建筑一体化技术范文

导语：如何才能写好一篇建筑一体化技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：太阳能； 光伏发电；一体化； 建筑

中图分类号： TK511 文献标识码： A

（一）太阳能光伏与建筑一体化技术发展的时代背景

近现代人类对传统能源的利用不断地加剧，人居环境和能源问题日益严峻， 拿我国近几年的例子来说，大气污染所造成的危害让城市的人们饱受煎熬，创造适宜的人居环境与能源节约成为当今建筑、环境领域的热点问题。根据住建部统计，建筑运行能耗约占全社会总能耗的三分之一，做好建筑节能工作对人居环境的可持续发展至关重要。 建筑能耗主要指采暖、空调、 热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯及通风等方面的能耗。 目前，我国正处于房屋建筑的高峰期，建筑规模之大，在中国和世界历史上都前所未有，这些建筑在未来的使用期间内，将大量消耗能源，能源短缺问题将成为我国未来经济、社会可持续发展的重要限制因素。再者，如果现今的建筑、生活能耗还全部依赖传统的煤、电能源的话，对人居环境、自然环境将继续造成不可修复的伤害。在这样的时代大背景下，大力发展太阳能热在建筑中的推广应用， 也是解决我国能源短缺问题和环境污染问题的关键。

现代化的太阳能利用技术在我国可以追溯到上世纪七十年代，但由于技术和应用成本的制约，出现过短暂的停滞，直到九十年代末期，我国在太阳能的利用上才迎来全新的发展及应用。时至今日，国内绝大多数建筑及居民使用的太阳能产品还是相对单一，比如太阳能热水器，太阳能照明等，没有形成多功能系统，并且没有与建筑物同时设计，同时施工。太阳能利用还是相对粗糙，而且独立的集热系统安装没有经过统一的规划、设计，严重影响城市建筑美观。本文主要探讨在往后的建筑太阳能利用中，大力发展太阳能光伏与建筑一体化技术，从项目规划、决策、设计阶段，便引入太阳能光伏与建筑一体化技术的应用。

（二）太阳能光伏建筑一体化的工作原理及特点

太阳能光伏建筑一体化（BIPV）的原理

所谓的太阳能光伏建筑一体化技术，即将太阳能发电(光伏)产品集成或结合到建筑上的技术。BIPV即Building Integrated Photovoltaic，其不但具有护结构的功能，同时又能产生电能供建筑使用。光伏与建筑一体化（简称BIPV）是“建筑物产生能源”新概念的建筑，是利用太阳能可再生能源的建筑，太阳能光伏建筑一体化不等于太阳能光伏＋建筑。所谓太阳能光伏建筑一体化不是简单的‘相加’，而是根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，将太阳能光伏发电作为建筑的一种体系进入建筑领域，纳入建设工程基本建设程序，同步设计、同步施工、同步验收，与建设工程同时投入使用，同步后期管理，使其成为建筑有机组成部分的一种理念、一种设计、一种工程的总称。光伏建筑一体化主要是光伏发电系统通过光伏组件用于建筑屋顶（光电屋顶）、墙面（光电幕墙）、遮阳（光电遮阳板）来获取电能的一种方式，其工作原理是光伏系统工作时，安装在建筑物上光伏组件产生直流电源，通过接线盒与逆变器连接，将直流转换成交流，给建筑物负载供电或给建筑物以外其他负荷供电。光伏建筑一体化的发电主要有两种方式，一种是独立的供电系统，即所发电能直接用于建筑物内部分负载，过剩时采取蓄电池储存。带有蓄电池的可以独立运行的PV系统是独立光伏系统。并网光伏发电系统是与电网相连，并向电网馈送电力的光伏发电系统。从长远的角度来看，并网光伏发电系统更有优越性。

（图1）太阳能光伏建筑一体化应用案例

2、太阳能光伏建筑一体化（BIPV）应该具备的特点

1）、 生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透：建筑本身应该具有美学形式，而PV系统与建筑的整合使建筑外观更加具有魅力。建筑中的pv板使用不仅很好的利用了太阳能，极大的节省了建筑对能源的使用，而且还丰富了建筑立面设计和立面美学。BIPV设计应以不损害和影响建筑的效果、结构安全、功能和使用寿命为基本原则，任何对建筑本身产生损害和不良影响的BIPV设计都是不合格的设计。

2）、传统建筑构造与现代光伏工程技术和理念的融合；引入建筑整合设计方法，发展太阳能与建筑集成技术。建筑整合设计是指将太阳能应用技术纳入建筑设计全过程，以达到建筑设计美观、实用、经济的要求。BIPV首先是一个建筑，它是建筑师的艺术品，其成功与否关键一点就是建筑物的外观效果。建筑应该从设计一开始，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以设计，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中一体设计，使太阳能系统成为建筑组成不可分割的一部分，达到与建筑物的完美结合。

3）、关注不同的建筑特征和人们的生活习惯；普通的太阳能光伏系统，没有太多的考虑与建筑物的合理结合，集热板尺寸也是由厂家统一规格制作，安装到各式建筑物上便显得极不协调。而建筑一体化PV板的比例和尺度必须与建筑整体的比例和尺度相吻合，与建筑的功能相吻合，这将决定PV板的分格尺寸和形式。PV板的颜色和肌理必须与建筑的其他部分相和谐，与建筑的整体风格相统一。例如，在一个历史建筑上，PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更适合，在一个高层的建筑单元中，工业化的PV板更能体现建筑的性格。

4）、保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；精美的细部设计，不只是指PV屋顶的防水构造，而要更多关注的是具体的细部设计，pv板要从一个单纯的建筑技术产品很好的融合到建筑设计和建筑艺术之中。光伏系统和建筑是两个独立的系统，将这两个系统相结合，所涉及的方面很多，要发展光伏与建筑集成化系统，并不是光伏制作者能独立胜任的，必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等相关方面紧密配合，共同努力，才能成功。

三、太阳能光伏建筑一体化的综合效益

1、太阳能光伏建筑所带来的经济效益

由于太阳能能量密度较低并且高度分散，为了提供所需的能源，必须有足够的接受面积。据测算，为了满足 2009年全球电力的需求，以太阳能电池平均转换率 10%计算，需要的面积相当于德国和意大利两个国家面积总合的 1.5倍。我国 2009年的发电量约为3亿 MW ・h，如果全部用太阳能电池发电，其接收面积约为37500km2，是大连市面积的三倍之多。 光伏建筑一体化的诞生，恰恰解决了以上问题，促使人们向“屋顶要能源”，充分利用建筑物的面积，将清洁能源与建筑艺术紧密结合。产生的电能可以补充业主的电力需求，在正常的工作状态下，太阳能光伏建筑一体化只需一次性投入，后期则在建筑的寿命期内，节约了大量的电费。

2、太阳能光伏建筑所带来的社会效益

由于使用传统能源引起的全球气候、环境问题正开始迅速影响我们普通老百姓的生活，也越来越受到全球的高度重视。气候变化已使全球自然灾害发生的频率和烈度不断增加。使用太阳能光伏发电替代部分常规矿物能源发电 100千瓦时，可省燃油 26升或省煤50千克，这也意味着少排放 57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和 75克氮的氧化物。间接地创造出显著的社会经济效益。

四、我国推广应用太阳能光伏建筑一体化的必要性

1、建筑更新高峰期，BIPV技术的应用将改变能源利用格局

当前我国正处于城镇化建设的期，每年的建筑总量达 20亿平方米之多，超过了世界上发达国家同期建筑之总和。而且此阶段还将持续 30年以上，总的建筑量将翻番。未来 30年我国的建筑总量将超过历史形成的既有建筑之总量。这些建筑的能源使用效率将决定我国能耗和二氧化碳气体排放的水平。正因为这一“空前绝后”的建设机遇和太阳能建筑一体化的推广将引发建筑学新的革命，并且改变传统能源利用的格局。

（图2）太阳能光伏建筑一体化应用案例

2、新能源发展必然趋势

据各国可靠数据，如果按现在人类开发和使用传统的石油，天然气的速度，我们大约还可以开发50年左右，在这样的必然趋势下，我们必须赶上新能源研究开发，并实际大规模投入使用的步伐，我国目前正处于建筑物新建的高峰期，如果能把握住这次机遇，太阳能光伏建筑一体化的应用将迎来巨大变革，进一步促使建造成本的下降。成本、只有成本，才是光伏产业发展的真正动力。无论是景气也好，不景气也好，光伏产业中各个环节的价格必须不断下降，所以，我国应该效仿发达国家在这方面的政策引导，在目前这种环境下，给以太阳能光伏产业必要的优惠政策，促进光伏建筑一体化在整个建筑领域的普遍使用。

