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随着美国慢慢走出最近的全球健康危机,人们对建造更健康、更有弹性的建筑的兴趣日益浓厚,这导致了联网和智能管道产品的显著增长。对于一个历来在创新方面落后的行业来说,这是个好消息。
管理管道系统是关于控制、监测和响应系统状况。不幸的是,许多系统在设计和构造时都无法轻松控制或监视其操作。这使得系统管理既耗时又困难,给设备团队带来了不必要的负担。
正如Control Solutions的文章“楼宇自动化如何改变医疗设施管理”所述,业界采用数字创新来改善楼宇管理和运营(https://bit.ly/3OJXZVn)。楼宇自动化目前用于医院和各种其他建筑类型,以管理暖通空调和照明系统、建筑安全和访问控制、视频监控、对讲系统、大量通知,甚至可以监控温度并在火灾发生时提供早期通知的消防系统。
这篇文章没有提到在管道系统中实施的数字创新。
管道系统对健康和卫生至关重要;然而,当涉及到管道时,商业设计和建筑界显然缺乏创新。在建设中实施创新是一个缓慢的过程。每个项目都有预算和时间限制,所以当一个新的产品、系统或方法被实现时,它必须避免破坏已知的过程。
在Brian Potter的文章“为什么建筑业很难创新”中,他指出建筑业的创新需要是增量和进化的,而不是改变底层的过程(https://bit.ly/3Ot0JXt)。如果智能管道系统要被市场所接受,那么它们必须在已知的设计和施工方法的框架内运行,同时推进建筑管理和运营的技术改进。
那么,管道系统应该有多智能呢?
数字化是第一步
数字化是智能产品、流程和系统的基础。将模拟数据转换为数字数据可以捕获,存储和分析大量信息。然后,用户可以决定如何利用这些信息来创建管道产品或系统的智能功能——这就是数字化。随着可用数据越来越多,用户如何利用数据变得至关重要。
•数字化:将数据、文档或流程从模拟转换为数字。
•数字化:利用数字化改造流程。
自动化是数字化的一种常见形式。简单地说,自动化通过利用数字数据,基于一组命令和规则执行重复的任务。自动化是一种高效可靠的技术,可以为许多建筑系统应用增加大量价值。
机器学习是智能管道的逻辑进化。机器学习通常被认为是人工智能的一个子集,因为它的操作边界不像自动化中使用的那样严格。具有机器学习能力的产品或系统可以自由地识别相关模式,并通过分析信息采取相应的行动——随着周围环境的变化而适应。
你可以想象,管道系统有很多方法可以使用数字数据。以下是其中几个:
•通过分析历史使用数据来优化能源或水的消耗;
•自动调节循环系统流量,保持液压平衡;
预测固定装置或设备的预期使用寿命;
•在故障发生前自动进行预防性修复;
•进行远程维护或提醒技术人员需要调整或更换部件;
•记录关键数据以备文件和报告;
•使用基于云的远程访问控制和监控系统。
需要注意的是,并非所有技术都是好技术。即使一个产品被认为是“智能的”,这并不一定意味着它增加了价值。在选择智能水暖产品或系统之前,要问以下三个问题:
1.我能清楚地识别和表达对关键利益相关者的附加价值吗?
2.实施这项技术的风险(如果有的话)是什么?这些风险可以减轻吗?
