模块建筑之 智能化系统的建设与发展 天津大学电气与自动化工程学院.

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1 模块建筑之 智能化系统的建设与发展 天津大学电气与自动化工程学院

2 演讲的目录 建筑工业化与模块建筑的发展 模块化建筑智能化系统选型与特点 模块化建筑智能化系统设计流程 模块化建筑智能化系统的安装工艺
模块化建筑智能化系统现场施工 模块化建筑智能化系统调试验收

3 建筑工业化与模块建筑的发展 随着时代的发展,建筑业对整个国民经济起着重要的作用,房屋建筑的投资一般占基本建设 投资的3 0一 5 0 %左右,占国民生产总值的1 0 %左右。但建筑业与其他工业相比还比较落 后,生产效率低,周期长,质量不稳定。 追溯历史渊源，建筑工业化是随西方工业革命出现的概念，工业革命让造船、 汽车生产效率大幅提升，随着欧洲兴起的新建筑运动，实行工厂预制、现场机械装配，逐步形成了建筑工业化最初的理论雏形。二战后，西方国家在亟需解决大量的住房而劳动力严重缺乏的情况下，为推行建筑工业化提供了实践的基础，因其工作效率高而在欧美风靡一时。

4 建筑工业化与模块建筑的发展 1995 年， 建设部发布了 《建筑工业化发展纲要》 。 根据现行规范标准， 工业化建筑体系是一个完整的建筑生产过程，即把房屋作为一种工业产品， 根据工业化生产原则， 包括设计、 生产、 施工和组织管理等在内的建造房屋全过程配套的一种方式。 工业化建筑体系分为专用体系和通用体系两种。 工业化建筑的结构类型主要为剪力墙结构和框架结构。施工工艺的类型主要为预制装配式、工具模板式以及现浇与预制相结合式等 1996 年， 建设部发布了《住宅产业现代化试点工作大纲》 ， 提出了利用 20 年的 时间， 分 3 个阶段推进住宅产业化的实施规划； 1998年， 建设部组建了住宅产业化促进中心， 具体负责推进中国住宅的技术进步和住宅产业现代化工作； 1999 年国务院办公厅转发了建设部等部委 《关于推进住宅产业现代化， 提高住宅质量的若干意见》 ， 明确了推进住宅产业现代化的指导思想、 主要目标、 工作重点和实施要求； 2001 年， 由住房和城乡建设部批准建立的 “国家住宅产业化基地” 开始试行； 2006 年， 建设部下发 《国家住宅产业化基地试行办法》 文件， 国家住宅产业化基地开始正式实施， 力图通过住宅产业化基地建设带动 我国建筑工业化发展成果，如远大可建发布了 838 米的 “空中城市” 的规划， 只有5 个月的生产期 +2 个月的安装期， 而且建筑实现了93%的工厂制造、 9 级抗震、 20 倍净化， 达到了世界领先水平。

5 建筑工业化与模块建筑的发展 建筑工业化的理解各国因国情不同而有各种不同的理解
1.英国认为建筑工业化应采取工业生产的全部措施, 设计中考虑 到 制作 和 施 工要求 2.法国认为，建 筑工业化即机械化与合理 化。具有明 确的计划,高效的组织和合理的建筑程序。 3.匈牙利认为，建筑工业化 应是大规模使用机械,大规模使用工厂予制的定型构件,用重复过程建造大量性房屋,改进组织管理,以使设计与施工密切配合,。 4.美国认为，建筑工 业化是把规划、设 计、制 作、施工、资 金 管 理等方面工作综合成 一 体,成为一种机械化生产房 屋的科 学工作方法。 5.日本认为，建 筑工业化 就是走工厂予 制、现 场安装的道 路。 6.苏联 认为，建筑工业化,一 般 指的是在建筑 业 中 应 用 现代化工业的组 织生产方式,因而要求工程量大而稳定,能 保 证生产的持续性。实现建筑标准化,整个生产过程各个阶段综合一体。 7. “ 四 化 、三 改、两 加 强”：房 屋 建 造 体 系化、制品生产厂化、施工操 作机械化、组织管理科学化;“ 三 改 ” :改革建筑结构、改革地基基础、改革建筑设备;“ 两加强”:加强建 筑 材 料 生 产、加 强 建 筑机具 生 产。

