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伯克利实验室在London举办智能LED照明测验,智能建筑不可能承其重

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物联网触发了人们对智能家居、智能商业建筑和智慧城市的憧憬,从务实的角度来说,这些均是可期的。根据市场研究公司Allied
Market
Research的数据,物联网在各个领域都取得了进展,尤其是智能建筑,预计2019年至2024年期间,智能建筑的增长率将超过19%。

据外媒报道,美国能源部(DOE)劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)日前透露了于纽约商业写字楼进行的固态照明(SSL)相关实验室测试。

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伯克利实验室与建筑能源交易所(BEEx)合作开展了LED照明项目,其中还包括综合的灯光、感应传感器以及窗帘连接控制等。伯克利实验室认为,这项工作将加快智能照明的市场应用,而BEEx将利用这项工作来推动其教育任务,为商业领域照明设计师和工作人员提供服务。

多年来,许多办公建筑物、工厂和其他用于商业目的的建筑,都在利用技术使建筑运营朝着更加自动化、高效和精确的道路前进。这样做,降低了建筑的运营成本,同时也让租户有一个更舒适、理想的办公环境。

事实上,项目团队在改装SSL和控制措施之前,全年监控了该办公空间的能源使用情况和其他方面。BEEx则担任该项目的区域经理。

“智能建筑’这个热门词汇变得越来越真实。事实上,在1979年左右,很多建筑就安装了各种数字控制装置。从某种意义上说,这些建筑一直都很聪明。

如上图所示,通过可调光LED灯具更换T5荧光灯能提供直接和间接照明。落地窗采用自动化色调。安装在大部分开放空间的连接传感器可以检测局部光线和利用情况。

几十年过去了,建筑中各种数字能源管理系统之间也有更多的集成,这使得创建更加自动化和高效的建筑体系结构成为可能。这些系统比较智能,且容易操作,可以帮助建筑经营者节省开支,避免能源浪费,进行积极的维护以避免停机或为租户配置最优空间和资产。

鉴于无所不在的窗户和日光可以加热整个空间,该测试进一步考虑了空间的热元件。该测试还利用了一个沿着窗口顶部使用可以缓解温度不断升高情况的线性槽孔分散器。此外,还使用了一个地板送风(UFAD)扩散器来改善气流,同时实现局部控制。除此之外,还利用了热成像来记录整个改造空间的可接受温度。

建筑很早就数字化了,但只限于一个封闭环境。并且缺乏从这些系统中收集数据并对这些数据进行实时分析的能力,对建筑管理人员而言,就缺少了可用于促进建筑物有效和可靠地运作的分析结果。

该智能照明项目旨在平衡自然光的优点,并提供视觉和热舒适性,并为工人提供舒适的工作环境。有时需要降低阴影以减轻眩光,但可以在其他时间打开;这样一来既减少对人造照明的需求,又能为办公室提供舒适的环境。

现今,随着物联网的发展,这一问题可以被很好地解决。物联网结合新的无线宽带连接技术,使得智能建筑覆盖范围更大,此外,云计算的分析功能有助于建筑物变得更智能——或者至少让建筑物所有者在运营它们方面更智能。物联网还可将智能建筑运营体系结构转化为启动平台,以获得新的应用程序和功能。

该研究主要集中在办公楼的40英尺外围区域。与测量基线相比,在六个月内,BEEx监测到安装的照明所需电力下降了79%。高峰电力需求也下降了74%。

下一波智能建筑浪潮将依赖云计算和支持高速率传播数据的5G。虽说5G对建筑市场的影响尚未明确,但物联网显然为建筑管理者描绘了各种各样的蓝图。将物联网技术融入进智能建筑系统中,可以构建新的应用程序,在整个建筑中创建一个完整的交通流。

该研究没有测量该HVAC(供暖、通风和空调)系统供电的能源。但是研究人员估计了对HVAC能源的影响;并表示,该测量数据表明整个建筑改造每年可节省73万美元。

  1. 能源

BEEx将根据该项目的测试结果,通过相关工具和其他资源为该照明社区提供帮助。

全面优化的智能建筑的愿景是刺激那些有意投资智能建筑升级的公司进行投资,但建筑业主和经营者可能会专注于更实际的事情,而不是追求创新以获得初期推动者的地位。

BEEx战略与规划总经理Yetsuh
Frank表示:“通过该项目所获取的经验,我们开发了一系列工具,将真正帮助设计专业人士或建筑业主对照明系统升级做出更好的决策。”(文/Oscar译)

很多时候,建筑开发商和经营者都知悉自己面临的问题,但不知道解决方案。他们可能对可以应用的技术有所了解,但如何将这些技术应用于具体用例可能有不同的想法。

例如,对任何规模的建筑经营者来说,最大的痛点可能围绕着能源成本、系统的维护成本和对能源浪费的控制。根据美国联邦政府的“能源之星”计划,商业和工业建筑几乎占美国能源消耗的一半,几乎占所有温室气体排放的一半。