3.项目对AEC团队、预算、进度等的影响是什么?如果产品不成比例地给某个特定的涉众带来负担,那么实现可能会失败。
现实世界的应用程序
识别智能管道产品为利益相关者提供附加值的机会对智能管道系统的发展至关重要。以下是使用智能技术的四个现实应用:
1.减少消耗,降低成本。降低能源成本和最大限度地利用水的关键是确保热水系统高效运行。通过基于实时温度数据的自动控制,智能循环系统(如GF Piping systems的Hycleen自动化系统)可以持续保持整个设施的温度,从而快速提供热水。
这是一个完美的解决方案,为现有的公寓建筑寻求减少能源消耗。
该住宅合作社的项目经理马库斯·施泰因内克(Marcus Steineck)看到了这项技术的巨大潜力,并抓住机会将Hycleen纳入合作社的可持续发展计划。翻新的重点是热水的分配;升级的核心是数字循环控制系统。
通过分析从系统中获得的数据,Steineck确定由于较低的热损失和恒定的分布温度,可以降低热水器的设定温度。升级后,2020年的热水能耗比2019年下降了22.7%。与2019年相比,该合作公寓在2020年还节省了约3100美元的热水能源成本——尽管在2019年期间,热水消耗大幅增加
大流行。
2.技术越多,风险越低。两家长期护理机构希望在不使用持续补充消毒剂的情况下降低军团病的风险。工程师选择了自动阀门技术来实施常规冲洗策略,以防止停滞,最大限度地减少生物膜的生长并保持剩余的消毒剂水平。
通过自动化这一过程,设施工作人员节省了劳动时间,并确保了基本原则的一致实施军团菌控制措施。
“拥有一个军团菌亨德森工程公司高级管道设计师、CPD迈克尔·罗杰斯(Michael Rogers)解释说:“疫情的爆发可能是毁灭性的,如果不是夺走生命的话,所以当我们开始设计该州新的退伍军人之家时,我们希望根据需要采取措施减轻、监测和攻击[热水和冷水]系统的部分。”“(自动阀门)正是我们一直在寻找的。
“通过单个显示单元访问建筑系统的集成和简单性,实时记录温度和流量事件,以及[智能阀门]系统本身的自动化便利性在当今不断变化的世界中非常重要。我们将继续寻找机会,在未来的项目中使用智能和规范的系统,如[自动阀门]系统,以帮助我们为客户的需求提供尖端的建筑。”万博手机版登录本官网
除了持续节省劳动力外,自动化系统还通过监测和记录关键数据来进行风险评估、验证和报告,从而简化了对水管理计划要求的遵守。
3.系统诊断,数据驱动决策。卫生保健设施可能拥有庞大而复杂的供水系统,这使得对操作问题的诊断成为一项真正的挑战。这就是数字数据变得无价的时候。分析可以预测问题或故障,识别麻烦的早期迹象;你收集的数据越多,你的假设就越好。
当工程师需要为一家医院诊断慢性热水问题时,他们求助于技术来解决问题。
“在考虑如何解决反复出现的热水问题时,我们想到了(数字循环控制系统),因为它让我们能够灵活地进行调整;HEAPY高级机械工程师、LEED AP BD+C PE Jeremy M. Williams指出:“实时反馈将有助于确定问题的根本原因。”“该系统实现了卓越的控制和安全水平。
“我们对结果和整体系统的改进感到满意,这使我们的客户能够根据实时数据做出决策,并确保任何问题都能立即得到解决。”
4.远程访问,高效管理。确保客人舒适是每个酒店经营者的首要任务。当涉及到管理酒店供水系统时,这意味着客人可以按需获得热水,任何问题都可以迅速解决,无论白天还是晚上。
面对这一挑战,快捷假日酒店(Holiday Inn Express)的总经理马克·冯·科佩诺列尔(Mark von Coppenollel)将一个带有云远程访问功能的数字循环控制系统整合在一起,使他从那天起无论在哪个地点工作,都能灵活地控制和监控热水系统。
“我管理着几家旅馆;我不是每天都在这里,”他解释道。“当我手头有一个系统准确地告诉我,‘等一下,我们在X井遇到了问题’,或者其他什么,我就会相对迅速地做出反应。”
数字化是未来水资源安全和可持续发展的基石。管道行业必须考虑实施更智能、更智能的系统,利用市场创新来改善建筑环境。这些智能产品可以确保乘员舒适度,提高系统安全性,优化水和能源消耗,降低运营成本。
智能管道系统提高了我们对建造供水系统的期望以及我们如何进行水管理的标准。
Greg Swafford, CPD, GPD, ASSE 12080,是GF管道系统商业用水的技术销售经理。他担任美国管道工程师协会第5区附属联络员,是ASHRAE SPC 514,建筑水系统风险管理:物理,化学和微生物危害委员会成员。通过greg.swafford@georgfischer.com与他联系。