氣候與能源危機(jī)雙重壓力之下的建筑能效
物業(yè)的價值在很大程度上受到建筑物能源效率的影響。在物聯(lián)網(wǎng)的幫助下,能源優(yōu)化正成為減少能源使用的最有效方法之一,從而提高房產(chǎn)價值并減少二氧化碳排放。
如今,我們周圍的世界變得越來越智能。我們看到自動駕駛汽車、培育蘋果樹的無人機(jī)、監(jiān)測我們健康狀況的身體傳感器以及許多其他智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。然而,建筑行業(yè)卻是適應(yīng)智能解決方案相當(dāng)緩慢的行業(yè)領(lǐng)域之一,盡管事實(shí)上建筑的能源效率是一個熱門話題 ,但現(xiàn)實(shí)卻是:
- 以歐盟為例,總的來說,歐盟的建筑物占其能源消耗的 40% 和溫室氣體排放的 36%,這根本不可持續(xù);
- 今天歐洲 75% 的建筑不節(jié)能,預(yù)計(jì)到 2050 年這些建筑中的 95% 仍將使用,這意味著特別是在能源危機(jī)時期,業(yè)主將因此花費(fèi)大量資金;
- 為了實(shí)現(xiàn)到 2030 年將排放量減少 55% 的歐盟總體目標(biāo),建筑行業(yè)需要將自身的排放量減少 60%。
歐洲正在經(jīng)歷一場能源危機(jī),許多公用事業(yè)公司正在回歸以化石為基礎(chǔ)的能源生產(chǎn)以滿足需求,但資金、時間和資源都有限,包括如何投資都是問題。
如何投資——鋼鐵和混凝土還是物聯(lián)網(wǎng)和人工智能?
簡短的回答是:兩者都有!
解決上述挑戰(zhàn)的明顯方法是改善建筑隔熱、更換窗戶、用熱泵和太陽能電池板取代化石供暖系統(tǒng)。顯然,這是需要做的事情,但我們也要面對現(xiàn)實(shí)——因?yàn)槲覀儾荒茉谝灰怪g做到這一點(diǎn)。目前歐洲存量建筑的能源更新率僅為 1%,而全球現(xiàn)存的大部分建筑存量到 2050 年仍將存在。
如果到 2030 年將建筑部門的碳排放量減少 60%,歐洲存量建筑的能源更新率需要翻倍——考慮到建筑材料的高昂成本和該行業(yè)資源的稀缺性,這是一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
對于眾多行業(yè)而言,數(shù)字化為應(yīng)對挑戰(zhàn)提供了另一種方式。收集與建筑物室內(nèi)氣候、建筑物外部天氣條件、能源消耗和供暖系統(tǒng)性能相關(guān)的各種數(shù)據(jù),并分析和可視化這些數(shù)據(jù),可以對建筑物的能源性能產(chǎn)生有價值的見解,進(jìn)而指導(dǎo)供暖和冷卻系統(tǒng)優(yōu)化建筑物的能源消耗并最大限度地減少碳排放。
在這種方法中,價值不是通過建筑隔熱和更換窗戶來創(chuàng)造的,而是通過利用物聯(lián)網(wǎng)和人工智能引擎來收集和處理建筑數(shù)據(jù)。技術(shù)已經(jīng)存在,與機(jī)械結(jié)構(gòu)相比,所需的投資要少得多,而且可以更快地取得成果。但我們也要明確一點(diǎn):智能建筑解決方案是對建筑能源改造的補(bǔ)充;而不是替換!
現(xiàn)實(shí)情況是,建筑行業(yè)在數(shù)字化方面有點(diǎn)落后。數(shù)據(jù)的收集和可視化不僅可以用于降低能源消耗,還可以支持有關(guān)投資地點(diǎn)和原因的決策。截至今天,企業(yè)組織的 80-90% 的數(shù)據(jù)是非結(jié)構(gòu)化的。優(yōu)化能源效率所需的數(shù)據(jù)點(diǎn)(例如濕度、溫度、電力消耗、建筑基礎(chǔ)設(shè)施等數(shù)據(jù))通常是可用和結(jié)構(gòu)化的。
與此同時,只有少數(shù)人知道或記得智能建筑的開創(chuàng)性工作可以追溯到 1977 年——那一年,西屋電氣的年輕工程師 James Southerland 建造了他的 ECHO IV計(jì)算機(jī)。除了證明控制面板可以控制鬧鐘和電視之外,它還可以遠(yuǎn)程控制恒溫器——在這個時間點(diǎn)上非常具有前瞻性!
