更智慧、更綠能的建築:物聯網徹底改變能源消耗

作者 : Asem Elshimi,Silicon Labs

智慧建築可以利用物聯網的技術進步,高效率地管理資產、資源和服務,改善建築物整體的營運、能源取得及消耗、資源管理,以及完整住戶體驗。

受到全球對提高可持續性、減少浪費和更有效地利用資源的需求推動下,智慧建築技術正在快速發展。智慧建築可以利用物聯網(IoT)的技術進步,高效率地管理資產、資源和服務,改善建築物整體的營運、能源取得及消耗、資源管理,以及完整住戶體驗。

根據統計,建築物的二氧化碳排放量佔全球的38%,而建築物能源消耗量在美國則佔了40%,因此改造建築物的能源消耗和可持續性對實現全球氣候目標至關重要。美國政府已經明確了此一優先事項,今年1月宣佈成立「建築效能標準聯盟」(Buildings Performance Standards Coalition),這是33個州和地方政府之間的首次合作,致力於建設更清潔、更健康、更節能的建築。

雖然最佳化建築產業的能源消耗是一項艱巨的任務,但它可以從最小的層面開始:在為物聯網供電的微型晶片中。智慧建築將物聯網技術融入到多個領域——從數位化的人流和空間利用,再到重建供水網路。智慧建築的最大機會之一是徹底改變能源消耗,從智慧能源分配系統和智慧暖通空調(HVAC)設備開始。

智慧能源分配系統

傳統的能源分配系統是以單向方式建立,在這種方式下,能量預計會從發電機流入負載。在這些系統中,發電廠產生能量並將其儲存到城市中心。隨著太陽能和風能等可再生能源的出現,現在的能源分佈情況完全不同了;能源分配系統現在需要考慮到全方位的能源流動。以前只消耗能源的建築現在可以整合屋頂太陽能電池板,生產並將多餘的能源返回到電網中。智慧能源分配系統能夠實現這種全方位的能源流動,並允許整合可再生分散式能源,將能量重新儲存回電網。

這不僅可以透過提高系統效率來減少能源消耗,還可以解鎖分散式能源發電模型。建築成為能源生產者,而不是消費者,從而實現了向綠色能源的轉變。感測器和無線物聯網技術的進步為智慧電網轉型奠定了基礎,智慧建築在實現更綠色、更互連的電網方面發揮了重要作用,這將塑造一個可持續的未來。

智慧暖通空調系統

智慧暖通空調系統是智慧建築中另一個令人興奮的發展,它與能源效率、空氣品質和居民舒適度密切相關。在美國各地,城市、州、公用事業和非營利組織都在加大力度推動建築產業的電氣化。在這些產業中,用於空間供暖、水加熱、烹飪和其他用途的化石燃料使用佔美國溫室氣體(GHG)總排放量的13%。

隨著COVID-19的流行推動了空氣品質和淨化技術的重大發展,供應商正在考慮縮短暖通空調升級週期。零售商和代理商正在有組織地向他們的暖通空調設備添加更新且更智慧的技術。在數位化時代,建築居民現在期望對建築內每個房間和區域的暖通空調設置進行精細控制。這就是物聯網的作用所在,它為建築內部的舒適體驗增加了新的深度。運用電動通風口和風門,再加上與手機和平板電腦的無線連接,居民只需輕輕滑動幾下即可設置溫度、二氧化碳、濕度和空氣品質。建築管理人員還可以利用物聯網連接自動檢測房間佔用情況,並相應地減少該空間的能源使用,從而改善整個建築的能源使用。

監測建築物健康狀況

監測建築物健康狀況是智慧建築的另一個成長領域。除了傳統的溫度和濕度感測器之外,更多的環境感測器正在被添加到建築物中。這些感測器使智慧風門能夠實現更好的氣流和室外空氣交換,連接設備用於預測性維護,流量計用於洩漏檢測,氣體感測器用於空氣顆粒檢測等。火災和煙霧探測一直都是互連的,而近來看到越來越多支持遠距無線和藍牙無線連接的設計用以創建安裝介面。這三種應用——能源管理、建築健康監測和消防安全,都持續在增加更多的連接和數位功能。

可靠性和網路安全的重要性

考慮到所有的好處,智慧建築仍然存在一些挑戰,需要熟練的工程和解決問題的能力。主要的挑戰在技術層面:如此複雜的無線網路需要非常可靠和穩定。雖然目前可用的無線網狀網路技術已經完全具備能力,但供應商和製造商需要確保其產品的可靠性,以實現無線網路在建築環境中的真正潛力。

整合無線連接也會使建築物暴露在網路漏洞之下。為了應對這些威脅,晶片供應商和產品製造商一直在加強他們的網路安全力度。在開發和配發智慧解決方案時,持續關注安全問題對於建築產業的轉型至關重要。

更智慧、更綠能的未來

令人興奮的是,智慧建築帶來的機會並不局限於全新的結構;建築物也可以通過智慧技術進行改造。在現有系統中簡單實現無線連接的功能並簡化其複雜度,同時也可以加速建築物中無線通訊的整體採用。

隨著公共和私營部門都致力於改善建築領域的能源使用,我們可以預計未來幾年智慧建築的採用將必不可少。在這十年中,技術的進步和建築物中物聯網的使用對於減少各個環節的二氧化碳排放,最大程度地提高能源效率和消耗至關重要,並且會在促進可持續發展和提高個人及群體的生活品質方面發揮引領作用。

 

 

 

 

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