基于大數據技術的建筑節能方法研究與設計思考

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，能源成為當前最緊缺，也是最重要的一部分，建筑行業也逐漸引入建筑節能方法，近幾年，科學技術飛速發展，傳統的建筑節能方法已經不再適應，目前建筑領域更加認可和接受以大數據技術為基礎的建筑節能方法，而如何將新興技術和傳統建筑領域有機結合，就尤為重要。本文中，筆者就首先介紹了大數據時代建筑節能技術的背景和發展，并探討了基于大數據技術的節能技術的基本特點和現狀，最后對以大數據為基礎的建筑節能展開更深層次的展望。

關鍵詞：大數據技術；建筑節能；方法；設計

進入二十一世紀以來，我國建筑行業迎來發展的良好機遇，在云計算和現代社交的影響下，傳統運作模式逐漸轉變為數字平臺，大數據技術就是代表之一。通常情況下，大數據在數據整理方面集合了新興數字方式和傳統記錄方式，之前人們并沒有認識到建筑領域中數據的重要性，但實際上，大數據也屬于傳統數據框架，而獲取解決方案的關鍵就是對數據的整合和優化。

1、大數據技術的相關理論

1.1產生大數據的現狀和背景

所謂大數據，實際上就是對數據集的一種描述，無論數據是結構化，抑或非結構化，都緊密相關于數據本身對應的事物。很多行業都可以通過提取和分析大數據，來有助于做出最優化的戰略和決策。大數據的特點體現在以下幾個方面：一是體量大，也就是數據來源非常廣泛，數據的產生不僅源于社交媒體和商業媒體，也源于建筑設備；二是速度快，即在傳感器和電子標簽等智能設備的運用下，不僅能夠在傳播數據的過程中快速處理數據，而且能實時獲取結果；三是多樣性，即多樣化的數據結構格式；四是有價值，即大數據并非簡單獨立的數字，而是非常有邏輯，非常有意義的描述的集合；五是真實性，即數據是對客觀事物的真實描述和反映。

1.2大數據和建筑節能技術的關系

隨著科學技術和計算機整體水平的不斷提升，在建筑領域對大數據的應用也更加廣泛，包括建筑節能領域。之前我們僅僅把大數據當做對數字的描述，但實質上大數據與建筑節能技術息息相關，換而言之，建筑節能與大數據技術的充分融合，將有助于建筑行業更快更好的發展。

2、基于大數據技術的建筑節能技術的相關思考

2.1目前我國建筑節能技術的現狀

目前我國建筑節能技術的現狀主要表現在以下幾個方面：一是近幾年，我國建筑數量逐年遞增，建筑設備也不斷改進，這些都導致了建筑能源消耗量的驟增，可以說在社會總耗能中，建筑耗能占據相當大的比例；二是耗能較高的建筑在建筑能源消耗群體中的比例逐年遞增，這也是能源危機的潛在體現；三是與國外發達國家相比，我國建筑節能技術不但起步較晚，發展也比較落后，目前尚處于低能耗建筑行業和智能建筑行業發展的關鍵階段，提升空間依然很大。

實際上，我國已經非常重視建筑節能技術，國務院在2006年正式將節約能源列為基本國策之一，2007年出臺了《節約能源法》，2010年國務院又再一次強調了節能減排的意義。

2.2大數據技術對建筑節能技術的影響

大數據技術不僅促進了各種新興行業的快速發展，也有益于傳統行業的轉型和發展。其中在建筑節能領域中應用大數據技術，體現了大數據的變化性特點，由于很多數據產生于有關智能建筑的不同傳感器，無論數據的采集速度，還是采集體量，都處于實時變化當中，同時數據流峰值也在無規則變化，因此，在管理和應對結構化數據的過程中，應當特別注意周期性及事件觸發峰值數據的負載。

此外，在建筑節能領域中應用大數據技術時，也存在非常復雜的特點，因為數據是從不同的數個數據源中得到的，所以在處理數據時，科研工作者必須首先對非結構化數據進行處理，將其轉化成結構化數據，并控制好數據之間以及不同階層之間的關聯，才能保證不會對大體量的存儲內容失去控制。有學者也提出了這種隱患，同時提出了建筑能耗監管平臺的數據分類、數據處理、數據識別和數據挖掘。這種大數據分析平臺，最典型的就是Fusion Insight平臺。

2.3存在于建筑內部系統的大數據架構

大數據的價值在于處理和使用，與其大小并無關聯，當前，數據的獲取主要是通過社交網絡、傳感器或者開放數據庫，而將其結合建筑時，能夠有效縮減新產品的開發周期，并最大化的節約成本，對產品線進行優化，提出智能決策。

