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智能建筑提高能源效率的四大挑战
2023/5/17
技术已经使智能建筑实现节能变得更加容易，但业主在优化项目时仍然面临一些挑战。
智能建筑实现节能需要技术和许诺。虽然技术和技巧已经变得更容易获得，但诸如平衡目标、数据管理和获得利益相关者支持等挑战仍然存在。不过，随着时间的推移，这些问题可以由建筑管理员解决。
挑战一：在保持效率的同时让居住者感到舒适
建筑管理者必须在节能和居住者舒适之间取得平衡。慕尼黑应用科学大学2022年的一篇论文发现，许多建筑管理人员缺乏实时信息，无法让居住者感到舒适，也无法监控建筑运行。虽然管理人员对节能技术感兴趣，但在不知道这些变化会如何影响居住者的情况下，他们不愿意实施这些变化。
研究指出，建筑管理系统(BMS)可以提供这些必要的信息。高科技建筑的业主和管理者也可以这样做，使用物联网(IoT)传感器收集有关节能技术如何影响居住者舒适度的信息。
密歇根大学的研究人员采用了这一策略，使用热成像和视频摄像机，通过捕捉居住者的面部温度来测量体温；这些数据会进入一个预测模型，将测量到的温度与用户通过智能手机应用输入的选择温度进行比较；然后，人体自主恒温器(HEAT)方法可以计算出使人舒适的温度，同时大限度地提高能源效率。研究团队认为，这项技术可能会导致壁挂式恒温器的成为过去式。
不过，HEAT尚未商业化，但该技术获得许可。
挑战二：管理智能建筑和节能技术的投资
证明和管理企业对智能建筑技术投资的需求。全球科技集团ABB在2022年5月进行的一项调查显示，制造业、能源和运输等行业97%的工业企业正在投资或计划投资提高能效;89%的人预计在未来五年内增加这些投资。然而，许多企业对这笔支出表示担忧;53%的受访者认为，节能技术的成本对盈利能力构成中度或重大威胁。同样，37%的受访者对过渡到新系统所需的停机时间表示担忧。建筑管理人员必须做好准备，证明技术升级对高管来说是一项值得的大规模投资。
Juniper Research 2022年3月的一份市场分析显示，尽管存在成本问题，但智能建筑的部署预计仍将增加。该企业预计，到2026年，智能建筑将达到1.15亿座，而现今是4500万座。研究人员发现，能源效率的提高是预测增长超过150%的驱动力。智能技术的支持者可以引用有关该技术对可持续性影响的研究，以鼓励对未来项目的进一步投资，并获得新的建筑合同。
例如，倡导者可以指出，仅自适应照明控制就可以减少40%的能源消耗，而智能暖通空调系统可以实现高达45%的节能。建筑管理者可以引用以成本为中心的研究，如智能暖通空调系统如何将能源消耗降低25%以上。Juniper Research的分析还指出，到2026年，商业建筑将占智能技术支出的90%，因为其规模更大，因此投资回报率也高于住宅物业。然而，随着技术的进步，类似的投资回报率可能会应用于住宅物业。
挑战三：能源管理技术带来的数据泛滥
物联网传感器和智能设备可以为建筑运营商提供大量的见解。建筑管理者和业主可以在预测性维护策略中使用传感器发送警报。建筑现场管理人员可以利用连接的传感器来检测诸如不必要的设备空转或危险的操作行为等问题。类似的技术也可以帮助建筑运营商。
但是，如果没有人为干预，技术并不总是能完全发挥作用。管理人员必须监控物联网传感器和智能设备收集的数据，并相应地调整系统。清理和准备数据是多步骤过程。而且必须有人核实数据，这需要对照第二来源（如公用事业账单）检查租户的能源使用情况或传感器数据。为智能建筑收集信息并不是一种“一蹴而就”的体验，但一旦建筑管理人员获得了、的信息，投资就会有回报。
2020年，瑞士联邦材料科学与技术实验室的研究人员宣布了一种自学习供暖系统，该系统利用过去一年的建筑温度数据和当前天气信息自动调节室温。然后，根据实时天气条件预测居住者舒适的温度，在基线基础上节省25%的能源消耗。
对于建筑管理者而言，将数据分析外包给第三方数据分析或人工智能提供商，并实施良好的信息卫生可能是简单的方法。考虑到此类系统的高昂前期成本，在扩展之前，首先测试那些能够产生更高ROI的系统可能很有用。
挑战四：教导居住者支持能源效率
除了让人们感到舒适外，智能建筑的能源效率还依赖于居住者了解其在优化建筑运营中的作用。BMS可能会建议将室内环境保持在一定的温度，但居住者仍可能会无视该系统。提高商业或公共建筑的效率需要行为上的改变，但并不是每个人都会对遵守环保做法感兴趣。
欧盟资助的一个项目的研究人员假设，在人们更加了解自己的能源消费习惯之前，是不会改变自己的行为。他们探索的一个解决方案是创建一个面向儿童及其父母的混合数字现实游戏。这种游戏化和参与有助于传达可持续性的重要性，并使家庭更容易了解和解决他们的特定习惯。
在一家医院，行为矫正计划包括对员工进行能源效率方面的具体培训，并为每台设备选择一名“能源冠军”。当人们过度使用自动调节的HVAC系统时，楼宇自动化系统会进行跟踪，并帮助关键员工共享月度能源数据。
建筑管理者或业主可以订阅一款交互式且易懂的应用，帮助居住者跟踪能源消耗并设定目标。这些吸引人的工具将帮助人们了解自己对可持续性的个人影响。
