建筑能源效率面臨越來越大的壓力
建筑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,能源優化正在成為減少能源使用的最有效方法之一,從而增加財產價值并減少二氧化碳排放。
世界變得越來越聰明——汽車自動駕駛、無人機培育蘋果樹,身體傳感器監測人體健康狀況,以及許多其他智能物聯網應用。然而,一個對智能解決方案適應速度相當緩慢的行業領域是建筑領域,盡管建筑的能源效率是一個熱門話題——有充分的理由:
總的來說,歐盟的建筑占能源消耗的40%和溫室氣體排放的36%,這根本是不可持續的
如今,歐洲75%的建筑都不是節能建筑,據預測,到2050年,其中95%的建筑仍將在使用,這意味著,尤其是在能源危機時期,業主們會浪費很多金錢為實現歐盟到2030年減排55%的總體目標,建筑行業需要將自己的排放量減少60%,這是非常苛刻的要求
歐洲正在經歷一場能源危機,許多公用事業企業為了滿足需求,正在退回到化石能源生產。呼吁采取行動的呼聲非常強烈,但資金、時間和資源都是有限的。最重要的問題是在哪里投資。
在哪里投資——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提高建筑隔熱性、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,但面對實現吧,這不可能一蹴而就。目前歐洲建筑存量的能源更新率為1%,而目前存在的全球大部分建筑存量到2050年仍將存在。如果建筑行業要在2030年之前減少60%的碳排放,那么歐洲建筑存量的能源更新率需要翻一番——考慮到建筑材料的采購成本和該行業資源的稀缺性,這是一個相當大的挑戰。
對于許多行業來說,數字化提供了另一種應對挑戰的方式。收集與建筑物的室內氣候、建筑物外的天氣狀況、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,進一步引導供暖和制冷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。技術已經具備,與機械施工相比,所需的投資要小得多,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與建筑能源改造相輔相成的,并不是替換!
但現實是,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來降低能源消耗,還可以支持有關投資地點和原因的決策。時至今日,一個組織的80-90%的數據是非結構化的。優化能源效率所需的數據點,如濕度、溫度、電力消耗、建筑基礎設施等數據,通常是可用的,且是結構化的。
與此同時,只有少數人知道或記得,智能建筑的開創性工作要追溯到1977年——這一年,西屋電氣的年輕工程師James Southerland建造了其ECHO IV(電子計算家庭操作員)計算機。除了證明控制面板可以控制鬧鐘和電視,其還可以遠程控制恒溫器——在這個時間點上非常具有前瞻性!
回到現今,反思一下建筑能源管理的商業價值。
金錢萬能——能源管理的商業利益
數據驅動的能源消耗減少將非常明顯地降低能源成本。著眼于更大的多租戶建筑,當然取決于具體情況,每年降低10%-15%的能源成本是很容易實現的,特別是通過降低和更動態地適應供暖系統的供應溫度。這是經典的唾手可得的果實!
另一個關鍵方面,也許更值得監控,是加熱系統技術故障的早期檢測。典型的問題是溫度傳感器或閥門伺服電機故障。除了不必要的能源成本外,還可以避免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,使其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。投資基金正從能源效率的角度優化其房地產資產組合。雖然能源效率極低的建筑有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提高物業價值。
如所看到的,投資于數據驅動的建筑能源管理可以在短時間內以有限的投資產生巨大的商業價值。這不會消除對建筑能源改造的需求,但可以迅速提高能源效率。收集到的數據將進一步提供在何處投資改造,以實現投資回報最大化的見解。
結論與展望
自1977年James Southerland建造ECHO IV家用電腦以來,智能建筑能源管理已經取得了長足的進步,建筑領域有明顯的潛力從數字化落后發展成為創新熱點。
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,創建建筑的全面數字孿生變得越來越現實。數字孿生不僅代表建筑的物理結構,還代表所有活躍的操作技術和建筑使用情況。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,這些建筑可以自我控制,并不斷學習新的模式來自我優化運營。
建筑自動化的成功有許多促成因素,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。在這一行業領域,成功的關鍵還在于生態系統中的共同價值創造,從而將智能建筑變成現實。