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(yàn)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(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
個(gè)性化建筑節(jié)能管理受推崇
“目前90%的建筑還不能實(shí)現(xiàn)高效、有良好用戶體驗(yàn)感的節(jié)能運(yùn)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(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)來看，這些建筑大約有高達(dá)30%的節(jié)能空間。
他介紹，過去大量的節(jié)能項(xiàng)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。現(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彰鳌⒖照{(diào)等動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行智能化運(yùn)行調(diào)節(jié)。然而，因樓宇能效智能化監(jiān)測管理不足，實(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)時(shí)監(jiān)測室內(nèi)光照與溫度信息，并對(duì)燈具和空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能控制，能耗的精細(xì)化管理變得越來越重要。
“因此，可以換個(gè)角度重新審視建筑節(jié)能的空間。”他介紹，可以從時(shí)間、空間和身份三個(gè)維度進(jìn)行建筑能耗管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，建立人工智能模型，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化節(jié)能管控。
他進(jìn)一步解釋道，所謂時(shí)間維度，是根據(jù)建筑內(nèi)人員停留時(shí)間自動(dòng)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(jì)個(gè)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(shí)別人物身份，更好地從時(shí)間、空間、身份三個(gè)維度對(duì)人物所需能源進(jìn)行設(shè)置和匹配，還可以避免手動(dòng)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(fù)責(zé)人梁浩介紹，綠色建筑倡導(dǎo)建筑智慧運(yùn)行，例如社區(qū)通過刷臉授權(quán)、合理進(jìn)出，可以有效減少人員直接接觸，這對(duì)提高疫情防控能力具有一定作用。
通過門禁進(jìn)入室內(nèi)后，基于AI的精細(xì)化管理還需要在照明、通風(fēng)、空調(diào)、飲水機(jī)、水泵、會(huì)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(xì)化、智能化的建筑節(jié)能實(shí)施方案，與傳統(tǒng)的建筑節(jié)能相比，有很多優(yōu)勢(shì)，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(dòng)調(diào)節(jié);還可以形成聯(lián)動(dòng)決策機(jī)制。”雷鈺云說。
AI讓建筑用能更智慧
AI與人進(jìn)行交互，可讓建筑比普通的能耗監(jiān)測平臺(tái)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(duì)建筑內(nèi)區(qū)域進(jìn)行用電量統(tǒng)計(jì)，通過基于BIM(建筑信息模型)的智能化運(yùn)維平臺(tái)可在后臺(tái)管理照明和空調(diào)開關(guān)，并及時(shí)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(tái)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(shí)現(xiàn)四種功能：樓宇個(gè)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(yàn)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(yùn)維全程的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)BIM的建立以及運(yùn)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(jì)大學(xué)機(jī)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(dòng)終端通訊數(shù)據(jù)也有可能用于綠色建筑的運(yùn)維管理。采用大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法和云計(jì)算處理實(shí)時(shí)、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(yàn)。”雷鈺云說，而精細(xì)的管理帶來的正是舒適性提升。
對(duì)此，梁浩也表示認(rèn)同。他介紹，過去的綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)較為強(qiáng)調(diào)社會(huì)效益、環(huán)境效益，2019年修訂《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》后，綠色建筑進(jìn)入了“3.0時(shí)代”，新版的評(píng)價(jià)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(yàn)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(shí)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(duì)智能硬件、智能家電和智能計(jì)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(dá)到100億臺(tái)，到2025年全球活躍的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到220億臺(tái)，超過2020年的一倍還多。到2025年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場將達(dá)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(gè)真正萬物互聯(lián)的時(shí)代已經(jīng)來臨。”北京物聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)創(chuàng)始人、秘書長李佳對(duì)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(dòng)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(rèn)為，在7個(gè)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(gè)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。
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(yàn)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(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
個(gè)性化建筑節(jié)能管理受推崇
“目前90%的建筑還不能實(shí)現(xiàn)高效、有良好用戶體驗(yàn)感的節(jié)能運(yùn)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(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)來看，這些建筑大約有高達(dá)30%的節(jié)能空間。
他介紹，過去大量的節(jié)能項(xiàng)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。現(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彰鳌⒖照{(diào)等動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行智能化運(yùn)行調(diào)節(jié)。然而，因樓宇能效智能化監(jiān)測管理不足，實(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)時(shí)監(jiān)測室內(nèi)光照與溫度信息，并對(duì)燈具和空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能控制，能耗的精細(xì)化管理變得越來越重要。
“因此，可以換個(gè)角度重新審視建筑節(jié)能的空間。”他介紹，可以從時(shí)間、空間和身份三個(gè)維度進(jìn)行建筑能耗管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，建立人工智能模型，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化節(jié)能管控。
他進(jìn)一步解釋道，所謂時(shí)間維度，是根據(jù)建筑內(nèi)人員停留時(shí)間自動(dòng)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(jì)個(gè)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(shí)別人物身份，更好地從時(shí)間、空間、身份三個(gè)維度對(duì)人物所需能源進(jìn)行設(shè)置和匹配，還可以避免手動(dòng)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(fù)責(zé)人梁浩介紹，綠色建筑倡導(dǎo)建筑智慧運(yùn)行，例如社區(qū)通過刷臉授權(quán)、合理進(jìn)出，可以有效減少人員直接接觸，這對(duì)提高疫情防控能力具有一定作用。
通過門禁進(jìn)入室內(nèi)后，基于AI的精細(xì)化管理還需要在照明、通風(fēng)、空調(diào)、飲水機(jī)、水泵、會(huì)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(xì)化、智能化的建筑節(jié)能實(shí)施方案，與傳統(tǒng)的建筑節(jié)能相比，有很多優(yōu)勢(shì)，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(dòng)調(diào)節(jié);還可以形成聯(lián)動(dòng)決策機(jī)制。”雷鈺云說。
AI讓建筑用能更智慧
AI與人進(jìn)行交互，可讓建筑比普通的能耗監(jiān)測平臺(tái)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(duì)建筑內(nèi)區(qū)域進(jìn)行用電量統(tǒng)計(jì)，通過基于BIM(建筑信息模型)的智能化運(yùn)維平臺(tái)可在后臺(tái)管理照明和空調(diào)開關(guān)，并及時(shí)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(tái)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(shí)現(xiàn)四種功能：樓宇個(gè)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(yàn)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(yùn)維全程的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)BIM的建立以及運(yùn)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(jì)大學(xué)機(jī)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(dòng)終端通訊數(shù)據(jù)也有可能用于綠色建筑的運(yùn)維管理。采用大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法和云計(jì)算處理實(shí)時(shí)、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(yàn)。”雷鈺云說，而精細(xì)的管理帶來的正是舒適性提升。
對(duì)此，梁浩也表示認(rèn)同。他介紹，過去的綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)較為強(qiáng)調(diào)社會(huì)效益、環(huán)境效益，2019年修訂《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》后，綠色建筑進(jìn)入了“3.0時(shí)代”，新版的評(píng)價(jià)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(yàn)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(shí)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(duì)智能硬件、智能家電和智能計(jì)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(dá)到100億臺(tái)，到2025年全球活躍的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到220億臺(tái)，超過2020年的一倍還多。到2025年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場將達(dá)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(gè)真正萬物互聯(lián)的時(shí)代已經(jīng)來臨。”北京物聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)創(chuàng)始人、秘書長李佳對(duì)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(dòng)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(rèn)為，在7個(gè)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(gè)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。
