(原標題:博銳尚格 AI天天見二:白箱模型探索)
這是一個大街小巷熱議人工智慧的時代~
人工智慧猶如上世紀九十年代的網際網路,以驚濤之勢席捲大江南北、帶動著產業革命。
作為智慧建築運維領域的專業服務商,有志於「用數字智能服務每個建築,創造可持續的美好生活」,在智慧之光的感召下,博銳尚格在人工智慧之路上苦苦探索。
深知於智慧之路上前行,不僅需要一往無前的勇氣,還需要篤定、冷靜,同時這一前探過程,絕不應該孤獨的求索——博銳尚格CTO沈啟博士整合博銳尚格在人工智慧之路上的探索成果,以」AI天天見」系列文章與業界分享、討論AI技術於智能建築運維領域的應用之道。
白箱模型思考:建築能耗模擬
建築能耗模擬的原理,是以非穩態傳熱分析為基礎,考慮建築圍護結構的傳熱過程和建築內各類設備運行過程中的產熱和產溼,綜合計算建築的冷/熱負荷,再依據設備能源轉化效率的回歸公式,計算負荷對應能耗。
建築能耗模擬在暖通設計和節能優化運行中有廣泛應用,現今建築能耗模擬的軟體主要有DOE-2、eQuest、EnergyPlus、DeST、TRNSYS等。
EnergyPlus是一款應用較為廣泛的建築能耗分析和熱負荷模擬程序引擎,可以用來對建築的採暖、製冷、照明、通風以及其他能源消耗進行全面能耗模擬分析和經濟分析。基於輸入的建築物理構造、機電系統組成、天氣參數和人員行為,EnergyPlus軟體會計算出維持溫度設定的冷熱負荷、通過二次空調系統和盤管的負荷變化、各主要設備的能耗和一些其它的仿真細節,並通過與相應的真實採集數據進行校準。
由此生成的建築能耗模型可以輔助建築設計、建築調試、節能改造、故障診斷和控制優化。其中動態控制優化的計算需要採用聯合模擬的方式,即控制算法模塊給建築能耗仿真模型傳入控制參數,仿真模型返回狀態數據給控制模塊,如此循環往復。
博銳尚格應用探索:節能策略效果評估
建築節能設計策略及其應用一直是建築運維工作的重點關注點,博銳尚格推進建築節能應用,運用現有的一種聯合模擬方式以推進節能策略設計,即基於FMI(Functional Mockup Interface,功能模擬接口)協議將所述仿真模型封裝為FMU(Functional Mockup Unit,功能模擬單元)文件。
FMI用於將不同設備供應商提供的各種不同的行為模型設備與標準控制器的軟體、硬體、模型進行半實物實時仿真測試。FMI的目標是定義一個開放的接口,用來實現可執行的並且可被調用的FMU文件及相關內容,主要定義模型交換和聯合仿真的開放接口。
以下是一個基於EnergyPlus建模及聯和模擬技術輔助優化建築機電系統控制策略的效果案例。
圖一展示通過模擬分析可知策略調整前後,建築整體用冷凍水量的變化。
圖一 運行策略優化前後冷凍水用量對比模擬
應用成效:提升建築長效節能率
節能策略效果評估目前已經在博銳尚格建築能源全過程量化管理解決方案中得到實際應用。
建築能源全過程量化管理解決方案面對建築用能系統的設計、交付、運維的全周期和能源購買、消費、轉售的全過程,利用 AIOT(AI&IOT)技術提供一套以終為始、全量化、無死角的能源管理方案。幫助業主全面掌握能耗(預期)情況,保障管理預期的有效執行,避免管理漏洞和技術缺陷,實現高效用能及品能平衡,履行社會責任,並最終促進建築運維組織的管理能力實現全方位提升。
通過圖二模型顯示可知,實際項目應用建築能源全過程量化管理解決方案,依照策略調整完成模擬後,以年為單位的年能源消耗可以從35446GJ下降為29076GJ,節能率達到18%。
圖二 運行策略優化前後能耗構成比較
該節能策略效果評估機制正在越來越多的項目實踐中,發揮作用。建築能耗模擬技術的探索與落地應用,有效的識別了智能運維的發展方向,解決了客戶深層問題。「陪客戶過日子」的道路上,博銳尚格沿「用數字智能服務每個建築,創造可持續的美好生活」方向,又邁出堅實一步。博銳尚格也期望能與更多有識之士一起,能夠探索更多的AI應用之道,推動行業不斷進步~