智能建筑是構(gòu)建更智能社區(qū)的基石

　　本文作者：Dr. Thorsten Müller, Head of Global Product Group: Building and Home Automation Solutions at ABB

　　ABB 樓宇和家庭自動化解決方案全球產(chǎn)品組負(fù)責(zé)人 Thorsten Müller 博士說，讓樓宇管理者能夠做出明智的、數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策，從而減少 CO2排放、優(yōu)化能源效率并創(chuàng)造一個更可持續(xù)的世界。

　　我們生活和工作的建筑，從工廠和辦公室等工業(yè)和商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施到私人住宅，被廣泛認(rèn)為是我們這個時代氣候變化和環(huán)境挑戰(zhàn)的最大貢獻者之一。

　　國際能源署 (IEA) 估計，建筑和建筑施工部門加起來占全球最終能源消耗總量的近三分之一，占直接二氧化碳排放量的近15%1。但是，也將建筑物確定為巨大的未開發(fā)效率潛力的來源。

　　將智能技術(shù)集成到新建筑和改造現(xiàn)有場地是釋放這種潛力的關(guān)鍵，也是保持希望根據(jù)格拉斯哥氣候公約和具有里程碑意義的 2015 年巴黎協(xié)定等全球條約將本世紀(jì)全球氣溫上升限制在 1.5°C 的希望的關(guān)鍵. 明智之舉

　　建筑脫碳的推動力不僅來自立法力量，還來自對在應(yīng)對氣候變化方面做出必要轉(zhuǎn)變的緊迫性的集體理解。

　　應(yīng)對排放挑戰(zhàn)有兩個方面——我們既需要減少總體能源使用量，又需要用可再生能源替代我們使用的大部分能源。無論挑戰(zhàn)是集成太陽能，還是降低整體消耗，智能技術(shù)和數(shù)據(jù)分析都至關(guān)重要。因此，碳中和建筑項目的工作范圍通常包括數(shù)字和自動化解決方案以及分布式能源的組合。

　　智能建筑部署互連技術(shù)，以提高能源管理、用水、空調(diào)、門禁、自動化、照明、遠(yuǎn)程監(jiān)控和通信網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵指標(biāo)的舒適度和性能。用于適應(yīng)性建筑的人工智能 (AI) 有助于優(yōu)化智能物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備收集的數(shù)據(jù)就是這樣一種創(chuàng)新，無觸摸界面也可以直接滿足 Covid-19 之后加強衛(wèi)生的需求。

　　例如，供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 和照明約占普通商業(yè)建筑能源使用量的 50%。更有效和高效地使用電力可以快速收回最初的技術(shù)支出。

　　一個智能系統(tǒng)的安裝成本可能約為 37500 美元，但如果它能節(jié)省 25% 的能源成本，則每年可節(jié)省約 23000 美元。這意味著該系統(tǒng)可在不到兩年的時間內(nèi)收回成本。通過采用智能自動化，管理人員可能會發(fā)現(xiàn)能源成本下降了 30% 到 50%3。

　　智能建筑系統(tǒng)將 HVAC 整合到一個整體解決方案中，從加熱和冷卻系統(tǒng)的中央控制和管理到房間級自動化。它們可以簡化現(xiàn)代建筑中智能自動化的實施，并使用預(yù)裝算法，可以對調(diào)節(jié)照明和 HVAC 水平等功能做出自主決策，以反映一天中的時間、外部環(huán)境、占用水平或其他變量。

　　與此同時，碳中和建筑中的分布式能源包括現(xiàn)場光伏 (PV) 技術(shù)、電動汽車充電器、儲能解決方案、電機和驅(qū)動器以及電源。 脫碳步驟

　　我經(jīng)常被問到碳中和項目實際上是什么樣子的。企業(yè)組織從哪里開始脫碳之旅?數(shù)字和自動化系統(tǒng)實際上做了什么?

　　要回答其中一些問題，首先要概述實現(xiàn)碳中和4的最大步驟。第一步是部署數(shù)字解決方案和能源管理，例如監(jiān)測、控制和優(yōu)化，這是建筑脫碳的核心。其次是提高能源效率;例如，利用樓宇管理系統(tǒng)和更高效的電機和驅(qū)動器。

　　作為第三步，使用熱泵和電動汽車充電器等解決方案最大限度地實現(xiàn)電氣化也很重要�？稍偕�能源解決方案的安裝還應(yīng)體現(xiàn)低碳戰(zhàn)略，從光伏技術(shù)和風(fēng)力渦輪機到電池和熱能儲存。最后一步涉及從電網(wǎng)采購可再生能源以抵消任何剩余排放。

