下一代智能建筑：数据驱动设施将更便宜、更环保

　　当今的智能建筑能够了解每个房间、每个楼层的情况，优化能源使用以促进可持续性。 智能建筑是通过物联网 (IoT)、机器学习、自动化和建筑信息模型 (BIM) 等技术实现的。 今天，以人为本的建筑就在这里。 下一步：构建能够预测情景的结构，主动让每个居住者的生活变得更轻松。

　　建筑物就像智能手机：它们无处不在，由复杂的组件构建而成，没有它就无法生活。 但建筑物也有点愚蠢，更像干墙而不是数字化。

　　随着自我“思考”设施的兴起，这种情况正在迅速改变。 对智能建筑(能够检测内部发生的情况并做出相应反应的房屋、工厂和办公楼)的需求正在激增。

　　这一趋势背后的动机很容易掌握。 建筑物的建造成本很高，运营成本更高。 使用模式存在很大的可变性，并且建筑物有很长一段时间处于闲置状态。 如果融合了摄像头、传感器、数字孪生和楼宇自动化的解决方案能够使建筑物的运营成本与需求的高峰和低谷保持同步，结果会怎样呢? 更好的是：如果让建筑物更加数字化也能让它们更具可持续性呢?

　　建筑、工程、施工和运营 (AECO) 行业正在通过重大研发投资来回答这些问题，这些投资承诺有一天会交付不仅能做出反应而且还能学习的建筑。

　　什么是智能建筑?

　　智能建筑就像任何有墙壁和窗户的结构一样; 不同之处在于，它有一个额外的 IT 基础设施层，可以为居住者和环境带来更好的结果。

　　照明、暖通空调、安全和警报均由中央“大脑”精心策划，该“大脑”使用物联网传感器和自动化来优化从能源使用到舒适度的几乎所有方面。 它可以检测当前的占用水平，跟踪公用事业消耗模式，并了解人们在任何给定时间聚集的地方。

　　如果八月炎热的下午阳光灿烂，系统将调节建筑物两侧的百叶窗和空调，保持舒适度并最大限度地降低成本。 如果一些房间挤满了人，而另一些房间却空着，系统会知道这一点并做出适当的调整。

　　是什么让智能建筑变得智能?

　　智能建筑的核心是以人为本，或“占用意识”。 通过集成物联网、机器学习、自动化和建筑信息模型 (BIM) 等一系列技术，建筑运营商可以直观地了解建筑在任何给定时间的运行效率。

　　通过匿名收集与人、行为模式和建筑系统相关的数据，智能自动化可以确保从 HVAC 到照明的系统对建筑居住者的行为做出响应。

　　智能建筑数据分析可以改变设计和施工研发，从而在未来实现更明智的设计决策。 例如，建筑师可以提高隔热性能，以释放内部空间来生活或工作。

　　同时，使居住者模拟模型更加准确，可以为创建在成本、舒适度、健康和生产力方面全面优化的节能建筑提供信息。

　　智能建筑如何使 AECO 行业受益

　　长期目标是通过将人类活动转化为信息并按房间或楼层进行分析，使 AECO 行业更加数据驱动。 了解人们如何在社会上占据一个空间可以让建筑变得更便宜、更环保。 实现可持续发展目标是一个关键驱动因素，对环境具有巨大的潜在效益。

　　联合国环境规划署 (UNEP) 报告称，建筑物消耗的能源约占全球能源消耗的 40%，排放量约占全球温室气体排放的三分之一。 然而，只需对建筑实践进行一项改变——将 20% 的建筑转变为使用清洁电力运行的热泵——就可以将欧洲二氧化碳排放量减少 9%。

　　想象一下还有多少其他小改进等待智能建筑分析发现并进行扩展。

　　考虑到当今建造的任何大型建筑都将运行五年或更长时间，对现有建筑进行脱碳并确保新建筑支持循环经济将是应对气候变化的关键。

　　智能建筑的下一个时代：动态数据和机器学习

　　智能建筑传感器和摄像头捕获数据，以便将其转化为房间和系统的实时 3D 可视化。 这些信息会被自动分析，然后用于触发供暖、空调、防晒、照明、用水或安全方面所需的任何更改。

