智慧平台帮建筑“自主节能”

想象一下，在一座数万平方米的高楼中，安装在房间和走廊上的传感器如同神经网络般感知着大楼的冷暖、湿度、能耗、人员行为；AI加持下的“智能大脑”则通过实时分析传感器数据，自主决策下达低碳运行的指令……这是山东建筑大学智慧建筑与能源优化研究团队（以下简称“智慧建筑团队”）负责人李成栋向科技日报记者描述的场景。该场景也是“建筑及园区数字低碳关键技术研发与应用”项目（以下简称“建筑低碳项目”）的关键部分。近日，建筑低碳项目斩获山东省科技进步奖二等奖。

构建感知网络，优化能源管理

“建筑能耗占社会总能耗的46.5%，其中，建筑运行能耗占比达21.7%。”李成栋认为，降低建筑能耗是实现碳中和的关键之一。在他看来，建筑碳排放正成为整个行业实现“双碳”目标的“头号拦路虎”。

(相关资料图)

直面难题，寻求解决之道并不容易。在调研中，该团队发现，目前大部分建筑及园区中空调、照明等能源设施缺乏有效管控，“节能靠经验，降费靠关机”；大量数字化设备“只监不控”，导致用电成本不降反增。

上述情况说明了智能建筑并不智能。问题出在哪里？智慧建筑团队首席科学家张桂青认为，首先，越来越多的建筑商追求建设过程的节能和建筑材料的绿色，存在着重建设轻运维现象。此外，主导楼宇能耗自控系统的智能化技术被进口产品垄断。其与本地环境无法100%兼容，导致节能管控作用有限。

为了提升建筑智慧化水平，团队在建筑设备的“感、算、控、管”上下足了功夫。

李成栋向记者解释：建筑数据是量化碳耗的核心抓手。传感器如同园区的“碳感知神经网络”，可实时监测室内温度、湿度、电耗等众多隐形碳排放因素，并反馈到智慧平台上。传感器测得的能耗数据通过AI算法进行计算后，能精准描绘碳排放图谱，让隐形碳排放变得“可见可算”，从而实现建筑能耗“摸得透”的目标。

“园区减碳的关键在于‘数据驱动决策+技术集成创新’，也就是‘控’和‘管’。这也是我们打造的智慧平台的作用。”李成栋说，智慧平台如同大脑，可生成碳足迹，动态追踪光伏、储能等核心指标。在此基础上，平台还可基于数据分析预测用能需求，合理规划设备运行，优化节能指标。

验证技术价值，收获市场认可

在曲径通幽的山东建筑大学校园里，智慧建筑团队在装配被动式超低能耗教学实验楼中夜以继日地攻关。该团队成员、山东建筑大学副教授彭伟向记者表示，这栋大楼是他们的第一个“客户”。它基本不需要额外化石能源输入，依靠地源热泵技术和光伏供电。在建筑低碳项目的加持下，该建筑贴上了“超低能耗”的标签。

实际上，这支囊括了暖通空调、自动化、计算机等十几个学科的科研团队是国内最早一批投身智能建筑的高校团队。“1989年，我们就为第11届亚洲运动会的亚运村提供了空调自控项目。”在张桂青看来，从人工智能与先进控制的基础研究，到建筑设备智能化与能源优化关键技术攻关，再到运维系统示范应用与成果转化，该团队的创新能力位列国内前列。

市场已经对团队的创新能力给出了评价。

建筑高度为303米的济南绿地普利中心是目前济南正在运行的第一高楼，其面积高达19万平米，制冷机房装机容量3700千瓦，年用电量1300万千瓦时。COP是衡量制冷系统机组效率的关键指标。智慧建筑团队介入改造之后，该大楼的系统COP从3.49提高到4.45，能效提升27%，并入选了济南市智慧城市典型案例。

此外，该团队还与企业合作，让相关技术在山东省400余个单位能源管理以及齐鲁医院、济南西客站等300多个大型公共建筑节能管控的典型工程中得到了推广。

李成栋表示，技术复杂度高、模型训练周期长、经济可行性挑战大是项目实施面临的三大难题。但在建筑市场需求缩减的大背景下，他们凭借核心技术脱颖而出。

李成栋向记者提供的一份数据显示，目前，该团队已承担了20余项国家级、省级重大创新工程等纵向课题，50余项来自企业的横向课题；获得100余项智慧建筑、建筑节能、综合能源方面的发明专利，主持和参与编写了十余项国家和地方标准。

据介绍，该团队还积极拓展其他应用场景，比如该团队成员马昕等人正与清华大学、山东大学等高校合作，开展“屋顶光伏+经济储能+直流配电+柔性负荷+有序上网”新型电力能源系统研究，解决光伏系统的消纳难题。