[摘? 要]：文章將當(dāng)前熱門(mén)的大數(shù)據(jù)技術(shù)與綠色建筑相結(jié)合進(jìn)行分析，討論了綠色建筑在建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中的大數(shù)據(jù)來(lái)源，重點(diǎn)介紹了利用大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)在綠色建筑的能耗預(yù)測(cè)、提高用戶舒適度、區(qū)域能源調(diào)度及綠色建筑后評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，以期推動(dòng)構(gòu)建綠色建筑理念，促進(jìn)綠色建筑的健康快速發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]：大數(shù)據(jù); 綠色建筑; 能耗

TU201.5A

建筑業(yè)需要消耗大量的能源，其全過(guò)程能源消耗已逐漸超過(guò)工業(yè)和交通業(yè)，占我國(guó)總能耗已經(jīng)達(dá)到45%左右，成為當(dāng)前能源消耗的大戶。在全球開(kāi)啟碳中和的目標(biāo)下，我國(guó)制定了相關(guān)政策和規(guī)劃，積極推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展，以促進(jìn)建筑領(lǐng)域的節(jié)能減排。近年來(lái)，大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，其已逐漸融入到各行各業(yè)中，隨著“大數(shù)據(jù)時(shí)代”的來(lái)臨，海量的數(shù)據(jù)必將成為社會(huì)重要的生產(chǎn)因素，對(duì)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也迎來(lái)了一股巨大的浪潮。鑒于當(dāng)前大力發(fā)展綠色建筑的趨勢(shì)，本文將大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑中，充分利用大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與綠色建筑相結(jié)合進(jìn)行分析應(yīng)用，以促進(jìn)綠色建筑的健康快速發(fā)展。

1 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)（英文名big data）是一個(gè)IT行業(yè)術(shù)語(yǔ)，本質(zhì)上是一種信息資產(chǎn)，指在短時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具無(wú)法進(jìn)行自由捕捉和處置的數(shù)據(jù)集合，其中影藏著的強(qiáng)大決策力、洞察力和優(yōu)化力。目前，大數(shù)據(jù)在社會(huì)教育、行政、司法、金融、科研、軍工等各個(gè)領(lǐng)域的作用日益突顯，社會(huì)各階層處理事務(wù)時(shí)越來(lái)越注重應(yīng)用和分析數(shù)據(jù)而非經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)，大數(shù)據(jù)的建立和完善越來(lái)越多地作用于人們生存的方方面面，人們對(duì)大數(shù)據(jù)的依賴也在不斷的增長(zhǎng)，大數(shù)據(jù)的特征有：

（1）數(shù)據(jù)體量大?；ヂ?lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)非常迅速，尤其是近十年以來(lái)，數(shù)據(jù)來(lái)源愈加廣泛，數(shù)據(jù)量可以說(shuō)開(kāi)始了爆發(fā)式的增長(zhǎng)，在最初階段大數(shù)據(jù)是以TB為單位來(lái)進(jìn)行計(jì)量的，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始使用PB為單位，同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的增長(zhǎng)和技術(shù)水平的提升，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生量、儲(chǔ)存量、管理量和分析量更是呈爆炸式態(tài)勢(shì)增長(zhǎng)。

（2）數(shù)據(jù)類型多樣。依托于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，數(shù)據(jù)類型不再局限于傳統(tǒng)的文本、圖片、音頻、視頻等類型，如今已擴(kuò)展到了“任何形式”的地步。隨著互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)終端的發(fā)展普及，數(shù)據(jù)的接收、處理來(lái)源已從單一的傳統(tǒng)媒體擴(kuò)展到社會(huì)生活的方方面面，更是產(chǎn)生了圖片、文本、音頻、視頻等多種數(shù)據(jù)類型。

（3）數(shù)據(jù)處理速度快。對(duì)于那些動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)流，大數(shù)據(jù)擁有更強(qiáng)的管理和分析能力。相較于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模式來(lái)說(shuō)，它能夠?qū)崿F(xiàn)速度的提升。面對(duì)海量的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)，提升數(shù)據(jù)處理的速度能夠使得數(shù)據(jù)查詢的效率成倍級(jí)增長(zhǎng)。隨著數(shù)據(jù)信息的發(fā)展，不管是從體量的角度來(lái)看還是從規(guī)模的角度來(lái)看都處于持續(xù)增長(zhǎng)的狀態(tài)之下，這就需要數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、管理和分析技術(shù)同步發(fā)展更新。

（4）價(jià)值密度較低。這是大數(shù)據(jù)最為核心的特征，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)量小但針對(duì)性強(qiáng)，是為了解決現(xiàn)有問(wèn)題而有目的地采集而來(lái)，具有一種在相對(duì)微觀層面的精確性;大數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)量龐大且混雜性強(qiáng)，其價(jià)值在于各類型相關(guān)或不相關(guān)的數(shù)據(jù)集合而分析、提出對(duì)事物發(fā)展規(guī)律或趨勢(shì)預(yù)測(cè)的有價(jià)值數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)加工、創(chuàng)新來(lái)運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域加以指導(dǎo)，從而達(dá)到改善、完善和治理的效果，其更多的是具有一種在相對(duì)宏觀層面的前瞻性。

