Potrzeba „chirurga”, aby obniżyć emisje w budynku



Ponieważ zmiany klimatu stały się rzeczywistością ogólnoświatową – tylko Stany Zjednoczone były odpowiedzialne za 6 450 milionów ton metrycznych emisji gazów cieplarnianych w 2017 r., W porównaniu do – prawodawcy podkreślają potrzebę ograniczenia emisji z budynków komercyjnych.

, na przykład urzędnicy uchwalili przepisy ograniczające emisje w dużych budynkach o 40 procent do 2030 r. i każdy z nich wdraża własne inicjatywy na rzecz ekologicznego budownictwa. I chociaż przepisy są jasne, oznacza to, że na właścicielach budynków spoczywa ciężar poszukiwania sposobów na ograniczenie emisji bez rezygnacji z komfortu najemcy i funkcjonalności budynku lub pogorszenia zwrotu z inwestycji. To nie jest łatwe zadanie.

Chociaż łatwo jest znaleźć produkty „pod klucz” – kotły, pompy, oświetlenie itd. – które obiecują „efektywność energetyczną”, obietnice te ignorują złożoną naturę działania budynków. Duże budynki nie schodzą z linii montażowych – a sposób, w jaki budynek zareaguje na „energooszczędny” agregat chłodniczy, nie jest determinowany przez agregat, ale przez wiele czynników specyficznych dla konkretnego budynku (np. Projekt budynku, wykorzystanie przestrzeni i możliwości systemu sterowania).

Dla właścicieli budynków, którzy chcą ograniczyć emisje przy jednoczesnym zachowaniu komfortu najemcy, zadanie polega na całościowym spojrzeniu na budynki i zrozumieniu systemów, które je ogrzewają, chłodzą i zasilają. Proces ten wymaga prawdziwego eksperta – zasadniczo chirurga – do przeprowadzenia oceny i określenia środków optymalizacji.

DIAGNOZA

Przed przeprowadzeniem zabiegu chirurg sprawdza historię medyczną pacjenta, przeprowadza badanie fizykalne i dowiaduje się o jego nawykach (sen, dieta, ćwiczenia itp.). Następnie chirurg ocenia testy diagnostyczne, takie jak badania krwi, MRI i zdjęcia rentgenowskie. Po zbadaniu tych czynników lekarz wykorzysta swoje wykształcenie i doświadczenie, aby określić najlepszą procedurę, i rozważy wykonalność operacji.

Właściciele budynków i ich zespoły ds. Nieruchomości muszą naśladować chirurgów i „pulsować” swoim budynkiem, aby zrozumieć, w jaki sposób jego systemy współpracują ze sobą w celu ogrzewania, chłodzenia i zasilania go. Wdrożenie ulepszeń nie przekłada się automatycznie na redukcję energii (podobnie jak wymiana stawu biodrowego nie oznacza automatycznie, że pacjent będzie chodził szybciej). Kluczem do zmniejszenia zużycia jest zrozumienie, że każdy budynek nie jest zbiorem systemów mułu, ale ekosystemem, w którym różne części oddziałują w oparciu o zasady termodynamiki. A na wydajność każdego budynku ma wpływ jego projekt, wykorzystanie i warunki środowiskowe.

SKALPEL, PROSZĘ

Historycznie właściciele budynków zasadniczo polegali w dużej mierze na analizach inżynierów, które miały zarówno ograniczony zakres, jak i fragmentację. Chociaż analizy te były oparte na rzetelnej inżynierii, były również w dużej mierze oparte na ograniczonych danych i nie były przewidywalne.

Wyobraź sobie, że lekarze mają holistyczne narzędzie, które wnosiło historię choroby pacjenta, wyniki badań i inne informacje do modelu ich unikalnej anatomii. Dzięki wirtualnemu modelowi lekarze mogliby lepiej ocenić wyniki związane z różnymi rodzajami procedur, symulując reakcję organizmu. Zamiast tego chirurdzy muszą polegać na ocenach i testach diagnostycznych. Dzięki często ręcznemu procesowi łączą wszystkie dane i dokonują oceny w oparciu o ich doświadczenie i niewystarczające informacje.

Na szczęście, choć nieco skomplikowane, budynki są prostsze niż ludzkie ciało. Wykorzystując najnowszą technologię, można tworzyć bardzo dokładne odwzorowania budynków, aby pomóc właścicielom i ich zespołom nieruchomości zrozumieć, jak działają ich budynki i jak je ulepszyć. Podobna technologia stosowana jest od lat w projektowaniu produkcji i optymalizacji wydajności dla przemysłu lotniczego, energetycznego i innych.

KROKI TECHNOLOGII

Postępy w urządzeniach z Internet of Things, analizach danych i uczeniu maszynowym stworzyły nowy front do oceny wydajności budynku. Najbardziej kompleksowe z tych rozwiązań to modele symulacyjne lub „cyfrowe bliźnięta”.

