Как новые технологии увеличивают энергоэффективность зданий
Управление энергией, энергосбережение и сокращение влияния на окружающую среду – тема, актуальность которой постоянно растет. В статье рассматривается, как современные технологии – искусственный интеллект и цифровые двойники способствуют повышению энергоэффективности умных зданий и сооружений.
Владимир Максименко
Эксперт сектора обучения и информационной поддержки ЗАО НВП "Болид"
По данным Европейского департамента энергетики, потребление энергии в зданиях сегодня составляет около 40% всего ее потребления, а выбросы СО2 – около 36%. При этом оптимизация потребления тепла в существующих зданиях может сократить общее потребление энергии и выбросы CO2 в ЕС примерно на 5% [1]. Ряд технических решений, предлагаемых на рынке, реализуют эту задачу. Так, датчик 3 в 1, измеряющий температуру, влажность и уровень CO2 в составе системы c использованием технологии LoRaWAN, позволяет извещать жильцов о превышении уровня СО2 с помощью световой и звуковой индикации, что обеспечивает принятие надлежащих мер и, соответственно, комфортную среду обитания [2].
Большое внимание в последнее время стало уделяться применению технологии "цифровой двойник". Как правило, для обеспечения эффективного управления активами и оборудованием здания могут использоваться независимые программные платформы. Это усложняет понимание того, какие экологические характеристики имеет объект и как он используется. Цифровой двойник является виртуальным представлением реального объекта, которое постоянно получает данные в реальном времени и информацию из его реального аналога.
Все данные об объекте, начиная со строительного проекта и кончая постоянным потоком данных от оборудования и датчиков, стекаются в облако и могут в реальном времени анализироваться и обеспечивать оптимизацию производительности здания. При этом использование ИИ (искусственного интеллекта) позволяет быстро получать информацию, находить в ней закономерности и способы оптимизации работы объекта [3].
Цифровые двойники
Поскольку тема цифровых двойников является в последнее время крайне популярной, рассмотрим ее более подробно. Согласно [4] составляющими цифрового двойника (рис. 1) являются:
- пространственные данные: 2D- или 3D-модель пространственных данных, просматриваемая в облегченном режиме, которую можно запустить в веб-браузере, а не на мощном ПК;
- данные об активах: статические данные об активах и конкретные детали, которые добавляют контекст, из руководств по эксплуатации и техническому обслуживанию, отчетов, клиентского опыта, фотографий и т.д.;
- текущие данные, то есть потоковые данные из физических систем зданий и сторонних приложений, такие как сведения о погоде, информация о транспорте и т.д.;
- пользовательский интерфейс: платформа, объединяющая множество приложений в высококачественную визуализацию пользовательского интерфейса.
Среди положительных результатов использования цифрового двойника можно выделить:
- устойчивость;
- оздоровление;
- впечатления;
- производительность;
- эффективность;
- взаимодействие;
- соответствие;
- согласование (ESG);
- решения (на основе данных);
- управление активами.
Использование искусственного интеллекта
Рассмотрим использование ИИ на конкретном примере.
Описанные возможности цифрового двойника успешно реализуются с использованием искусственного интеллекта. Применение ИИ открывает широкие просторы наиболее эффективной работе со всем комплексом информации, имеющейся в распоряжении владельца объекта. Согласно [5] оптимизация на основе ИИ может быть представлена следующим образом – см. рис. 2.
Здесь можно отметить агент программного обеспечения IOT EDGE, не зависящий от оборудования, который обеспечивает, в частности, двунаправленную связь и поддержку нескольких контроллеров. Системы ОВК/ВК, освещение, газовые хранилища и насосы, охлаждение, измерение, а также дополнительные процессы и объекты связаны с FACILIO IoT EDGE. Платформа обеспечивает систему правил (ИИ), порталы услуг и интеграцию. Облачная платформа FACILIO CLOUD PLATFORM включает в себя бюро действий, отвечающее за сигнализацию, централизованные сигналы тревоги, систему правил, сортировку данных, реактивные, соответствующие, предписывающие и прогностические правила, а также целый ряд других сервисов.
Над этой платформой расположены данные телеметрии, данные об утилитах/интервалах, данные об энергии, сигналы тревоги, расписания, последовательности, заданные значения, нормализация сигналов тревоги, подавление, интеллектуальная корреляция и сортировка, настраиваемые рабочие процессы, анализ первопричин и детализация. В нижней части расположена отдельная платформа Facilio – единая платформа, тесно интегрированная для управления жизненным циклом розничных операций и технического обслуживания. В нее входят расширенная cMMS (система компьютерного управления), удаленный мониторинг, управление энергией и оптимизация, утечка хладагента и соответствие техническим требованиям. Платформа должна проверить/перепроверить телеметрию, заблокировать исполнение, если это необходимо для оптимизации производительности оборудования.
