧建筑元模型架构”， 即以建筑数字化 解耦。 为起点 ， 通过“云、 边、 端”三层协同作用 ， 实现建筑数 ③传输层的主要功能是实现建筑基础设施与云 据业务化应用 ， 以此作为我们对智慧建筑的理解 平台的数据传输。有线 、 无线网络以及光纤通讯技 （见图 3）。 术是智慧建筑的主要传输技术手段。 ④连接层在现阶段智慧建筑实施中是非常重要 的， 但往往被人们忽视。连接层通过网关、 边缘计算 一方面建立云端与本地建筑的数据连接、 运行协同 ， 同时也是本地数据处理、 集成应用的中心 ， 实现建筑 本地化数据展示、 可视化运维等。 ⑤基础设施层包括建筑空间、 设备设施、 智能系 统、 物联网设备等 ， 是建筑实体的抽象 ， 基础设施的 数字化是实现智慧建筑的原点。 3.3 智慧建筑运行技术特点 经过目标与架构的梳理， 我们可以较为清晰的 理解智慧建筑的基本形态。下面 ， 再分析一下智慧 建筑具备哪些创新的技术运行特点。 ①在智慧建筑体系中 ， 建筑物只是一个“端”而 非“平台”， 不同的“端”通过智慧云平台实现数据的 相互协同 、 共享共治 ， 因而智慧建筑能不再是数据 孤岛。 ②基于云平台的建筑应用与设备硬件实现解 耦， 使第三方软件应用开发者能更加便利、 灵活的开 发应用软件 ， 建筑功能的可扩展性、 建筑数据的价值 图 3 智慧建筑元模型架构图 ①建筑数字化是智慧建筑的基础 ， 也是建筑数 字化运营和数字孪生技术的前提条件。 ②“云、 边、 端”三层