人工智能如何讓智能建筑更環(huán)保、更可持續(xù)

　　隨著CIO和其他高管尋找擴(kuò)大可持續(xù)發(fā)展舉措的方法，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到，這些舉措不能止步于數(shù)據(jù)中心或辦公大樓的四面墻。今天的結(jié)構(gòu)可能包含數(shù)十萬個(gè)組件，這些組件消耗能源并增加組織的碳足跡。

　　事實(shí)上，根據(jù)世界資源研究所的數(shù)據(jù)，建筑物消耗了全球三分之一的能源，產(chǎn)生了四分之一的溫室氣體排放量 (GHG)。 此外，業(yè)務(wù)和 IT 領(lǐng)導(dǎo)者通常只專注于提高數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性和采購更環(huán)保的計(jì)算系統(tǒng)。 然而，他們忽視了技術(shù)可以減少碳足跡的關(guān)鍵方式。

　　“人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到建筑物和工作空間是可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃的重要組成部分，”普華永道咨詢公司全國(guó)房地產(chǎn)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人 Bryon Carlock 表示。 “了解和管理建筑物中的能源使用和嵌入的碳在限制范圍 1 和范圍 2 二氧化碳排放方面發(fā)揮著重要作用。”

　　可以肯定的是，數(shù)字系統(tǒng)的重大進(jìn)步——物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、分析軟件、人工智能 (AI)、機(jī)器學(xué)習(xí) (ML)、3D 打印等——正在使構(gòu)建和改造成為可能 辦公樓、數(shù)據(jù)中心、工廠、酒店和其他結(jié)構(gòu)，以支持最大程度的可持續(xù)性。

　　Carlock 說：“現(xiàn)在的技術(shù)可以改變我們?cè)诮ㄖ�物�?nèi)構(gòu)建和管理能源系統(tǒng)的方式。 我們能夠利用數(shù)據(jù)并推動(dòng)能源使用和整體可持續(xù)性的巨大改進(jìn)。”

　　IT 在綠色建筑維護(hù)中的作用

　　對(duì) IT 在推動(dòng)建筑可持續(xù)發(fā)展方面的作用的思考正在發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)變。 環(huán)境、社會(huì)和公司治理 (ESG) 計(jì)劃對(duì)這一趨勢(shì)負(fù)有部分責(zé)任，但同樣明顯的是，“綠色”理想主義正在轉(zhuǎn)變?yōu)閯?wù)實(shí)的現(xiàn)實(shí)。 對(duì)氣候變化的擔(dān)憂與日俱增，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到智能建筑可以節(jié)省大量成本。 幸運(yùn)的是，曾經(jīng)難以安裝、管理和使用的傳感器和系統(tǒng)變得更加簡(jiǎn)單和強(qiáng)大。

　　世界資源研究所全球能源總監(jiān) Jennifer Layke 表示：“過去，支持和圍繞變革的勢(shì)頭并不大，盡管變革被廣泛認(rèn)為是一件好事。” “現(xiàn)在的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和思維要有利得多。 因此，我們看到人們?cè)絹碓疥P(guān)注建造和改造建筑物以支持可持續(xù)發(fā)展努力，”她指出。

　　事實(shí)上，普華永道發(fā)現(xiàn)，82% 的高級(jí)管理人員將氣候變化和碳減排視為房地產(chǎn)開發(fā)和購買的首要問題。 Carlock 說，雖然新型低碳混凝土和更可持續(xù)的建筑材料在進(jìn)步中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但最大的收益在于技術(shù)與物理基礎(chǔ)設(shè)施和分析系統(tǒng)的集成，這些系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)模式并確定改進(jìn)路徑。

　　“包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的數(shù)字技術(shù)的融合改變了游戲規(guī)則，”工程公司 Thornton Tomasetti 的可持續(xù)發(fā)展負(fù)責(zé)人兼全球?qū)嵺`負(fù)責(zé)人 Gunnar Hubbard 表示。 “智能技術(shù)正在影響結(jié)構(gòu)的建造方式和使用方式。” 他說，CIO、CTO 和其他人還必須了解如何整合風(fēng)能和太陽能等替代能源，同時(shí)采用軟件和系統(tǒng)來整合不同的組件，無論是在數(shù)據(jù)中心還是高層建筑中。

