智能建筑是构建更智能社区的基石

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

　　ABB 楼宇和家庭自动化解决方案全球产品组负责人 Thorsten Müller 博士说，让楼宇管理者能够做出明智的、数据驱动的决策，从而减少 CO2排放、优化能源效率并创造一个更可持续的世界。

　　我们生活和工作的建筑，从工厂和办公室等工业和商业基础设施到私人住宅，被广泛认为是我们这个时代气候变化和环境挑战的最大贡献者之一。

　　国际能源署 (IEA) 估计，建筑和建筑施工部门加起来占全球最终能源消耗总量的近三分之一，占直接二氧化碳排放量的近15%1。但是，也将建筑物确定为巨大的未开发效率潜力的来源。

　　将智能技术集成到新建筑和改造现有场地是释放这种潜力的关键，也是保持希望根据格拉斯哥气候公约和具有里程碑意义的 2015 年巴黎协定等全球条约将本世纪全球气温上升限制在 1.5°C 的希望的关键. 明智之举

　　建筑脱碳的推动力不仅来自立法力量，还来自对在应对气候变化方面做出必要转变的紧迫性的集体理解。

　　应对排放挑战有两个方面——我们既需要减少总体能源使用量，又需要用可再生能源替代我们使用的大部分能源。无论挑战是集成太阳能，还是降低整体消耗，智能技术和数据分析都至关重要。因此，碳中和建筑项目的工作范围通常包括数字和自动化解决方案以及分布式能源的组合。

　　智能建筑部署互连技术，以提高能源管理、用水、空调、门禁、自动化、照明、远程监控和通信网络等关键指标的舒适度和性能。用于适应性建筑的人工智能 (AI) 有助于优化智能物联网 (IoT) 设备收集的数据就是这样一种创新，无触摸界面也可以直接满足 Covid-19 之后加强卫生的需求。

　　例如，供暖、通风和空调 (HVAC) 和照明约占普通商业建筑能源使用量的 50%。更有效和高效地使用电力可以快速收回最初的技术支出。

　　一个智能系统的安装成本可能约为 37500 美元，但如果它能节省 25% 的能源成本，则每年可节省约 23000 美元。这意味着该系统可在不到两年的时间内收回成本。通过采用智能自动化，管理人员可能会发现能源成本下降了 30% 到 50%3。

　　智能建筑系统将 HVAC 整合到一个整体解决方案中，从加热和冷却系统的中央控制和管理到房间级自动化。它们可以简化现代建筑中智能自动化的实施，并使用预装算法，可以对调节照明和 HVAC 水平等功能做出自主决策，以反映一天中的时间、外部环境、占用水平或其他变量。

　　与此同时，碳中和建筑中的分布式能源包括现场光伏 (PV) 技术、电动汽车充电器、储能解决方案、电机和驱动器以及电源。 脱碳步骤

　　我经常被问到碳中和项目实际上是什么样子的。企业组织从哪里开始脱碳之旅?数字和自动化系统实际上做了什么?

　　要回答其中一些问题，首先要概述实现碳中和4的最大步骤。第一步是部署数字解决方案和能源管理，例如监测、控制和优化，这是建筑脱碳的核心。其次是提高能源效率;例如，利用楼宇管理系统和更高效的电机和驱动器。

　　作为第三步，使用热泵和电动汽车充电器等解决方案最大限度地实现电气化也很重要。可再生能源解决方案的安装还应体现低碳战略，从光伏技术和风力涡轮机到电池和热能储存。最后一步涉及从电网采购可再生能源以抵消任何剩余排放。

　　Lüdenscheid和波尔沃的碳中和运营

　　我们在德国和芬兰自有建筑的两个突破性概念验证项目展示了如何成功部署此类解决方案来运行 100% 碳中和的工业设施。然后，这些建筑创建了一个蓝图，使我们能够将我们久经考验的知识带给我们的客户。

　　我们位于德国西部 Lüdenscheid 的旗舰工厂结合使用太阳能、智能能源管理和高效热电联产工厂，以节省大量的 CO25。在晴天，它可以满足工厂 100% 的电力需求，并且每年减少 744 吨 CO2排放量。每当现场解决方案无法满足需求高峰时，绿色能源来自 MVV Energie AG，它保证 100% 的 CO2中性生产。

　　Lüdenscheid 工厂生产用于电气安装的产品，由约 7,300 平方米的光伏太阳能电池板供电。该工厂仅在第一年就提供了约 1,190 兆瓦时的气候中性太阳能，足以满足 360 户私人家庭的年度需求。该热电厂的能源效率是传统燃煤电厂的两倍。

　　Lüdenscheid 系统的技术核心是数字能源管理系统。该系统提供对能源生产、消耗和储存的持续监控和最佳控制，并自主运行。该学习系统根据预测数据计算最佳能量流，并实时补偿偏差。

　　在吕登沙伊德，ABB 还集成了输出功率为 200 千瓦、容量为 275 千瓦时的电池储能系统 (BESS)、电动汽车充电点和用于高效能源分配的智能开关设备。

　　ABB 位于芬兰波尔沃的工厂为北欧的智能建筑市场生产接线配件和安装材料，现在也实现了碳中和，100% 使用可再生能源6。

　　波尔沃是 ABB 第一个从工厂生产中回收能源的工厂。在运营的第一年，波尔沃的能源效率提高了 21%，同时 CO2排放量减少了 636 吨。这一二氧化碳减排量相当于每天行驶 112 圈赤道或电桑拿 373 年。

　　吕登沙伊德和波尔沃，以及荷兰和中国的其他工厂，代表了我们的“零排放使命”计划，这是我们实现碳中和之旅的一部分。

　　合作的力量

　　人们越来越认识到，要应对气候危机，整个价值链上的组织无法孤立地开展工作。任何一家公司，无论是公共的还是私人的，都无法全面了解整个能源格局;相反，协作、技能和知识的共享——企业对企业和企业对消费者——对于实现积极的社会变革越来越重要。

　　在这种情况下，数字化使建筑物能够为现代能源网络提供增值服务——我们的 Lüdenscheid 工厂可以产生比其需要多 14% 的能源，任何多余的能源都会输送到公共电网。数字化还支持从“消费者”到“产消者”的转变，促进虚拟电厂等概念，并在更广泛的范围内最大化分布式能源的价值。

　　得益于智能建筑解决方案，运营商和设施经理现在可以对建筑的各个方面进行数字控制，从能源管理、用水和空调到门禁、自动化、照明、远程监控和通信网络。

　　基于 Web 的平台允许设施系统彼此无缝集成，提供有关建筑物运行效率的单一视图。有了这些数据，管理人员就可以做出明智的决定来避免浪费和改善使用，通过提高供暖和制冷设备以及建筑物本身的效率来实现 CO2减排目标。

　　一个可持续的未来，一个推动我们走向低碳社会并保护世界资源的未来，对地球和地球上所有生物的健康至关重要。智能建筑在减少能源使用和排放以及为所有人创造一个更清洁、更安全的社会方面发挥着至关重要的作用。

　　由此可见，如何借助智能科技提升建筑物能源效率已成为建筑脱碳的关键。