智慧建筑：数字革命的另一个前沿

观察一下你的房间，也许包含了众多而又复杂的数字技术产品：电脑、手机、联网电视、智慧音响等等。然则，自打几十年前引用电线和集中供暖以来，建筑物本身却莫得真正改变。

智慧建筑意在将数字技术引进建筑结构，而不单单是建筑内部的物体。他们将运用广泛的新兴技术，比如窗户上的半透明光伏、用于泄漏检测的湿度传感器以及带墙板的印刷加热器。

结合建筑结构的变化，比如更多地使用具有集成电子功能的预制面板，结合这些技术有望促进预测性维护的智慧建筑，更节能，并响应居住者的需求。

数字泄漏检测

家里发生过漏水的人都明白，这是十分烦人且昂贵的，墙壁、天花板和地板都需要更换。另外，受影响的区域已经停止运作，而所有东西都使用噪音极大的风扇和除湿机进行干燥。显然，降低泄漏可能性和严重程度的技术将为家庭和企业主以及保险公司带来显著的好处。

印刷式湿度传感器是一种很有前途的潜在解决方案，假如将其集成到墙壁和地板中，将能够在很早的阶段检测到泄漏并提醒建筑物的所有者。瑞典公司InviSense开发了一种主要针对浴室的方法。印刷的RFID天线线圈涂有吸湿材料。共振频率会伴随水分的变化而变化，然后能被RFID阅读器检测到。虽说能非破坏性地对瓷砖后面的泄漏进行测试，但它不能提供持续的反馈。

英国公司Laiier正在开发另一种泄漏检测方法。它提供低成本的电容式传感器，这些传感器由碳基墨水制成，能使用传统的图形打印机生产。薄膜传感器格式让它们能够放置在洗碗机、洗衣机、锅炉和管道等电器下方，甚至能放置在地板下或墙壁内。传感器连接到云端，因此能够在检测到水分增加时向业主提供警报，从而能够在泄漏变得严重之前进行维修。

集成加热、照明和布线

多年来，房屋建造技术并未发生重大变化，大多数房屋仍在使用传统建筑材料在现场建造。管道和电力在施工过程中安装，每次施工都需要熟练的体力劳动。尽管多年来大多数汽车都是在高度自动化的生产线上生产的，但房屋基本上仍然是手工制作的。

因此，通过将功能集成到建筑材料中，能同时降低建筑成本并为建筑物的居住者提供附加价值。有希望的例子包括将电加热器整合到墙板中，从而消除对难看的独立式散热器的需求。电气开关、接线、照明和其他传感器类型也能在安装之前安装到墙面板中，从而减少对增加成本和造成视觉混乱的单独固定装置的需求。

提高能源效率

更有效地为家庭供暖和供电对于实现二氧化碳排放目标十分关键，因为当下发达国家约30%的排放来自家庭家庭。虽说更广泛地采用诸如更厚的墙壁/屋顶绝缘等成熟技术显然很重要，但新兴技术也有很大的贡献空间。

当下约有3.5%的英国家庭安装了光伏太阳能电池板，是创新的持续目标。一种新兴的方法是构建串联光伏电池，它运用额外的吸光层更有效地收集太阳能。牛津光伏在这方面处于领先地位，其“硅上钙钛矿”串联架构展示了更高的效率（在近期的实验室示例中为29.5%）。它当下正在开发一条生产线，以批量生产这些高效串联电池。

然则，刚性屋顶太阳能电池板并不是每个建筑物的可行选择。另一种选择是半透明太阳能电池，它能作为薄膜应用于窗户。虽说效率较低，但考虑到吸收的光明显较少，半透明太阳能电池让现有的窗户能够用于能量收集。当下处于早期阶段的进一步发展是光致变色光伏，它会在阳光明媚的日子吸收更高比例的阳光。

数字革命的另一个前沿

至今为止，不管是住宅建筑还是商业建筑，从数字革命中受益的速度都很缓慢。建筑物内有许多高科技项目，但一般而言，很少有现代技术集成到建筑物本身的结构中。这将在未来几年发生变化，“智慧建筑”能够实现预测性维护、高效施工，并且从一开始就将传感/加热/照明/能量收集集成到建筑材料中，变得愈来愈普遍。