五、结论

我国现在的开发商，为什么对使用太阳能光伏建筑一体化技术的应用不太积极？原因很简单，开发商只想着迅速投资，然后在尽可能短的时间内把房子推向市场，获取利益。当然，也不能说开发商都黑心，这是自由市场的共性，在这种情况下，政府就要坚决站出来，采取一系列优惠政策引导建筑行业向这方面发展，在时机成熟的条件下，甚至应该强制性要求所有城镇新建、扩建工程应用太阳能光伏建筑一体化技术。

至于成本问题，在大面积推广肯定会降下来，在不久的未来，太阳能光伏建筑一体化技术和成本将取得突破性的进展，彻底消除使用障碍，太阳能光伏建筑一体化绿色电能源将替代传统电能来源，引领新一轮能源革命。所以我们既要把发展太阳能光伏建筑一体化作为技术革新的重要举措，又要把太阳能光伏建筑一体化应用提高到国际竞争的战略制高点的位置。这也是未来最大的历史性机遇与社会发展方向。在可以预见的未来，我国太阳能光伏建筑一体化应用将迎来发展的春天。

参考文献：

【1】杨梅林：《民用建筑节能技术发展趋势探讨》，2011（2）；

【2】牛双国李淑芳：《2 MWp太阳能光伏发电工程技术研究》，建筑技术第44卷第7期；

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关键词：建筑；机电设备；电动机；安装技术；安装调试

1 建筑机电设备的安装原则

1.1 树立创优意识

优质工程要依靠严格的管理、精心的组织以及严密的计划来获得，所以在工程的准备阶段，一定要严格按照相关要求，认真做好各方面准备工作，坚持树立创优意识，在思想上高度重视每一个工程任务，对计划方案进行精心编制，从而为工程的顺利进行提供保障。

1.2 优化图纸设计管理

所谓优化设计，主要指的是将业主提供的招标图纸、设计图或者施工图作为基本前提，以施工现场的实际情况和国家现行设计规范为基本依据，对施工图进行绘制，为工程施工提供指导依据。设计图纸是施工前期的一项重要准备工作，也是建筑施工全过程唯一的指导和参考。在建筑安装工程施工管理中，进一步加强图纸设计管理可以为设计图纸的完整性提供保障，一方面要确保图纸数量的完整，另一方面还要保障内容的完整。只有进一步优化图纸设计管理，才能实现施工设计图的有效性、协调性和系统性。

1.3 组织管理

在建筑机电一体化设备安装工程中，组织管理发挥着至关重要的作用，并且组织管理的失败与否在一定程度上与工程的施工进度有着密不可分的联系。为了进一步加强组织管理，应该将工程项目的实际情况作为基本依据，组建一支执行力较好的管理团队，认真做好组织管理责任分工和计划，建立畅通、简洁的组织沟通交流渠道，确保信息真实、全面、及时的反馈和传输，同时要处理好管理中存在的问题，进一步提高团队的整体素质和水平，为组织管理义务和权利的落实提供保障。

2 安装主要设备

2.1 安装远程处理机

一般来说，各可重构处理单元RPU与楼宇自动控制系统之间的通信是完全透明的，可以利用不同的PRU 对同一个系统进行控制。通常情况下，空调机组是建筑电气设备自动化系统监控的主要目标，所以在机房中或附近布置好PRU，将空调机组控制系统运用后剩下的输出输入接口用来对照明控制、水位信号以及水流量计进行连接。

2.2 安装输入设备

在安装输入设备时，一定要选择好合适的位置，尤其是方便维护和调试的地方。由于传感器的类型有很多，每一种传感器的产品要求、设计都存在着个体差异性，在安装方面也具有一定的区别，所以一定要根据产品的实际情况选择合适的安装位置。比如水流开关、水管型温度传感器、水管流量计以及蒸汽压力传感器等就不能安装在管道焊缝上，而风汽压力传感器、风管型湿度传感器、空气质量传感器以及室内温度传感器等则不能安装在出风口和蒸汽放空口处。

2.3 安装输出设备

在安装输出设备时，也应该结合实际情况，制定合适的安装方案。比如电动阀门的箭头、风阀箭头就应该与水流方向、电动阀门、风门的开闭保持一致。当出现电动阀门的口径没有和管道口径保持一致的问题时，应该及时采取管件渐缩的解决方案，但是阀门的口径通常应该高于管道口径2 个档次，并进行精确计算，尽量与设计要求相符。此外，通常在回水管上安装电磁与电动调节阀。

3 安装主要机械设备的方法

3.1 安装冷水机组

正式安装前，应该将平面设计图作为基本依据，对施工现场进行放样画线，将机组中心线的位置确定下来，然后对设备进行基础处理，设备基础处理符合施工要求后，再开始安装设备。设备运行到达基础位置后，运用地脚螺栓套穿，并将垫铁放置在地脚螺栓两边，将设备放下，对垫铁进行调整，使设备底盘保持水平状态，并压实垫铁。

3.2 安装水泵

安装前，现依照设计图纸确定水泵位置，通过人工的方法将水泵放置在基础位置上，将地脚螺栓上好，使水泵中心线与基准线基本保持一致，运用垫铁对设备底座进行调整，使其保持水平状态，并运用水平尺检验；找平找正后，开始灌注混凝土；找正联轴器，泵与两连轴节端面、两轴水平度以及电机轴的同心度之间的间隙满足验收要求；试运转水泵，先对电机进行单独运转，转动方向正常，转动不存在任何异常情况后，再对联轴器的连接螺栓进行安装，安装之前，先用手将水泵轴转动，如果没有出现杂音、卡阻等异常情况，可以进行下一步安装。人工启动泵之前，应该先将出口阀门关闭，然后将电机启动，等泵运转正常后，再将出口阀门逐步打开，使其保持工作压力，并对水泵的轴承温度进行检查，确保运转正常。

4 电动机的调试方法

在建筑设备安装工程中，电动机的安装调试作为其中的一个重要环节，在一定程度上与安装质量的提高有着密不可分的联系。电动机是电梯、水泵、风机等各种设备的核心动力部件，电动机调试包括诸多内容，其中有电动机故障检查、运行以及启动等，在完成机电设备的安装后，通常需要调试各种系统，目的是对安装调试、制造以及设计的质量进行检验，对设备持续工作的可靠性进行验证，检测设备性能，确保设备安装质量。

4.1 认真检查电动机及控制系统

在启动电动机前，应该认真检查电动机及控制系统，一般来说，检查内容主要包括以下几个方面：（1）检查电动机的频率与电压与所接频率和电压是否一致，接法是否正确，电压电源是否稳定；（2）运用兆欧表对电动机各相绕组之间的绝缘电阻进行测量，需要注意的是，测试前，应该先将电动机的外部接线拆除。如果测试结果显示绝缘电阻值偏低，应该先烘干电动机，然后再对绝缘电阻进行测量，完全合格后，才能正式投入使用；（3）对保护电器的整定值进行检查，是否符合标准，检查静、动触头是否接触良好，对电气控制装置的型号规格进行检查，确定是否满足规定；（4）对电动机的和通风系统进行检查，确定运行正常。检查电动机的轴承是否缺油，转子与定子之间的间隙是否符合要求，间隙处存不存在杂物；（5）对电动机机组周围进行检查，查看有没有影响机组正常运行的杂物，确保电动机组的顺利运行。

4.2 重点检查内容

在电动机运行的过程中，还需要做好全面的检查，其中包括以下几方面内容：（1）检查电压是否满足运行要求；（2）检查电动机所带动的设备是否正常运行，设备与电动机之间是否正常传送；（3）在电动机运转的过程中，检查是否存在噪音或杂音，电动机旋转的方向是否与设计要求保持一致；（4）电动机运行的过程中，对电动机的状态进行全面观察，有无烧焦味或冒烟。

5 结束语

综上所述，机电一体化是施工机械未来的发展方向，也是施工自动化得以实现的一个重要基础。因此，在建筑机电一体化工程中，进一步加强组织管理、质量管理，依据工程实际情况制定针对性施工方案，不仅可以确保施工的顺利进行，在一定程度上还能促进工程施工质量的提高，获得更多的经济和社会效益。

