綠色建筑和可持續(xù)建筑中的人工智能

by | 2024 年 6 月 14 日 | 技術(shù)進步, 熱門

大規(guī)模經(jīng)濟的發(fā)展，需要依靠大型經(jīng)濟企業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施的建立，以及必要資源和制度的準(zhǔn)備。 建筑業(yè)也為能源相關(guān)的二氧化碳排放貢獻(xiàn)了高達(dá) 38% 聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的一項研究表明，綠色建筑在全球范圍內(nèi)消耗了大量原始資源。鑒于全球人口的快速增長和城市化率的大幅提高，情況尤其如此。幸運的是，在這場爭取綠色未來的斗爭中出現(xiàn)了一個強大的盟友：綠色建筑中的人工智能。

深入探究：人工智能在可持續(xù)建筑中的超能力

人工智能是一種智能技術(shù)，即機器可以模仿人類大腦的能力，這種技術(shù)正在成為一種普遍現(xiàn)象，徹底改變醫(yī)療保健和金融等無數(shù)領(lǐng)域。人工智能最近開始為建筑行業(yè)提供解決方案，其中一個關(guān)鍵領(lǐng)域是建造節(jié)能環(huán)保的建筑。通過人工智能，人們可以設(shè)想綠色明亮的建筑，建筑結(jié)構(gòu)可以改變或調(diào)整設(shè)置，以提高性能和居住者的舒適度，同時減少能源消耗或浪費。這就是綠色建筑人工智能對可持續(xù)建筑行業(yè)的未來預(yù)測。

人工智能最相關(guān)的一些知識分支如下：

可持續(xù)建筑中的人工智能是超能力的源泉，它正在開始改變建筑物的建造方式和使用方式。讓我們深入探討其中一些關(guān)鍵領(lǐng)域：

1. 人工智能驅(qū)動的模擬：能源效率的水晶球

擁有 AI 資源就好比擁有了一臺用于建筑設(shè)計的虛擬時間機器。AI 驅(qū)動的模擬正是發(fā)揮了這一功能，利用建筑藍(lán)圖輸入高級 AI 程序來創(chuàng)建預(yù)測模型和分析。AI 會考慮大量數(shù)據(jù)點，包括：

陽光照射： 人工智能還能全年了解陽光對建筑物的影響。它有助于找到最合適的窗戶位置，讓更多光線進入建筑物或區(qū)域，并減少使用人工照明的時間。風(fēng)向： 風(fēng)向有助于建筑物的朝向，以最佳方式捕捉風(fēng)。這有助于促進建筑環(huán)境中的新鮮空氣循環(huán)，從而減少消耗大量能源的空調(diào)設(shè)備的使用。當(dāng)?shù)貧夂颍?歷史氣候數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練 AI 模型，以準(zhǔn)確預(yù)測供暖和制冷需求。這有助于確定隔熱材料類型、隔熱材料 R 值以及 供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng) 以確保建筑物在特定氣候條件下發(fā)揮最佳性能。

利用這些特性和數(shù)學(xué)建模，可以確定建筑設(shè)計在能耗方面的最佳方案。這包括建議改變建筑結(jié)構(gòu)的某些方面（墻壁、屋頂）以及建議使用適當(dāng)?shù)母魺岷捅夭牧稀?/p>

好處：

降低能耗： 由于系統(tǒng)是使用人工智能模擬進行設(shè)計和開發(fā)的，以便為建筑物的水電費提供具有成本效益的服務(wù)，因此這使得建筑物本身具有節(jié)能結(jié)構(gòu)。降低 碳足跡: 在節(jié)能方面，人工智能通過建筑的運行減少環(huán)境中的碳排放，做出了更為顯著的貢獻(xiàn)。提高乘客舒適度： 精心規(guī)劃、設(shè)計和組織的自然光和通風(fēng)系統(tǒng)對于創(chuàng)造更健康和最佳的生活或工作條件非常有效。

2. 預(yù)測性維護：建筑系統(tǒng)的算命先生

建筑物實際上是多個子系統(tǒng)相互連接，形成更廣泛的運營網(wǎng)絡(luò)。這意味著，要正常工作，這些系統(tǒng)必須得到維護，就像汽車需要不時維修一樣。在引入計算機化維護管理系統(tǒng)之前，維護計劃基本上屬于“故障”類別，這意味著只有在出現(xiàn)故障時才需要修復(fù)工作。然而，通過人工智能，預(yù)測性維護的新途徑正在出現(xiàn)。

