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智能建筑：數(shù)字革命的另一個(gè)前沿
2022年02月17日 08:45:55來源：千家網(wǎng)點(diǎn)擊量：40787
導(dǎo)讀智能建筑旨在將數(shù)字技術(shù)引入建筑結(jié)構(gòu)，而不僅僅是建筑內(nèi)部的物體。他們將利用廣泛的新興技術(shù)，例如窗戶上的半透明光伏、用于泄漏檢測(cè)的濕度傳感器以及帶墻板的印刷加熱器。
　　【智慧城市網(wǎng) 智慧城市】看看你的房間。它可能充滿了復(fù)雜的數(shù)字技術(shù)：電腦、智能手機(jī)、聯(lián)網(wǎng)電視，甚至是智能揚(yáng)聲器。然而，自幾十年前引入電線和集中供暖以來，建筑物本身并沒有真正改變。
 
　　智能建筑旨在將數(shù)字技術(shù)引入建筑結(jié)構(gòu)，而不僅僅是建筑內(nèi)部的物體。他們將利用廣泛的新興技術(shù)，例如窗戶上的半透明光伏、用于泄漏檢測(cè)的濕度傳感器以及帶墻板的印刷加熱器。
 
　　結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的變化，例如更多地使用具有集成電子功能的預(yù)制面板，結(jié)合這些技術(shù)有望促進(jìn)預(yù)測(cè)性維護(hù)的智能建筑，更節(jié)能，并響應(yīng)居住者的需求。
 
　　數(shù)字泄漏檢測(cè)
 
　　家里發(fā)生過漏水的人都知道，這是非常煩人且昂貴的，墻壁、天花板和地板都需要更換。此外，受影響的區(qū)域已經(jīng)停止運(yùn)作，而所有東西都使用噪音極大的風(fēng)扇和除濕機(jī)進(jìn)行干燥。顯然，降低泄漏可能性和嚴(yán)重程度的技術(shù)將為家庭和企業(yè)主以及保險(xiǎn)公司帶來明顯的好處。
 
　　印刷式濕度傳感器是一種很有前途的潛在解決方案，如果將其集成到墻壁和地板中，將能夠在很早的階段檢測(cè)到泄漏并提醒建筑物的所有者。瑞典公司InviSense開發(fā)了一種主要針對(duì)浴室的方法。印刷的RFID天線線圈涂有吸濕材料。共振頻率會(huì)隨著水分的變化而變化，然后可以被RFID閱讀器檢測(cè)到。雖然可以非破壞性地對(duì)瓷磚后面的泄漏進(jìn)行測(cè)試，但它不能提供持續(xù)的反饋。
 
　　英國公司Laiier正在開發(fā)另一種泄漏檢測(cè)方法。它提供低成本的電容式傳感器，這些傳感器由碳基墨水制成，可以使用傳統(tǒng)的圖形打印機(jī)生產(chǎn)。薄膜傳感器格式使它們能夠放置在洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、鍋爐和管道等電器下方，甚至可以放置在地板下或墻壁內(nèi)。傳感器連接到云端，因此能夠在檢測(cè)到水分增加時(shí)向業(yè)主提供警報(bào)，從而能夠在泄漏變得嚴(yán)重之前進(jìn)行維修。
 
　　集成加熱、照明和布線
 
　　多年來，房屋建造技術(shù)并未發(fā)生重大變化，大多數(shù)房屋仍使用傳統(tǒng)建筑材料在現(xiàn)場(chǎng)建造。管道和電力在施工過程中安裝，每次施工都需要熟練的體力勞動(dòng)。盡管多年來大多數(shù)汽車都是在高度自動(dòng)化的生產(chǎn)線上生產(chǎn)的，但房屋基本上仍然是手工制作的。
 
　　因此，通過將功能集成到建筑材料中，可以同時(shí)降低建筑成本并為建筑物的居住者提供附加價(jià)值。有希望的例子包括將電加熱器整合到墻板中，從而消除對(duì)難看的獨(dú)立式散熱器的需求。電氣開關(guān)、接線、照明和其他傳感器類型也可以在安裝之前安裝到墻面板中，從而減少對(duì)增加成本和造成視覺混亂的單獨(dú)固定裝置的需求。
 
　　提高能源效率
 
　　更有效地為家庭供暖和供電對(duì)于實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放目標(biāo)至關(guān)重要，因?yàn)槟壳鞍l(fā)達(dá)國家約30%的排放來自家庭家庭。雖然更廣泛地采用諸如更厚的墻壁/屋頂絕緣等成熟技術(shù)顯然很重要，但新興技術(shù)也有很大的貢獻(xiàn)空間。
 
　　目前約有3.5%的英國家庭安裝了光伏太陽能電池板，是創(chuàng)新的持續(xù)目標(biāo)。一種新興的方法是構(gòu)建串聯(lián)光伏電池，它利用額外的吸光層更有效地收集太陽能。牛津光伏在這方面處于領(lǐng)先地位，其“硅上鈣鈦礦”串聯(lián)架構(gòu)展示了更高的效率(在最近的實(shí)驗(yàn)室示例中為29.5%)。它目前正在開發(fā)一條生產(chǎn)線，以批量生產(chǎn)這些高效串聯(lián)電池。
 
　　然而，剛性屋頂太陽能電池板并不是每個(gè)建筑物的可行選擇。另一種選擇是半透明太陽能電池，它可以作為薄膜應(yīng)用于窗戶。雖然效率較低，但由于吸收的光明顯較少，半透明太陽能電池使現(xiàn)有的窗戶能夠用于能量收集。目前處于早期階段的進(jìn)一步發(fā)展是光致變色光伏，它會(huì)在陽光明媚的日子吸收更高比例的陽光。
 
　　數(shù)字革命的另一個(gè)前沿
 
　　迄今為止，無論是住宅建筑還是商業(yè)建筑，從數(shù)字革命中受益的速度都很緩慢。建筑物內(nèi)有許多高科技項(xiàng)目，但一般來說，很少有現(xiàn)代技術(shù)集成到建筑物本身的結(jié)構(gòu)中。這將在未來幾年發(fā)生變化，“智能建筑”能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)、高效施工，并且從一開始就將傳感/加熱/照明/能量收集集成到建筑材料中，變得越來越普遍。
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