6 建筑工业化与模块建筑的发展 1974 年，联合国出版的《政府逐步实现建筑工业化的政策和措施指引》中定义了 “建筑工业化” ：按照大工业生产方式改造建筑业，使之逐步从手工业生产转向社会化大生产的过程。它的基本途径是建筑标准化，构配件生产工厂化，施工机械化和组织管理科学化，逐步采用现代科学技术的新成果，以提高劳动生产率，加快建设速度，降低工程成本，提高工程质量。

7 建筑工业化与模块建筑的发展 模块化建筑基本设计和建造理念详解如下： 1）设计的建筑物将划分成若干个易运输的空间模块,空间模块的形状可以是非规则的，因此建筑平面和立面设计基本是不受限制的；任何新颖的建筑设计方案都适应此方式来完成建筑过程。 2）空间模块都是由一系列的二维平面的组件构成，通过模块化建筑制造工厂的生产装配线以及严格的质量监控系统把所有二维构件组装成一个个空间模块，保证运输方便，建筑灵活性。 3）由于都是可以任意组装的空间模块，因此包括室内装饰，水电管线等服务设施以及家具、洗浴用具等的安装，室内精装修甚至清洁全部在工厂可以完成。 4）最后，组装好的模块将运至工程现场吊装、连接成结构整体。现场只需进行建筑外墙装饰以及绿化的施工。 模块化建筑技术与传统建筑模式相比，可谓是建筑史上的一场空前革命，在大规模推进中国产业化发展上具有较大的发展空间。

8 建筑工业化与模块建筑的发展 模块化建筑技术实现了住宅与商业楼宇的绿色可持续发展的建筑工程，是目前国际上最先进和最彻底的工业化的建筑模式，代表了目前世界上最先进的住宅设计和建造水平。 模块建筑体系的突出特点和优点为： 设计灵活多变、尺寸和形状多样化,适应市场需求； 运用模块化结构体系设计的建筑无需次要的结构性支撑体系，轻松建造26层的楼房； 可以通过完善而严格的“车间”质量管理体系控制建筑质量，建筑牢固性和鲁棒性能好； 投资回报快且该系统可建成A级欧洲节能型住宅顶级水准； 符合城市可持续发展战略，环保节能性能大大高于传统建筑模式，建筑体可以100%回收利用。

9 建筑工业化与模块建筑的发展 缺点与不足： 外观造型还不能做到多变，每隔4米就有一根钢柱，不能做挑高大厅。
钢结构的优点在于强度和韧度都很高，抗震性比传统钢筋混凝土建筑要好，但造价同样也要高出许多。 钢结构建筑对于防火来说不及混凝土建筑，典型的例子便是美国的世贸大厦，同样采用全钢结构，结果在高温焚烧下发生整体倒塌的惨剧。 未来发展： 抽查时结构，方便维修更换，组合。 新型建筑材料的研究与应用。 配套设备设施的开发与利用

10 模块化建筑智能化系统特点 常规建筑智能化系统的组成
依据GB 规定，智能建筑分部工程分为通信网络系统、信息网络系统、建筑设备监控系统、火灾自动报警及消防联动系统、安全防范系统、综合布线系统、智能化系统集成、电源与接地、环境和住宅（小区）智能化等10个子分部工程  常见的建筑智能化系统分项工程有：卫星数字电视及有线电视系统、计算机网络系统、视频安防监控系统、入侵报警系统、出入口控制（门禁）系统、巡更管理系统、停车场（库）管理系统、空调与通风系统、公共照明系统、给排水系统、家庭控制器系统等。

11 模块化建筑智能化系统特点 (一)通信网络系统(CNS)实现语音、数据、图像传输,应确保信息畅通和实现信息共享。
1．电话通信系统(电话网)，包括用户交换设备、通信线路和用户终端设备三大部分。 2．有线电视系统(有线电视网)，信号源装置、前端设备、干线传输系统和用户分配网络组成。 3．广播音响系统要设备有音源设备、声处理设备、扩音设备和放音设备等。 (二)信息网络系统包括计算机网络、应用软件及网络安全等。 1．计算机网络系统(局域网LAN) 应用计算机技术、网络通讯技术、多媒体技术、信息技术等先进技术及服务器、集线器、路由器等设备和传输网络构成的计算机网络平台。 2．建筑智能化工程的软件应包括办公软件、物业管理软件和系统集成等应用软件