【参考文献】

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建筑行业是推进我国社会建设的重要力量。当前我国建筑工程事业开展如火如荼，但从施工整体情况上来看存在施工效率不高、施工质量偏低等问题，究其主要原因是当前多数的建筑项目施工仍旧以原始的手工作业施工为主，机械设备辅助操作施工，施工机械化程度不高。加之建筑施工现场通常环境比较复杂，不可预知的施工安全因素较多，成为了阻滞建筑工程事业发展的绊脚石。而将机电一体化技术融合到建筑施工中，可有效地解决施工效率低、施工质量差等施工问题。所以加强对机电一体化技术的研究及在建筑工程中的应用是当前建筑领域亟待解决的现实课题。

2建筑施工机电一体化发展

建筑施工机械机电一体化是综合应用机器人技术、自动化技术、部件化技术，计算机辅助整个工程项目施工的管理和规划的机械化施工方法。经过近些年科研机构的不管研发，目前建筑施工机电一体化技术得到快速发展。具体如下：

2.1半自动化技术

半自动化是建筑项目机械施工中的重要构成部分。半自动化施工机械按照其使用范围，其划分标准也是不同的。一般而言，施工机械可分为作业装置自动化、行走机构自动化、设备运行速度自动化等。为了能够易于掌握机械自动化操作技术，一般对操作技术最高要求标准来实现自动化。

2.2监控技术

监控技术是利用微电子技术实现对机械自身和外界情况的控制。机械运行的实际状态显示在液晶屏幕上，根据施工实际需求，通过发出声音等方式使机械停止运行。该种监控装置一般应用在工程施工的推土机、挖掘机、起重机以及装载机上。比如起重器上所安装的力矩限制器的作用就是对起重器的起重状态进行实时监控。更为先进的监控技术比如安装在盾构掘进机上的能够测量机械自身所在位置及作业对象的装置。在确定好目标对象后，将相关的图像信息输送到机械控制系统，通过操作控制系统完成施工。

2.3全自动技术

建筑施工中应用机电一体化中的全自动化主要会涉及都机器人技术以及部件化技术等来实现对机械的操作。就建筑施工全自动化而言，并不是整个工程施工全部依靠机器人的功能去完成施工操作，而是要施工技术人员运用相关的自动化操作技能对机械人动作程序进行编程，使机械人按照编程好的程序去完成某个特定的动作来完成施工。

2.4遥控技术

建筑施工现场的环境比较复杂，不可预知的突况比较多，施工人员人身安全得到不保证。为此，建筑领域引入遥控技术来完成某种高危险的施工。比如，高温、地下施工以及可能会发生泥石流或者塌方等地段施工，可采用遥控技术来操作机械来完成施工，这样施工技术人员可在安全区域操纵机械代替人工施工，可有效地降低施工人员安全事故的发生。

3机电一体化技术在建筑工程中的具体应用

3.1机电一体化技术在混凝土机械中的应用

当前，一些大型搅拌站开始使用屏幕显示计量装置和测力传感器来控制混凝土的搅拌。使得混凝土机械计量方式从机械计量转变为电子计量。控制方式也从传统的监视仪表和指示灯等转变为用计算机辅助软件控制。使用计算机可将多种类型的混凝土配合参数存储，根据建筑工程混凝土需求标准，只需要将配合比参数输入到计算机就能实现对混凝土的拌合。可有效避免因混凝土拌合人员操作失误，比如混凝土的配合比出现错误，造成混凝土质量下降问题。

3.2机电一体化技术在起重机械中的应用

随着现代科学技术水平的不断提高，推动了起重机械的操作系统向智能化方向转变。当前，智能起重机配备有红外线、微电脑及超声波传感器。可快速地探测到施工现场是否存在有影响施工的障碍物。比如，移动式起重机就是采用电子控制变速系统的传动装置。自动检测外伸液压支腿的伸出宽度，从而有效地防止混凝土浆倾倒，避免了材料浪费。目前，在建筑领域应用比较广泛的各类起重机都装有电力矩限制器。通过调控电力矩限制器实时控制起吊重量。当吊臂合成力矩达到或超过额定值时，该装置就会发挥报警信号，并将信号输送给起重机的中心控制系统，对起重机的动作做出相应的调整。此外，对于那些使用多台塔吊同时施工的工程项目，一般都会在每台塔吊上安装吊臂防碰撞装置，一旦发生碰撞危险防碰撞装置就会立即发出报警，并自动使塔吊的升降装置做出减速反应。这样可有效地避免因塔吊吊臂发生碰撞，使装载的施工材料和机具掉落到地面造成伤人事故。

3.3机电一体化技术在土方机械中的应用

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【摘 要】长春地区地处国家太阳能利用资源奖励区域，其利用价值利在当代，功在千秋。海外学人创业园住宅作为地区节能建筑试点工程，结合当地气候特征条件，依据太阳能建筑一体化设计原则，针对性提出优化建设方案，为住宅产业的可持续发展提供有益借鉴。

【关键词】住宅；太阳能利用；一体化

1.太阳能光伏与建筑适配性的设计原则

建筑是一个综合性高、复杂的系统，也是一个完整的统一体，如果将太阳能光伏发电技术与建筑相融合，同时还要保持建筑的文化特征，就必须考虑技术和美学两方面因素，只有太阳能光伏技术与建筑设计的有机结合，才称得上“太阳能光伏与建筑一体化”。长春海外学人创业园住宅与太阳能光伏系统的结合，其总体规划设计必须结合长春当地地理位置、气候特征和太阳能资源情况，同时也要确定建筑的布局、朝向、朝向、间距、群体组合方式和基地整体的空间环境，并满足太阳能光伏系统设计安装的技术要求。

在长春海外学人创业园住宅中，太阳能光伏与建筑一体化应用是在建筑屋面安装太阳能电池板，应用太阳能发电，依靠建筑提供电力，兼顾节能降耗。太阳能光伏与建筑一体化有两个显著的特点：其一，统一性是指新建建筑的太阳能光伏系统工程的设计要与建筑同步设计、同步施工、统一规划和同时安装，同建筑、技术、美学融为一体，提高建筑物的整体美观性；其二，替代性是指太阳能光伏组件及其技术的不断更新，使其可以代替屋顶瓦片，还能够保证建筑材料的隔热、保温和通风等功能。

由于城市中可以利用的空间少，而太阳能电池板与建筑屋面的结合不仅不占用地面空间，还可以节省城市土地，因此太阳能光伏发电系统在城市中应用广泛。可见，太阳能光伏应用技术作为一种新型的技术，在建筑学已经成为一种新的可行性选择。太阳能光伏与建筑的一体化集成设计作为BIPV的一种高级形式，对太阳能电池板要求很高，强调在保证发电量的前提条件下，并且要最大化的保持建筑外观的和谐统一以及功能的要求。

太阳能与建筑一体化应遵循以下四种原则：

功能性原则：应包含太阳能光伏系统本身的功能和建筑本身的设计技术，不仅要保证建筑表皮美学的形式，还要保证建筑自身结构设计的安全性以及具体实施起来和操作起来的可行性。

美观性原则：作为一名建筑师，从建筑的美观性角度来讲，太阳能电池板需要经过前期与建筑有机结合的设计，才不会成为建筑上累赘的附属物，才不会破坏建筑的立面造型，分体式的热水系统与建筑结合程度较好，可以将太阳能电池板看作建筑表面的构件，事先将水箱、辅助加热器等放置在住宅闷顶内，融入到建筑中。

适宜性原则：进行热水系统与建筑一体化设计时需要正确选择与该建筑适配的热水供应系统，要综合占用空间、与建筑的结合性，笔者为此坡屋顶建筑选择了集中――分户式太阳能热水系统，集中式只需整体安装统一的太阳能电池板和储热水箱，维修管理由相关技术人员和物业部门实行，采用分户计量的热水方式，使住户购买、安装、维修维护方便、降低运行费用和热水成本，同时经济上也得到了实惠，因此，在技术上我们应该根据适宜性的原则，综合长春地理位置，综合小区现状，选择适宜严寒地区居住建筑的技术。

安全性原则：太阳能发电板在屋面的安装布置应与建筑中有一定刚度的实体结构连接紧靠牢固，还需考虑自身重量给屋面带来的荷载，保证屋面的防水保温等性能，维修保养人员的安全保障，要设计必要的人身保护措施，将技术人员作业时将遇到的各种困难和隐患降到最低。

