下一代智能建筑：数据驱动设施将更便宜、更环保

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当今的智能建筑能够了解每个房间、每个楼层的情况，优化能源使用以促进可持续性。

智能建筑是通过物联网 (IoT)、机器学习、自动化和建筑信息模型 (BIM) 等技术实现的。

今天，以人为本的建筑就在这里。 下一步：构建能够预测情景的结构，主动让每个居住者的生活变得更轻松。

没有建筑物，我们无法生活，就像没有智能手机我们无法生活一样。 但建筑物也有点愚蠢，更像干墙而不是数字化。

随着自我“思考”设施的兴起，这种情况正在迅速改变。人们对具备自动检测和响应功能的智能建筑（包括房屋、工厂和办公楼）需求正在不断增长。

这一趋势背后的动机很容易掌握。 建筑物的建造成本很高，运营成本更高。建筑物有很长一段时间处于闲置状态，因此模式的变化很大。 如果融合了摄像头、传感器、数字孪生和楼宇自动化的解决方案能够使建筑物的运营成本与需求的高峰和低谷保持同步，结果会怎样呢? 更好的是：如果让建筑物更加数字化也能让它们更具可持续性呢?

建筑、工程、施工和运营 (AECO) 行业正在通过重大研发投资来回答这些问题，这些投资承诺有一天会交付不仅能做出反应而且还能学习的建筑。

什么是智能建筑?

智能建筑就像任何有墙壁和窗户的结构一样; 不同之处在于，它有一个额外的 IT 基础设施层，可以为居住者和环境带来更好的结果。

照明、暖通空调、安全和警报均由中央“大脑”精心策划，该“大脑”使用物联网传感器和自动化来优化从能源使用到舒适度的几乎所有方面。它能够监测当前的资源利用水平，跟踪公共服务的消耗模式，并了解人们在任何特定时间聚集的地点。

系统将在八月炎热的下午阳光明亮时，通过调节建筑物两侧的百叶窗和空调，以保持舒适度并最大程度地降低成本。系统会自动调整房间的分配，如果有房间过于拥挤或者空着的情况，系统会做出相应的调整。

是什么让智能建筑变得智能?

智能建筑的核心是以人为本，或“占用意识”。 通过集成物联网、机器学习、自动化和建筑信息模型 (BIM) 等一系列技术，建筑运营商可以直观地了解建筑在任何给定时间的运行效率。

通过匿名收集与人、行为模式和建筑系统相关的数据，智能自动化可以确保从 HVAC 到照明的系统对建筑居住者的行为做出响应。

通过智能建筑数据分析，未来的设计决策将变得更加明智，从而改变设计和施工研发。 例如，建筑师可以提高隔热性能，以释放内部空间来生活或工作。

通过提高居住者模拟模型的准确性，为创建既在成本、舒适度、健康又生产力方面全面优化的节能建筑提供信息。

智能建筑如何使 AECO 行业受益

我们的长期目标是利用人类活动的信息，并将其按照房间或楼层进行分析，以加强 AECO 行业的数据驱动性。了解人们在社会中如何占有空间有助于提高建筑的经济性和环保性。 实现可持续发展目标是一个关键驱动因素，对环境具有巨大的潜在效益。

联合国环境规划署 (UNEP) 报告称，建筑物消耗的能源约占全球能源消耗的 40%，排放量约占全球温室气体排放的三分之一。 然而，只需对建筑实践进行一项改变——将 20% 的建筑转变为使用清洁电力运行的热泵——就可以将欧洲二氧化碳排放量减少 9%。

想象一下还有多少其他小改进等待智能建筑分析发现并进行扩展。

考虑到当今建造的任何大型建筑都将运行五年或更长时间，对现有建筑进行脱碳并确保新建筑支持循环经济将是应对气候变化的关键。

智能建筑的下一个时代：动态数据和机器学习

通过智能建筑传感器和摄像头，数据被捕获并转化为房间和系统的实时三维可视化。这些信息将经过自动分析并用于触发与供暖、空调、防晒、照明、用水或安全相关的任何必要更改。