Это решение, реализованное на крупном объекте розничной торговли, принимает данные об оборудовании и авариях, содержит руководства по устранению неполадок и рабочие процедуры. Система постоянно обучается, учитывая регулярно поступающую по разным каналам информацию. Реализован интерфейс на русском языке, позволяющий запрашивать любые идеи и дающий возможность ИИ найти их для соответствующих сотрудников.
Решение обеспечивает реагирование на инциденты, объяснение сигналов тревоги для неопытного персонала, ситуационную осведомленность по сигналам тревоги, диспетчеризацию и оценку первопричин для будущей оптимизации.
ИИ для повышения энергоэффективности здания
Интеллектуальное здание, как и все технические решения, развивается и претерпевает изменения. В данном контексте мы говорим об энергоэффективном интеллектуальном здании. Такое здание использует передовые технологии и аналитику данных для оптимизации потребления энергии и повышения эффективности.
Интеллектуальное здание – это здание, обеспечивающее продуктивную и экономически эффективную среду на основе трех основных элементов:
- людей (пользователи услуг/управляющие объектами);
- продуктов (материалы, структура, объекты);
- процессов (автоматизация, управление, системы, обслуживание, производительность) и взаимосвязей между ними [6].
Как ИИ может помочь сделать здание более энергоэффективным? Он может следующее:
- обработать большие наборы "темных" данных;
- выявить невидимые людям проблемы;
- оказать персонализированную помощь;
- устранить пробелы в ресурсах.
Помощь искусственного интеллекта способна сделать устойчивое развитие более доступным. Джейми Финнан, управляющий директор компании ecoDriver ltd, заявил в 2024 г., что рынок искусственного интеллекта для интеллектуальных зданий будет расти до 2028 г. на 25,5% caGR, до 6,48 млрд долларов, поскольку этот сектор начнет внедрять новые технологии и закроет разрыв с большим количеством отраслей, ориентированных на искусственный интеллект [7].
На российском рынке близкий подход прозвучал в докладе ведущего научного сотрудника группы "Обучаемый интеллект" aiRi Петра Анохина на сессии "Умный дом от Сбера" в рамках выставки interlight | intelligent Building Russia 2024 [8]. В докладе также предлагалось общение при помощи естественного языка, интерпретация различных команд, вплоть до некоего персонального ассистента.
Интересный подход к комплексному решению освещенных задач в рамках цифровой платформы был предложен в докладе представителей консорциума цифрового развития управления недвижимостью на профессиональном саммите 2024 г. "Умные дома и здания в России" (организатор ООО "Иридиум") [9]. Помимо владения применяемыми за рубежом современными технологиями, докладчики предложили использовать коллаборацию поставщиков и заказчиков под эгидой консорциума propteclab для решения проблем с реализацией проектов умных домов.
Список литературы
- Ec Department of Energy – Energy efficiency in buildings (Brussels, 17 February 2020).
- Sustainable by design: Hardware & co2 impact on sustainability projects in Smart Buildings. lyubomir Yanchev, cEo, Mclimate. Smart Building Show, Excel london, 2024.
- Unlocking Building Data Silos: The Role of Digital Twins in Smart Buildings. adam Ward | cTo Spacegroup & Twinview. Smart Building Show, Excel london, 2024.
- Digital Twins. Delivering net zero outcomes. Brian coogan. Director, Ethos Digital. Smart Building Show, Excel london, 2024.
- The role of artificial intelligence in the built environment.
- ciBSE- intelligent Buildings Group.
- is your building energy smart? Jamie Finnan Managing Director ecoDriver ltd. Smart Building Show, Excel london, 2024.
- Выставка interlight / intelligent Building 2024. Сессия "Умный дом от Сбера". Петр Анохин, ведущий научный сотрудник группы "Обучаемый интеллект" aiRi, Использование llM для управления и персонализации умного дома: Технологические возможности и перспективы.
- Профессиональный саммит "Умные дома и здания в России". 2024. Консорциум цифрового развития управления недвижимостью propteclab. Байгозин Д., Шур К. Цифровая платформа как решающий фактор конкуренции за клиента в 2024 г. Доклад.
Иллюстрации предоставлены автором.