2.与建筑适配性的太阳能热水系统

针对本次试点工程中住宅热水系统的规划设计，选择一种合理的热水供应方式，对整个住宅系统规划作用重大。建筑师既要考虑住宅有好的审美性，合理定位太能电池板的选择类型与具体规格，还要综合考虑建筑群体间的日照、环境、气候及能源等各方面对屋面太阳能系统的影响因素，最终选择一种最适合本次试点工程屋面应用的太阳能热水供应系统：

分户式太阳能热水系统是非常常见的一种热水供应形式，各家各户系统独立，太阳能电池板和储热水箱安放位置灵活，使用方便，没有流量分配和管理控制的问题，根据实际情况自行加热，费用单独核算，但太阳能电池板的利用率低，各户使用不平衡，造价较高，适用于联排别墅、联排屋。

（1）集中式太阳能热水系统：利用率高，热水资源大家共享。系统通过屋顶太阳能电池板集电，储存在电箱，用于给水加热，水温一旦达到预设值，会被送进保温水箱储存，方便业主使用，实现全天供水的需求。集中式的太阳能热水系统集成化程度高，管路简单，初期投资较少，集成化程度高，集热资源共享，系统统一管理，省去自行维护的不便，但是分户计量总体费用、物业管理难度大，集中式出现系统故障，不及时维修，用户的热水将得不到保障，且管路系统支管过长，使用时需放掉很多冷水，造成水资源过度浪费，适用于酒店、医院、学校等民用建筑。

（2）集中――分户式太阳能热水系统：由太阳能电池板在屋顶集电，设备集中安放，空间浪费少，费用单独核算，计费简单，管理方便，但各户之间热损失大，资源不能互补，适用于高层住户。

太阳能光伏热水系统主要由太阳能电池板和蓄热水箱构成，视具体情况配以水泵驱动。太阳能光伏发电系统中最重要的是光伏电池，研究表明，光伏电池在运行过程中，有约80%的入射太阳能被反射或被电池板直接吸收，约20%的入射太阳能被转化成电能。

3.集中――分户式太阳能热水系统与建筑适配性结合方式的应用

集中――分户式的热水供应系统具体为集中集电，分户供水的系统，在多层住宅中应用较多，其太阳能电池板主要布置在屋面、阳台及南面墙等位置。集中――分户式热水供应系统是不需要集热水箱和辅助能源的，只需要在各用户闷顶处安装各自水箱和电表即可。

多晶硅太阳能电池比单晶硅太阳能电池的光电转换效率稍低，约为20.4%，由于其材料制造简便，节约能耗，生产成本较低，多晶硅太阳能电池近年来发展很快，其目前在太阳能光伏市场的占有率是最高的。

储热水箱的容积按每家用户的平均日用水量的1～1.5倍来设计，这样既可以满足用户的日常用水需求，又有一定量的热水储备，储热水箱一般放置于住宅闷顶、阳台、厨房或卫生间等处，不需要专门的设备间和储藏室，只需要留足够的空间安装、维修、更换，同时还需考虑建筑的承载力，同时做好与建筑结合处的保温、防水和排水等措施。

住宅内热水管线的布置要求尽可能简短，简短的管线布置能够尽可能降低成本、减少热量散失，同时需要考虑安全隐蔽、便于安装施工和维护维修等要求。其他附件包括计量器、电表、水泵等附件安装时要考虑冷热水的计量器、住户电表位置安装的合理醒目，统一布置，便于物业管理者查看；水泵的位置设计也需要足够的隐蔽同时预留足够的安装、维修和更换的空间。

参考文献：

[1] Sechilariu Manuela， Wang Baochao， Photovoltaic Building Integrated Photovoltaic System With Energy Storage and Smart Grid Communication. Building Integrated and Smart Grid Communication[J]. IEEE 2013 （04）： 1607-1618.

[2] 李现辉，郝彬.太阳能光伏建筑一体化工程设计与案例[J].暖通空调，2012，05：117.

[3] 帅丽.平板太阳能屋顶的保温性能与承载力研究[D].太原理工大学，2014.

[4] Klien SA， Theilacker JC. An algorithm for calculating monthly-average radiation on incline surfaces[J]. Journal of Solar Energy Engineering， 1981， 103（5）， 29-33.

[5] 梁春华.太阳能热水系统与建筑屋顶一体化结构的设计[D].广东工业大学，2015.

[6] 郑存耀.太阳能利用技术与屋顶设计一体化应用研究[D].河北工业大学，2007.

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关键词：数字安防；门禁系统；视频监控系统；防盗报警系统；数字和网络化

中图分类号：G267文献标识码：A 文章编号：

1、总体设计方案

数字化安防系统是一个系统工程，在设计上要遵循国际化和标准化的设计原则，同时要结合经济性。具体的应用设计，以客户需求为主要依据，采用自上而下的分析，逐渐分解为各个分系统，最终确定分系统的方案。系统的信息处理要符合通用性的原则，系统的更新升级需要在设计之初被考虑进去。安防系统作为办公商业大楼内建筑智能化系统中的一部分，不仅需要满足各安全防范子系统相互之间的联动，还需要考虑与建筑物内的火灾报警系统、灯光照明系统等其他系统的集成。另外，为了打造数字城市建设的未来，建设平安城市，还需考虑与城市安全网络相连。

本工程的实例是一个商业化的大楼，业主是很多公司，其中有会计、交通、新能源等方面的公司，大厦的一楼是中国银行的一个分行。本大厦的业主多为上市公司，其安全要求较高，加之一楼的银行，安全等级为一级风险项目。采用的技术必须是成熟的、先进的，同时考虑到扩展性和经济性。根据这些要求，大厦主要由防盗报警、监控、门禁控制、一卡通系统组成。这些安防子系统会与大楼内的信息管理系统相互连接、相互联动。

视频监控系统采用的是数字监控，需要考虑到视频信号的质量和设备的性价比，前端设备采用模拟摄像机及视频电缆，由视频服务器来实现信号的模拟和数字之间的转换，以及对摄像机的控制功能。视频服务器与监控中心是通过监控专用的局域网相互连接起来，系统的记录设备使用了数字化硬盘录像机。入侵报警探测器通过与视频服务器的报警输入接口，来实现报警和联动视频监控功能。门禁系统采用了联网型门禁控制器，此门禁控制器采用非接触感应式IC卡，来作为进出人员的身份标志。各个门禁控制器之间采用RS一485总线相连接，并通过终端服务器CoBox连接到监控局域网上。

2、防盗报警系统

2.1 防盗报警系统概述

防盗报警系统是安防系统最基本的功能，也是安防技术发展的起源。安全报警系统的发展方向主要由防盗传感器的发展方向决定，最开始的防盗传感器主要是微波和红外以及超声波原理，而且传输方式也多是分线式，仅仅是信息的采集，也就是名副其实的传感器。现在，确切的说，防盗传感器已经被防盗探测器所取代，首先在信息采集方式上采用微波和红外、超声波和红外结合的复合式探测器，在技术上实现互补，减少误判和漏判。在信号的传输方式也已经发展到总线方式，而且更为先进的无线模式正在快速发展，一些高级的商业化大厦已经实现了规模化利用。一些防盗探测器甚至和控制器相结合或集成，实现信息采集、判断、控制、自检、故障诊断等功能，不再是简单的逻辑判断和时序控制。在控制其发展方面，网络化已经初具规模，更有利于网络化管理。

2.2 数字化防盗报警系统的优点

数字化防盗报警系统的报警探测器和CPU高度集成，确保了信息传输的准确性，增加了预警功能以及联网能力。而且，现在的控制技术非常发达，一些控制算法日趋成熟，包括模糊控制和混沌控制。在工艺上，更有力降低功耗和无源化，集成化越来越高，模块的功能也越来越强大。

2.3 应用方案

防盗报警系统探测器主要的使用环境是重要的科室，例如财务室、领导办公室、机要室、资料室、计算机房、设备间等重要房间。另外，现在大厦对一些比较隐蔽的角落也会设置探测器。为了节约成本，对重要位置使用先进的复合式防盗探测器，同时结合实际情况，对一些次要位置，可以使用成本较低的探测器。探测器的报警信号处理后，要能够及时传递给大厦的信息管理中心，同时给监控系统传送信息，可以及时调取监控信息。

2.4 主要设备及主要性能要求

主要的设备就是复合式防盗探测器，以及集成化的控制器，还有一些传输线路。性能要求包括低误报率、360度立体式探测、内置纠错和诊断功能、联网能力、可操作性界面等，最重要的还是性能的稳定性。另外需要注意还有工作温度：0～49℃；相对湿度：5％一95％；抗辐射干扰：30 v／m，10MHz～1000MHz；灵敏度：探测范围内正常步速2～4步；探测范围：1 1×1 1 m；抗白光干扰：6500 Lu x。

