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“AI+”建筑节能渐行渐近 个性化建筑节能管理受推崇

来源:中国能源报

3月23日,清华大学建筑节能研究中心发布的数据显示,2018年,中国民用建筑建造能耗为5.2亿吨标准煤,建筑运行总商品能耗为10亿吨标准煤,分别占全国能源消费总量的11%、22%。换言之,二者能耗合计占到全国总能耗的三分之一,节能减排任务艰巨。

然而记者在采访中获悉,随着人工智能(AI)、物联网技术快速向各行业渗透,现如今,建筑节能领域的理念也已经发生了翻天覆地的变化。一改以往只在建筑墙体、配套电器设备等方面做文章的惯例,开始重视向管理节能、系统节能发展。

据介绍,AI与建筑的跨界融合,不仅可充分挖掘建筑的节能潜力,还能让用户体验更舒适、节能管理更便捷,更深层次挖掘建筑能耗数据的经济价值和社会效益。

个性化建筑节能管理受推崇

“目前90%的建筑还不能实现高效、有良好用户体验感的节能运行,建筑领域节能空间巨大。”中易物联网研究院院长雷钰云告诉记者,从中易物联网研究院的1000多个项目数据来看,这些建筑大约有高达30%的节能空间。

他介绍,过去大量的节能项目多聚焦在节能设备本身,例如采用LED照明、变频空调、电梯、水泵等。现阶段我国一部分楼宇虽然也推广应用了建筑能耗管理系统,可以根据设置好的程序对电力、照明、空调等动力设备进行智能化运行调节。然而,因楼宇能效智能化监测管理不足,实际应用中大部分系统仅作为设备状态监视和自动控制使用,真正能够实现既定节能目标的系统很少。

雷钰云表示,由于写字楼内部的能耗设备数量很多,需求各异,仅作为监测和自动控制的能耗监管压力较大,也并不能最有效地节能。为了实时监测室内光照与温度信息,并对灯具和空调运行状态进行智能控制,能耗的精细化管理变得越来越重要。

“因此,可以换个角度重新审视建筑节能的空间。”他介绍,可以从时间、空间和身份三个维度进行建筑能耗管理系统的设计,建立人工智能模型,实现精细化节能管控。

他进一步解释道,所谓时间维度,是根据建筑内人员停留时间自动控制照明、空调;空间维度,是根据建筑内人员分布、室外光照、温度等分区域调节用能设备;身份维度,则依据建筑内不同岗位用户的不同用能习惯,设计个性化节能管理方案。

以一座办公楼为例,首先需要在办公楼的入口安装人工智能门禁系统。该门禁系统可以通过识别人物身份,更好地从时间、空间、身份三个维度对人物所需能源进行设置和匹配,还可以避免手动选择电梯楼层。

住房和城乡建设部科技与产业化发展中心研究员、绿色建筑发展处负责人梁浩介绍,绿色建筑倡导建筑智慧运行,例如社区通过刷脸授权、合理进出,可以有效减少人员直接接触,这对提高疫情防控能力具有一定作用。

通过门禁进入室内后,基于AI的精细化管理还需要在照明、通风、空调、饮水机、水泵、会议室接待设备等安装传感器,如红外传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器,采集数据供决策参考。

“这种精细化、智能化的建筑节能实施方案,与传统的建筑节能相比,有很多优势,比如让人与物相关联;可根据人物身份、习惯、状态等自动调节;还可以形成联动决策机制。”雷钰云说。

AI让建筑用能更智慧

AI与人进行交互,可让建筑比普通的能耗监测平台更加“智慧”。记者在之前采访中了解到,部分新建的智慧型楼宇较为注重绿色节能,对建筑内区域进行用电量统计,通过基于BIM(建筑信息模型)的智能化运维平台可在后台管理照明和空调开关,并及时发现耗能异常。

而雷钰云提出,与目前常见建筑能耗监测平台不同的是,基于AI和物联网技术,可以建立以人为中心的楼宇节能管控大数据系统,从而实现四种功能:楼宇个性化服务、节能决策数据依据、AI学习数据共享、应用体验算法优化。

通过采集大量终端数据,就可以了解设备从安装到运维全程的状态,实现BIM的建立以及运营。结合了人工智能算法的建筑模型还可以收集处理更多的大数据,系统地检测和管理资产寿命周期、线路健康状况、设备状态预警、能耗异常数据等。

同济大学机械与能源工程学院教授潘毅群也曾表示,随着BIM的推广应用,建筑从单一的能耗监测逐渐过渡到室内环境的综合监测,Wi-Fi和移动终端通讯数据也有可能用于绿色建筑的运维管理。采用大数据分析、人工智能算法和云计算处理实时、海量和复杂结构的建筑能源数据,可以为建筑提供有效的节能方案,提高建筑能效。

“建筑不论是节能,还是降低成本,其核心都是为使用者提供最舒适的体验。”雷钰云说,而精细的管理带来的正是舒适性提升。

对此,梁浩也表示认同。他介绍,过去的绿色建筑评价标准较为强调社会效益、环境效益,2019年修订《绿色建筑评价标准》后,绿色建筑进入了“3.0时代”,新版的评价指标体系更加重视安全耐久、健康舒适、环境宜居、资源节约、生活便利等以人民为中心,使人民有获得感、体验感、幸福感的指标。

“AI+”建筑节能处于新基建风口

AI的实现离不开物联网技术。赛迪智库电子信息研究所前不久发布的《“新基建”发展白皮书》就指出,物联网专用芯片是“新基建”引入的投资新风口之一。物联网的连接设备构成种类多样,针对智能硬件、智能家电和智能计量等不同应用场景的物联网专用芯片市场需求广阔。

“2020年全球活跃物联网设备数量将达到100亿台,到2025年全球活跃的物联网设备数量将达到220亿台,超过2020年的一倍还多。到2025年,全球物联网市场将达到1.1万亿美元。这些数据说明2020年将是物联网应用的爆发之年,一个真正万物互联的时代已经来临。”北京物联网智能技术应用协会创始人、秘书长李佳对记者表示。

中国电子信息产业发展研究院发布的《2019—2021年中国物联网市场预测与展望数据》指出,人工智能、大数据等新技术的应用,成为驱动物联网市场发展的主要因素。智慧电力、智能家居等都是物联网主要的应用场景。

“基于AI的建筑节能就是新基建的典型应用之一。”雷钰云认为,在7个新基建领域中,基于AI的建筑节能就涉及到5G、大数据、人工智能、工业互联网4个领域,这让AI在建筑节能领域的发挥充满了想象力。


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