　　預(yù)制和 3D 打印系統(tǒng)可以進(jìn)一步減少碳足跡。 例如，加拿大公司 DIRTT 開發(fā)了預(yù)先設(shè)計(jì)的定制系統(tǒng)，幾乎無需現(xiàn)場(chǎng)施工。 模塊化組件——包含回收材料并包括運(yùn)動(dòng)傳感器和其他技術(shù)——只需卷入辦公室或制造空間并進(jìn)行部署。 該公司表示，其解決方案可使能源消耗平均減少 12%，整體足跡減少 25%。

　　然而，目前最大的收益出現(xiàn)在能源監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。 Carlock 說，隨著傳統(tǒng) HVAC 系統(tǒng)獲得數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)功能，深入了解建筑物和空間并以新方式了解能源使用成為可能。 通用電氣、霍尼韋爾、江森自控和其他公司正在推出能夠消化大量數(shù)據(jù)并使用機(jī)器學(xué)習(xí)不斷調(diào)整和適應(yīng)的系統(tǒng)。

　　“我們看到傳感器嵌入地板、墻壁和天花板。 機(jī)器視覺、熱傳感器和其他設(shè)備可以確定樓層甚至部分樓層的占用負(fù)荷，并實(shí)時(shí)調(diào)整照明、供暖或制冷。” 當(dāng)這些系統(tǒng)與其他智能技術(shù)一起使用時(shí)，例如電致變色窗(通常稱為適應(yīng)外部和內(nèi)部條件的智能玻璃)，可以進(jìn)一步優(yōu)化氣候控制。

　　數(shù)據(jù)分析如何幫助可持續(xù)建筑

　　毫不奇怪，分析是將一切結(jié)合在一起的粘合劑。 越來越復(fù)雜的控制和軟件不僅可以管理 HVAC 和其他數(shù)字系統(tǒng)，還可以提供對(duì)趨勢(shì)的洞察力并將信息提供給 ESG 軟件和數(shù)據(jù)收集框架。 例如，來自英國(guó)軟件公司 CIM 的建筑分析平臺(tái)鏈接并同步建筑智能系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)和其他數(shù)據(jù)點(diǎn)，以便查看能源組合、衡量實(shí)際績(jī)效與目標(biāo)的比較并了解運(yùn)營(yíng)成本( 運(yùn)營(yíng)支出)減少。 此外，隨著系統(tǒng)學(xué)習(xí)模式，它會(huì)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)以最大限度地提高舒適度，同時(shí)最大限度地減少碳足跡。

　　其他分析平臺(tái)，如 IBM 的 Envizi，可以跟蹤能源效率，包括可再生資產(chǎn)如何與傳統(tǒng)形式的能源相比較、詳細(xì)的 HVAC 性能和整體可持續(xù)性分析。 許多解決方案包括詳細(xì)的儀表板和報(bào)告，并連接到 ESG 和可持續(xù)性報(bào)告系統(tǒng)。 有些還提供高級(jí)建模、模擬，甚至數(shù)字孿生。

　　一份聯(lián)合國(guó)報(bào)告《2020 年全球建筑狀況報(bào)告》指出，利用當(dāng)今的技術(shù)，有可能在建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放。 該報(bào)告還指出，到 2030 年，創(chuàng)新和改進(jìn)可能導(dǎo)致隱含碳減少 40%。然而，需要更快、更深入地采用。 還需要更好的測(cè)量系統(tǒng)、更多地使用可再生能源以及更多地使用分析和機(jī)器學(xué)習(xí)來減少能源需求并進(jìn)一步優(yōu)化建筑物。

　　普華永道的Carlock認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)日益雄心勃勃的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)并不容易，但這是可行的。 他說，CIO、CTO 和其他人必須在確定戰(zhàn)略方向、集成系統(tǒng)和軟件以及確保各種形式的數(shù)據(jù)有助于持續(xù)的可持續(xù)性收益方面發(fā)揮核心作用。 “我們?cè)谥悄芙ㄖ�領(lǐng)域看到了越來越多的變化，”他總結(jié)道。 “建筑物的設(shè)計(jì)方式及其性能是可持續(xù)發(fā)展難題的關(guān)鍵部分。”