下面是它的工作原理：

傳感器網(wǎng)絡(luò)： 其中包括在建筑物內(nèi)安裝各種傳感器，以監(jiān)測溫度和濕度水平以及 HVAC 系統(tǒng)等組成要素內(nèi)的振動等參數(shù)。人工智能分析： 這些建筑中使用的傳感器收集實時數(shù)據(jù)，并輸入到人工智能算法中。人工智能會研究趨勢，并試圖找出任何設(shè)備可能出現(xiàn)故障的細(xì)微跡象。主動干預(yù)： 根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，人工智能可以估算系統(tǒng)發(fā)生故障的時間。這可以提高及早發(fā)現(xiàn)問題的幾率，而且由于大樓設(shè)施始終以最佳狀態(tài)運行，因此這些問題可以在沒有太多麻煩和噪音的情況下得到解決。

好處：

減少停機時間： 超聲波有助于安排維護計劃，使其成為避免設(shè)備故障（影響建筑物運行并給居住者帶來不便）的重要工具。延長設(shè)備壽命： 通過盡早采取這些措施，人工智能有助于防止建筑系統(tǒng)壽命的縮短，從而減少更換建筑系統(tǒng)的費用。優(yōu)化能源使用： 已經(jīng)完善并實現(xiàn)最低能耗目標(biāo)的系統(tǒng)既經(jīng)濟高效又環(huán)保。

3. 智能建筑系統(tǒng)：綠色機器背后的大腦

考慮將建筑作為一個可以根據(jù)當(dāng)前需求進行更改的系統(tǒng)。這就是借助人工智能工作的智能建筑系統(tǒng)的奧秘。這些系統(tǒng)集成了各種建筑功能，例如：

燈光： 人工智能還可以控制入住數(shù)據(jù)并自動照亮大廳或房間。這可確保白天有人時有充足的自然光，并在房間無人使用時節(jié)省能源。暖通空調(diào)系統(tǒng)： 此功能允許人工智能了解占用率并根據(jù)當(dāng)前使用情況更改加熱或冷卻設(shè)置。這可以為用戶創(chuàng)建舒適的空間，而無需消耗過多的能源。水管理： 現(xiàn)有的人工智能系統(tǒng)可以幫助追蹤用水問題，并提出適當(dāng)?shù)慕ㄗh來修復(fù)泄漏。

好處：

降低能耗： 智能建筑可以根據(jù)入住情況和周圍環(huán)境進行調(diào)整，從而節(jié)省大量能源。增強乘客舒適度： 由于能夠控制氣候和設(shè)定溫度、燈光和空調(diào)，它們能夠提供舒適和健康。降低運營成本： 因此，節(jié)約能源和水資源可降低消耗，從而降低建筑業(yè)主的公用事業(yè)費用和運營成本。

4. 可持續(xù)材料選擇：人工智能的綠色拇指

選擇合適的建筑材料： 這對于開發(fā)和建造生態(tài)建筑至關(guān)重要。然而，材料對環(huán)境的影響超出了原材料的提取和收集階段。通過考慮材料的整個生命周期，人工智能可以在可持續(xù)材料選擇中發(fā)揮重要作用。能源優(yōu)化：利用人工智能可以確定開采、提煉、運輸和安裝各種建筑材料時消耗的電力。這使建筑師能夠選擇低能耗的材料，從而大大減少對環(huán)境的影響。耐用性和維護： 人工智能可以評估所用材料的使用壽命或維護頻率等特性。該功能可分解坑洼和風(fēng)化的覆蓋層，并選擇需要低維護的耐用材料，以限制地球的價值壽命。

另請參閱： 人工智能對電網(wǎng)的影響

 人工智能對綠色建筑和可持續(xù)建筑的連鎖反應(yīng)

盡管能源效率已被視為綠色建筑中人工智能的重要組成部分，但其用途并不僅限于減少能源費用。 效果 從以上觀察來看，人工智能的影響產(chǎn)生了連鎖反應(yīng)，對不同領(lǐng)域或階段的可持續(xù)建設(shè)產(chǎn)生了積極影響。

