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当提及碳排放时，大多数人会想到交通高峰时段的拥堵和工业活动。许多专家敦促人们在考虑如何创造一个更加绿色的世界时，要把目光投向离家更近的地方。然而，很少有人想到，专家们所指的正是他们生活或工作的建筑。
联合国环境规划署（UNEP）解释说，建筑物排放了全球三分之一的温室气体，使用了全球40%的能源，是碳排放的最大贡献者。因此，如何实现建筑碳减排已成为寻求节能环保的绿色低碳道路的关键问题。
对于已建成的建筑来说，能够自动化管理和控制碳排放，并协同推进健康、舒适、高效的数字化建筑空间的智慧楼宇系统在帮助建筑物可持续发展方面具有前瞻性的意义。
今天，诺奖数字双碳研究中心（NPL-Dual Carbon Center）为你介绍智慧楼宇，来看它在应用于推动建筑低碳化方面具备哪些优势与发展前景。
1建筑物的碳排放
建筑如何对全球气候产生如此大的影响呢？答案很简单：建筑物运行和建造过程都会消耗大量的能源和自然资源，由此产生较高的温室气体排放量。所谓运行排放，指的是建筑物在运行阶段直接或间接消费化石能源带来的碳排放。这些主要是由电力使用、供暖、空调等能耗设备驱动的。
此外，建筑物还包含“隐含碳”排放，指的是建造过程中产生的碳足迹。这一因素包括从建材生产到供应链中产生的碳排放，例如在采购钢材和混凝土时产生的碳排放。针对已建成的楼宇体系来说，利用现有的、具有成本效益的技术来降低运行排放以最终实现“零碳”，是推动建筑物减少对环境影响的关键。
2智慧楼宇与零碳建筑
零碳建筑是指建筑物本身每年的净能量消耗或碳排放为零。一方面，建筑物可以通过消除化石燃料供暖、增加使用可再生能源利用率以及使用低碳、可重复使用的材料来减少碳排放，以实现净零。另一方面，数字化也将成为提高建筑能源效率和需求灵活性的重要推动因素。
智慧楼宇（IB, Intelligent Building）也称智能建筑、智能楼宇。基于物联网构建，智慧楼宇将建筑与网信、计算机和控制等系统进行有机融合，集成具有高度自动化的现代新型建筑。受益于先进的传感控制、系统集成、数据分析和能源优化，这些“智能建筑”除了主动减少能源使用和需求，还包括提高可靠的远程管理。
智慧楼宇在实现建筑“零碳”方面具有创新性推动作用。据研究，基本的楼宇自动化控制可为商业楼宇节约 10-15% 的能源。更先进的功能，如按需控制通风，可额外节能 5-10%。与基本的暖通空调（HVAC）和照明控制相比，将楼宇系统集成在一起可产生 8-18% 的增量节能。使用先进的计量基础设施和监控楼宇终端使用的能源信息管理系统平均可节能 3%，而自动故障检测和诊断平均可节能 9%。
3人工智能助力智慧楼宇低碳化
减少建筑物的碳排放意味着优化气流、电力和水等资源。以暖通空调为例，由于该系统能耗巨大，室内空气质量监测技术对低碳排放至关重要。而智慧楼宇系统即可利用人工智能来控制暖通空调系统与能源之间的平衡，同时不影响建筑物内人员的舒适度和健康。
人工智能可以“学习”建筑物内人员的习惯，并预测何时增加、稳定或减少供暖和空调系统的使用。此外，这些新系统还可以针对特定空间，只在需要的房间或公共区域进行改变。同样，人工智能还可以通过揭示二氧化碳、湿度或高颗粒物等室内空气污染源并采取相应措施，优化楼宇内的空气质量。
人工智能还能改善运营和维护。当智慧楼宇系统与智能设备或物联网集成时，人工智能可检测到设备出现的异常。例如，如果供暖设备出现故障，就会减少或增加能源消耗，影响室内温度。因此，人工智能可以识别设备是否出现问题，进行调整并通知管理人员。智能人工智能系统还可以管理预定的暖通空调过滤器更换或其他维护工作，并审查和批准工单。
人工智能在智慧楼宇方面的应用已数见不鲜。位于马里兰州银泉市的 Unisphere 大厦是美国最大的净零能耗项目之一。它采用了地源热泵、现场太阳能和集成控制系统，包括暖通空调、照明、能源和可调光窗户。
位于挪威特隆赫姆的 Powerhouse Brattørkaia 公司的八层办公楼在整个建筑生命周期内都实现了零能耗。该建筑采用被动和主动措施，不仅安装了 3,000 平方米的太阳能电池板，并在水源处安装了天然制冷剂热泵，用于制冷和供暖。同时也包括住户自适应暖通空调和照明系统，具有很高的能源利用效率。
4中国的零碳建筑探索
中国在智慧楼宇与零碳建筑领域的探索也始终步履不停。香港的“零碳天地”通过被动式建筑设计和清洁能源的使用，不仅成功迈向净零碳排放，还可以产生多余的能源回馈城市。这片城市绿洲为了减少自身的碳排放，采用了一套智能建筑管理设备。“智能管家”拥有2800个探测器，能够监测室内外温度和气流情况，并智能管控空调的送风系统，以达成高效节能。
此外，南京地标性零碳建筑“南京绿色灯塔”同样展示了如何平衡生态与现代建筑设计的方法。该建筑通过“智能设计”，如自动化控制的“变风量”新风系统，将建筑能耗降低到中国标准需求基准线的60%。同时，“南京绿色灯塔”也会收集并利用可用的自然资源，包括雨水和风能，以最大限度地利用可再生能源。
特斯联武汉智慧产业园也是探索零碳产业园区的样板之一。作为武汉省近零碳城镇试点的示范项目，园区不仅利用太阳能光伏储能一体式充电停车棚为新能源汽车供能，同时也采用智能系统管控楼宇的照明与空调出风。产业园大厅内一块整面墙大小的电子屏幕，实时显示着园区的整体能源使用情况以及碳减排量。高新技术加持下的绿色建筑应用为园区的低碳发展带来了无限可能。
可见，人工智能加持下的智慧楼宇不仅考虑了低碳节能的技术需求，同时也兼顾到了健康、舒适、卫生和性能等人文因素。这也表明，高度数字化的智能楼宇系统对于实现零碳建筑性能具有关键推动作用。
总的来说，为了降低建筑行业的碳排放，我们需要从多种方面采取一系列的综合性措施。而智慧楼宇作为降低现有建筑的运行碳排放的一种更高效的新思路，未来必将具有广阔的发展前景。
NPL引进的可模块化风能、储能科技及产品，在不久的将来，能快速有效地帮助更多的建筑、园区实现低碳、零碳目标，致力打造「零碳建筑」、「零碳园区」，请拭目以待。