3、视频监控系统

目前监控系统中主要采用服务器式的数字视频监控系统，其主要设备是视频服务器，主要的任务包括对信息的视频化处理，画面处理，控制监视设备等，随着计算机技术的发展，现在的视频服务器多采用嵌入式实施多任务操作系统，可以实现信息的传输和处理同时进行，一些先进的系统还可以实现web服务器浏览。通过服务器下达指令可以控制摄像机和云台，甚至实现镜头调焦，确保监视质量。

3.1 基于视频服务器的数字视频监控系统的优点

3.1.1性能稳定

监控系统在整个安防系统中处于绝对核心地位，没有视频监控，就不可能实现智能化的安防系统，监控设备一旦出现故障，那么整个安防系统就会崩溃。监控系统的性能稳定性是最为关键的。视频服务器的数字视频监控系统性能更为稳定，且不需要专人看管。这种监控系统把信息的搜集和信息的处理集中在一台设备上，减少了设备的故障点，加大改善了稳定性，而且设备可以直接联网，实现局域网和广域网的连接，不需要专人看管，可以随时实时监视。

3.1.2 强大的信息记录功能

以前的视频监控系统往往面临信息存储空间太小的问题。由于视频数据的信息量非常大，而且视频监控系统的数据非常重要，一般都需要5~7天的纪录，数字化的监控系统，视频分辨率一般都在500线上下，信息量远远大于普通制式的录像，对存储空间的要求更高。一些高级商业化大厦的要求可能更高，强大的存储空间是系统的基础条件。服务器具有足够大的存储空间，以及很好的扩展性，同时服务器便于信息的处理，例如检索等。

3.1.3 扩展性能良好

基于视频服务器的数字视频监控系统的所有设备都有自己的IP地址，唯一的标志方便了设备的确定，同时利用IP技术更有利于扩展，具有通用性，便于系统升级改造。这种系统不会受到一些厂家的限制，极大缩减了服务费用。

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关键词：机电一体化；技术运用；发展；建筑工程

机电一体化是机械和微电子技术的结合体， 它是利用高新技术使结构、材料、性能发生变化，从而提高机械的精度、刚度，减小机械的体积和重量19 世纪70 年代，机电一体化技术就已经运用在工程机械上如今， 工程机械中一体化概念发展迅速，并且广泛应用到各个领域。

我国建筑业长期处在以手工和原始机械设备的水平上，这种因素导致了我国建筑业效率低下、施工危险、费用高昂、质量低劣直到机电一体化的应用，才从让这些问题有所缓解1 9 9 2 年，慕尼黑2 3 届国际建筑机械和材料机械博览会上就已经标榜了机电一体化将在建筑行业中发挥的作用机电一体化是高科技在建筑领域强大生命力的体现， 它实现了高效率、高产能的目标， 也是建筑业向着机械化、自动化发展的标志。

一、机电一体化在建筑工程中的运用

1.监控报警作用

监控系统已经是工程机械中成熟系统，这种监控系统已经广泛应用于推土机、挖掘机、装载机上它能够对机械设备进行实时监控，并且对能够诊断故障通过图像传递机械施工状态，然后自动报警当机械出现任何故障或者问题， 监控系统能够准确判断故障原因和故障部位维修人员可以及时根据故障提示进行机械维修，保证机械使用效率和寿命

2.节能减材

传统的机械设备对燃料的浪费严重， 而且效率低下、故障频发，占用了很多物力、人力、时间成本机电一体化能够提高挖掘机、搅拌机等大型机械设备的利用率建筑施工大多是在露天户外，施工程度很容易受到天气影响如果使用机电一体化能够远程控制机器，在环境比较恶劣的条件下也能正常施工，避免不必要的劳力和时间浪费。

3.保证工作精度

手工作业很容易产生误差， 即使是传统机械的精确也会受到操作员的经验值和熟练值不同的影响引入机电一体化，使控制系统都由电子掌控，这就完全避免了人为失误，让作业更为精确同时也能实现施工人员高效、快捷、准确的施工要求。

4.降低劳动强度

机电一体化中的快速零件制造技术（PPM） 在建筑制造业发挥着不可估量的作用它可以凭借CDA模型进行三维实体设计， 过程中只需要少量的人为控制即可达到工艺要求而且在设计之后还可以随意更改模型，满足不同的建筑施工要求对于建筑零件产品的创新设计，机电一体化能够推进产品的智能化、自动化和快速化，提高产品开发能力在机械操作过程中，机电一体化可以实现机器的自动化或半自动化这种方式能够大大降低劳动强度，提高工作效率而且自动化机械的控制系统更为精确，失误较少， 比人为工作质量更高机械和劳力的完美结合， 既利用了机械的精准度和高效率， 又利用了人的控制性和防范性。

二、机电一体化的发展趋势

1.智能化

智能化是以后机电一体化的主要方向，是人工智能、运筹学、计算学、模糊学、心理学、生物学、地理学、力学等多种学科的综合运用，最大限度模拟人类智能现在模拟智能建筑机器人， 比如系统控制起重臂运动的液压挖掘机等都是智能化的发展表现还有在建筑行业中经常运用的水下机器人、核工业机器人、建筑机器人、微型机器人等，都是智能化的体现。

在发达国家，建筑工程机械的智能化已经成为建筑行业研究的主要课题为起重机安装微电脑、红外线、超声波等探测施工现场的人或者是障碍物，并且通过红外线发送三维图像到监视器上，让操作人员能够及时了解到现场状况。

2.系统化

系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合， 同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理表现之二是通信功能的大大加强，特别是“ 人格化” 发展引人注目， 即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系机电一体化的人格化有两层含义。一是机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化另一层含义是模仿生物机理，研制各种机电一体化产品

3.网络化

2 0 1 3 年4 G 的发展昭示着未来网络技术是机电技术的核心， 它已经使各个领域的生活生产方式都发生了翻天覆地的变化网络化将生产、生活都联系在一起，建筑施工现场也能通过有线或者无线进行长距离的传输或者控制，给施工带来便捷性。

4.微型化

现在纳米、微米技术成为新的领导潮流更小、更精致、更灵活是机械设计一直追求的目标， 它促进了机械自动化和机器人化的发展。

5.模块化

机电一体化设备众多， 型号不一主要是因为研发厂家和生产厂家众多，没有相通的技术而在未来发展中，机电一体化必须是结合各个产品的特点和专长进行重组而产生更加优质的产品而且机电国际化的发展，势必推动各个生产厂家互通有无，形成统一的标准或者型号，制定相应的行业规范这种模块化的发展，势必会推动机电一体化产品的大规模生产。

6.环保化

在传统建筑工程中， 工业垃圾不仅是人为垃圾，还有传统机械无法回收利用的残留垃圾现代工业一直提倡保护环境、节约资源所以，机电一体化的环保特性也是将来发展的道路尤其是在机械设计中，会考虑到设计环保、使用环保和销毁环保，让人们回归自然。

7.综合化

未来建筑工程的机械设备和高科技的力量能够使工程项目的物流信息、人员信息、环境信息融合在一起，形成系统、全面的信息网。

三、建筑业机电一体的困难

当然，机电一体化在进组工程中有其必要性，也有其局限性在建筑工程中应该具体问题具体分析， 不能在很大程度上都要依赖于机电一体化建造业由于自身的特性，很多时候难以使用机器人为生产或者施工作业服务比如每个建筑工程对于设备和零件的规格、质量有着不同的要求，建筑零件不能大批量生产； 建筑施工场地多是恶劣环境，机器人难以在工地中行走自如。

随着机电一体化技术发展起来， 相应的管理理论也应该建立起来， 配套的管理体系能够确保如期、顺利、优质地完成工程项目我国机电一体化管理模式来源于英国的BS 标准体系， 只是一种技术、组织的纯管理体系，很多都不适用我国国情为了我国建筑业更好的发展机电一体化，需要针对管理理论和实践进行相应的分析和研究，组成一套适合我国国情的管理办法。

四、结语

机电一体化已经从单纯的机械和微电子组合发展成为各技术学科相互融合的整体。高科技的不断发展，特别是微电子技术、计算机技术、软件开发技术、传感技术的不断发展，给机电一体化的智能化、系统化、网络化、微型化、模块化、环保化、综合化都提供了生长的肥沃土壤。

建筑机电一体化主要集中在特殊或者恶劣施工环境下的自动化施工，特别是建筑采、掘、运等方面的便捷和快速我国机电一体化化的运用需要结合我国工程条件和技术条件来进行，循序渐进以发达国家的先进技术和生产力为指导，制定适合我国机电的发展道路。

参考文献

「1 ] 黄宋义.工程机械中机电一体化的应用「J ].科技资讯， 2 0 0 9 （ 1 8 ）.

