涂子沛:想要真正的凉爽,用数据解决空调悖论

2016-08-05 09:08 来源:涂子沛频道
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  最近一两周,全国多个地区进入了“烧烤模式”。7月24日,我所在的杭州测量到的最高气温为40.3℃,不仅勇夺当天全国酷署之榜,也创下了一百年来杭州城的最高温度。再早几天,7月21日,世界气象组织在日内瓦总部发表通报称,全球气温连续14个月创下新高,2016年很可能会成为自1880年有记录以来最热的年份。

  人类脑细胞的活跃程度可能也受到气温的影响,最近网络段子手们推出了不少“优秀”的作品来纪念空调的发明。

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  1928年,世界上第一台家用空调安装在了当时全美国最高建筑、21层的德州梅兰大厦上。这之后,空调逐渐进入城市的每一幢建筑,当中央空调开始普及的时候,空调几乎就和城市的建筑物一体化了。

空调让地球升温

  在无数空调风机的旋转声音中,一个个的房间凉爽下来了。但又正因为空调带来的温室气体排放,热浪弥散在建筑物的四周和地球的表面,我们周围的平均温度都上升了。

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  空调没有让世界变冷,这是一个悖论!事实是,空调让地球更热了。城市的建筑群已经和工业、交通并列成为了导致天气变热的三大主要原因。其背后的数据令人惊讶:据联合国环境规划署报告,建筑排放占全球年温室气体排放的30%。在美国,商业和工业建筑的温室气体排放量占了总量的45%1。

  7月31日,我在深圳参加龙岗区的城市规划研讨会,参会代表冒着烈日走访了这个城市的若干重要地标,汗如雨下。一位著名的建筑师告诉我,目前城市建筑所消耗的能源中,大约有30%是被浪费的,其中空调是主因。而美国的另一组研究数据则表明,美国如果能减少10%的建筑物排放,就相当于减少4900万行驶车辆的排放量,请注意,整个上海的汽车保有量,才不过330万辆2。

  就象我们离不开汽车一样,现代的人类也无法抛弃空调。我认为,当下唯一的选择,就是更聪明地使用空调。换句话说,我们必须提高管理水平,减少能源浪费和建筑物温室气体的排放。

传感器让建筑更聪明

  方法就是基于大数据的智能管理,我们需要传感器。我相信,未来,在建筑物的每一个重要的部位都会出现传感器。

  传感器会将房间的各种状态实时传送到大楼的控制中心,大量的信息将被收集传送到云端,无论是商用空间还是公寓,每一个重要部位的状况,哪里发生了错误或问题,都可以立刻显示在管理人员的屏幕上。工程师不仅可以通过电脑监控一幢建筑的空调情况,相关信息还可以通过手机查看。

  除了工程师,业主也可以通过自己增加传感器和创建新的应用程序来收集不同类型的数据,不仅可以收集到有关能源使用的信息,业主还可以获得系统发出的如何节能的建议。

  有了数据和自动化控制的系统,节约能源其实非常容易。例如,你需要在早上3点也把空调开在22℃吗?当一个办公室只有几个人加班时,需要开一整层楼的灯吗?你离开时忘记关灯和空调怎么办?这些问题都可以通过自动化系统解决。系统还可以自动识别无人房间,向你的手机发出通知,询问你是否需要关闭空调,或者自动帮你关掉。

  又例如,一台水冷器其实可以关闭20分钟甚至几个小时,或者温度可以再上调几度。某个房间耗能过大可能是因为空调温度太低,那什么温度最合适呢?大堂里的灯什么时间可以暗一点?这些调整看似细小,但聚集起来将大幅减少能耗。

  据报道,谷歌的数据中心已经开始使用神经网络算法来预测用电量的变化,从而达到减少能耗的目的。该神经网络研究的因素包括了服务器总负载,水泵、冷却塔、冷水机组、干式冷却器、运行中的冷水注水泵数量,冷却塔水温、湿球温度、户外湿度、风速、风向等等因素。其基本的思路还是传感器,通过部署成千上万个数据点来收集数据中心内基础设施的用电信息,控制风扇和散热系统。

  我相信,类似的技术将在未来十年走进我们身边的普通建筑。芝加哥有一座老建筑,John Hancock中心,它建于1969年,已经50多岁了,却历久弥新,在节能减排领域走在前列。在它们最新应用的自动化系统中,不仅在供暖和空调系统中都安装了传感器,监控还可以扩展到每一盏灯、每一座风扇和每一台电梯。

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John Hancock中心

  在阿里巴巴的西溪园区,有七座大楼,每一座都有几千人在里面办公,一个大厅就可能上千平方米,几百个工位依次排开,阿里巴巴已经开发了一个应用,晚上加班的时候,每个人可以只打开自己头顶的那一盏灯。

  这就是未来商业建筑的样子。在这里,每个人都可以从任何地方通过手机访问云端的数据,并更改建筑内的能量设置,如果那里没有人,那智能中控器就会接管,自动调整设置,把能耗降到最低。

  参考资料:

  EPA《Inventory of U.S. Greenhouse Gas and Sinks:1990-2013》

  人民网《沪每百户家庭有52辆私家车 汽车保有量超330万辆》

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