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"AI+"建筑節能漸行漸近

發布時間:2020-11-16點擊數:43

   清華大學建筑節能研究中心發布的數據顯示,2018年,中國民用建筑建造能耗為5.2億噸標準煤,建筑運行總商品能耗為10億噸標準煤,分別占全國能源消費總量的11%、22%。換言之,二者能耗合計占到全國總能耗的三分之一,節能減排任務艱巨。
    然而記者在采訪中獲悉,隨著人工智能(AI)、物聯網技術快速向各行業滲透,現如今,建筑節能領域的理念也已經發生了翻天覆地的變化。一改以往只在建筑墻體、配套電器設備等方面做文章的慣例,開始重視向管理節能、系統節能發展。
    據介紹,AI與建筑的跨界融合,不僅可充分挖掘建筑的節能潛力,還能讓用戶體驗更舒適、節能管理更便捷,更深層次挖掘建筑能耗數據的經濟價值和社會效益。
    個性化建筑節能管理受推崇
    “目前90%的建筑還不能實現高效、有良好用戶體驗感的節能運行,建筑領域節能空間巨大。”中易物聯網研究院院長雷鈺云告訴記者,從中易物聯網研究院的1000多個項目數據來看,這些建筑大約有高達30%的節能空間。
    他介紹,過去大量的節能項目多聚焦在節能設備本身,例如采用LED照明、變頻空調、電梯、水泵等。現階段我國一部分樓宇雖然也推廣應用了建筑能耗管理系統,可以根據設置好的程序對電力、照明、空調等動力設備進行智能化運行調節。然而,因樓宇能效智能化監測管理不足,實際應用中大部分系統僅作為設備狀態監視和自動控制使用,真正能夠實現既定節能目標的系統很少。
    雷鈺云表示,由于寫字樓內部的能耗設備數量很多,需求各異,僅作為監測和自動控制的能耗監管壓力較大,也并不能最有效地節能。為了實時監測室內光照與溫度信息,并對燈具和空調運行狀態進行智能控制,能耗的精細化管理變得越來越重要。
    “因此,可以換個角度重新審視建筑節能的空間。”他介紹,可以從時間、空間和身份三個維度進行建筑能耗管理系統的設計,建立人工智能模型,實現精細化節能管控。
    他進一步解釋道,所謂時間維度,是根據建筑內人員停留時間自動控制照明、空調;空間維度,是根據建筑內人員分布、室外光照、溫度等分區域調節用能設備;身份維度,則依據建筑內不同崗位用戶的不同用能習慣,設計個性化節能管理方案。
    以一座辦公樓為例,首先需要在辦公樓的入口安裝人工智能門禁系統。該門禁系統可以通過識別人物身份,更好地從時間、空間、身份三個維度對人物所需能源進行設置和匹配,還可以避免手動選擇電梯樓層。
    住房和城鄉建設部科技與產業化發展中心研究員、綠色建筑發展處負責人梁浩介紹,綠色建筑倡導建筑智慧運行,例如社區通過刷臉授權、合理進出,可以有效減少人員直接接觸,這對提高疫情防控能力具有一定作用。
    通過門禁進入室內后,基于AI的精細化管理還需要在照明、通風、空調、飲水機、水泵、會議室接待設備等安裝傳感器,如紅外傳感器、溫濕度傳感器、PM2.5傳感器,采集數據供決策參考。
    “這種精細化、智能化的建筑節能實施方案,與傳統的建筑節能相比,有很多優勢,比如讓人與物相關聯;可根據人物身份、習慣、狀態等自動調節;還可以形成聯動決策機制。”雷鈺云說。
    AI讓建筑用能更智慧
    AI與人進行交互,可讓建筑比普通的能耗監測平臺更加“智慧”。記者在之前采訪中了解到,部分新建的智慧型樓宇較為注重綠色節能,對建筑內區域進行用電量統計,通過基于BIM(建筑信息模型)的智能化運維平臺可在后臺管理照明和空調開關,并及時發現耗能異常。
    而雷鈺云提出,與目前常見建筑能耗監測平臺不同的是,基于AI和物聯網技術,可以建立以人為中心的樓宇節能管控大數據系統,從而實現四種功能:樓宇個性化服務、節能決策數據依據、AI學習數據共享、應用體驗算法優化。
    通過采集大量終端數據,就可以了解設備從安裝到運維全程的狀態,實現BIM的建立以及運營。結合了人工智能算法的建筑模型還可以收集處理更多的大數據,系統地檢測和管理資產壽命周期、線路健康狀況、設備狀態預警、能耗異常數據等。
    同濟大學機械與能源工程學院教授潘毅群也曾表示,隨著BIM的推廣應用,建筑從單一的能耗監測逐漸過渡到室內環境的綜合監測,Wi-Fi和移動終端通訊數據也有可能用于綠色建筑的運維管理。采用大數據分析、人工智能算法和云計算處理實時、海量和復雜結構的建筑能源數據,可以為建筑提供有效的節能方案,提高建筑能效。
    “建筑不論是節能,還是降低成本,其核心都是為使用者提供最舒適的體驗。”雷鈺云說,而精細的管理帶來的正是舒適性提升。
    對此,梁浩也表示認同。他介紹,過去的綠色建筑評價標準較為強調社會效益、環境效益,2019年修訂《綠色建筑評價標準》后,綠色建筑進入了“3.0時代”,新版的評價指標體系更加重視安全耐久、健康舒適、環境宜居、資源節約、生活便利等以人民為中心,使人民有獲得感、體驗感、幸福感的指標。
    “AI+”建筑節能處于新基建風口
    AI的實現離不開物聯網技術。賽迪智庫電子信息研究所前不久發布的《“新基建”發展白皮書》就指出,物聯網專用芯片是“新基建”引入的投資新風口之一。物聯網的連接設備構成種類多樣,針對智能硬件、智能家電和智能計量等不同應用場景的物聯網專用芯片市場需求廣闊。
    “2020年全球活躍物聯網設備數量將達到100億臺,到2025年全球活躍的物聯網設備數量將達到220億臺,超過2020年的一倍還多。到2025年,全球物聯網市場將達到1.1萬億美元。這些數據說明2020年將是物聯網應用的爆發之年,一個真正萬物互聯的時代已經來臨。”北京物聯網智能技術應用協會創始人、秘書長李佳對記者表示。
    中國電子信息產業發展研究院發布的《2019—2021年中國物聯網市場預測與展望數據》指出,人工智能、大數據等新技術的應用,成為驅動物聯網市場發展的主要因素。智慧電力、智能家居等都是物聯網主要的應用場景。
    “基于AI的建筑節能就是新基建的典型應用之一。”雷鈺云認為,在7個新基建領域中,基于AI的建筑節能就涉及到5G、大數據、人工智能、工業互聯網4個領域,這讓AI在建筑節能領域的發揮充滿了想象力。
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