Mówiąc prosto, cyfrowy bliźniak to wirtualna replika budynku. „Cyfrowy energia bliźniak pozwala właścicielom nie tylko zrozumieć, jak działają budynki w stosunku do projektu, ale także z niemal idealną dokładnością przewidzieć, w jaki sposób modernizacje wpłyną na wydajność budynku, zużycie energii i zwrot z inwestycji.

Cyfrowy bliźniak energetyczny symuluje całą pracę budynku. Bliźniak jest tworzony przez gromadzenie danych wejściowych, takich jak informacje o projekcie i użytkowaniu budynku, dane operacyjne w czasie rzeczywistym (temperatury strefy, działanie sprzętu i zużycie energii) oraz informacje pogodowe, aby stworzyć pełny obraz budynku.

Po utworzeniu dokładnego bliźniaka oprogramowanie może przeprowadzać symulacje różnych modernizacji budynków (np. Przeprogramować istniejące systemy, wymienić kotły lub agregaty chłodnicze, zmodernizować silniki), aby zmierzyć wpływ na wydajność i zużycie energii. Dynamiczny charakter tych modeli pozwala oceniać niezliczone przyszłe scenariusze, biorąc pod uwagę przyszłe zmiany w wykorzystaniu przestrzeni (gęstość obłożenia, plany pięter, obciążenia wtyczek itp.) I pogodę. Na przykład, jeśli część budynku biurowego można przekształcić w przestrzeń coworkingową, cyfrowy bliźniak energetyczny może obliczyć wpływ na obciążenia chłodnicze, zużycie energii oraz zużycie sprzętu.

W ostatnich latach oceniłem wiele systemów sterowania budynkami i platform oprogramowania do zarządzania energią, ale żadna z nich nie ma potencjalnych możliwości redukcji emisji cyfrowych bliźniaków energetycznych, dlatego w Bractlet zaczęliśmy opracowywać własne. Ostatni przykład pokazuje moc tych bliźniaków.

Około rok temu nasz sprzęt do gromadzenia danych został wdrożony w dużym budynku w Nashville, a my zbudowaliśmy model w celu zidentyfikowania możliwości poprawy wydajności budynku. Nasze wynikające z nich rekomendacje przewidywały oszczędności energii na poziomie około 31 procent. Te optymalizacje obejmowały przeprogramowanie systemu automatyki budynkowej w celu bardziej wydajnego ogrzewania i chłodzenia budynku, przy jednoczesnej mniejszej eksploatacji sprzętu – co skutkuje niższymi kosztami operacyjnymi i dłuższą żywotnością sprzętu.

Oczywiście prognoza jest tak dobra, jak jej dokładność. Jednak 16 miesięcy od naszych obliczeń prognozowane oszczędności energii dla realizowanych projektów były 99 procent dokładne.

Na rynkach takich jak Nashville nie ma prawnego impulsu do redukcji emisji. Jednak wysoki poziom dokładności cyfrowych bliźniaków energetycznych daje właścicielom budynków narzędzie do pomiaru dokładnego wpływu finansowego, co stanowi uzasadnienie biznesowe dla zmniejszenia zużycia energii.

OCENA PO CHIRURGII (ODZYSKIWANIE)

Podobnie jak w przypadku ocen pooperacyjnych (które oceniają powrót pacjenta do zdrowia w celu ustalenia, czy wymagane jest dodatkowe leczenie), po dokonaniu modernizacji budynku możliwe jest, że cyfrowy bliźniak energetyczny będzie monitorował wydajność budynku i zużycie energii, aby upewnić się, że budynek działa optymalnie, a aktualizacje zakończyły się powodzeniem. Do tego stopnia, że ​​tak nie było, właściciel ryzykuje wiele problemów.

W jednym zaskakującym przykładzie w dużym budynku biurowym zainstalowano „energooszczędny” agregat chłodniczy o wartości 500 000 USD. Bez wiedzy właściciela budynku system został nieprawidłowo zainstalowany; zamiast zwiększać wydajność, była to energiczna energia. Dzięki naszemu partnerowi ds. Energii cyfrowej zidentyfikowaliśmy problem i współpracowaliśmy z zespołem ds. Nieruchomości, producentem sprzętu i firmą kontraktową w celu zapewnienia działań naprawczych.

Ponieważ miasta w całym kraju wzmagają wysiłki na rzecz przeciwdziałania zmianom klimatu, właściciele budynków stają się wyzwaniem ze stosunkowo ograniczonym wglądem w operacje budowlane w celu ograniczenia emisji z budynków. W tym środowisku właściciele budynków muszą koniecznie współpracować z dostawcami technologii, aby lepiej oceniać wydajność budynku, identyfikować możliwości redukcji energii i zmniejszać koszty operacyjne w najbardziej holistyczny sposób.