即使拥有新的技术，智能建筑技术在减少能源使用方面也面临着一场艰难的战斗。为决策者设定明确的目标和流程将有助于让每个人都参与进来。
智能建筑实现节能需要技术和许诺。虽然技术和技巧已经变得更容易获得，但诸如平衡目标、数据管理和获得利益相关者支持等挑战仍然存在。不过，随着时间的推移，这些问题可以由建筑管理员解决。
挑战一：在保持效率的同时让居住者感到舒适
建筑管理者必须在节能和居住者舒适之间取得平衡。慕尼黑应用科学大学2022年的一篇论文发现，许多建筑管理人员缺乏实时信息，无法让居住者感到舒适，也无法监控建筑运行。虽然管理人员对节能技术感兴趣，但在不知道这些变化会如何影响居住者的情况下，他们不愿意实施这些变化。
研究指出，建筑管理系统(BMS)可以提供这些必要的信息。高科技建筑的业主和管理者也可以这样做，使用物联网(IoT)传感器收集有关节能技术如何影响居住者舒适度的信息。
密歇根大学的研究人员采用了这一策略，使用热成像和视频摄像机，通过捕捉居住者的面部温度来测量体温；这些数据会进入一个预测模型，将测量到的温度与用户通过智能手机应用输入的选择温度进行比较；然后，人体自主恒温器(HEAT)方法可以计算出使人舒适的温度，同时大限度地提高能源效率。研究团队认为，这项技术可能会导致壁挂式恒温器的成为过去式。
不过，HEAT尚未商业化，但该技术获得许可。
挑战二：管理智能建筑和节能技术的投资
证明和管理企业对智能建筑技术投资的需求。全球科技集团ABB在2022年5月进行的一项调查显示，制造业、能源和运输等行业97%的工业企业正在投资或计划投资提高能效;89%的人预计在未来五年内增加这些投资。然而，许多企业对这笔支出表示担忧;53%的受访者认为，节能技术的成本对盈利能力构成中度或重大威胁。同样，37%的受访者对过渡到新系统所需的停机时间表示担忧。建筑管理人员必须做好准备，证明技术升级对高管来说是一项值得的大规模投资。
Juniper Research 2022年3月的一份市场分析显示，尽管存在成本问题，但智能建筑的部署预计仍将增加。该企业预计，到2026年，智能建筑将达到1.15亿座，而现今是4500万座。研究人员发现，能源效率的提高是预测增长超过150%的驱动力。智能技术的支持者可以引用有关该技术对可持续性影响的研究，以鼓励对未来项目的进一步投资，并获得新的建筑合同。
例如，倡导者可以指出，仅自适应照明控制就可以减少40%的能源消耗，而智能暖通空调系统可以实现高达45%的节能。建筑管理者可以引用以成本为中心的研究，如智能暖通空调系统如何将能源消耗降低25%以上。Juniper Research的分析还指出，到2026年，商业建筑将占智能技术支出的90%，因为其规模更大，因此投资回报率也高于住宅物业。然而，随着技术的进步，类似的投资回报率可能会应用于住宅物业。
挑战三：能源管理技术带来的数据泛滥
物联网传感器和智能设备可以为建筑运营商提供大量的见解。建筑管理者和业主可以在预测性维护策略中使用传感器发送警报。建筑现场管理人员可以利用连接的传感器来检测诸如不必要的设备空转或危险的操作行为等问题。类似的技术也可以帮助建筑运营商。
但是，如果没有人为干预，技术并不总是能完全发挥作用。管理人员必须监控物联网传感器和智能设备收集的数据，并相应地调整系统。清理和准备数据是多步骤过程。而且必须有人核实数据，这需要对照第二来源（如公用事业账单）检查租户的能源使用情况或传感器数据。为智能建筑收集信息并不是一种“一蹴而就”的体验，但一旦建筑管理人员获得了、的信息，投资就会有回报。
2020年，瑞士联邦材料科学与技术实验室的研究人员宣布了一种自学习供暖系统，该系统利用过去一年的建筑温度数据和当前天气信息自动调节室温。然后，根据实时天气条件预测居住者舒适的温度，在基线基础上节省25%的能源消耗。
对于建筑管理者而言，将数据分析外包给第三方数据分析或人工智能提供商，并实施良好的信息卫生可能是简单的方法。考虑到此类系统的高昂前期成本，在扩展之前，首先测试那些能够产生更高ROI的系统可能很有用。
挑战四：教导居住者支持能源效率
除了让人们感到舒适外，智能建筑的能源效率还依赖于居住者了解其在优化建筑运营中的作用。BMS可能会建议将室内环境保持在一定的温度，但居住者仍可能会无视该系统。提高商业或公共建筑的效率需要行为上的改变，但并不是每个人都会对遵守环保做法感兴趣。
欧盟资助的一个项目的研究人员假设，在人们更加了解自己的能源消费习惯之前，是不会改变自己的行为。他们探索的一个解决方案是创建一个面向儿童及其父母的混合数字现实游戏。这种游戏化和参与有助于传达可持续性的重要性，并使家庭更容易了解和解决他们的特定习惯。
在一家医院，行为矫正计划包括对员工进行能源效率方面的具体培训，并为每台设备选择一名“能源冠军”。当人们过度使用自动调节的HVAC系统时，楼宇自动化系统会进行跟踪，并帮助关键员工共享月度能源数据。
建筑管理者或业主可以订阅一款交互式且易懂的应用，帮助居住者跟踪能源消耗并设定目标。这些吸引人的工具将帮助人们了解自己对可持续性的个人影响。
即使拥有新的技术，智能建筑技术在减少能源使用方面也面临着一场艰难的战斗。为决策者设定明确的目标和流程将有助于让每个人都参与进来。
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