AI让建筑更节能:施耐德电气研究称AI优化可使建筑能耗最高降低22%

近日,施耐德电气发布了一份AI助力气候行动,量化建筑优化的能源与碳影响的研究报告。报告基于澳大利亚、印度和美国不同建筑场景的建模分析,并结合实际试点部署进行验证。研究显示,在传统控制基础上引入AI驱动的建筑能源优化后,建筑整体能源使用量最高可降低22%;其中,仅AI优化层带来的额外节能幅度约为7.2%—12.7%

按照研究所采用的商业能源价格计算,单栋建筑每年可节省约1.36万—4.93万美元的能源费用,部分场景年节能量超过200MWh;同时,单栋建筑每年最多可减少约59,869千克CO₂e排放。施耐德电气还称,AI系统自身产生的碳足迹与其带来的减排量相比,后者超过前者100倍。

需要指出的是,“22%”是研究建模场景下的最高潜在节能幅度,并不是所有建筑实际部署AI后都能够稳定实现22%的节能率。建筑类型、气候条件、设备效率、控制策略、运行时间以及原有BMS/EMS水平等因素,都会直接影响最终节能效果。相关研究的价值,更在于进一步量化了AI作为建筑能源优化层的潜在增量价值。

从“自动控制”走向“智能优化”,AI成为BMS之上的新一层

从技术架构来看,施耐德电气此次研究所讨论的并不是用AI完全替代传统楼宇自控系统,而是在现有数字化建筑管理系统之上增加一层AI优化能力

传统BMS主要负责设备状态监测、控制逻辑执行、报警管理以及预设策略运行。例如,根据室内温度设定值控制空调设备,根据时间表启停设备,根据传感器数据调整相关运行参数。

而AI优化的核心变化,在于将原本分散在不同系统中的数据进一步关联起来,并通过持续分析建筑运行状态,动态寻找更优的控制策略。

研究所涉及的数据包括:

  • 建筑人员占用和使用模式;
  • 室内环境及设备运行数据;
  • 天气预报和外部气象条件;
  • HVAC设备性能;
  • 建筑运行历史数据;
  • 其他与能源使用相关的运营数据。

在此基础上,AI持续分析建筑当前状态,并实时调整HVAC运行策略。施耐德电气认为,这种方式能够发现传统相对孤立的控制系统难以识别的优化机会。

这实际上反映了建筑智能化一个正在发生的重要变化:BMS解决的是“设备怎么按照规则运行”,AI则进一步尝试解决“在当前条件下设备怎样运行更优”。

对于智能建筑行业而言,这可能比“AI替代BMS”这样的概念更加具有现实意义。

AI节能的关键,不只是算法,而是数据能否真正“流动起来”

施耐德电气此次研究特别强调了一个问题:数据孤岛正在成为建筑能源优化进一步提升的主要障碍之一。

一栋大型建筑中,通常存在BMS、空调系统、照明系统、门禁、视频、能耗计量、环境监测以及物业运营等多个系统。传统建筑智能化项目往往按照专业系统分别建设,数据采集和控制逻辑也相对独立。因此,即使建筑已经拥有较为完善的数字化基础设施,也并不意味着这些数据已经真正形成面向运营优化的统一数据体系。

AI介入之后,理想状态并不是简单地增加一个“AI模块”,而是形成设备感知 → 数据汇聚 → 状态理解 → AI分析 → 策略生成 → 控制执行 → 效果评估 → 持续优化这样的闭环。

这意味着未来建筑智能化竞争的重点可能逐渐从“系统数量”转向数据质量、系统互联能力、建筑语义模型以及AI决策与控制能力

从这一角度看,AI建筑的基础依然是数字化建筑。没有可靠的设备数据、统一的数据语义和可执行的控制接口,AI很难凭空创造节能效果。

HVAC仍是AI进入建筑运营最现实的切入点

从当前应用成熟度来看,HVAC无疑是AI建筑能源优化最值得关注的场景之一。原因并不复杂。暖通空调系统通常是商业建筑能源消耗的重要组成部分,同时具有较大的动态调节空间。

传统控制策略往往围绕固定设定值、时间表、PID控制以及规则逻辑展开。这些策略能够保障系统稳定运行,但面对天气变化、人员密度变化、设备效率变化以及建筑热惯性等复杂因素时,往往难以持续获得全局最优解。

AI则可以将天气预测、人员占用、室内环境、设备运行状态以及历史运行数据结合起来,对未来一段时间的建筑负荷进行预测,并进一步调整冷机、AHU、末端设备等系统的运行策略。

因此,AI在建筑中的价值并不只是“自动化”,而更多体现在预测性、动态性和持续优化能力这也与近年来建筑能源管理从BMS向BEMS、再向更加智能化的建筑运营平台发展的趋势相吻合。

AI与智能控制叠加,节能效果可能进一步放大

值得注意的是,施耐德电气此次研究还比较了AI优化与传统智能建筑控制之间的差异。

研究称,在相关场景中,AI可以使智能控制本身取得的节能效果进一步提升,甚至超过单纯智能控制节能效果的两倍。同时,研究认为云端AI和边缘AI两种部署模式都能够产生具有意义的能源和碳减排效果。