Deloitte Consulting
Insights最近的一篇文章指出,优化和改善设施的运营可以促进各种成本回收,包括节省供暖、制冷、照明和维修有关的费用。

连接到HVAC系统、照明系统和其他室内元件的物联网设备和平台可以检测整个建筑物内不同地点的温度、湿度、功耗和其他环境要素,以及确定是否存在特定空间的设备正在被使用;可以在冬天保持暖和的温度,或在夏天保持凉爽的温度;对于未使用的空间,会自动关闭灯;而在房间使用时,也会提供多功能服务,如分区式恒温器、风扇、窗户百叶窗或窗户色调等。

已经有一些用例展示了智能建筑在控制能源成本和浪费方面的成效。例如,2016年,英特尔在印度班加罗尔一座10层办公楼内部署了9000个物联网传感器,用于监测温度、能源使用、照明和其他功能。该公司估计,这种建筑每年将节省64.5万美元的能源成本。

此外,德勤在阿姆斯特丹的Edge大厦也是一个智能建筑项目,这个智能建筑项目是与房地产公司OVG、施耐德电气(Schneider
Electric)和飞利浦合作开发。该咨询公司在对该项目的案例研究中表示,该项目“发电量大于耗电量”。该建筑利用了一系列太阳能电池板,包括部署在邻近建筑上的电池板,以及一个地下热能存储系统。通过以太网供电的全建筑LED照明系统的效率比传统照明高出80%。整个建筑的照明面板含大约28,000个传感器,能够检测运动、光线、温度、湿度和二氧化碳水平。

这种智能大厦的部署体现了信息技术与建筑设施管理和运营网络的融合。它们展示了如何在云中分析从物联网系统收集的数据,并用于优化操作功能,甚至预测问题或诊断低效率点。

智能建筑运营者希望在管理能源成本方面提高效率。云平台上的数据的价值在于,它能够诊断目前正在为它们带来额外能源成本的问题。云在很大程度上是智能建筑系统的重要组成部分,因为它可在出现问题之前研究机械系统并分析潜在问题。

  1. 数据

节能和成本节约可能是建筑业主、经营者和租户对创建智能建筑感兴趣的最初原因,但从物联网的智能建筑中获得的数据价值远远超出了能源效益。向智能建筑体系结构迁移的业主和经营者,正在努力创建新类型的配备更多的功能和应用程序工作场所,可以让他们的场所更具竞争力。

例如,检测存在的传感器可以提供关于何时、多久以及使用不同的办公室、房间和其他空间的详细信息。使用数据可以让建筑经营者和个人租户对这些空间的环境条件有更大的控制权,可以根据使用者和使用时间动态调整空间,实现个性化的舒适的需求。然而,相同的连接和数据可允许租户和员工做的更多,比如访问构建网络预定会议室,从室内设备中调用特定内容,或为将举行会议的特定房间订购食物。

举个例子,西门子去年收购的专注于智能建筑的初创企业Enlighted公司的智能照明管理技术,不仅可以帮助客户管理照明成本,还能提供更多服务。该系统最近由一家全国性的零售连锁店推出,可更深入地了解顾客行为。

在办公建筑物里,建筑物的空间是动态的。随着人们变得更加依赖网络化和互联,系统可以感知这些地方的存在感和温度检测,从而得到热地图,了解空间的使用。如果一些空间没有被利用,可以重新利用这些空间。

利用这些数据甚至可以扩展到停车场的使用方式,为员工和访客提供关于可用停车位的信息。此外,它还可用于提高工作场所设备的维修效率。例如,网络服务器、电梯、公用房间用具和自动售货机等设备的维修时间表不同,使用数据可以更准确地确定机械设备何时需要维修或更换部件。

以电梯监控为例。一栋建筑物里所有的电梯都可能按照年度计划进行维修,但通过感知它们,就可以获悉每一部电梯的使用率,使用率高的电梯就更需要被维修了。

将智能建筑视为一个新的平台是明智的,它能够让建筑所有者、租户、应用程序开发人员和其他人在此基础上进行创新,创建需要的功能和特性。

这个平台上有大量的数据,可以用来创造很多新的价值。就像iPhone刚上市时,它触发了很多新的应用程序,物联网也可以为智能建筑做同样的事情。

尽管如此,智能建筑的发展仍处于初期阶段,仍有许多挑战有待克服。目前,世界上很少有智能建筑能够全面体现连接物联网环境,从而实现上述许多应用程序的愿景。

智能建筑是具有多种系统的异构环境,若要连接到云端,就需要开放,并支持跨系统的集成。随着智能建筑从数字化的、封闭的环境发展为更加互联的环境,利用云计算,甚至基于边缘的数据分析,它们也变得更加复杂,依赖于不同公司更广泛的生态系统,这些技术和服务必须协同工作。

另一个问题与智能建筑中收集的数据有关。从很少有关建筑、机器和设备操作的信息,到大量的数据,这可能是压倒性的,使得获取最有价值的信息变得困难和耗时。

真正的挑战是,如今建筑物中的所有数据都是非结构化数据,它在那里,但我们不知道它是什么。我们需要做的是利用人工智能和机器学习来创建结构化数据集。

未来几年可能是朝着人工智能驱动、应用程序更丰富的建筑方向发展,这些建筑使用云计算或边缘计算,就如何更好地操作和使用建筑资产提供有价值的分析结果。很多建筑还没有那么智能,但在如何将智能建筑的愿景落地成现实方面,并不能说智能建筑在市场上毫无意义,这个行业每天都在变得越来越“智慧”。

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