建筑为何总是忽冷忽热?研究揭示一个简单调节方案

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建筑温度失控的真正原因

斯德哥尔摩皇家理工学院(KTH)的研究人员指出,许多建筑之所以经常出现过热或过冷的情况,是因为供暖系统通常只根据一个变量——室外温度——来调节。这种做法忽视了对室内体感温度影响很大的其他关键因素:太阳辐射、室内人数以及通风带来的气流变化。

一个简单的“修正”:多加三个输入

KTH 研究员 Amirmohammad Behzadi 表示,只要在现有控制系统中额外考虑以下三个输入,就能显著改善供暖效果:

  • 太阳辐射强度(阳光带来的额外热量)
  • 室内占用人数(人体散发的热量)
  • 通风情况(新风带来的冷却或热量损失)

这套思路在瑞典一栋六层建筑中进行了测试,结果显示效果明显。

实测结果:更舒适、更省能

研究团队在一栋面积约 1 万平方米的“绿色”商业建筑中进行了为期一年的现场试验。该建筑的散热器由区域供热和地下热储存联合供能。

在将阳光、占用人数和通风纳入控制逻辑后,与仅基于室外温度的传统控制模型相比:

  • 室内温度处于舒适范围的时间比例,从约 60% 提升到 90% 以上
  • 与理想室温的偏差减少了 73%
  • 能源使用量降低约 10%–13%
  • 碳排放减少约 9%
  • 运营成本下降约 8.5%

研究还发现,在春季等过渡季节,节能效果尤为突出,节能幅度可达 56%–70%。

不需要复杂 AI,而是“更聪明的规则”

Behzadi 将这种方法形容为:在现有普遍使用的供暖控制基础上,做了一次“智能升级”。

其工作方式大致如下:

  • 当阳光使房间升温时,系统会自动降低进入散热器的热水温度,而不是维持原有设定
  • 当室内人数增多、人体散热增加时,系统会相应下调供热
  • 当通风系统引入较冷的室外空气导致热量流失时,系统会进行补偿

这项发表在《能源转换与管理》(Energy Conversion and Management)期刊上的研究表明,降低建筑相关气候排放,并不一定要依赖实时优化、天气预报或机器学习等昂贵且算力密集的新技术。

Behzadi 强调:“有时候,我们需要做的只是重新审视并调整已经在使用的控制规则。”

现有传感器即可利用,适用范围广

许多建筑中已经安装了可用的传感器:

  • 太阳辐射和通风数据通常已在系统中监测
  • 占用人数可以通过二氧化碳浓度、通风需求,或输入居住者的日常作息时间表来估算

Behzadi 表示,这一概念可以应用于多种类型的建筑,甚至包括仍在使用模拟控制系统的老旧建筑。

由于大多数大型建筑本身就配备某种形式的中央控制或建筑管理系统,这种优化通常可以在不大规模改造的前提下集成,无论是办公楼、公寓楼还是公共建筑。

通过相对简单的升级,就能采集温度、阳光、占用和通风等数据,并将其输入控制系统,实现对供暖的实时调节,从而在保持舒适度的同时,减少能源消耗和排放。


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