12 模块化建筑智能化系统特点 (三)综合布线系统
1、综合布线系统是建筑物内部或建筑群之间的传输网络，它使建筑物内部或建筑群之间的通信设备、信息交换设备、建设设备、物业管理设备彼此相连。 2、综合布线系统的组成有工作区子系统、水平布线子系统、设备间子系统、垂直干线子系统、管理间子系统、建筑群子系统等。 (四)火灾自动报警及消防联动系统(FAS) 火灾自动报警及消防联动系统由火灾探测器、输人模块、报警控制器、联动控制器与控制模块等组成。

13 模块化建筑智能化系统特点 (五)安全防范系统(SAS 1．门禁系统(出入口管理系统) 门禁系统主要有对讲门机和电控锁组成。
2．入侵报警系统(周界防越报警系统、防盗报警系统) (1)入侵报警探测器有门窗磁性开关、玻璃破碎探测器、双鉴(或三鉴)探测器、线圈传感器和泄漏电缆传感器等。 (2)中央报警控制器及报警装置 3．电视监控系统 (1)模拟式电视监控系统 (2)数字视频监控系统(DVR) 4．巡更系统 (1)离线式巡更： (2)在线式巡更

14 模块化建筑智能化系统特点 5．停车场自动管理系统 停车场自动管理设备有自动感应器、读卡器、出票机、机、显示器、车位计数器等。
(六)建筑设备自动监控系统(BAS) 建筑设备自动监控系统(BAS)是对建筑物内空调与通风、给排水、变配电和照明等设备进行监测、控制及自动化管理。 1．中央监控设备具有数据采集、存储、逻辑判断和运算等功能。 2．现场控制器一般选用直接数字控制器，能独立进行检测与控制。 3．传感器 (1)电量传感器：电压、电流、频率和功率传感器等。 (2)非电量传感器：温度、压力、液位和流量传感器等。 4.执行器：电磁阀、电动调节阀等。

15 模块化建筑智能化系统特点 （七）、住宅(小区)智能化系统
包括火灾自动报警及消防联动系统、安全防范系统、通信网络系统、信息网络系统、监控与管理系统,家庭控制器、可视对讲系统、综合布线系统等。 (八)智能建筑综合管理模式(1BMS) 1．智能建筑综合管理系统(IBMS)将建筑物内各个子系统在物理、逻辑和功能上连接在一起,实现信息和资源共享，实现对各子系统的实时监控和实时管理。 2．智能建筑综合管理系统能实现二个共享和五个管理： 二个共享：是智能建筑信息共享和设备资源共享； 五个管理：是集中监视、联动和控制的管理；信息采集、处理、查询和建立数据库管理；决策管理；专网的安全管理；系统运行、维护管理和流程自动化管理。

16 模块化建筑智能化系统特点 火灾发生时模块间空隙温度高 线路构建在通道模块上变形 弱电竖井的垂直固定点移动 强弱电配线间空间近易干扰
网络机房、监控机房相对小 设备机房相对分散在各楼层 大型公共区域跨模块构建 模块建筑功能模式多样性 弱电系统应适合工业化组装 公共路由线路简单化标准化

17 模块化建筑智能化系统特点

18 模块化建筑智能化系统特点

19 模块化建筑智能化系统特点

20 国绿空间模块建筑体系简介 国绿集成式建筑模块，包含了从建筑结构，围护结构、水暖电消防安装、洁具浴室、橱柜厨房等室内外精装修，直至家具、灯具，以及实时建筑环境监测、主动控制等系统。 制作完成的建筑模块在满足交通运输的条件下，通过陆路、海运、甚至空运抵达施工现场，并用起重机具吊装到预先制作完成的基础上。最后，在完成了简单而可靠的结构连接、模块接缝处理、各系统连接及整体调试后，整个建筑项目即告落成。 根据不同的建筑项目需求，国绿模块建筑项目的施工时间长度比传统建筑方式短约40%至60%。 国绿建筑模块骨架为钢结构，由切割精准的型钢构成；整体结构的现场安装由国绿专有的模块连接技术完成，国绿模块建筑能够达到卓越的结构抗震抗风性能； 地板、墙体、天花板均由轻质、隔热隔声性能优越的可循环利用的材料复合而成；各种水暖电消防系统、浴具浴室、橱柜厨房等室内外精装修、智能化家居系统均在标准、可控的工厂环境中完成。

