想象一下，在一座數(shù)萬(wàn)平方米的高樓中，安裝在房間和走廊上的傳感器如同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)般感知著大樓的冷暖、濕度、能耗、人員行為；AI加持下的“智能大腦”則通過(guò)實(shí)時(shí)分析傳感器數(shù)據(jù)，自主決策下達(dá)低碳運(yùn)行的指令……這是山東建筑大學(xué)智慧建筑與能源優(yōu)化研究團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱“智慧建筑團(tuán)隊(duì)”）負(fù)責(zé)人李成棟向科技日?qǐng)?bào)記者描述的場(chǎng)景。該場(chǎng)景也是“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(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“建筑低碳項(xiàng)目”）的關(guān)鍵部分。近日，建筑低碳項(xiàng)目斬獲山東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

【資料圖】

構(gòu)建感知網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化能源管理

“建筑能耗占社會(huì)總能耗的46.5%，其中，建筑運(yùn)行能耗占比達(dá)21.7%。”李成棟認(rèn)為，降低建筑能耗是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵之一。在他看來(lái)，建筑碳排放正成為整個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的“頭號(hào)攔路虎”。

直面難題，尋求解決之道并不容易。在調(diào)研中，該團(tuán)隊(duì)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)”；大量數(shù)字化設(shè)備“只監(jiān)不控”，導(dǎo)致用電成本不降反增。

上述情況說(shuō)明了智能建筑并不智能。問(wèn)題出在哪里？智慧建筑團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家張桂青認(rèn)為，首先，越來(lái)越多的建筑商追求建設(shè)過(guò)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。此外，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。其與本地環(huán)境無(wú)法100%兼容，導(dǎo)致節(jié)能管控作用有限。

為了提升建筑智慧化水平，團(tuán)隊(duì)在建筑設(shè)備的“感、算、控、管”上下足了功夫。

李成棟向記者解釋：建筑數(shù)據(jù)是量化碳耗的核心抓手。傳感器如同園區(qū)的“碳感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度、濕度、電耗等眾多隱形碳排放因素，并反饋到智慧平臺(tái)上。傳感器測(cè)得的能耗數(shù)據(jù)通過(guò)AI算法進(jìn)行計(jì)算后，能精準(zhǔn)描繪碳排放圖譜，讓隱形碳排放變得“可見(jiàn)可算”，從而實(shí)現(xiàn)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(dòng)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(tái)的作用。”李成棟說(shuō)，智慧平臺(tái)如同大腦，可生成碳足跡，動(dòng)態(tài)追蹤光伏、儲(chǔ)能等核心指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，平臺(tái)還可基于數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)用能需求，合理規(guī)劃設(shè)備運(yùn)行，優(yōu)化節(jié)能指標(biāo)。

驗(yàn)證技術(shù)價(jià)值，收獲市場(chǎng)認(rèn)可

在曲徑通幽的山東建筑大學(xué)校園里，智慧建筑團(tuán)隊(duì)在裝配被動(dòng)式超低能耗教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓中夜以繼日地攻關(guān)。該團(tuán)隊(duì)成員、山東建筑大學(xué)副教授彭偉向記者表示，這棟大樓是他們的第一個(gè)“客戶”。它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。在建筑低碳項(xiàng)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(dòng)化、計(jì)算機(jī)等十幾個(gè)學(xué)科的科研團(tuán)隊(duì)是國(guó)內(nèi)最早一批投身智能建筑的高校團(tuán)隊(duì)。“1989年，我們就為第11屆亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)的亞運(yùn)村提供了空調(diào)自控項(xiàng)目。”在張桂青看來(lái)，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(duì)的創(chuàng)新能力位列國(guó)內(nèi)前列。

市場(chǎng)已經(jīng)對(duì)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新能力給出了評(píng)價(jià)。

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(wàn)平米，制冷機(jī)房裝機(jī)容量3700千瓦，年用電量1300萬(wàn)千瓦時(shí)。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(duì)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%，并入選了濟(jì)南市智慧城市典型案例。

此外，該團(tuán)隊(duì)還與企業(yè)合作，讓相關(guān)技術(shù)在山東省400余個(gè)單位能源管理以及齊魯醫(yī)院、濟(jì)南西客站等300多個(gè)大型公共建筑節(jié)能管控的典型工程中得到了推廣。

李成棟表示，技術(shù)復(fù)雜度高、模型訓(xùn)練周期長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)可行性挑戰(zhàn)大是項(xiàng)目實(shí)施面臨的三大難題。但在建筑市場(chǎng)需求縮減的大背景下，他們憑借核心技術(shù)脫穎而出。

李成棟向記者提供的一份數(shù)據(jù)顯示，目前，該團(tuán)隊(duì)已承擔(dān)了20余項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)重大創(chuàng)新工程等縱向課題，50余項(xiàng)來(lái)自企業(yè)的橫向課題；獲得100余項(xiàng)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(xiě)了十余項(xiàng)國(guó)家和地方標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)還積極拓展其他應(yīng)用場(chǎng)景，比如該團(tuán)隊(duì)成員馬昕等人正與清華大學(xué)、山東大學(xué)等高校合作，開(kāi)展“屋頂光伏+經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)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。