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一是充分发挥多元化农业技术推广体系中的主体作用，是中国农技推广的根本出路。中国特色的农技推广，不同于资本主义国家的购买服务，只有符合我国国情的以国家推广机构的农业技术推广为主体的大专院校、科研部门、社会力量为辅助的多元化的推广方式，才能发挥更大的作用。在我国服务企业化是行不通的，一是企业服务往往受利益驱动，容易偏离主航道，企业介绍产品信息不对称，给农民造成损失。二是服务和被服务者对接难，企业需要完成自身的经济目标，追求利益最大化，而农民需要最适合本地的农资，结果造成双方没有重合点；三是个别企业钻政策空子，打球，造成坑农现象频发。

二是进一步明确农业技术推广部门的事业一类性质，改革再也不能拿农技推广部门开刀。在《中华人民共和国农业法》和《中华人民共和国农业技术推广法》中明确规定：各级农业技术推广部门，是纯公益的事业单位，承担着农业新技术的引进及推广，农业科技培训，重大农业项目的确定及落实，农业有害生物的预警预报，农作物病虫草害的预测预报及防治等一系列公益性职能和部分行政职能。目前已经基本形成了国家、省、地（市）、县（市）、乡镇的各级农业技术推广网络，这支队伍只能加强，不能削弱。面对近年来厄尔尼诺现象频发的现状，离开这支队伍，很难想象拥有8亿农民13亿人口的中国农业生产向何处去！建国60多年我国农业技术推广的发展历史也证明了这一点。那种历来机构改革都先拿农技推广部门“开刀”，造成“网破、线断、人散”的悲剧再也不要重演。

三是落实好有关政策，确保农业技术推广人员人心稳定。随着国家对基层农业技术推广系统落实了“一个衔接，两个覆盖”政策，这支队伍的状况有所好转，但个别地区政策落实的还不到位，甚至上级来检查时临时凑材料，有提供的信息还不对称现象，实际状况根本没有得到改善。此外，基层农技推广人员的政治待遇、工作环境和生活待遇境况堪忧，晋升职称和获得农业科技奖励比较困难，“跳农门”现象仍然存在。

四是提高自身素质更新文化知识，是保持队伍水平有效措施。各级农业技术推广人员，多年来没有学习交流的机会，只有县级推广中心主要领导每年参加几次总结会议，其他人员连外出的机会都没有，就更别提学习交流了。知识来源主要是靠十几年、甚至几十年前在学校的学习储备，很难适应现代农业生产的需要。应创造条件，组织农技人员进行业务交流。可以走出去，也可以请进来，达到每3-5年实现农技推广人员技术交流的全覆盖。

五是完善农技推广网络，是农技推广体系永续发挥作用的根本保障。解决“最后一公里”的问题，一直是困扰我们农技推广部门的难题。省推广站要求在各个行政村建立科技示范户，示范户本身倒是技术不错，但示范和辐射作用效果甚微。个别地方还仅限于登个记、挂个牌子的而已，没有起到预期效果；有的地方采取了设立致富带头人的方式，来带动一方科技种田水平的提高。但由于受带头人文化水平等因素限制，自己干还可以，传授技术力不从心，效果不好；最有效的方式是在村里设立农民技术员的方式。但目前我市运行的不好，主要是农民技术员的待遇问题没有解决好。由于多数村屯没有机动地了，靠土地补偿行不通了。以工代赈的取消使农民技术员获得资金补贴的途径在村级无法实现。只有靠各级政府拿出资金，给农民技术员发工资，农民技术员的报酬问题才能从根本上得以解决。2011年，桦川县政府发文，明确规定有县级财政出资，每年给每名农民技术员2000元的补助，全县111个行政村每个村都设立了一名农民技术员，农民技术员的瓶颈问题似乎从此得到解决，但年底由于政府没有兑现文件内容，不愿拿出该项资金而使此项内容夭折。

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【关键词】建筑机电；一体化技术；发展趋势

前言

建筑施工机电一体化技术就是由机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合利用各种技术的产品，也是高科技中微电子技术向传统建筑施工机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。建筑机电一体化技术顺应了高科技发展的规律，显示了高科技领域在建筑施工机电一体化中强大的生命力。由于建筑施工生产需要将数以百万吨的建筑材料在平地上建筑高楼大厦。，通过建筑动力机械将建筑材料运送到指定位置上，需要利用大量的建筑施工机电设备联合工作才能完成这一目的，而建筑施工机电一体化的建筑施工机电产品则是实现高产量、高效率的最佳选择。建筑施工机电一体化是将传统的机械设备与高科技的电子技术融为一体，使建筑施工机电在物流、能流、信息流融为一体，成为适应建筑生产的最佳工具。

1 建筑施工与机电一体化的应用

建筑业在我国四化建设中有举足轻重的地位，目前从业人员以干万计，但绝大多数的施工作业仍以手工为主，至多不过是再配上一些原始的机械设备，因此，效率低下，施工危险，环境恶劣，质量难以提高等问题，长期困扰和制约着建筑业的发展。本文作者在参与主持“高技术在建筑施工领域中的应用与发展”的软课题调研中，占有国内外大量的资料和信息，在此基础上，从我国国情出发，探讨了我国建筑业高技术发展的方向，可供有关方面参考。关于机电一体化，在“高技术在建筑施工领域的应用与发展”课题调研中曾提出过，它与电r讨一算机在施工管理中的应用、建筑机器人、自动测量和检测技术以及施工自动化等均应视为建筑施工领域的高技术。但在这当中，机电一体化是核心，它代表了施工机械的主要发展方向，而施工机械的机电一体化、机器人化同其他高技术的综合应用又开辟了建筑施工高度机械化、自动化的发展前景。

2 建筑施工的机电一体化是发展方向

根据1992年4月在德国慕尼黑举办的第23届国际建筑机械和建材机械博览会的分析得出，目前建筑机械领域的技术进步不是表现在具有革命性的发明创造上，而是表现在进一步演变与发展之中。

2.1 建筑施工的机电一体化机械的发展趋势：

2.1.1 建筑机械微电子技术与机电一体化。

微电子技术是在传统的电子技术基础上发展起来的渗透性最强、影响面最广的高技术。微电子技术，讨一算机技术与施工机械相结合促进了施工机械自动化、机器人化的发展。

2.1.2 建筑机械的自动化与建筑机器人的实用。

目前已出现采用程序控制起重臂运动的液压挖掘机;系统控制混凝土布料杆的自动化混凝上输送泵;用于喷涂各种涂料的移动式多关节机械手;在施工现场进行混凝上地面磨光、建筑物立面检修，以及钢结构防火涂料喷涂等作业的建筑机器人等。

2.1.3 节约能源和环境保护，实现人类与自然的和谐。

从高技术在建筑施工领域的应用和发展的角度来看，施工机械的机电一体化是一个核心问题。虽然自80年代以来国内相继研制开发出多种机电一体化的建筑机械产品，但从整体看，建筑施工机械的技术进步仍然表现在从手工操作到采用机械，经半机械化到机械化的发展演变过程;而从世界范围看则表现为建筑机械向机电一体化、自动化发展并以此为基础，进一步向施工自动化方向发展的趋势。这样做可以节约资源，保护环境，实现人类与自然的和谐。

3 建筑机械机电一体化设备的分类

施工机械机电一体化、自动化的发展可以分为四代：第一代是为了解决石油危机的节能年代;第二代是了解决易于人工操纵的电子控制年代;第三代是为进行某种固定作业的半自动化操作的年代;第四代试图进行全自动化操纵的年代。目前先进的工业国生产的施工机械基本上属于第三代。

3.1 建筑机械机电一体化设备分类：

3.1.1 机电一体化监控设备通过微电子技术控制机械自身或外界情况，把机械的状态量显示在电子盘或数字盘上，必要时能发出声音或使机械停止。这种监控装置广泛应用于推土机、挖掘机、装载机上。起重机上装的力矩限制器也是起监控作用的。更为先进的有能够测量本身位置的施工机械，以及能够测定工作对象的状态，并把它作为图象信息传递的各种机器人施工机械得到广泛的应用。