減少建筑垃圾：

由于低估、收到錯誤的庫存以及材料邊角料控制不力，施工過程和工作程序會產(chǎn)生大量浪費。人工智能可以通過以下方式徹底改變這一現(xiàn)狀：

優(yōu)化材料使用： 建筑信息模型的應(yīng)用包括人工智能算法能夠評估和規(guī)劃建筑材料最有效的利用方式。這還可以減少材料供應(yīng)和運輸量，從而避免公司因運輸而產(chǎn)生的額外排放。預(yù)測性切割： 這意味著使用先進算法的計算機可以進行材料測量并制定正確的切割計劃，不會留下太多廢料并充分利用材料。模塊化結(jié)構(gòu)： 人工智能可以幫助在工廠而不是在現(xiàn)場設(shè)計和建造預(yù)制建筑組件。這種封閉的環(huán)境可以更好地控制材料，并且對于減少施工現(xiàn)場內(nèi)的使用量來說是一個很大的優(yōu)勢。

提高工人安全：

施工區(qū)域非常危險，存在發(fā)生事故的風(fēng)險，例如跌倒、工具故障以及接觸有毒物質(zhì)。人工智能可以通過以下方式顯著提高安全性：

自動化檢查： 這項將人工智能與無人機相結(jié)合的技術(shù)可以讓無人機掃描施工現(xiàn)場，并檢測出諸如不穩(wěn)定的障礙物或裸露的電線等坑道隱患。這樣一來，工人就無需冒險進入可能存在危險的危險區(qū)域。實時監(jiān)控： 人工智能可以利用傳感器或可穿戴設(shè)備研究高管的行為和不遵守安全規(guī)范的情況。這樣，在發(fā)生災(zāi)難和其他相關(guān)情況時，就可以及時干預(yù)，進行安全培訓(xùn)。預(yù)測性維護： 回想一下之前的要點：借助人工智能，可以預(yù)見設(shè)備故障，以便維護團隊能夠在設(shè)備故障導(dǎo)致事故發(fā)生之前進行處理。

超越物理：

例如，可持續(xù)建筑方面的干預(yù)表明人工智能已經(jīng)達(dá)到社會和經(jīng)濟層面。

提高工人生產(chǎn)效率： 機器人流程自動化 (RPA) 技術(shù)可以幫助工人管理原材料和庫存，或?qū)⒃牧弦哉_的數(shù)量供應(yīng)到正確的地點，同時將更高級別的工作留給熟練的勞動力。這有助于提高項目工作流程的效率和工人的士氣。增強協(xié)作： 技術(shù)，尤其是人工智能平臺，可以幫助建筑師、工程師和施工團隊建立有效、高效的溝通與合作。由于這一概念涉及整個建筑過程，因此其實施范圍比傳統(tǒng)的生命周期分析概念更廣泛。生命周期評估: 人工智能可以確定建筑物使用過程中的環(huán)境保護，從建造、使用到退役。這有助于各利益相關(guān)方獲得有關(guān)使用可持續(xù)材料和設(shè)計開發(fā)的正確信息。

當(dāng)人工智能融入可持續(xù)建筑時，它會通過改善工人、建筑企業(yè)和居住在建筑中的居民的工作條件，對地球及其人民產(chǎn)生積極影響。事實證明，綠色建筑中的人工智能是未來可持續(xù)建筑所需的重要資產(chǎn)。

另請參閱： 人工智能和可再生能源優(yōu)化

展望未來：人工智能作為可持續(xù)城市的建筑師

如今，人工智能在可持續(xù)建筑領(lǐng)域還處于萌芽階段，但上述幾點表明了其可能的一些用途。此外，很難想象未來會缺少類似甚至更驚人的人工智能進步，綠色建筑和建筑的未來將取決于人工智能。 可持續(xù)城市 將被建造。以下是未來可能發(fā)生的事情：

