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低碳智能建筑的能耗优化和自供电环境监测设计

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YuhanDai,MingtongChenandZhengbaoYang

aTheHongKongUniversityofScienceandTechnologyHongKong,SAR999077,China

ARTICLEINFO摘要

Keywords:尽管智能建筑作为可持续城市发展的重要基石受到越来越多的关注，但由于设计次优、材料选择和

能源优化用户行为不当等原因，仍然存在显著的能源效率低下问题。综合建筑信息建模（BIM）与太阳能环

境监测系统在低碳智能建筑中实现能源优化的应用尚待进一步探索。基于BIM的设计改进结合光

智能建筑伏发电系统能否实现显著节能并支持自供电环境监测？本研究对中国广东省一所翻新小学进行了案

BIM技术例分析，利用基于BIM的能耗模拟、材料优化和太阳能技术整合。结果显示，所提出的方法将年能

环境监测耗降低了40.68%，照明能源使用减少了36.59%。屋顶光伏系统展示了7.46年的投资回收期，并

且自主为环境传感器供电。硬件系统集成了传感器和基于ARDUINO的控制器以检测降雨量、温

太阳能光伏系统度和空气质量等环境因素。它由一个6W太阳能电池板和一个2200mAh/7.4V锂电池供电，确保

稳定运行。本研究强调了BIM与太阳能能源整合将传统建筑改造为节能自给智能结构的潜力。进

一步的研究可以扩大这些方法在不同气候和建筑类型中的适用性。

本1.介绍分析能源消耗和优化设计的主要方法包括建筑能耗

模拟（BEM）[14]、人工智能和机器学习[15]以及建

译随着智能建筑系统与人类生活交织得越来越紧筑信息模型（BIM）[16]等技术。BIM技术在建筑能

密，人们逐渐关注到智能建筑带来的益处。智能建筑

中效分析和优化方面相比传统方法具有几个显著的优

是指通过现代通信、计算机、控制等技术的集成，对

1势。它允许在建筑设计的早期阶段整合能耗性能分

v建筑物设备和环境进行智能化管理，从而提供一个

9析，促进建筑师、工程师和其他利益相关者之间的协

6安全、高效、舒适且便利的生活和工作环境[1]。其主

1要系统包括办公自动化系统（OAS）、通信自动化系作工作[17]。并且它与实时能源消耗模拟工具集成，

5使设计师能够在设计早期快速评估不同设计方案的

1统（CAS）和楼宇自动化系统（BAS）。智能建筑的发

.能效表现[18]。在当今智能建筑领域，通常会在建筑

7展不仅能提高能源利用效率[2]并提升生活与工作的

0物内部安装环境监测传感器以进行对温度、湿度、烟

5环境质量[3]，还可以促进节能减排，支持城市的可

2持续发展[4]。世界经济论坛指出，建筑物占全球建雾、火灾等室内条件的实时监控。传感器收集的数据

:通过无线通信传输到云端或直接在边缘层做出决策

v筑能耗的30-50%。在美