波蘭的一個科學(xué)家團隊在《能源》雜志上發(fā)表了一篇論文，分析了所謂“智能”建筑與傳統(tǒng)建筑相比的熱舒適性。

什么是智能建筑？

智能建筑（Smart buildings），也被稱為“智慧”建筑（“intelligent” buildings），是新建建筑中的一種增長趨勢。這些結(jié)構(gòu)有幾個使它們與傳統(tǒng)建筑不同的基本組成部分，包括信息通信網(wǎng)絡(luò)、建筑管理系統(tǒng)和不同程度的自動化。

建筑管理系統(tǒng)包括集成元素，如 HVAC 系統(tǒng)、照明、通信網(wǎng)絡(luò)、房間訪問、消防安全系統(tǒng)、防盜控制系統(tǒng)和視聽系統(tǒng)。智能建筑的集成水平和技術(shù)復(fù)雜程度的提高會影響居民的幾個關(guān)鍵參數(shù)，例如空氣質(zhì)量和舒適度。

建筑物不同區(qū)域的熱圖像。圖片來源：Orman, ?.J et al., Energies

住宅和商業(yè)建筑

如今，居民在他們的房間中花費更多時間的趨勢越來越明顯。COVID-19 大流行導(dǎo)致更多的人在家全職或兼職工作，并且由于在線商店和送貨上門，購物等其他活動正在發(fā)生快速變化。遠程技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)改變了大部分人的生活和互動方式。

由于這些不斷變化的趨勢，人們越來越關(guān)注為居民提供更舒適的家庭環(huán)境。然而，這些趨勢導(dǎo)致居民在住宅中花費更多時間，在能源消耗增加方面對房地產(chǎn)行業(yè)提出了重大挑戰(zhàn)。

HVAC 和照明系統(tǒng)消耗了現(xiàn)代建筑中的大部分能源需求。這不僅是住宅的問題，也是商業(yè)建筑能源消耗的關(guān)鍵驅(qū)動因素。例如，法國的一項研究表明，學(xué)校建筑中 80% 的能源消耗是由于供暖和通風(fēng)需求產(chǎn)生的。

在全球范圍內(nèi)，建筑業(yè)占總能源消耗的 55%。這種消耗以及隨之而來的對環(huán)境有害的碳排放問題表明，需要顯著提高傳統(tǒng)建筑和智能建筑的能源效率。

熱舒適

然而，在降低能源消耗和建筑部門的氣候變化誘發(fā)效應(yīng)以及確保住宅居民和商業(yè)用戶的舒適度方面，需要進行權(quán)衡。另一個關(guān)鍵考慮因素是與其建造和運營相關(guān)的智能建筑的成本。

熱舒適度可以作為一個參數(shù)來提供傳統(tǒng)和智能建筑之間的比較。這不是對溫度的測量，而是一種主觀的舒適感，個人感覺既不太冷也不太熱。有幾個因素會影響熱舒適性，如空氣溫度、氣流、濕度和生物因素，如新陳代謝率。

在過去的幾十年里，已經(jīng)對商業(yè)和住宅建筑的熱舒適性進行了幾項科學(xué)研究。然而，很少有人關(guān)注智能建筑。這可能是由于這些建筑與傳統(tǒng)建筑相比相對稀有。

然而，隨著人們對建造或改造具有智能功能的建筑的興趣日益濃厚，迫切需要對智能建筑和傳統(tǒng)建筑的熱舒適性進行比較的研究，以解決這一重大的研究空白。

圖片來源：Orman, ?.J et al., Energies

研究概況

該研究對中歐和東歐的傳統(tǒng)建筑和智能建筑在正常日常運營期間的熱舒適性進行了全面的比較分析。通過研究真實世界條件下的熱舒適性，而不是使用氣候室的基于實驗室的方法，該研究提供了有關(guān)用戶偏好和感覺等因素的實用信息。在研究中，還進行1788 份問卷調(diào)查。

研究是在很長一段時間內(nèi)進行的，與實驗室研究相比，它提供了更真實的數(shù)據(jù)，實驗室研究是在較短的時間內(nèi)進行的。許多參與者在多個房間參與了這項研究。該研究涵蓋了每個季節(jié)以及廣泛的室內(nèi)和室外環(huán)境。而同時，該論文還分析了 54 項當前的研究。

該論文為工程師和建筑運營商提供了相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，有助于設(shè)計更好的建筑。收集了一個大型數(shù)據(jù)集，該論文揭示了個體的體重指數(shù)和職業(yè)密度對熱舒適和感覺有關(guān)鍵影響。對空氣流動和相對濕度等因素的影響進行了全面評估。

熱感投票vs.單位面積人數(shù)，紅線代表線性擬合，紫點代表熱感投票平均值。圖片來源：Orman, ?.J et al., Energies

研究中提出了幾個關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。在智能建筑中觀察到更高水平的熱舒適度，60% 的研究參與者報告了改進，而傳統(tǒng)建筑中這一比例為 45%。智能建筑中有一半的受訪者表示他們不需要對熱環(huán)境進行任何改變，而傳統(tǒng)建筑中這一比例為 29%。

與用戶熱偏好相關(guān)的室內(nèi)熱環(huán)境偏好不取決于建筑類型。對空氣運動的主觀評估與個人經(jīng)歷的熱感覺相關(guān)。隨著感知到的空氣流動增加，人們往往會感覺更冷。受訪者對溫暖的環(huán)境更滿意。

但是，必須考慮到該研究是在中東歐進行的，受訪者主要在 19 至 24 歲之間。對不同氣候和人口統(tǒng)計的更廣泛研究將改善未來的研究。