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(dòng)化解決方案全球產(chǎn)品組負(fù)責(zé)人 Thorsten Müller 博士說(shuō)，讓樓宇管理者能夠做出明智的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策，從而減少 CO₂排放、優(yōu)化能源效率并創(chuàng)造一個(gè)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(gè)時(shí)代氣候變化和環(huán)境挑戰(zhàn)的最大貢獻(xiàn)者之一。

國(guó)際能源署 (IEA) 估計(jì)，建筑和建筑施工部門(mén)加起來(lái)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(kāi)發(fā)效率潛力的來(lái)源。

將智能技術(shù)集成到新建筑和改造現(xiàn)有場(chǎng)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(dòng)力不僅來(lái)自立法力量，還來(lái)自對(duì)在應(yīng)對(duì)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(duì)排放挑戰(zhàn)有兩個(gè)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(wú)論挑戰(zhàn)是集成太陽(yáng)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(xiàng)目的工作范圍通常包括數(shù)字和自動(dòng)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(mén)禁、自動(dòng)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(wú)觸摸界面也可以直接滿足 Covid-19 之后加強(qiáng)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(gè)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(shí)間內(nèi)收回成本。通過(guò)采用智能自動(dòng)化，管理人員可能會(huì)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(gè)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(jí)自動(dòng)化。它們可以簡(jiǎn)化現(xiàn)代建筑中智能自動(dòng)化的實(shí)施，并使用預(yù)裝算法，可以對(duì)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(shí)間、外部環(huán)境、占用水平或其他變量。

與此同時(shí)，碳中和建筑中的分布式能源包括現(xiàn)場(chǎng)光伏 (PV) 技術(shù)、電動(dòng)汽車充電器、儲(chǔ)能解決方案、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器以及電源。

脫碳步驟

我經(jīng)常被問(wèn)到碳中和項(xiàng)目實(shí)際上是什么樣子的。企業(yè)組織從哪里開(kāi)始脫碳之旅？數(shù)字和自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際上做了什么？

要回答其中一些問(wèn)題，首先要概述實(shí)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(cè)、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(jī)和驅(qū)動(dòng)器。

作為第三步，使用熱泵和電動(dòng)汽車充電器等解決方案最大限度地實(shí)現(xiàn)電氣化也很重要。可再生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(jī)到電池和熱能儲(chǔ)存。最后一步涉及從電網(wǎng)采購(gòu)可再生能源以抵消任何剩余排放。

Lüdenscheid和波爾沃的碳中和運(yùn)營(yíng)

我們?cè)诘聡?guó)和芬蘭自有建筑的兩個(gè)突破性概念驗(yàn)證項(xiàng)目展示了如何成功部署此類解決方案來(lái)運(yùn)行 100% 碳中和的工業(yè)設(shè)施。然后，這些建筑創(chuàng)建了一個(gè)藍(lán)圖，使我們能夠?qū)⑽覀兙媒?jīng)考驗(yàn)的知識(shí)帶給我們的客戶。

我們位于德國(guó)西部 Lüdenscheid 的旗艦工廠結(jié)合使用太陽(yáng)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(chǎng)解決方案無(wú)法滿足需求高峰時(shí)，綠色能源來(lái)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(yáng)能電池板供電。該工廠僅在第一年就提供了約 1,190 兆瓦時(shí)的氣候中性太陽(yáng)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(duì)能源生產(chǎn)、消耗和儲(chǔ)存的持續(xù)監(jiān)控和最佳控制，并自主運(yùn)行。該學(xué)習(xí)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算最佳能量流，并實(shí)時(shí)補(bǔ)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(shí)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (BESS)、電動(dòng)汽車充電點(diǎn)和用于高效能源分配的智能開(kāi)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(chǎng)生產(chǎn)接線配件和安裝材料，現(xiàn)在也實(shí)現(xiàn)了碳中和，100% 使用可再生能源⁶。

波爾沃是 ABB 第一個(gè)從工廠生產(chǎn)中回收能源的工廠。在運(yùn)營(yíng)的第一年，波爾沃的能源效率提高了 21%，同時(shí) 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(guó)的其他工廠，代表了我們的“零排放使命”計(jì)劃，這是我們實(shí)現(xiàn)碳中和之旅的一部分。

合作的力量

人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，要應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，整個(gè)價(jià)值鏈上的組織無(wú)法孤立地開(kāi)展工作。任何一家公司，無(wú)論是公共的還是私人的，都無(wú)法全面了解整個(gè)能源格局；相反，協(xié)作、技能和知識(shí)的共享——企業(yè)對(duì)企業(yè)和企業(yè)對(duì)消費(fèi)者——對(duì)于實(shí)現(xiàn)積極的社會(huì)變革越來(lái)越重要。

在這種情況下，數(shù)字化使建筑物能夠?yàn)楝F(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(huì)輸送到公共電網(wǎng)。數(shù)字化還支持從“消費(fèi)者”到“產(chǎn)消者”的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)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(jià)值。

得益于智能建筑解決方案，運(yùn)營(yíng)商和設(shè)施經(jīng)理現(xiàn)在可以對(duì)建筑的各個(gè)方面進(jìn)行數(shù)字控制，從能源管理、用水和空調(diào)到門(mén)禁、自動(dòng)化、照明、遠(yuǎn)程監(jiān)控和通信網(wǎng)絡(luò)。

基于 Web 的平臺(tái)允許設(shè)施系統(tǒng)彼此無(wú)縫集成，提供有關(guān)建筑物運(yùn)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(lái)避免浪費(fèi)和改善使用，通過(guò)提高供暖和制冷設(shè)備以及建筑物本身的效率來(lái)實(shí)現(xiàn) CO₂減排目標(biāo)。

一個(gè)可持續(xù)的未來(lái)，一個(gè)推動(dòng)我們走向低碳社會(huì)并保護(hù)世界資源的未來(lái)，對(duì)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(gè)更清潔、更安全的社會(huì)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

由此可見(jiàn)，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。由千家網(wǎng)主辦的2022年第23屆中國(guó)國(guó)際建筑智能化峰會(huì)相關(guān)活動(dòng)將于近期全面啟動(dòng)，本屆峰會(huì)主題為“數(shù)智賦能，碳索新未來(lái)”，屆時(shí)將攜手全球知名建筑智能化品牌及專家，共同探討AI、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、IoT、智慧城市、智能家居、智慧安防等熱點(diǎn)話題與最新技術(shù)應(yīng)用，打造“更低碳、更安全、更穩(wěn)定、更開(kāi)放”的行業(yè)生態(tài)，助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

成都站

西安站

報(bào)名方式

成都站（12月20日）：https://www.huodongxing.com/event/5657854318600

西安站（12月22日）：https://www.huodongxing.com/event/4638585444400

參考文獻(xiàn)：

1https://www.iea.org/topics/buildings

2https://www.abb-conversations.com/2022/02/combining-bricks-and-bytes-for-a-safer-sustainable-future/

3https://campaign.abb.com/abb-smartbuildings_whitepaper?_ga=2.152510335.77389616.1638265915-293476149.1638265915

4Anatomy of a Decarbonized Building – Blog

5https://new.abb.com/news/detail/41199/abbs-first-carbon-neutral-factory-of-the-future-delivers-on-its-promise

6Porvoo Case Study

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