想象一下，在一座數(shù)萬平方米的高樓中，根據(jù)需要將每個房間和走廊安裝上傳感器，如同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)感知著這座大樓的冷暖、濕度、能耗、人員行為等；AI加持下的“智能大腦”實(shí)時分析這些數(shù)據(jù)，自主決策，并轉(zhuǎn)化為指令下達(dá)，整個大樓按照指令進(jìn)入新的低碳運(yùn)行狀態(tài)……這是山東建筑大學(xué)智慧建筑與能源優(yōu)化研究團(tuán)隊（以下簡稱“智慧建筑團(tuán)隊”）負(fù)責(zé)人李成棟教授向科技日報記者描述的場景。

該場景成為“建筑及園區(qū)數(shù)字低碳關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”項目（以下簡稱“建筑低碳項目”）的關(guān)鍵部分。近日，該項目斬獲了山東省科技進(jìn)步二等獎。

團(tuán)隊研討數(shù)字低碳管控平臺軟硬件技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，直面“頭號攔路虎”

“建筑能耗占社會總能耗的46.5%，建筑運(yùn)行能耗占21.7%，解決建筑能耗是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵戰(zhàn)場。”李成棟的觀點(diǎn)不是危言聳聽。在他看來，建筑碳排放正成為整個行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的“頭號攔路虎”。

直面“頭號攔路虎”，尋求解決之道并不容易。

在調(diào)研中，該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，目前，大部分建筑及園區(qū)中空調(diào)、照明等能源設(shè)施缺乏有效管控，“節(jié)能靠經(jīng)驗(yàn)，降費(fèi)靠關(guān)機(jī)”；即使它們已部署了數(shù)字化裝備，但平臺也是“有骨頭無大腦”，大量設(shè)備“只監(jiān)不控”，導(dǎo)致用電成本不降反增。

“上述問題說明了智能建筑不‘智能’的現(xiàn)實(shí)，問題出在哪里？”智慧建筑團(tuán)隊首席科學(xué)家張桂青教授給出兩個答案：第一，越來越多的建筑商追求建設(shè)過程的節(jié)能和建筑材料的綠色，存在著重建設(shè)輕運(yùn)維現(xiàn)象，對建筑運(yùn)行中能耗的智能管控投入甚少；第二，主導(dǎo)樓宇能耗自控系統(tǒng)的智能化技術(shù)被進(jìn)口產(chǎn)品壟斷，沒有發(fā)揮應(yīng)有的節(jié)能管控作用。

“對建筑業(yè)來說，未來降碳將在能源管控方式、用戶用能方式以及電力交易方式三個方面迎來變革。”張桂青表示，瞄準(zhǔn)能源管控方式做文章，他們的建筑低碳項目應(yīng)運(yùn)而生。

具體而言，提升建筑智慧化水平，這支團(tuán)隊在建筑設(shè)備的“感、算、控、管”上下了功夫。

操作設(shè)定水泵節(jié)能運(yùn)行控制參數(shù)。

李成棟向記者解釋，建筑數(shù)據(jù)是量化碳耗的核心抓手。他們安裝必要的傳感器是為了“感”，等于為建筑園區(qū)安裝了“碳感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，傳感器實(shí)時監(jiān)測室內(nèi)溫度、濕度、電耗等眾多隱形碳排放因素，并反饋到搭建的智慧平臺上。“各種指標(biāo)‘測得全’是這一階段的特點(diǎn)。”李成棟說，上述能耗數(shù)據(jù)結(jié)合AI算法，能精準(zhǔn)繪制碳排放圖譜，讓隱形碳排放變得“可見可算”，從而實(shí)現(xiàn)了建筑能耗“摸得透”的目標(biāo)。

“園區(qū)減碳的關(guān)鍵在于‘?dāng)?shù)據(jù)驅(qū)動決策+技術(shù)集成創(chuàng)新’，也就是‘控’和‘管’，這也是我們打造的智慧平臺的作用，達(dá)到‘調(diào)得優(yōu)’‘管得好’的效果。”李成棟說，智慧平臺如同大腦，生成碳足跡，動態(tài)追蹤光伏、儲能等核心指標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，基于數(shù)據(jù)分析預(yù)測用能需求，合理規(guī)劃設(shè)備運(yùn)行，優(yōu)化節(jié)能指標(biāo)。

創(chuàng)新力如何，市場說了算

在曲徑通幽的山東建筑大學(xué)校園里，智慧建筑團(tuán)隊在裝配被動式超低能耗教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓上夜以繼日攻關(guān)。該團(tuán)隊成員彭偉副教授向記者表示，這棟基本不需要額外化石能源輸入，依靠地源熱泵技術(shù)和光伏供電的大樓是他們的第一個“客戶”。在建筑低碳項目的加持下，該建筑貼上了“超低能耗”的標(biāo)簽。

實(shí)際上，這支囊括了暖通空調(diào)、自動化、計算機(jī)等十幾個學(xué)科的科研團(tuán)隊是國內(nèi)最早的一批投身智能建筑的高校團(tuán)隊。“1989年，我們就為11屆亞運(yùn)會的亞運(yùn)村提供了空調(diào)自控項目。”在年逾六旬的張桂青看來，從人工智能與先進(jìn)控制的基礎(chǔ)研究，到建筑設(shè)備智能化與能源優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，再到運(yùn)維系統(tǒng)示范應(yīng)用與成果轉(zhuǎn)化，該團(tuán)隊的創(chuàng)新能力走到了國內(nèi)前列。

團(tuán)隊實(shí)地開展空調(diào)機(jī)組節(jié)能設(shè)計與優(yōu)化控制方案。

這種創(chuàng)新力，市場已經(jīng)給出了評價。

建筑高度為303米的濟(jì)南綠地普利中心是目前濟(jì)南正在運(yùn)行的第一高樓，其面積高達(dá)19萬平方米，制冷機(jī)房裝機(jī)容量3700千瓦，年用電量1300萬千瓦時。

COP是衡量制冷系統(tǒng)機(jī)組效率的關(guān)鍵指標(biāo)，智慧建筑團(tuán)隊介入改造之后，該大樓的系統(tǒng)COP從3.49提高到4.45，能效提升27%，借此入選了濟(jì)南市智慧城市典型案例。

此外，該團(tuán)隊還與企業(yè)合作，將該相關(guān)技術(shù)在山東省400余個黨政機(jī)關(guān)單位能源管理以及齊魯醫(yī)院、濟(jì)南西客站等300多個大型公共建筑節(jié)能管控的典型工程中得到了推廣應(yīng)用。

李成棟表示，技術(shù)復(fù)雜度高，模型訓(xùn)練周期長，經(jīng)濟(jì)可行性挑戰(zhàn)大，這三大特征為該項目筑起了技術(shù)圍墻，在建筑市場需求縮減的大背景下，憑借核心技術(shù)脫穎而出。

李成棟向記者提供的一份數(shù)據(jù)顯示，該團(tuán)隊已承擔(dān)了20余項國家級、省級重大創(chuàng)新工程等縱向課題，50余項來自企業(yè)的橫向課題；獲得100余項智慧建筑、建筑節(jié)能、綜合能源方面的發(fā)明專利，主持和參與編寫了十余項國家和地方標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)介紹，該團(tuán)隊還積極拓展其他應(yīng)用場景，比如該團(tuán)隊成員馬昕副教授等人正與清華大學(xué)、山東大學(xué)等高校合作，開展“屋頂光伏+經(jīng)濟(jì)儲能+直流配電+柔性負(fù)荷+有序上網(wǎng)”新型電力能源系統(tǒng)研究，解決光伏系統(tǒng)的消納難題。