智能建筑可以通过机器学习从数据中学习，并利用学习到的知识模拟不同的占用场景。 然后，他们可以生成响应，不断调整建筑物的用户体验。

智能建筑还支持数字孪生的创建，超越静态 3D 模型，创建建筑物内部和外部当前状态的实时整体表示。

智能建筑变得栩栩如生

IKON 全球创新中心是智能建筑实际应用的一个很好的例子。 它由建筑材料领导者 Kingspan 创建，将当前建筑、设计和技术方面的最佳实践与可持续、自我管理工作空间的未来雄心结合起来。

IKON 坐落在爱尔兰卡文郡的湖泊和河流之中，是一个“活生生的实验”。该公司宣称为工程师提供了理想的实际环境，以测量建筑物的节能特性。

Kingspan 的创新主管 Mike Stenson 表示：“IKON 的最初想法是将先进材料的研究与数字技术结合起来。我们发现，通过从头开始创建一个数字化、可持续的建筑，我们能够实现这个目标。”

该建筑包含传感器，使 Kingspan 工程师能够测量能源消耗以及自然采光、雨水收集和处理、太阳能电池板和其他可持续技术的不同方法的功效。

在广泛的能源建模基础上，IKON选择使用回收塑料瓶制造的材料。太阳能电池板在屋顶上所生产的电力可满足建筑物能源需求的35%。 停车场设有电动汽车充电站，大楼的厕所系统使用雨水。

现场施工研发

IKON 也是 Kingspan 数字团队的所在地，该团队进行研究，旨在为公司的产品带来更多智能。

这使其成为解决一些建筑重大技术问题的理想环境：增强现实、虚拟现实和物联网将在建筑管理中发挥什么作用? 人工智能 (AI) 和机器学习将如何改变建筑设计?

Kingspan aims to make IKON's recyclable wall the world's first Level 5 maturity digital twin.。 利用 Autodesk Platform Services(以前称为 Forge)等技术，该公司很快就能渲染出可在多个建筑利益相关者之间共享的 L5 双胞胎。

智能建筑的缺点

如果说智能建筑的爆炸式增长有什么缺点的话，那就是技术优势与技术限制发生冲突。

面对机器学习算法收集和处理大量数据，网络安全和数据隐私方面的担忧是不可避免的。 智能建筑以匿名方式收集信息，但有人担心人工智能可能会通过发现数据集之间的意外模式并泄露个人身份来造成无意的破坏。

在运行智能建筑系统时，可靠的宽带互联网连接是一个潜在的问题。 断网一段时间后，构建安全系统会发生什么情况? 如果发生重大天气事件，附近一个重要的手机信号塔被撞倒，会发生什么?

最后，可以合理地假设智能建筑技术需要投资和维护。为了充分利用该技术的潜力，公司需要具备知识和技能的理解能力，以实现受益的目标。

未来是学习的建筑

Stenson 表示，IKON 对数据的使用、对可持续材料的依赖以及活跃的实验室结构将在未来几年继续推动创新。该公司已制定计划，每年在其制造工厂回收 3 到 4 亿个塑料瓶。

据IKON研究团队表示，未来智能建筑将能够利用机器学习算法主动反应行为和环境的输入。通过使用现代互连建筑子系统，可以在最大程度上减少能源消耗，同时预测变化并保持建筑居民的舒适度。

像 IKON 这样的智能建筑也可能有助于建筑融入循环经济。拆除或翻新房产的公司可以通过访问详实的建筑数据，准确了解所用材料、组件以及它们的安装位置。这将促进材料回收的便利性，将拆除场地转变为资源利用而非垃圾堆放。

“IKON 使我们能够利用数据探索新的方向，”Stenson 说。 “我们只触及了表面。”

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