21 国绿集成式模块建筑体系突出的优点 国绿模块建筑采用的尖端绿色建筑评价软件，通过全面的整体建筑模拟分析，对每个新建模块建筑项目进行详细的环境评估，制定出可持续发展的建筑方案。运用建筑信息化模型（BIM: Building Information Model）技术，在建筑项目投标估价、设计、施工及运营、维护、退役的建筑全生命周期进行控制与优化。 品质控制：国绿模块建筑的施工全过程在近距离下得到了实时的监控，在工厂高效可控的生产环境实现了高品质建筑产品可持续的绿色生产。国绿模块建筑所采用的质量管理体系在2000年获得了ISO9001证书。 健康安全的工作环境：工厂内施工提供了更安全的工作环境。消除了钢结构建筑工人恶劣工作环境和气候条件及难以实现安全施工的高空作业。在工厂可控的环境中，工人只须在指定的工位上，运用安全高效的机具设备进行生产，大大增加了安全性。

22 国绿集成式模块建筑体系突出的优点 建筑施工过程耗能指标：2014美国F（21-38%），国绿A（92%以上）
可持续性建筑规范标准（低碳建筑）： 英国（杰出），国绿6（零碳排放） 隔音性能 保温效果 隔音性能（dB） 中国标准 英国标准 国绿标准 外墙（环境噪声） 40-50 56 62 墙体（聚会时） - 楼板（撞击声） 34 R值 美国标准 国绿标准 墙体 30 41 楼板 38 屋顶 44 47 玻璃幕墙 3.2 7.1

23 模块化建筑智能化系统特点 弱电建设原则 桥架及弱电箱进出线应有缓冲装置
公共通道仅安排强电线路、计算机网络、消防总线和安防UPS供电（或消防联动实体线路） 房间内应设置标准弱电控制箱 控制箱的设备应集成与综合 房间与通道线路采用插拔式转接装置 弱点设备尽量采用POE供电 增加建筑质量运行监测系统 配置智能控制的雨水收集系统 环境监测VOC含量、CO2含量 依据绿色建筑三星级标准设计 选择电力载波式照明控制系统 增加建筑能耗监测及新能源调度管理系统

24 模块化建筑智能化系统设计流程 现场勘查，了解模块建筑结构类型和生产工艺 现场勘查，了解模块建筑材料特性和空间设计
了解现有产品特性，设计总体方案，完成顶层设计 设计平面图、设计各类标准房间大样图 设计系统图、设计各类房间系统连接图 设计各类房间布局图、设备布置图及安装尺寸，总结标准模块设备清单，撰写安装工艺及流程和调试步骤和测试标准 设计模块现场安装布局图和连线图、标明安装尺寸和路由关系，总结材料清单，撰写安装工艺及流程和调试步骤和测试标准 撰写系统操作流程、撰写运行报告和测试报告

25 模块化建筑智能化系统的选型 综合布线与计算机网络
在模块建筑内选择带有WIFI功能的小型接入层交换机，竖井内安排汇聚层交换机，机房内安培核心层交换机，实现三层网络系统。每个模块独立安装，在房间与桥架连接处设置转接箱。 有线电视采用IP接入方式，选用IP解码播放设备，不单独安排有线电视广播网。 背景音乐采用基于IP的数字网络非配器的多址音频播放设备，有源信箱采用集中供电 火灾报警系统带缓冲的独立管线并采用消防总线系统 门禁系统采用网络通讯技术，采用单门控制技术，门锁采用电控锁由系统UPS集中供电实现消防联动（或有消防联动节点）。

26 模块化建筑智能化系统的选型 视频监控采用POE供电，通过汇聚层交换机接入，负责监测公共区域和通道。
楼宇自控系统按设备选择基于网络控制器，通过控制网络实现集散控制。 建筑质量、环境控制及建筑能耗通过网管纳入设备监控系统中 巡更系统采用被动式接入方式。 报警控制器与门禁控制器合用，采用分布式系统，通过控制网交换机接入。 底层接入网可细分为数字视频网、控制网和办公网，分系统汇聚，核心层依据系统流量建设从而实现集中管理和系统存储。

27 模块化建筑智能化系统现场施工 基于模块多功能控制器 智能化系统工厂安装 工厂调试和试验运行 运输和装配 现场连线和现场安装
现场调试分系统运行 系统测试检测验收 运行测试，改进调试

28 模块化建筑智能化系统调试验收 模块房间内的测试 分系统功能测试 系统联动功能验证 系统总体性能测试 系统优化运行及参数整定
运行记录个系统验收

29 谢 谢 聆听！