气象数据如何增强BEM和实时建筑物管理?

2020-05-21 10:45发布

将天气数据集成到智能建筑管理系统中可以节省能源,改善室内环境并减少气候影响

在过去的9个月中,我们一直研究在建筑物的设计和建造中应用天气和气候数据的重要性。

但是,不仅仅是天气的这两个阶段,天气数据还可以帮助改善安全性,效率,日常设施管理以及对环境的影响。

现有的建筑物可以通过将天气数据集成到各种智能建筑物管理系统中而受益,其中最重要的好处就是节省能源,改善室内环境质量并减少对气候的影响。

我们气候的变化-夏季炎热干燥,冬季温暖潮湿-给建筑经理带来挑战。确保乘员的最佳热舒适度并最大限度地减少零净政策所需的能源使用是一种平衡行为。

近年来,新概念和技术一直在不断发展。全球的工程师和研究人员正在寻找智能建筑管理方法。帮助提高建筑物的能源效率和可持续性的方法。但是,绝对不能损害乘员舒适的室内环境。

天气和气候数据在此过程中起着重要作用。



实现零净值

法律规定,到2050年实现零净排放。许多建筑和自然环境专业人士都宣布要实现这一目标。

根据联合国2019年《建筑物与建筑行业全球状况报告》,建筑物是整体能源消耗最高的国家之一,也是导致气候变化的主要因素之一。在全球范围内,建筑运营每年约占排放量的28%。

世界资源研究所罗斯可持续城市中心的报告合著者兼城市效率和气候主管艾玛·斯图尔特(Emma Stewart)表示:“如果您有兴趣应对气候变化,那么建筑是最经济高效的起点” 。对于行业而言,寻找最佳脱碳方法至关重要。

解决排放问题的第一步应该是通过节能设计和建筑物的日常运营来减少能耗。下一步是用现场或异地可再生能源系统代替化石燃料。

与建筑物有关的大多数碳排放量来自供暖,制冷,通风和照明的能源使用。建筑物中的大部分能量都用于维持热舒适性和空气质量。因此,对现有建筑物的HVAC(供暖,通风和空调)进行最佳控制对于有效利用能源和减少碳足迹至关重要。节能建筑可以是全新的结构,也可以是现有建筑物,可以是新的BMS,BEM或其他智能建筑管理系统进行翻新,以优化供暖,制冷和照明。

该领域的各个组织都在呼吁政府规范建筑物的运行性能。他们强调需要建立涵盖能源消耗,碳排放,气候适应力和室内环境质量的监管框架。

使经济脱碳取决于有效的政策和经济学,技术的发展以及人们态度和行为的转变。该部门面临着提出创新想法的挑战,以建造新建筑物和更改现有建筑物,以确保它们在明天的世界中具有韧性。

至关重要的是,未来的建筑在设计和建造时必须考虑BIM内的短期天气和长期气候挑战,而对于正在进行的能源使用则要考虑BEM,以减轻我们对气候变化的影响,一次建造一栋。


天气在打造“更智能”的节能建筑中的作用

天气是影响室内条件和能源使用的主要因素之一。

外部温度,风,湿度,压力和日照都会影响建筑物的热状况,空气质量,水的使用和自然光的数量。建筑物的日常运营,能源需求和天气状况之间有着直接的关系。

利用集成的气象数据,BEM系统,数字孪生和任何类型的实时建筑物管理系统都可以更加高效。天气预报可以通过预测天气变化来使建筑物对采暖,制冷,通风,用水和照明做出反应。这样一来,我们可以避免整个夏天都放热的散热器或当自然光充足时不放灯。它使建筑物可以决定何时需要这些资源。

气象数据还可以有效利用可再生能源,例如太阳能电池板或集水系统。先进的软件可以明智地决定何时使用太阳能,建筑物的哪一部分要遮阳以遮荫以及何时使用储水箱中的水。

近年来,住宅和商业建筑的能源建模已变得越来越重要。准确的天气数据在此过程中起着重要作用。没有本地化的每小时天气状况数据(例如太阳辐射,温度,湿度,大气压力以及风速和风向),就不可能进行动态能量模拟。

气象数据在智能建筑管理中的另一个应用是模型预测控制(MPC)。它使用有关建筑物占用和使用的实时信息,天气预报以及有时来自电网的价格信号来控制供暖,制冷,通风和空调。系统将该实时信息输入模型中,以评估控制策略。可能会在接下来的几个小时或几天内,随着新信息或天气预报的到来进行重新评估。简而言之,使用气象数据,MPC可以预测建筑物的能源需求并优化其热性能。

使用模型预测控制的建筑物的一个示例是布鲁塞尔的3E总部。 MPC方法能够将能源成本降低30%以上,同时仍为乘员提供热舒适感。


BestData可优化建筑性能

为了实现现有建筑物的节能,具有集成天气数据的动态建筑物管理变得越来越必要。 HVAC,闪电和可再生能源系统的控制和优化是建筑节能的重要组成部分。在运行完工的建筑物时,如果建筑物的运营与天气状况之间没有直接关系,则往往会出现问题。 Met Office BestData数据提供了该链接,并允许建筑物通过在天气变化发生之前对其进行预测来对采暖,制冷和照明做出反应。

Met Office BestData使用多种天气模型来提供英国任何位置的天气预报数据。通过测量建筑物位置的天气数据,我们可以捕获建筑物的小气候。这些特定于站点的预测每小时更新一次,可以通过电子邮件或FTP以简单的CSV格式发送。它们包括一系列参数,例如温度,湿度,日照时间以及太阳辐射,雨和风。

阳光可以说是建筑物采暖和制冷的最重要因素。 BestData提供瞬时和积分向下直接辐射以及瞬时和积分向下向下辐射的预报。 “瞬时”测量的是当时功率,单位为瓦/平方米,“积分”是前一小时的每平方米能源,以千瓦时表示。 “直接”是直接从太阳获得的能量,而“间接”是光能,除了直接从太阳获得的能量。


结论

随着BIM,其他用于设施管理的BMS的发展以及建筑物内部传感器的准确性,使建筑物的运行行为与其外部环境保持一致的可能性从未如此大。

理解这样的能源使用的短期优势是能够节省加热和冷却费用。那些管理建筑物的人应该能够吹嘘他们可以对天气做出反应,就像人们所做的一样-通过简单地计划。

了解未来气候背景下的能源使用的长期优势,使基础设施变得更具弹性和可持续性。天气和气候信息可以帮助该行业满足当今的使用需求,并为未来的变化做好准备。


Article from BIM Today

赞赏支持