　　机器学习的进步还使智能建筑能够从收集的数据中学习，并使用它来模拟不同的占用场景。 然后，他们可以生成响应，不断调整建筑物的用户体验。

　　智能建筑还支持数字孪生的创建，超越静态 3D 模型，创建建筑物内部和外部当前状态的实时整体表示。

　　智能建筑变得栩栩如生

　　IKON 全球创新中心是智能建筑实际应用的一个很好的例子。 它由建筑材料领导者 Kingspan 创建，将当前建筑、设计和技术方面的最佳实践与可持续、自我管理工作空间的未来雄心结合起来。

　　IKON 坐落在爱尔兰卡文郡的湖泊和河流之中，是一个“活生生的实验”。 该公司表示，它为工程师提供了完美的现实环境来测量建筑物的节能特性。

　　Kingspan 的创新主管 Mike Stenson 表示：“IKON 的最初想法是将先进材料的研究与数字技术结合起来。” “在这样做的过程中，我们意识到我们可以从头开始创建一座既数字化又可持续的建筑。”

　　该建筑包含传感器，使 Kingspan 工程师能够测量能源消耗以及自然采光、雨水收集和处理、太阳能电池板和其他可持续技术的不同方法的功效。

　　经过广泛的能源建模后，IKON 采用回收塑料瓶制成的材料制成。 屋顶安装的太阳能电池板产生的电力足以满足建筑物 35% 的能源需求。 停车场设有电动汽车充电站，大楼的厕所系统使用雨水。

　　现场施工研发

　　IKON 也是 Kingspan 数字团队的所在地，该团队进行研究，旨在为公司的产品带来更多智能。

　　这使其成为解决一些建筑重大技术问题的理想环境：增强现实、虚拟现实和物联网将在建筑管理中发挥什么作用? 人工智能 (AI) 和机器学习将如何改变建筑设计?

　　在 IKON 的可回收墙壁内，Kingspan 的回应是使其成为世界上第一个 5 级成熟度数字孪生体。 利用 Autodesk Platform Services(以前称为 Forge)等技术，该公司很快就能渲染出可在多个建筑利益相关者之间共享的 L5 双胞胎。

　　智能建筑的缺点

　　如果说智能建筑的爆炸式增长有什么缺点的话，那就是技术优势与技术限制发生冲突。

　　由于机器学习算法收集和处理大量数据，不可避免地会出现网络安全和数据隐私方面的担忧。 智能建筑以匿名方式收集信息，但有人担心人工智能可能会通过发现数据集之间的意外模式并泄露个人身份来造成无意的破坏。

　　另一个潜在的问题是需要可靠的宽带互联网连接来运行智能建筑系统。 断网一段时间后，构建安全系统会发生什么情况? 如果发生重大天气事件，附近一个重要的手机信号塔被撞倒，会发生什么?

　　最后，可以合理地假设智能建筑技术需要投资和维护。 希望受益的公司需要拥有知识和技能来理解和充分利用该技术的潜力。

　　未来是学习的建筑

　　Stenson 表示，IKON 对数据的使用、对可持续材料的依赖以及活跃的实验室结构将在未来几年继续推动创新。 该公司已计划每年在其制造工厂回收 300 至 4 亿个塑料瓶。

　　IKON 研究团队表示，有一天，智能建筑可以使用机器学习算法主动响应行为和环境输入。 现代互连的建筑子系统可以预测变化并保持建筑居民的舒适度，同时最大限度地减少能源消耗。

　　像 IKON 这样的智能建筑也可能有助于建筑融入循环经济。 通过访问超详细的建筑数据，拆除或翻新房产的公司将准确了解使用了哪些材料和组件以及它们的安装位置。 这将使材料回收变得更加容易，将拆除场地变成资源而不是垃圾场。

　　“IKON 使我们能够利用数据探索新的方向，”Stenson 说。 “我们只触及了表面。”

　　作者：MARK DE WOLF