人工智能生成設(shè)計： 想象一下，人工智能正在準(zhǔn)備詳盡的數(shù)字和數(shù)據(jù)分析，并根據(jù)某些可持續(xù)指標(biāo)提供最佳的建筑設(shè)計。這可能會產(chǎn)生具有原創(chuàng)性和高效形式的建筑，并與自然融為一體。人工智能用于城市規(guī)劃： 人工智能可以研究如何安排整個城市布局以利用太陽能和 風(fēng)能 有效地增加綠地數(shù)量，減少交通擁堵。這種綜合方法將導(dǎo)致生態(tài)城市的出現(xiàn)，這可以被視為可持續(xù)城市環(huán)境的基本概念。適應(yīng)性建筑材料： 人工智能可以融入到建筑材料的配方中，以適應(yīng)環(huán)境的變化。想象一下，墻壁會根據(jù)氣候改變顏色，窗戶也會調(diào)整顏色以控制太陽的熱量。采用自主系統(tǒng)進行施工： 未來，建筑業(yè)將使用更多機器人，尤其是人工智能控制的無人機，用于材料供應(yīng)、精確裝配，甚至通過 4D 打印現(xiàn)場建造部件。這可能會使建造更快、更安全、更便宜的建筑成為可能。人工智能 循環(huán)經(jīng)濟: 因此，人工智能可以探索材料的生命周期和廢棄材料，以增強資源的再利用，并帶來一些循環(huán)建設(shè)的效果。這將減少廢物的產(chǎn)生，同時提高材料的回收利用率。

以上只是一些可能性。在綠色建筑和建筑中以人工智能形式應(yīng)用創(chuàng)新的機會集中在可持續(xù)地建設(shè)眾多基礎(chǔ)設(shè)施和日益先進的人工智能發(fā)展上。人們只能想象，隨著時間的推移，將實施更復(fù)雜的想法，以提供可持續(xù)的綠色建筑建設(shè)，從而增加建設(shè)可持續(xù)城市的影響力。

行動呼吁：賦予讀者權(quán)力

建筑業(yè)的未來是綠色和智能的，而人工智能將成為這一未來的開啟者。然而，在這種情況下，改變的想法不會是伴隨著強大沖擊的事件——它必須是一個由所有人帶頭的漸進過程。以下是您可以成為解決方案的一部分的方法：

教育自己： 深入了解！探索以下資源 Autodesk 可持續(xù)性解決方案 或者 美國綠色建筑委員會 了解綠色建筑實踐以及人工智能如何與之結(jié)合。需求變化： 與建筑師、承包商和開發(fā)商討論將人工智能驅(qū)動的可持續(xù)設(shè)計納入您的下一個建筑項目。支持創(chuàng)新： 尋找建筑行業(yè)人工智能領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。 斯堪斯卡 和 Siemens 憑借其 AI 驅(qū)動的可持續(xù)建筑解決方案引起轟動。瀏覽他們的網(wǎng)站并考慮與他們合作開展未來的項目。流傳著一句話： 越多的人意識到人工智能對綠色建筑的推動作用，我們就能越快為所有人創(chuàng)造可持續(xù)的建筑環(huán)境。

建筑行業(yè)可以通過采用人工智能和綠色建筑以及打造最好的智能建筑來改善環(huán)境和社會，成為環(huán)境變革的重要推動者。

結(jié)論：利用人工智能構(gòu)建可持續(xù)的未來

綠色建筑和可持續(xù)建筑中的人工智能意味著實現(xiàn)綠色建筑環(huán)境的新變革指日可待。數(shù)字技術(shù)不僅可以改善設(shè)計并減少能源消耗，還可以減少建筑浪費并實現(xiàn)可持續(xù)性。通過實施減少浪費和提高工人安全等技術(shù)，人工智能為可持續(xù)建筑提供了完整的解決方案。

因此，盡管人工智能尚在發(fā)展，但在現(xiàn)代世界中的應(yīng)用仍具有巨大的潛力。隨著人工智能的進一步發(fā)展，將引入更多獨特的解決方案來推動綠色建筑的建設(shè)并使其成為常態(tài)。隨著人工智能的采用，建筑行業(yè)可以確保設(shè)計和建造實用、美觀、高效和可持續(xù)的結(jié)構(gòu)，并滿足全球社會對子孫后代環(huán)境結(jié)構(gòu)的需求。

另請參閱： 氣候變化的人工智能解決方案：預(yù)測未來，為現(xiàn)在提供動力

Saquib Siddiqui 是致力于可持續(xù)發(fā)展的綜合平臺 Sigma Earth 的聯(lián)合創(chuàng)始人。Saquib 致力于推動可持續(xù)發(fā)展，他領(lǐng)導(dǎo)的倡議旨在將環(huán)保實踐融入各個領(lǐng)域。他的工作重點是創(chuàng)造不僅支持環(huán)境保護而且促進社會和經(jīng)濟增長的解決方案。通過 Sigma Earth，Saquib 致力于讓社區(qū)和組織做出有利于人類和地球的可持續(xù)選擇。

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