为什么建筑里总是太热或太冷——以及简单的解决方法

亮点:

  • 仅基于室外温度的供暖方式忽略了关键因素。研究表明,考虑日照、通风和人员数量后,舒适度可从 60% 提升至 90% 以上。
  • 在实际建筑测试中,只需对现有控制逻辑进行简单调整(无需新的硬件或人工智能),即可将供暖能耗降低 10% 至 13%,并将成本降低约 8.5%。
  • 在四月至五月期间,传统供暖系统对供暖需求的判断可能存在 50% 至 70% 的误差,导致在阳光充足时能源浪费。

斯德哥尔摩皇家理工学院 (KTH) 的研究人员表示,在许多情况下,只需调整现有控制系统,使其考虑日照、通风和室内人数,即可显著改善供暖效果。

大多数建筑的供暖系统仅由一个因素控制:室外温度。但这忽略了影响室内温度的因素,例如太阳辐射、人员数量和空气流通。

瑞典皇家理工学院 (KTH) 的研究员阿米尔穆罕默德·贝赫扎迪 (Amirmohammad Behzadi) 表示,这三个输入参数构成了一个简单解决方案的核心,该方案在瑞典一栋六层建筑的测试中取得了显著成效。虽然要实现商业化还需要进一步的研发,但现场测试表明,通过添加这三个因素来调节建筑温度,无需借助复杂的人工智能或强大的计算能力,即可实现持续舒适的室内温度,并降低 13% 的能源消耗。

研究人员报告称,在春季的过渡月份,节能效果最为显著,可达 56% 至 70%。

贝赫扎迪表示,实际上,这种“自适应”控制方式类似于大多数建筑使用的供暖控制系统的智能版本。例如,当阳光照射到房间时,系统会自动降低进入散热器的热水温度,而不是保持恒定。当空间内人员聚集(他们本身也会产生热量)时,系统会再次进行调节。此外,当通风系统引入较冷的室外空气时,系统还会补偿由此造成的热量损失。

这项发表在《能源转换与管理》期刊上的研究表明,解决建筑物的温室气体排放问题并非总是需要依赖实时优化、天气预报或机器学习等昂贵的新技术。

“有时候,这可能仅仅意味着重新思考我们现有的规则,”贝赫扎迪说道。许多建筑物已经配备了传感器,可以提供太阳能和通风数据,并且可以通过感知二氧化碳浓度和通风需求,以及输入住户的日常作息数据来估算建筑物的占用率。

贝赫扎迪表示,这一理念可以应用于多种类型的建筑物,甚至包括那些采用模拟系统的建筑。研究人员在一个占地1万平方米的“绿色”商业建筑中,对他们的方法进行了为期一年的测试。该建筑的散热器由区域供热和地下蓄热系统共同供热。

将测试结果与仅基于室外温度的建筑基本控制模型进行比较后,他们发现室内温度保持在舒适范围内的时间比例从60%提高到了90%以上。室内温度与理想温度的偏差降低了73%。与此同时,能源消耗降低了约10%至13%。碳排放量下降了约9%,运营成本下降了约8.5%。

贝赫扎迪表示,由于大多数大型建筑都已配备某种形式的中央控制或楼宇管理系统,因此无论是在办公楼、公寓楼还是公共建筑中,这种优化通常都能以最小的干扰进行集成。他指出,通过相对简单的升级,即可收集温度、日照、人员占用和通风数据,并将其输入控制系统,从而实时调节供暖。