氣候與能源危機雙重壓力之下的建筑能效
物業的價值在很大程度上受到建筑物能源效率的影響。在物聯網的幫助下,能源優化正成為減少能源使用的最有效方法之一,從而提高房產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、監測我們健康狀況的身體傳感器以及許多其他智能物聯網應用。然而,建筑行業卻是適應智能解決方案相當緩慢的行業領域之一,盡管事實上建筑的能源效率是一個熱門話題 ,但現實卻是:
- 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;
- 今天歐洲 75% 的建筑不節能,預計到 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時期,業主將因此花費大量資金;
- 為了實現到 2030 年將排放量減少 55% 的歐盟總體目標,建筑行業需要將自身的排放量減少 60%。
歐洲正在經歷一場能源危機,許多公用事業公司正在回歸以化石為基礎的能源生產以滿足需求,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網和人工智能?
簡短的回答是:兩者都有!
解決上述挑戰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。顯然,這是需要做的事情,但我們也要面對現實——因為我們不能在一夜之間做到這一點。目前歐洲存量建筑的能源更新率僅為 1%,而全球現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資源的稀缺性,這是一個相當大的挑戰。
對于眾多行業而言,數字化為應對挑戰提供了另一種方式。收集與建筑物室內氣候、建筑物外部天氣條件、能源消耗和供暖系統性能相關的各種數據,并分析和可視化這些數據,可以對建筑物的能源性能產生有價值的見解,進而指導供暖和冷卻系統優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造的,而是通過利用物聯網和人工智能引擎來收集和處理建筑數據。技術已經存在,與機械結構相比,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:智能建筑解決方案是對建筑能源改造的補充;而不是替換!
現實情況是,建筑行業在數字化方面有點落后。數據的收集和可視化不僅可以用于降低能源消耗,還可以支持有關投資地點和原因的決策。截至今天,企業組織的 80-90% 的數據是非結構化的。優化能源效率所需的數據點(例如濕度、溫度、電力消耗、建筑基礎設施等數據)通常是可用和結構化的。
與此同時,只有少數人知道或記得智能建筑的開創性工作可以追溯到 1977 年——那一年,西屋電氣的年輕工程師 James Southerland 建造了他的 ECHO IV計算機。除了證明控制面板可以控制鬧鐘和電視之外,它還可以遠程控制恒溫器——在這個時間點上非常具有前瞻性!
回到今天,讓我們稍微反思一下建筑能源管理的商業價值。
金錢談判——能源管理的商業利益
數據驅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,當然根據具體情況,每年能源成本降低 10%-15% 是可以很好地實現的,特別是通過降低和更動態地調整供暖系統的供應溫度,而且這是非常容易實現的。
另一個關鍵方面,也許更有價值的監測,是供暖系統技術故障的早期檢測。典型的問題是閥門的溫度傳感器或伺服電機出現故障。除了不必要的能源成本外,還可以避免加熱系統的后續維修或更換成本。遠程檢測和分析有助于最大限度地減少服務人員的現場訪問,并使他們能夠在第一次訪問時解決問題。
從業主的角度來看,財產價值顯然是至關重要的。投資方正在從能源效率的角度優化他們的房地產資產組合。雖然高能效建筑面臨成為擱淺資產的風險,但對能源管理和優化的投資可以顯著增加房產價值。
正如我們所看到的,對數據驅動的建筑物能源管理的投資可以在短時間內產生巨大的商業價值,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。收集的數據將進一步提供在哪里投資翻新以最大化投資回報的見解。
結論與展望
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走過了漫長的道路,建筑領域具有從數字化落后者發展為創新熱點的明顯潛力。
虛擬傳感器的概念允許聚合和組合來自各種來源的數據,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據流的支持下,創建全面的建筑數字孿生變得越來越現實。數字孿生不僅代表建筑物的物理結構,還代表所有有效的操作技術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。
機器學習和人工智能是數據驅動的智能建筑的開端,它們可以自我控制并不斷學習新模式以自我優化其運營。
樓宇自動化的成功有許多推動因素,從人工智能系統到傳感器和執行器,最后但并非最不重要的是物聯網連接。在這個行業領域取得成功的關鍵也是生態系統中的共同價值創造,以將智能建筑變為現實。
如今,綠色環保已成為當前建筑行業的發展目標之一,而且提升建筑能效也是各國實現雙碳目標的必由之路。由千家網主辦的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“數智賦能,碳索新未來”,其中如何打造更低碳、更環保的智能建筑將成為本屆峰會主要探討的主題之一。