这一点对国内建筑智能化行业具有一定启示。过去谈“智能建筑节能”,更多是通过高效设备、变频控制、群控系统、能源计量和自动控制等手段实现。而下一阶段,节能技术可能逐渐形成三个层级:

  1. 第一层是设备效率。通过高效机电设备、变频器、热泵以及高效冷机等降低单位能源消耗。
  2. 第二层是自动控制。通过BMS、BA、BEMS等系统实现设备按照规则和运行策略自动调节。
  3. 第三层是智能优化。利用AI对建筑、设备、环境和人员等多维数据进行分析,在运行过程中持续寻找更加优的控制策略。

也就是说,AI并不是对传统建筑自动化的简单替代,而更可能成为既有自动化体系之上的“优化层”。

中小建筑可能成为AI能源管理新的增量市场

此次研究另一个值得关注的结论,是对中小型建筑的关注。

施耐德电气将建筑面积低于10万平方英尺(约9290平方米)的建筑作为重点场景之一。报告认为,过去能源管理系统往往存在实施成本较高、系统复杂以及专业运维人员不足等问题,使部分中小建筑难以部署较为复杂的能源优化系统。

而AI可能改变这一状况。如果过去一个建筑能源优化项目需要专业工程师长期进行参数调试、策略优化和运行分析,那么未来部分工作可以由AI辅助完成。例如:

  • 自动识别建筑能耗异常;
  • 自动分析设备运行效率;
  • 根据天气预测调整运行策略;
  • 根据人员占用动态调整空调;
  • 自动发现潜在节能机会;
  • 持续分析优化策略执行效果。

这意味着AI可能降低能源管理系统对专业人工经验的依赖。

当然,这并不意味着未来建筑完全不需要专业运维人员。对于涉及机电设备安全、消防联动以及关键基础设施的控制场景,AI建议、人工确认与确定性控制之间仍需要建立清晰边界

因此,对于国内市场而言,更现实的方向可能是发展“AI辅助运维+自动优化+人工监管”模式,而不是完全无人化控制。

从全球研究回到中国:AI建筑还需要解决三个现实问题

施耐德电气此次研究来自澳大利亚、印度和美国场景,因此其数据不能直接等同于中国建筑市场的实际节能水平。中国建筑的气候条件、建筑类型、设备配置、电价机制、运行管理模式以及既有BMS普及程度均存在差异。

但从行业趋势来看,这项研究仍然具有较强参考意义。尤其是在中国推进建筑节能降碳、城市更新、既有建筑改造以及数字化转型的背景下,AI建筑能源优化可能首先进入既有建筑,而不仅仅是新建“AI原生建筑”。

这其中至少有三个现实问题值得关注。

一是既有建筑数字底座能否支撑AI。大量既有建筑已经部署BA、BMS或者部分能源管理系统,但不同年代、不同厂商的系统在协议、数据模型、点位命名和数据质量方面差异较大。因此,AI真正落地之前,可能首先需要解决数据治理和系统互联问题。

二是AI节能效果能否被持续验证。建筑节能不能只看算法演示,而需要建立可量化的基线和持续验证机制。例如,在不同天气、不同人员使用率以及不同设备工况下,需要判断节能究竟来自AI策略,还是来自气候变化、建筑使用率下降、设备维护或者其他因素。

因此,未来AI建筑项目除了算法能力之外,Measurement & Verification(测量与验证)同样重要。

三是AI建议如何进入真实控制系统。建筑属于典型的物理世界。AI可以提出一个优化建议,但最终必须通过BMS、PLC、DDC以及相关机电控制系统执行。对于消防、给排水、电气安全以及其他关键设备,还存在确定性控制和安全联锁要求。

因此,未来建筑AI架构很可能不是简单的“大模型+设备”,而是AI负责理解、预测和优化;BMS/PLC等确定性系统负责执行与安全约束。这种架构更符合建筑机电系统的工程实际。

“22%”之外,更值得关注的是AI开始进入建筑运营的核心环节

施耐德电气此次研究最值得关注的并不是一个孤立的“22%”数字,而是AI正在从建筑智能化的外围应用逐步进入能源管理和设备运行的核心环节

过去几年,建筑行业谈AI更多集中于智能客服、视觉识别、数字孪生、生成式设计以及智慧物业等领域。随着建筑数据基础逐步完善,AI开始进一步进入HVAC优化、能源预测、设备预测性维护以及建筑运营决策。

这意味着建筑智能化的技术逻辑正在发生变化:

过去是“让建筑连接起来”,下一步是“让建筑理解自身运行状态”,再进一步则是“让建筑能够持续优化自身运行”。

从这个意义上看,BMS并不会因为AI出现而消失,反而可能成为AI建筑的重要基础设施之一。

真正值得关注的,是BMS、IoT、数字孪生、BEMS、AI算法和建筑机电系统之间如何形成一个能够真正闭环运行的智能化体系

对于国内智能建筑行业而言,这也意味着未来的竞争重点可能不再只是“谁拥有更多设备接入点”,而是谁能够把建筑数据转化为可执行、可验证、可持续优化的运营价值

此次研究,无疑为这一趋势提供了一组值得行业进一步观察和验证的数据。