3.1.2 机电一体化遥控设备 在工作环境恶劣，尤其是存在危险时(如强烈噪声、剧振、高温、水下、地下、有滚石危险等情况)操作者都可以通过遥控器在远距离操纵机械。

3.1.3 机电一体化半自动设备不同的施工机械，其实行自动化的部分也不相同。有的是压力、速度、流量等控制的自动化;有的是作业装置的自动化;有的是行走机构的自动化。为使操纵技术易于掌握，往往需要对操纵技术要求高的部分实现自动化。

3.1.4 机电一体化全自动设备即操作者不用驾驶机械，只需操纵起动开关施工机械即能根据所给定的施工要求自己判断和自行作业。但到目前为止世界上还没有完全不用人的施工机械。

3.2 建筑机械机电一体化的发展情况。

3.2.1 机电一体化的土方机械 目前国外液压挖掘机已基本实现自控，应用了电子控制的负荷传感系统。它不仅能够对发动机和油泵进行电子控制，而且整个机械的动力系统也全部由电子控制。推土机装有“作业方式自动选择系统”，如履带板滑动控制系统，能不断检测滑动率、发动机输出功率和牵引力，当滑动率超过一定值时.可自动改变推上机牵引特性，保持最佳牵引力。翻斗车继应用电子控制传动机构，微电子监视系统之后，于80年代中期又出现了机电一体化的发动机系统和悬架系统(根据感觉行走状态改变缓冲系统，提高操纵的舒适性)。目前国外已出现无人驾驶翻斗汽车。

3.2.2 机电一体化的起重机械 经济发达国家正致力于智能型起重机的研究开发。智能型起重机装有微电脑，红外线和超声波传感器，能探测施工现场是否有人及其他障碍物。移动式起重机，采用电子控制式全自动传动装置，变速操作自动化，自动检测外伸液压支腿的伸出宽度，防止倾倒。现代的各类起重机均装有电子力矩限制器，当吊重与.吊臂的合成力矩达到额定值的90%时，会及时发出警报;达到100%时，发出强警报，同时自动停止工作。在大型工地上同时使用多台塔吊施工时，为防止吊臂相互碰撞，每台塔吊均装有防碰装置，操作者通过电视监视器可看到与相邻塔吊的三维图像，遇有碰撞危险时能立即发出警报井自动减速和停止。

4 结束语

改革开放以来，随着高科技的发展，微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展，信息流成为机电一体化的主要特色。建筑机械机电一体化的产品实现了自动化、数字化、智能化，在性能和功能方面均实现了质的飞跃。因此，建筑机械机电一体化技术是建筑业信息化的重要高新技术，是矿山综合自动化的基础。机电一体化技术在建筑采、掘、运装备的应用和推广方面极大地提升了我国建筑生产的综合实力，为实现高效、安全、洁净、结构优化的建筑工业生产打下了扎实的基础。

参考文献

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关键词：太阳能；能源；建筑一体化

1.太阳能与建筑一体化的背景

当今世界，全球气候不断恶化，温室效应日益突出， 为了阻止全球气候继续变化及其带来的显著效应，不得不解决能源问题。我们迫切需要进一步发展独立的，可持续发展的能源系统。基于可再生能源的小型化和分布式能源产品在整个能源系统中有着关键性的作用。如何将这些能源产品与建筑有机的结合起来，尽可能地利用太阳能等新能源和可再生能源替代常规能源以减少建筑能耗对常规能源的依赖关系,降低建筑能耗在我国总能耗中的比例, 实现高效的能源利用效率和能源的重复利用成为建筑一体化中的主要目标。所以无论从经济角度和环境角度,追求建筑与能源利用的一体化都具有重大的现实意义。

2.西方国家的建筑一体化

美国在世界上建筑一体化方面是领先的【1】，在20世纪40年代，麻省理工学院开始利用太阳能集热器来供暖，应用于空调系统的研究。到了70年代，华盛顿和科罗拉多州已经建成最早的太阳房示范建筑。遗憾的是，早期的这些建筑由于投资过大，以及太阳能利用率过低，难以达到大规模推广，但是在另一方面，我们看到了太阳能供热系统和空调系统与建筑一体化的初步雏形已经形成。80年代，美国建成的新一批太阳房进行了改进，这些新一批的太阳房采用了壁炉或者电散热器作为辅助热源，使太阳能供暖率突破了75%，甚至到了100%。

日本在这个领域也处于世界前列。1974年日本通产省制定了“阳光计划”，并按此计划建造了数幢典型太阳能采暖空调试验建筑，如矢崎实验太阳房。而且多年来日本的太阳能采暖、空调建筑一直稳步发展，并已应用于大型建筑物上。

此外，法国、德国、澳大利亚、英国等发达国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。著名的集热蓄热墙采暖方式即是法国人菲利克斯?特朗勃的专利，法国的奥代洛太阳房是该采暖理论转化为实际应用的第一个样板房。英国利物浦附近的沃拉西的圣乔治郡中学，则是直接受益式太阳房最大和最早的样板之一。尽管英国的太阳能资源并不丰富，该所中学安装的常规采暖系统却从未使用过。

德国是世界上太阳能光伏发电最多的国家【2】，也是绿色建筑技术发展走在世界最前列的国家。德国在1999年为了施行欧洲的“百万太阳能房屋”计划，提出了自己的“十万太阳能屋顶”计划，到2006年，德国已经有了大概30万的屋顶太阳能系统。德国柏林中央火车站、议会大厦、慕尼黑贸易展览中心、宝马世界中心等等建筑广泛应用太阳能太阳能光伏发电，其光伏组件与建筑相结合的形式各不相同，创造了许多光伏发电与建筑一体化应用的经典案例。

近几年来在发达国家已有相当发展水平的“零能房屋”，即完全由太阳能光电转换装置提供建筑物所需要的全部能源消耗，真正做到清洁、无污染，它代表了21世纪太阳能建筑的发展趋势。

3.太阳能光伏发电在建筑一体化中的优势

1)太阳能作为一种可持续能源，具有清洁、无污染、用之不竭的优势 。

2)我国太阳能资源极为丰富，年太阳能辐照总量大于502万k J/m2、年日照时数超过2 200h 的地区占国土面积2/3以上，所以太阳能的利用有着巨大的潜力。

3)太阳能光伏阵列一般安装在屋顶或者墙壁，有的在建筑过程中直接使用光伏材料，实现空间占有率最小。

4)夏天时用电高峰期，并且阳光充足，太阳能建筑并入电网，能对大大减轻电网负担，起到调峰作用。

4.怎样实现太阳能与建筑一体化

太阳能在建筑中的应用一般分为两种方式【3】，一种是把太阳能转化为热能供住宅用热，一种是将太阳能转化为电能，供住宅用电，两者相结合，形成新一代的绿色建筑。

（一）太阳能在热水系统中的实现

传统的真空管太阳能热水系统已不能满足日益变化的住宅布局和造型的需要，其安装困难， 容易破坏屋面防水层， 导致屋面渗漏，影响房屋的美观。；真空管属于易损件，产品维修率高，尖顶楼房维修困难， 还很不安全；高寒地区为防止结冰炸管冬季不得不停止使用，因此从性能和环境因素来考虑传统的真空管太阳能热水系统不适宜在新一代的热水系统中使用。

新一代平板式太阳能集热系统（定义），太阳能集热器的安装能比较好地与建筑实现完美结合。这种系统有如下特点：

1)以分体式双循环承压运行为主， 将储热水箱设在地下室、阳台等部位隐藏放置， 不占室内空间，避免屋顶、阳台和外墙承重。

2)可以采用单水箱、双水箱、甚至是多水箱， 能够取得比较大的保温水箱容积，相应的集热器安装面积也较大，从而满足热水需求。

3)平板集热器板芯采用真空溅射选择性涂层，吸收率高， 性能指标好。

（二）太阳能在光电系统中的实现

将光伏发电与建筑相结合，为住宅提供生活用电。太阳能光伏建筑一体化BIPV (Building Integrated Photovoltaic)，一般分为两种方式：

一类是光伏方阵与建筑的结合。将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。另一类是光伏方阵与建筑的集成。光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等

