研究背景

人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)已經成(cheng)為提高生產力和(he)改(gai)善生活質量的(de)(de)(de)(de)技術。然(ran)而，其在(zai)建(jian)筑(zhu)節能(neng)減(jian)排中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)尚(shang)未得到系統的(de)(de)(de)(de)研究。這項研究評(ping)估了(le)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)在(zai)建(jian)筑(zhu)領域的(de)(de)(de)(de)潛(qian)力，重點(dian)是美國(guo)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)型(xing)辦(ban)公樓，并(bing)制定了(le)評(ping)估和(he)量化潛(qian)在(zai)減(jian)排的(de)(de)(de)(de)方法。該研究使用(yong)了(le)六種(zhong)情景來估計代(dai)表性氣候帶的(de)(de)(de)(de)節能(neng)減(jian)排，并(bing)顯示了(le)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)可以(yi)降低成(cheng)本(ben)溢價，提高能(neng)效和(he)凈(jing)零建(jian)筑(zhu)滲透。到2050年，采用(yong)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)可以(yi)減(jian)少約(yue)8%至19%的(de)(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)消耗和(he)碳(tan)排放。

研究(jiu)結論

要了解人(ren)工智(zhi)能(neng)(neng)可以在哪些領(ling)域有助于減(jian)少能(neng)(neng)源消耗(hao)(hao)，首先有必要了解建筑(zhu)(zhu)物的(de)平均能(neng)(neng)源效率水平和目(mu)前的(de)最佳做法。該研(yan)究將建筑(zhu)(zhu)節能(neng)(neng)分為(wei)四(si)大類：(1)設備；(2)占用影響(xiang)；(3)控制與運行；(4)設計(ji)與施工。辦(ban)(ban)公(gong)(gong)(gong)樓能(neng)(neng)耗(hao)(hao)以中(zhong)(zhong)型(xing)辦(ban)(ban)公(gong)(gong)(gong)樓為(wei)主，占總能(neng)(neng)耗(hao)(hao)的(de)70%，該研(yan)究選擇(ze)了一個中(zhong)(zhong)型(xing)辦(ban)(ban)公(gong)(gong)(gong)樓作為(wei)下面分析的(de)例(li)子。使(shi)用美國(guo)能(neng)(neng)源部(DOE)的(de)EnergyPlus仿(fang)真工具(ju)對中(zhong)(zhong)型(xing)辦(ban)(ban)公(gong)(gong)(gong)樓原(yuan)型(xing)的(de)年度建筑(zhu)(zhu)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)進行了建模(mo)(mo)。對四(si)個具(ju)有代(dai)表性的(de)城(cheng)市(shi)進行了詳(xiang)細的(de)模(mo)(mo)擬，以考慮不同氣(qi)候帶的(de)建筑(zhu)(zhu)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)。如上圖所示，表1顯示了每個選定城(cheng)市(shi)的(de)基(ji)準中(zhong)(zhong)等辦(ban)(ban)公(gong)(gong)(gong)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)。用電量明細如圖1所示，一般(ban)認(ren)為(wei)天(tian)然氣(qi)是用來提供(gong)熱水和供(gong)暖的(de)。

該研究(jiu)使(shi)用(yong)(yong)了九個(ge)案(an)(an)例(li)(li)(li)來評估(gu)設備(bei)(bei)效率(lv)改進的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)潛(qian)力(li)，總結(jie)了四個(ge)不同氣(qi)候帶中每種(zhong)情(qing)況下的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)情(qing)況。案(an)(an)例(li)(li)(li)1-3顯(xian)示(shi)了暖通空(kong)調系統的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)潛(qian)力(li)。基(ji)線(xian)(xian)系統使(shi)用(yong)(yong)雙速直接(jie)膨脹冷卻盤管提供冷卻，并使(shi)用(yong)(yong)盒裝(zhuang)空(kong)調機(ji)組內的(de)天然氣(qi)爐進行加熱(re)。案(an)(an)例(li)(li)(li)4和(he)案(an)(an)例(li)(li)(li)5展示(shi)了照(zhao)明系統的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)潛(qian)力(li)。基(ji)線(xian)(xian)平(ping)均(jun)照(zhao)明功率(lv)密(mi)(mi)度(LPD)為10.76瓦每平(ping)方米(W/m2)。案(an)(an)例(li)(li)(li)4和(he)案(an)(an)例(li)(li)(li)5分別(bie)使(shi)LPD降低(di)15%和(he)21%。案(an)(an)例(li)(li)(li)6和(he)案(an)(an)例(li)(li)(li)7顯(xian)示(shi)了電(dian)(dian)氣(qi)設備(bei)(bei)和(he)插頭負載的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)潛(qian)力(li)。配(pei)置兩臺(tai)電(dian)(dian)梯(32433 W)時(shi)，基(ji)線(xian)(xian)平(ping)均(jun)設備(bei)(bei)功率(lv)密(mi)(mi)度(EPD)為8.07 W/m2，案(an)(an)例(li)(li)(li)6和(he)案(an)(an)例(li)(li)(li)7分別(bie)使(shi)設備(bei)(bei)功率(lv)密(mi)(mi)度降低(di)10%和(he)20%。案(an)(an)例(li)(li)(li)8結(jie)合了案(an)(an)例(li)(li)(li)1-7的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)措施。案(an)(an)例(li)(li)(li)9考慮(lv)在案(an)(an)例(li)(li)(li)8之外(wai)，用(yong)(yong)熱(re)泵替換盒裝(zhuang)空(kong)調機(ji)組用(yong)(yong)于(yu)空(kong)間供暖。