　　Lüdenscheid和波爾沃的碳中和運營

　　我們在德國和芬蘭自有建筑的兩個突破性概念驗證項目展示了如何成功部署此類解決方案來運行 100% 碳中和的工業(yè)設(shè)施。然后，這些建筑創(chuàng)建了一個藍(lán)圖，使我們能夠?qū)⑽覀兙媒?jīng)考驗的知識帶給我們的客戶。

　　我們位于德國西部 Lüdenscheid 的旗艦工廠結(jié)合使用太陽能、智能能源管理和高效熱電聯(lián)產(chǎn)工廠，以節(jié)省大量的 CO25。在晴天，它可以滿足工廠 100% 的電力需求，并且每年減少 744 噸 CO2排放量。每當(dāng)現(xiàn)場解決方案無法滿足需求高峰時，綠色能源來自 MVV Energie AG，它保證 100% 的 CO2中性生產(chǎn)。

　　Lüdenscheid 工廠生產(chǎn)用于電氣安裝的產(chǎn)品，由約 7,300 平方米的光伏太陽能電池板供電。該工廠僅在第一年就提供了約 1,190 兆瓦時的氣候中性太陽能，足以滿足 360 戶私人家庭的年度需求。該熱電廠的能源效率是傳統(tǒng)燃煤電廠的兩倍。

　　Lüdenscheid 系統(tǒng)的技術(shù)核心是數(shù)字能源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供對能源生產(chǎn)、消耗和儲存的持續(xù)監(jiān)控和最佳控制，并自主運行。該學(xué)習(xí)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)計算最佳能量流，并實時補償偏差。

　　在呂登沙伊德，ABB 還集成了輸出功率為 200 千瓦、容量為 275 千瓦時的電池儲能系統(tǒng) (BESS)、電動汽車充電點和用于高效能源分配的智能開關(guān)設(shè)備。

　　ABB 位于芬蘭波爾沃的工廠為北歐的智能建筑市場生產(chǎn)接線配件和安裝材料，現(xiàn)在也實現(xiàn)了碳中和，100% 使用可再生能源6。

　　波爾沃是 ABB 第一個從工廠生產(chǎn)中回收能源的工廠。在運營的第一年，波爾沃的能源效率提高了 21%，同時 CO2排放量減少了 636 噸。這一二氧化碳減排量相當(dāng)于每天行駛 112 圈赤道或電桑拿 373 年。

　　呂登沙伊德和波爾沃，以及荷蘭和中國的其他工廠，代表了我們的“零排放使命”計劃，這是我們實現(xiàn)碳中和之旅的一部分。

　　合作的力量

　　人們越來越認(rèn)識到，要應(yīng)對氣候危機，整個價值鏈上的組織無法孤立地開展工作。任何一家公司，無論是公共的還是私人的，都無法全面了解整個能源格局;相反，協(xié)作、技能和知識的共享——企業(yè)對企業(yè)和企業(yè)對消費者——對于實現(xiàn)積極的社會變革越來越重要。

　　在這種情況下，數(shù)字化使建筑物能夠為現(xiàn)代能源網(wǎng)絡(luò)提供增值服務(wù)——我們的 Lüdenscheid 工廠可以產(chǎn)生比其需要多 14% 的能源，任何多余的能源都會輸送到公共電網(wǎng)。數(shù)字化還支持從“消費者”到“產(chǎn)消者”的轉(zhuǎn)變，促進虛擬電廠等概念，并在更廣泛的范圍內(nèi)最大化分布式能源的價值。

　　得益于智能建筑解決方案，運營商和設(shè)施經(jīng)理現(xiàn)在可以對建筑的各個方面進行數(shù)字控制，從能源管理、用水和空調(diào)到門禁、自動化、照明、遠(yuǎn)程監(jiān)控和通信網(wǎng)絡(luò)。

　　基于 Web 的平臺允許設(shè)施系統(tǒng)彼此無縫集成，提供有關(guān)建筑物運行效率的單一視圖。有了這些數(shù)據(jù)，管理人員就可以做出明智的決定來避免浪費和改善使用，通過提高供暖和制冷設(shè)備以及建筑物本身的效率來實現(xiàn) CO2減排目標(biāo)。

　　一個可持續(xù)的未來，一個推動我們走向低碳社會并保護世界資源的未來，對地球和地球上所有生物的健康至關(guān)重要。智能建筑在減少能源使用和排放以及為所有人創(chuàng)造一個更清潔、更安全的社會方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

　　由此可見，如何借助智能科技提升建筑物能源效率已成為建筑脫碳的關(guān)鍵。