2 綠色建筑大數(shù)據(jù)來(lái)源

在綠色建筑中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，首要的工作就是對(duì)綠色建筑大數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，進(jìn)而通過(guò)分析和處理后方可應(yīng)用。按照建筑的生命周期來(lái)分，綠色建筑在設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)以及使用的各個(gè)過(guò)程中都會(huì)有海量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，這些數(shù)據(jù)按類型大致可分為客觀環(huán)境數(shù)據(jù)、建筑物理信息、室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和建筑能耗設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。

2.1 客觀環(huán)境數(shù)據(jù)

綠色建筑在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂騾?shù)計(jì)算能耗負(fù)荷?？陀^環(huán)境數(shù)據(jù)主要包括室外溫度、濕度、室外風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、地理位置和PM2.5。室外溫濕度通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接影響到綠色建筑的能耗，夏季室內(nèi)冷負(fù)荷隨室外溫度的升高而增大，冬季隨室外溫度的降低而增大，由此，客觀環(huán)境數(shù)據(jù)是綠色建筑能源消耗數(shù)據(jù)必須考慮的因素之一。室外的風(fēng)速將對(duì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)產(chǎn)生直接的影響，尤其是高層建筑。太陽(yáng)輻照度還會(huì)通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響到綠色建筑的能源性能，尤其是對(duì)強(qiáng)輻射地區(qū)的夏季空調(diào)負(fù)荷有著顯著的影響，因此，在橫向比較因素中，地理位置對(duì)于我國(guó)綠色建筑的發(fā)展水平也具有一定參考意義。此外，室外PM2.5通過(guò)建筑窗戶或室外空氣滲透到建筑內(nèi)部，也會(huì)影響到綠色建筑的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，因此其也被納入考慮的范圍。

2.2 建筑物理信息

建筑物理信息主要包括窗墻比、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)尺寸及材料、窗玻璃的形式、建筑的朝向、容積率、建筑面積以及樓層總高等參數(shù)。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料和熱導(dǎo)率也會(huì)影響到圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱性能，在建筑能耗中也占有很大的比例。綠色建筑的朝向受風(fēng)的方向和太陽(yáng)輻射的影響也會(huì)給室內(nèi)荷載帶來(lái)一定的變化。建筑面積和層高在一定程度上與消耗的能源成正比，也是節(jié)能建筑、綠色建筑必須參照的重要指標(biāo)。

建筑論壇與建筑設(shè)計(jì)蘇良亭： 大數(shù)據(jù)在綠色建筑中的應(yīng)用探討

2.3 室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

室內(nèi)環(huán)境是居民生活和工作的場(chǎng)所，廣大居民的身心健康受到周圍環(huán)境質(zhì)量的直接影響。室內(nèi)環(huán)境測(cè)定主要包括測(cè)量室內(nèi)的TVOC濃度、溫濕度、甲醛的濃度、CO的濃度以及PM2.5的濃度，這些參數(shù)不僅受室外環(huán)境的影響，還會(huì)受到室內(nèi)人的行為狀況影響（比如有沒(méi)有開(kāi)窗、有沒(méi)有人員在運(yùn)動(dòng)、空調(diào)溫度的高低、有沒(méi)有開(kāi)燈等），以上數(shù)據(jù)都會(huì)對(duì)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。我們可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)采集、存儲(chǔ)和分析室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)參數(shù)，為綠色建筑運(yùn)營(yíng)效果后評(píng)價(jià)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

2.4 建筑能耗設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)

目前，暖通空調(diào)系統(tǒng)是我國(guó)公共綠色建筑的主要耗能設(shè)備，根據(jù)有效測(cè)算，其消耗的能耗占比總能耗的1/2以上。建筑空調(diào)系統(tǒng)由補(bǔ)水泵、冷卻塔、制冷循環(huán)水泵、冷水機(jī)組等組成，采用大數(shù)據(jù)的方法預(yù)測(cè)能耗，并優(yōu)化控制運(yùn)行以達(dá)到節(jié)約能源的效果具有很大的潛力。綠色建筑照明系統(tǒng)、電梯、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)形成大量的數(shù)據(jù)。利用大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)建筑設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行采集和分析，不僅能夠有效降低管理的成本，而且可以通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)提高整個(gè)能耗設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)約能源的效果。

3 大數(shù)據(jù)在綠色建筑中的應(yīng)用

運(yùn)用大數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)技術(shù)，可以深挖出隱藏在數(shù)據(jù)中的內(nèi)在規(guī)律，再利用大數(shù)據(jù)的挖掘和分析技術(shù)，收集了綠色建筑在建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中形成的大數(shù)據(jù)。

3.1 建筑能耗預(yù)測(cè)