綜(zong)合(he)圖2和圖3所示的(de)四個(ge)氣(qi)候帶(基于本(ben)文(wen)所描述的(de)工(gong)(gong)作)，該(gai)研(yan)究總結(jie)了(le)美國典型中(zhong)型辦公大(da)樓的(de)節(jie)能潛(qian)力(li)。在(zai)建筑的(de)整(zheng)個(ge)生(sheng)命周期中(zhong)，每個(ge)類別的(de)節(jie)能潛(qian)力(li)在(zai)四個(ge)不(bu)同的(de)氣(qi)候區有所不(bu)同。注意到(dao)節(jie)能潛(qian)力(li)是(shi)基于能源模(mo)擬結(jie)果的(de)最大(da)技術潛(qian)力(li)，建筑師和工(gong)(gong)程師可能需要大(da)量的(de)時間從設計(ji)到(dao)運行來優化整(zheng)個(ge)建筑系統。該(gai)研(yan)究認為(wei)人工(gong)(gong)智能可以以更低的(de)成本(ben)和最少的(de)勞動力(li)參與幫(bang)助自動化這一過(guo)程。

上圖分別顯(xian)示了六種情景的(de)預計最(zui)終總能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)消耗(hao)和(he)二氧化碳排(pai)放的(de)分析結(jie)果。如圖4所示，如果沒有能(neng)(neng)(neng)(neng)效(xiao)的(de)提高和(he)政策的(de)支(zhi)持(chi)，建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)將持(chi)續(xu)增(zeng)加，如Frozen情景所示。考(kao)慮到(dao)持(chi)續(xu)的(de)技術改進(jin)以(yi)及新建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)和(he)建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)改造中(zhong)HEEBs（高能(neng)(neng)(neng)(neng)效(xiao)建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)）和(he)NZEBs（凈零能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)）的(de)份額增(zeng)加，沒有人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)BAU（普通商業）情景將在2040年(nian)左(zuo)(zuo)右(you)達到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)。人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)可(ke)(ke)以(yi)幫(bang)助降低HEEBs或NZEBs建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)的(de)成本(ben)(ben)溢價，因此可(ke)(ke)以(yi)增(zeng)加它們(men)的(de)市場份額。據估計，采(cai)用(yong)人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)節省的(de)成本(ben)(ben)和(he)產生的(de)收入可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)超過(guo)每年(nian)現場能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)成本(ben)(ben)的(de)10%，人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)與機器(qi)人和(he)物聯網(wang)一起，可(ke)(ke)以(yi)將建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)成本(ben)(ben)降低高達20%。在這項研究中(zhong)，我們(men)假設人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)可(ke)(ke)以(yi)幫(bang)助降低10%的(de)建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)成本(ben)(ben)。采(cai)用(yong)人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)將有助于BAU情景更早達到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)，在2035年(nian)左(zuo)(zuo)右(you)達到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)，并在2050年(nian)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)消耗(hao)將比BAU情景減少約8%。

同樣(yang)，CO2排(pai)放(fang)(fang)量(liang)(liang)分(fen)析結果如(ru)圖5所示。采用人(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)將(jiang)(jiang)有(you)助于更早地(di)在(zai)2035年(nian)(nian)左右(you)達到(dao)BAU情(qing)(qing)景(jing)(jing)的(de)(de)(de)峰值，并在(zai)2050年(nian)(nian)將(jiang)(jiang)二氧(yang)化(hua)碳排(pai)放(fang)(fang)量(liang)(liang)比(bi)BAU情(qing)(qing)景(jing)(jing)減少約(yue)8%，或比(bi)Frozen情(qing)(qing)景(jing)(jing)減少約(yue)35%。與沒有(you)人(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)的(de)(de)(de)政(zheng)策情(qing)(qing)景(jing)(jing)相(xiang)比(bi)，采用人(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)將(jiang)(jiang)有(you)助于在(zai)2050年(nian)(nian)進(jin)一步(bu)減少約(yue)19%的(de)(de)(de)二氧(yang)化(hua)碳排(pai)放(fang)(fang)量(liang)(liang)。因(yin)此，在(zai)2050年(nian)(nian)，與BAU情(qing)(qing)景(jing)(jing)相(xiang)比(bi)，效(xiao)率政(zheng)策的(de)(de)(de)實施以及人(ren)工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)技術可以將(jiang)(jiang)二氧(yang)化(hua)碳排(pai)放(fang)(fang)量(liang)(liang)分(fen)別減少約(yue)40%和60%。

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