Применение искусственного интеллекта в концепции зеленого строительства для энергоаудита с использованием дронов в различных условиях окружающей среды

Sep 14, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8200 (2023) Цитировать эту статью

814 Доступов

9 Альтметрика

Подробности о метриках

Тепловые потери из-за слабых ограждающих конструкций зданий являются причиной текущих глобальных энергетических кризисов. Применение искусственного интеллекта и дронов в «зеленых» зданиях может помочь найти устойчивое решение, к которому мир стремится уже много лет. Современные исследования включают в себя новую концепцию измерения термического сопротивления износу ограждающих конструкций здания с помощью дронов. Вышеуказанная процедура проводит анализ всего здания с учетом трех основных параметров окружающей среды, таких как скорость ветра (WS), относительная влажность (RH) и температура по сухому термометру (DBT), с помощью процедуры теплового картирования дрона. Новизну исследования можно объяснить тем фактом, что предыдущие исследования никогда не исследовали оболочку здания с помощью комбинации дронов и климатических условий как переменных в труднодоступных районах здания, тем самым обеспечивая более простое, безрисковое, экономически эффективное и эффективное считывание данных. . Проверка формулы подтверждается использованием программного обеспечения на основе искусственного интеллекта, которое применяется для прогнозирования и оптимизации данных. Искусственные модели создаются для проверки переменных для каждого результата из указанного количества климатических факторов. Парето-оптимальные условия, достигнутые после анализа, составляют 44,90% относительной влажности, 12,61 °C DBT и 5,20 км/ч WS. Переменные и тепловое сопротивление были проверены с использованием метода поверхности отклика, что позволило обеспечить наименьший уровень ошибок и полное значение R2, которые составляют 0,547 и 0,97 соответственно. Отныне использование технологии дронов для оценки несоответствий ограждающих конструкций зданий с помощью новой формулы дает последовательную и эффективную оценку развития зеленого строительства, одновременно сокращая время и стоимость экспериментов.

В последнее время потребности в энергии значительно возросли, тогда как ресурсы производства энергии значительно деградировали. Это побудило исследователей найти альтернативные методы сохранения энергии, чтобы удовлетворить будущие потенциальные потребности. По расчетам, в Индии общие потери из-за колебаний температуры в ограждающих конструкциях зданий составляют около 41% от первоначальной потребности зданий в энергии (MOE). Современные здания по всему миру подвержены большим потерям энергии, которые могут быть связаны, прежде всего, с неустранимыми обстоятельствами1,2. Известно, что эти здания неэффективны с точки зрения эффективности, главным образом в слаборазвитых и развивающихся странах, тем самым отличаясь от первоначального дизайна зеленого строительства. Согласно недавнему исследованию3, около 63% производимой энергии производится жилыми или промышленными зданиями. Более широкое исследование данных по всей Индии за 2018–2019 финансовый год показало, что общая мощность, произведенная коммунальными предприятиями, составила примерно 1372 (ТераВатт-ч)4. Эти коммунальные услуги в основном включают в себя такие виды деятельности внутри помещений, как кофемашины, микроволновые печи, обогреватели и т. д.5,6. В развивающихся странах правительства предпринимают шаги по сокращению этих потерь энергии путем внедрения интеллектуальных систем в здания7. Эта энергия, если ее не использовать должным образом, приводит к существенным потерям для экономики страны и окружающей среды8.

Текущая потребность состоит в том, чтобы найти эффективные способы ограничить эти потери и сохранить ресурсы для плодотворного будущего. Эффективным способом проверки и мониторинга этих потерь является оценка потерь тепла через ограждающие конструкции9,10. Ограждающая конструкция здания в основном включает в себя все конструкции здания, такие как стены, потолок, окна, перегородки и двери. Эти светильники являются основными элементами теплопотерь в здании, поскольку передача тепловой энергии происходит в течение дня, поскольку климатические условия меняются в течение 24 часов11,12 часов. Эти различия можно рассматривать как основные причины потерь энергии, которые в дальнейшем снижают общую эффективность здания13. В некоторых исследованиях эти потери напрямую связаны со строительными конструкциями, имеющими слабое внешнее покрытие14. Эти потери представляют собой объединение различных строительных приспособлений, которые могут иметь низкое качество изоляции, нанесенной снаружи этих приспособлений. Кроме того, старая структура с годами имеет тенденцию становиться слабее, что приводит к значительным потерям энергии15. Кроме того, постоянное проникновение наружного воздуха через различные трещины и отверстия также может повысить потребность в энергии16. Вышеуказанные несоответствия можно устранить применением более качественных материалов в начале строительства, ремонтом существующих конструкций, герметизацией воздушных зазоров и трещин17. В предыдущих исследованиях изоляция использовалась для снижения потерь энергии в зданиях18, что приводило к повышению энергоэффективности и улавливанию более прохладного воздуха летом и более теплого воздуха зимой. Одновременное снижение теплового тепла и влажности внутри помещений может снизить потребность в энергии19. В литературе прошлых лет указанную схему теплопередачи необходимо оценить, чтобы учесть нагрузку на здание и потери энергии внутри конструкции здания20,21. Часто ограждающая конструкция здания контролируется одним фактором, известным как R-значение, которое также называется термическим сопротивлением22.