5.太阳能与建筑一体化的问题

太阳能与建筑一体化目前来看还存在着许多问题，具体来看分为下面几个方面。

1)太阳能与建筑一体化的实现成本较高，整体设计时需要将太阳能系统与建筑相结合，投入大量的高科技设备，因此整体造价较高。

2)太阳能发电成本高，每发一度电成本大概在2.5元左右，技术上需要突破使太阳能发电成本降低到0.8元左右。

3)太阳能建筑一体化涉及到建筑领域和太阳能领域，设计时需要设计师同时具有两个领域的知识，难以做到两个方面完美结合。

6.结语

未来的太阳能技术与建筑一体化需要向着整体化、大规模方向发着。随着技术创新和开发力度的增大，太阳能技术势必会更加成熟，这种清洁、无污染的能源将会使国家能源结构发生不断变化，未来势必会逐步取代传统能源，在新能源领域占据重要地位，实现可持续发展。■

参考文献

[1] 国外太阳能建筑发展概况[OL] 省略/news/echo.php?id=5764.htm 2008.7-2010.10-2012.3

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关键字：太阳能；建筑设计；一体化

Abstract: With the development of our national economy and social progress, but also grow with each passing day for energy consumption. According to related data, China's existing buildings, more than 93% belong to the construction of high energy consumption, building energy consumption accounts for about 20% of total social consumption, saving energy has become an inevitable trend in the contemporary social development, so people for the design of energy-efficient housing construction put forward higher requirements. This paper takes a brief analysis on the construction of energy-efficient design of solar building integration design and research.

Key words: solar energy; architecture design; integration

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

引言

为满足房屋建筑设计能够达到节能、环保等要求，并充分利用太阳能，在我国掀起了太阳能建筑设计一体化新浪潮，太阳能建筑一体化设计已充分得到了重视。太阳能作为一种可再生能源，有着取之不尽和用之不竭的特点，太阳能建筑的发展尤其在北方等地区已经得到了充分的肯定，对太阳能的开发与利用已经渗入到我国建筑行业的各个组成部分。下面我就从太阳能建筑一体化的概念、我国太阳能利用现状以及太阳能建筑一体化设计等多个方面进行论述。

太阳能建筑一体化设计的概念以及现实意义

1.1太阳能建筑一体化设计的概念

所谓太阳能建筑一体化实际是指将太阳能利用设施与建筑进行有机的结合，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，巧妙的将太阳能系统的各个部件融入建筑之中，"相加"设计，统一施工，使太阳能系统成为建筑不可分割的一部分。既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术发展的方向。

1.2太阳能建筑一体化设计的现实意义

太阳能建筑一体化设计把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构所造成的对建筑的外观形象的影响。综合利用太阳能，全面实现太阳能与建筑一体化，可补充15%的热水能耗，采暖、制冷系统可解决60%的建筑能耗，光伏发电可节约30%的建筑能耗。因此，太阳能建筑一体化设计可以有效利用太阳能，形成多功能建筑构件，巧妙高效地利用了空间，使得建筑构造更为合理，并减轻了建筑负荷，降低了建筑总造价。

我国太阳能建筑一体化设计现状

从世界太阳能建筑一体化开发的状况上看，美国无论是从太阳能建筑的研究以及设计优化，还是材料和房屋部件结构产品开发、应用，均处于领先地位。日本于1974年通产省制定了“阳光计划”，在太阳能建筑一体化设计与应用方面等领域也处于世界前列。此外，法国、德国、英国等许多的发达国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。

与世界上发达国家相比，我国太阳能建筑一体化设计起步相对较晚，目前太阳能建筑一体化设计主要存在着如下问题：首先，太阳能技术在建筑上的应用比较单一，另外，由于可供太阳能集热用的建筑表面积有限，加之现有太阳能利用技术效率低下，对于太阳能的利用程度还不高；其次，我国太阳能建筑一体化在建筑行业中的应用尚处于起步阶段，对太阳能的利用效果并不理想。究其原因是由于对太阳能的利用缺乏太各行业之间的相互配合。许多设计单位对太阳能利用的原理、设计以及认识不足，并没有把太阳能利用装置作为建筑的一部分去进行考。

太阳能建筑一体化设计实施方案

建筑是一个完整的统一体，太阳能建筑一体化设计要求在保持原有建筑物文化内涵的同时，将太阳能系统包含的各种要素视为建筑不可或缺的设计元素同时加以考虑，巧妙的从技术以及美学角度将太阳能系统的各个部件融入建筑之中，统一进行设计与施工，使太阳能系统成为建筑不可分割的一部分。太阳能建筑一体化设计要求通过太阳能完全满足采暖、制冷、热水以及用电等一些生活中的常见需求。

3.1 屋顶型

就住宅而言。我国现阶段住宅以高层为主。屋顶处于最高位置，所受的遮挡相对较少，故屋顶是热水器安装的首选位置。以此为依据，屋顶型又可进一步细分为以下两种形式：

3.1.1屋顶结合型

建筑物屋面具有没有遮挡且以及阳光接触面广等特点，对于太阳能热水设备的采光和集热是非常有利的。太阳能热水器与屋顶的结合，使得热水器可替代建筑的隔热层与保温层，这样热水器就构成了建筑屋顶的一个组成部分，完全或部分取代屋顶覆盖层。屋顶结合型不仅减少了屋顶屋面自重，还提高了屋顶的保温效果，促进了效益。

3.1.2屋顶架空构架式

在建筑造型上，屋顶是重点设计部位之一，特别是中高档住宅小区，屋顶的设计对建筑整体美观来说显得尤为重要。建筑的设计者做出各种各样的突出构架屋面，打破常规的平直轮廓线来塑造建筑的标志。然而，据调查显示，绝大多数的构架只是起着建筑纯装饰作用，却没有具体的实用。通过太阳能建筑一体化设计将凸出构架与太阳能热水器结合起来，不仅能满足形式上的需要，而且满足了实用功能。这样的设计更具有了合理性，做到形式以及功能的完美统一。

3.2太阳能与墙体的一体化设计

对于高层建筑的外墙而言，作为与太阳光接触面积最大的外表面，我们可以利用集热蓄热墙、太阳能集热器保温墙板等设计方式，充分收集与利用太阳能。

3.2.1集热蓄热墙

传统的集热墙由于采用黑色表面，这样不仅影响了建筑物的美观，使人产生一种十分压抑的感觉，而且对提高太阳能的吸收率并不明显。这时为了有效地收集太阳能，可以设计采用选择性的涂层来提高太阳能的吸收率，减少高温吸热表面的长波敷设热损失。再根据实际情况，设计颜色较突出的搭配，这样不仅丰富了建筑面，提高了美观效果，而且营造了宜人的建筑外观环境。

3.2.2太阳能集热器保温墙板设计

太阳能与建筑一体化设计还可以通过将集热器与墙体进行一体化设计--即太阳能集热器保温墙板设计。太阳能集热器保温墙板设计是将固定安装在有呈槽型抛物面状的热反射板的墙体依次按建筑要求排列对接，通过太阳能集热器保温墙板内的导热管将其所接收的太阳光热量传递进室内。

3.3太阳能住宅的朝向设计

在无遮挡的情况下，建筑物的朝向决定着建筑物能否获得充足的阳光。如何进行建筑物朝向的选择，可以依据当地气候条件、地理环境以及建筑用地情况等。对于太阳能住宅的朝向设计要求是以节约用地的前提下，做到冬季能争取较多的日照，夏季避免过多的日照，要满足自然通风的要求。实践告诉我们，在进行设计时，应结合各种影响条件，因地制宜，合理的确定建筑朝向的范围，以达到获取足够太阳光热的要求。要做到建筑设计的要求精益求精，既要满足一般住宅建筑关于日照时间以及日照面积等要求的选择朝向的标准，又要达到太阳能建筑充分利用太阳辐射的要求

对于建筑物朝向的具体设计，选择房屋朝向的关键在于其垂直墙面接受的太阳辐射。通过对朝向垂直面上的太阳辐射强进行比较，可以确定出太阳能住宅的最佳朝向以及适宜朝向的范围。实验得知，无论冬季还是夏季，偏西的朝向比相应的偏东的朝向所接受的太阳辐射热量高，朝向的轻微变化可以导致垂直墙面上太阳辐射强度很大的改变。所以，从太阳能辐射强度的角度来得知，建筑的方位在15°以内是较好的，在30°以内是适用的。

结语：

我国太阳能建筑一体化设计，还处于学步的阶段。发达国家一体化设计方案在我国并不完全适合，因此，研究与推广适合我国国情的一体化设计建筑，面临着新的挑战和更高的要求。但是，我们从事住宅建筑设计规划的工作者更要有责任为此付出努力。

参考文献：