綠色建筑在運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗受不同能耗利用模式的影響（如上班、下班、節(jié)假日等）、設(shè)備控制的參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行的效率、運(yùn)行環(huán)境的溫度等。傳統(tǒng)的設(shè)備啟停采用人工手動(dòng)方式，參數(shù)的設(shè)置以及巡檢方式已經(jīng)顯現(xiàn)出相當(dāng)多的問(wèn)題，比如參數(shù)設(shè)置不科學(xué)、維修人員專業(yè)知識(shí)的缺乏、運(yùn)營(yíng)管理制度不夠嚴(yán)格等等，這些因素都會(huì)造成能耗大量浪費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生。而運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的綠色建筑會(huì)積累大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，從這些收據(jù)入手，我們就可以利用大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)對(duì)用能設(shè)備建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，可以優(yōu)化控制方案以及輸出更加科學(xué)合理的設(shè)備啟停參數(shù)，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗設(shè)備的全方位監(jiān)控，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色建筑的節(jié)能措施。

3.2 提高用戶舒適度

廣大業(yè)主在后續(xù)使用綠色建筑的過(guò)程中，通常缺乏專業(yè)性的指導(dǎo)和認(rèn)識(shí)，往往只會(huì)參照自己的生活習(xí)慣和意識(shí)來(lái)對(duì)周邊的能耗設(shè)備進(jìn)行管理。而大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)采集到的周邊大多數(shù)用戶的能源消費(fèi)習(xí)慣以及生活、工作環(huán)境等數(shù)據(jù)，可實(shí)時(shí)提醒用戶周圍環(huán)境的變化情況，通過(guò)相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)，在極端的情況下，還可以通過(guò)報(bào)警的方式提醒用戶，最終實(shí)現(xiàn)降低能耗同時(shí)提高舒適度。

3.3 區(qū)域能源調(diào)度

近年來(lái)，我國(guó)各?。▍^(qū)）和氣候帶的綠色建筑建設(shè)比傳統(tǒng)建筑節(jié)能優(yōu)勢(shì)更大，但缺乏對(duì)不同地區(qū)同類建筑差異的比較，同一地區(qū)、同一城市的綠色建筑，其運(yùn)行效果和能耗也不同。從能源管理部門(mén)或研究人員的角度來(lái)看，利用大數(shù)據(jù)的分析方法對(duì)不同地區(qū)的綠色建筑各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行比較分析是非常有意義的。它可以統(tǒng)計(jì)到區(qū)域能源消費(fèi)的數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，還可以發(fā)現(xiàn)到同一類型建筑的相似性，綠色建筑在該地區(qū)氣候條件下的適應(yīng)情況以及不同類型建筑之間的設(shè)計(jì)差異，最終實(shí)現(xiàn)提高綠色建筑的整體能效。

3.4 綠色建筑后評(píng)價(jià)

在綠色建筑的設(shè)計(jì)階段，可通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)來(lái)繪制施工圖并指導(dǎo)方案設(shè)計(jì)，然而，綠色建筑建成后的實(shí)際運(yùn)行效果在一定程度上與設(shè)計(jì)方案相差甚遠(yuǎn)，這種不同不僅僅是受單一因素的影響，表現(xiàn)在多個(gè)方面，很難利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法來(lái)完成。在計(jì)算機(jī)模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)評(píng)估綠色建筑設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，并參照該數(shù)據(jù)來(lái)建立相關(guān)模型，雖然應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以在一定程度上指導(dǎo)綠色建筑的設(shè)計(jì)，但實(shí)際運(yùn)行效果并不理想，運(yùn)行參數(shù)往往與設(shè)計(jì)值有較大的差異。其次，綠色建筑的運(yùn)行效果因受到天氣、不同業(yè)主的使用習(xí)慣、季節(jié)以及地域等多種因素的影響，對(duì)綠色建筑開(kāi)展長(zhǎng)周期的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，某些因素考慮得不夠深入或者根本沒(méi)辦法測(cè)量，導(dǎo)致目前利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法來(lái)考核綠色建筑的能耗問(wèn)題也存在一定的問(wèn)題。而通過(guò)大數(shù)據(jù)的主成分析方法，能夠挖掘出影響某一項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)，通過(guò)連續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并與綠色建筑的設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，可以精確地設(shè)置綠色建筑的設(shè)計(jì)參數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著綠色建筑越來(lái)越多，人們對(duì)能耗的重視程度不斷加強(qiáng)，相信隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷滲透，人們利用大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘綠色建筑運(yùn)行中產(chǎn)生的用戶行為數(shù)據(jù)、能源消耗數(shù)據(jù)、氣候和地區(qū)差異等寶貴數(shù)據(jù)會(huì)更加科學(xué)完善，為今后大數(shù)據(jù)技術(shù)在能耗預(yù)測(cè)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、能源調(diào)度、用戶舒適度等方面提出更加科學(xué)完善的思路，以實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色建筑。

參考文獻(xiàn)

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