如果把高性能分析和大數據有機融合，會有助于復雜任務的順利完成，具體而言，包括以下幾點：一是能夠對建筑內部設備運行過程中出現的問題和故障進行實時確定；二是在較短的時期內以建筑使用者的愛好為導向，并做出改變；三是通過自我運行等方式，重新計算并得出運作更為高效的新模式；四是如果用來控制的計算機非常高級，能夠在運行過程中自行修復各種故障，并在積累大量數據的基礎上做出改變。總而言之，這種建筑內部系統不僅能夠互相補充，也可以配合使用，體現了更高層次的智能建筑。

有學者在建立大型公共建筑的能耗數據庫時，將其分為以下幾個數據庫：即計量表原始數據庫、設計安裝數據庫、分享建筑耗能、建筑基本情況以及數據中心，不同數據庫之間通過合理的補充和協調，組成有效的內部架構。

隨著社會競爭的日益加劇，很多新興企業更樂意接受以大數據技術為基礎和理論的管理解決方案，并將這些方案與傳統解決方案有機結合。在建筑產業中，很多中游或者下游企業都加強了對大數據技術的運用，并通過大數據技術來實時匯總不同來源的各種數據，通過集群式管理制定有效的營銷和互動方案，并保證產出結果的價值，促使運營人員和設計師更加高效的工作。

總而言之，保證大數據解決方案的先進性，通過調用和儲存數據，可以幫助設計師擁有完整的歷史記錄數據，并充分了解建筑的運行狀態，從而建筑使用者遠程了解或者在建筑內部了解建筑的所有信息，或者對建筑設備的運行進行干預，進而有助于建筑使用者更好地體驗建筑效果。

2.4以大數據技術為基礎的建筑節能實例

隨著技術的不斷創新，世界各國都在不斷推進城市化進程，隨著開放數據和大數據等技術的發展，逐漸興起了物聯網、智慧城市以及智慧星球等各種新興概念，這也成為世界各國城市發展的重要趨勢。

以美國迪比克為例，它是全球首個智慧城市，市政府主動合作IBM，推行智能化建設，通過對物聯網的運用來全面聯系城市中的各種數字資源；再比如，紐約針對33萬棟建筑物監測了火災危險指數，并實時監測數據；西雅圖市也針對大數據節能項目設置了專門的試點，通過微軟Azure云計算平臺，來對各個區域的建筑管理系統和收集信息進行收集，尋找具有可行性的節能措施；芝加哥的市政府也將智能傳感器安裝到路燈桿上，通過挖掘數據來了解城市的運營狀態，并利用數據的收集來輔助政府做出科學正確的決策；倫敦的交通運輸部門通過采取和收集乘客移動電話、社交網絡、公交卡以及地鐵卡的相關信息，來更加有效地分析和調度交通；阿姆斯特丹也對智能化技術進行了運用，將智能能源設備配備在港口區域，同時把氣候街道項目設置在街區當中；斯德哥爾摩則是把路邊監視器設置到道路中，對來往車輛進行激光和射頻掃描，依次獲取大量數據，來解決交通擁堵問題。

當然，大數據技術在我國的應用也非常廣泛，已經深入到我們工作和生活。無論在交通、教育、體育、醫療、金融還是零售等各個行業，包括建筑節能領域，都取得了一定的成績。2015年，光伏公司與阿里云共同合作，推出了“光伏大數據+監測+診斷”的一體化平臺，收集了一千余個光伏電站的大數據和運維經驗作為基礎，利用阿里云提供的計算服務和海量大數據，從而能夠有效分析、監測和預測光伏能源數據。

3、對基于大數據技術的建筑節能之展望

大數據和互聯網作為所有業務的基礎和依托，已經成為大勢所趨，這就是物聯網出現的意義，能夠利用數據有效聯系人、傳感器和機器。對于傳統的節能領域，應當不斷更新思維模式，結合先進技術，研究開發出新型的數據管理系統，并制定統一標準的數據傳輸和管理標準，才能保證建筑節能和大數據結合的安全性。通過把大數據技術和建筑節能的充分結合，能夠一方面保證虛擬數據和物理設備的安全性，另一方面也有助于在特殊環境下正確預測和分析災難管理。因此，大數據除了可以應用到建筑單體之中，還可以在多層次區域的信息傳遞和能量監測中充分應用，其潛力無疑非常巨大。

4、結語

總而言之，隨著信息化時代的到來，大數據技術的充分應用是大勢所趨，在傳統建筑節能領域，必須有效利用大數據技術，通過數據的采集、監測和分析，在建筑節能中充分應用各種數字和信息，才能促進建筑節能的時代性和科學性。

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