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＂AI+＂建筑節(jié)能漸行漸近
發(fā)布時間：2020-11-12 08:44
清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年，中國民用建筑建造能耗為5.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，建筑運行總商品能耗為10億噸標(biāo)準(zhǔn)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(jié)能減排任務(wù)艱巨。
然而記者在采訪中獲悉，隨著人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速向各行業(yè)滲透，現(xiàn)如今，建筑節(jié)能領(lǐng)域的理念也已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。一改以往只在建筑墻體、配套電器設(shè)備等方面做文章的慣例，開始重視向管理節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能發(fā)展。
據(jù)介紹，AI與建筑的跨界融合，不僅可充分挖掘建筑的節(jié)能潛力，還能讓用戶體驗更舒適、節(jié)能管理更便捷，更深層次挖掘建筑能耗數(shù)據(jù)的經(jīng)濟價值和社會效益。
個性化建筑節(jié)能管理受推崇
“目前90%的建筑還不能實現(xiàn)高效、有良好用戶體驗感的節(jié)能運行，建筑領(lǐng)域節(jié)能空間巨大。”中易物聯(lián)網(wǎng)研究院院長雷鈺云告訴記者，從中易物聯(lián)網(wǎng)研究院的1000多個項目數(shù)據(jù)來看，這些建筑大約有高達30%的節(jié)能空間。
他介紹，過去大量的節(jié)能項目多聚焦在節(jié)能設(shè)備本身，例如采用LED照明、變頻空調(diào)、電梯、水泵等?，F(xiàn)階段我國一部分樓宇雖然也推廣應(yīng)用了建筑能耗管理系統(tǒng)，可以根據(jù)設(shè)置好的程序?qū)﹄娏Α⒄彰?、空調(diào)等動力設(shè)備進行智能化運行調(diào)節(jié)。然而，因樓宇能效智能化監(jiān)測管理不足，實際應(yīng)用中大部分系統(tǒng)僅作為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和自動控制使用，真正能夠?qū)崿F(xiàn)既定節(jié)能目標(biāo)的系統(tǒng)很少。
雷鈺云表示，由于寫字樓內(nèi)部的能耗設(shè)備數(shù)量很多，需求各異，僅作為監(jiān)測和自動控制的能耗監(jiān)管壓力較大，也并不能最有效地節(jié)能。為了實時監(jiān)測室內(nèi)光照與溫度信息，并對燈具和空調(diào)運行狀態(tài)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(jié)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(tǒng)的設(shè)計，建立人工智能模型，實現(xiàn)精細化節(jié)能管控。
他進一步解釋道，所謂時間維度，是根據(jù)建筑內(nèi)人員停留時間自動控制照明、空調(diào)；空間維度，是根據(jù)建筑內(nèi)人員分布、室外光照、溫度等分區(qū)域調(diào)節(jié)用能設(shè)備；身份維度，則依據(jù)建筑內(nèi)不同崗位用戶的不同用能習(xí)慣，設(shè)計個性化節(jié)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(tǒng)。該門禁系統(tǒng)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(shè)置和匹配，還可以避免手動選擇電梯樓層。
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心研究員、綠色建筑發(fā)展處負責(zé)人梁浩介紹，綠色建筑倡導(dǎo)建筑智慧運行，例如社區(qū)通過刷臉授權(quán)、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(nèi)后，基于AI的精細化管理還需要在照明、通風(fēng)、空調(diào)、飲水機、水泵、會議室接待設(shè)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(shù)據(jù)供決策參考。
“這種精細化、智能化的建筑節(jié)能實施方案，與傳統(tǒng)的建筑節(jié)能相比，有很多優(yōu)勢，比如讓人與物相關(guān)聯(lián)；可根據(jù)人物身份、習(xí)慣、狀態(tài)等自動調(diào)節(jié)；還可以形成聯(lián)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(jiān)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(jié)能，對建筑內(nèi)區(qū)域進行用電量統(tǒng)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(diào)開關(guān)，并及時發(fā)現(xiàn)耗能異常。
而雷鈺云提出，與目前常見建筑能耗監(jiān)測平臺不同的是，基于AI和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以建立以人為中心的樓宇節(jié)能管控大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)四種功能：樓宇個性化服務(wù)、節(jié)能決策數(shù)據(jù)依據(jù)、AI學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用體驗算法優(yōu)化。
通過采集大量終端數(shù)據(jù)，就可以了解設(shè)備從安裝到運維全程的狀態(tài)，實現(xiàn)BIM的建立以及運營。結(jié)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(shù)據(jù)，系統(tǒng)地檢測和管理資產(chǎn)壽命周期、線路健康狀況、設(shè)備狀態(tài)預(yù)警、能耗異常數(shù)據(jù)等。
同濟大學(xué)機械與能源工程學(xué)院教授潘毅群也曾表示，隨著BIM的推廣應(yīng)用，建筑從單一的能耗監(jiān)測逐漸過渡到室內(nèi)環(huán)境的綜合監(jiān)測，Wi-Fi和移動終端通訊數(shù)據(jù)也有可能用于綠色建筑的運維管理。采用大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法和云計算處理實時、海量和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑能源數(shù)據(jù)，可以為建筑提供有效的節(jié)能方案，提高建筑能效。
“建筑不論是節(jié)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(biāo)準(zhǔn)較為強調(diào)社會效益、環(huán)境效益，2019年修訂《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》后，綠色建筑進入了“3.0時代”，新版的評價指標(biāo)體系更加重視安全耐久、健康舒適、環(huán)境宜居、資源節(jié)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(biāo)。
“AI+”建筑節(jié)能處于新基建風(fēng)口
AI的實現(xiàn)離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。賽迪智庫電子信息研究所前不久發(fā)布的《“新基建”發(fā)展白皮書》就指出，物聯(lián)網(wǎng)專用芯片是“新基建”引入的投資新風(fēng)口之一。物聯(lián)網(wǎng)的連接設(shè)備構(gòu)成種類多樣，針對智能硬件、智能家電和智能計量等不同應(yīng)用場景的物聯(lián)網(wǎng)專用芯片市場需求廣闊。
“2020年全球活躍物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達到100億臺，到2025年全球活躍的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達到220億臺，超過2020年的一倍還多。到2025年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場將達到1.1萬億美元。這些數(shù)據(jù)說明2020年將是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的爆發(fā)之年，一個真正萬物互聯(lián)的時代已經(jīng)來臨。”北京物聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)應(yīng)用協(xié)會創(chuàng)始人、秘書長李佳對記者表示。
中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院發(fā)布的《2019—2021年中國物聯(lián)網(wǎng)市場預(yù)測與展望數(shù)據(jù)》指出，人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的應(yīng)用，成為驅(qū)動物聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展的主要因素。智慧電力、智能家居等都是物聯(lián)網(wǎng)主要的應(yīng)用場景。
“基于AI的建筑節(jié)能就是新基建的典型應(yīng)用之一。”雷鈺云認為，在7個新基建領(lǐng)域中，基于AI的建筑節(jié)能就涉及到5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)4個領(lǐng)域，這讓AI在建筑節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)揮充滿了想象力。(實習(xí)記者 齊琛冏)
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