回到今天,讓我們稍微反思一下建筑能源管理的商業(yè)價值。
金錢談判——能源管理的商業(yè)利益
數(shù)據(jù)驅(qū)動的能源消耗降低將非常明顯地降低能源成本。看看更大的、多租戶的(公寓)建筑,當(dāng)然根據(jù)具體情況,每年能源成本降低 10%-15% 是可以很好地實(shí)現(xiàn)的,特別是通過降低和更動態(tài)地調(diào)整供暖系統(tǒng)的供應(yīng)溫度,而且這是非常容易實(shí)現(xiàn)的。
另一個關(guān)鍵方面,也許更有價值的監(jiān)測,是供暖系統(tǒng)技術(shù)故障的早期檢測。典型的問題是閥門的溫度傳感器或伺服電機(jī)出現(xiàn)故障。除了不必要的能源成本外,還可以避免加熱系統(tǒng)的后續(xù)維修或更換成本。遠(yuǎn)程檢測和分析有助于最大限度地減少服務(wù)人員的現(xiàn)場訪問,并使他們能夠在第一次訪問時解決問題。
從業(yè)主的角度來看,財(cái)產(chǎn)價值顯然是至關(guān)重要的。投資方正在從能源效率的角度優(yōu)化他們的房地產(chǎn)資產(chǎn)組合。雖然高能效建筑面臨成為擱淺資產(chǎn)的風(fēng)險,但對能源管理和優(yōu)化的投資可以顯著增加房產(chǎn)價值。
正如我們所看到的,對數(shù)據(jù)驅(qū)動的建筑物能源管理的投資可以在短時間內(nèi)產(chǎn)生巨大的商業(yè)價值,而且投資有限。這不會消除對建筑能源改造的需要,但可以快速提高能源效率。收集的數(shù)據(jù)將進(jìn)一步提供在哪里投資翻新以最大化投資回報的見解。
結(jié)論與展望
自從 James Southerland 于 1977 年建造他的 ECHO IV 家用電腦以來,智能建筑能源管理已經(jīng)走過了漫長的道路,建筑領(lǐng)域具有從數(shù)字化落后者發(fā)展為創(chuàng)新熱點(diǎn)的明顯潛力。
虛擬傳感器的概念允許聚合和組合來自各種來源的數(shù)據(jù),而無需在每個位置安裝物理傳感器。
在來自物理和虛擬傳感器的加速數(shù)據(jù)流的支持下,創(chuàng)建全面的建筑數(shù)字孿生變得越來越現(xiàn)實(shí)。數(shù)字孿生不僅代表建筑物的物理結(jié)構(gòu),還代表所有有效的操作技術(shù)以及建筑物的使用情況。能源效率只是建筑管理的眾多方面之一。
機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能是數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能建筑的開端,它們可以自我控制并不斷學(xué)習(xí)新模式以自我優(yōu)化其運(yùn)營。
樓宇自動化的成功有許多推動因素,從人工智能系統(tǒng)到傳感器和執(zhí)行器,最后但并非最不重要的是物聯(lián)網(wǎng)連接。在這個行業(yè)領(lǐng)域取得成功的關(guān)鍵也是生態(tài)系統(tǒng)中的共同價值創(chuàng)造,以將智能建筑變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
如今,綠色環(huán)保已成為當(dāng)前建筑行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)之一,而且提升建筑能效也是各國實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的必由之路。由千家網(wǎng)主辦的2022年第23屆中國國際建筑智能化峰會將于近期正式拉開帷幕,本屆峰會主題為“數(shù)智賦能,碳索新未來”,其中如何打造更低碳、更環(huán)保的智能建筑將成為本屆峰會主要探討的主題之一。