다양한 환경 조건에서 드론 기술을 활용한 에너지 감사를 위한 그린 빌딩 개념에 인공지능 적용

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8200(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

약한 건물 외피로 인한 열 손실은 현재 글로벌 에너지 위기의 원인입니다. 친환경 건물에 인공 지능과 드론 설정을 적용하면 전 세계가 수년 동안 노력해 온 지속 가능한 솔루션을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 현대 연구에는 드론 시스템의 도움으로 건물 외피의 마모 열 저항을 측정하는 새로운 개념이 포함되어 있습니다. 위 절차에서는 드론 열 매핑 절차를 통해 풍속(WS), 상대 습도(RH), 건구 온도(DBT)와 같은 세 가지 주요 환경 매개변수를 고려하여 건물 전체에 대한 분석을 수행합니다. 이번 연구의 참신함은 이전 연구가 접근하기 어려운 건물 영역의 변수로서 드론과 기후 조건의 조합을 통해 건물 외피를 탐색한 적이 없다는 사실로 해석될 수 있으며, 이를 통해 더 쉽고 위험이 없으며 비용 효율적이고 효율적인 판독을 제공합니다. . 공식의 검증은 데이터 예측 및 최적화에 적용되는 인공 지능 기반 소프트웨어를 사용하여 인증됩니다. 지정된 수의 기후 입력에서 각 출력에 대한 변수를 검증하기 위해 인공 모델이 확립되었습니다. 분석 후 달성된 파레토 최적 조건은 44.90% RH, 12.61°C DBT 및 5.20km/h WS입니다. 변수와 열저항은 반응표면방법론을 이용하여 검증하였으며, 그 결과 가장 낮은 오류율과 종합적인 R2값이 각각 0.547과 0.97로 나타났다. 이제 새로운 공식으로 건물 외피 불일치를 추정하는 데 드론 기반 기술을 사용하면 친환경 건물 개발에 대한 일관되고 효과적인 평가가 가능해지며 동시에 실험 시간과 비용이 절감됩니다.

최근 에너지 수요는 상당히 증가한 반면, 에너지 생산 자원은 크게 저하되었습니다. 이로 인해 연구자들은 미래의 잠재적 수요를 충족시키기 위해 에너지를 보존하는 대체 방법을 찾게 되었습니다. 인도에서는 건물 외피의 온도 변화로 인한 전체 손실이 건물의 원래 에너지 요구량(MOE)의 약 41%로 계산됩니다. 오늘날 전 세계의 건물은 주로 제거할 수 없는 상황으로 인해 막대한 에너지 손실을 겪고 있습니다1,2. 이러한 건물은 주로 저개발국과 개발도상국에서 효율성 측면에서 저조한 성능을 보이는 것으로 알려져 있으며, 이로 인해 원래의 녹색 건물 설계와 다릅니다. 최근 연구3에 따르면 생산되는 에너지의 약 63%가 주거용 또는 산업용 건물에서 조달됩니다. 2018~2019 회계연도 동안 인도 전역의 광범위한 데이터 조사에 따르면 공공 시설에서 생산되는 전체 전력은 약 1372(Tera Watt-h)4로 추정됩니다. 이러한 유틸리티는 주로 커피 머신, 전자레인지, 히터 등과 같은 실내 활동으로 구성됩니다.5,6. 개발도상국에서는 정부가 건물에 스마트 시스템을 통합하여 이러한 엑서지 손실을 줄이기 위한 조치를 취해 왔습니다7. 이 에너지를 적절하게 활용하지 않으면 국가 경제와 환경에 막대한 손실을 초래합니다8.

현재 필요한 것은 이러한 손실을 억제하고 유익한 미래를 위해 자원을 절약할 수 있는 효과적인 방법을 찾는 것입니다. 이러한 손실을 확인하고 모니터링하는 효과적인 방법은 건물 외피9,10를 통한 열 손실을 평가하는 것입니다. 건물 외피는 주로 벽, 천장, 창문, 칸막이, 문과 같은 모든 건물 설정으로 구성됩니다. 기후 조건이 24시간 동안 변화함에 따라 열 에너지 수혈이 하루 종일 발생하기 때문에 이러한 설비는 건물 설정에서 열 손실의 주요 요소입니다11,12. 이러한 차이는 에너지 손실의 주요 원인으로 간주될 수 있으며, 이로 인해 건물의 전반적인 효율성이 저하됩니다13. 일부 연구에서 이러한 손실은 전체 외부 코팅이 약한 건물 구조와 직접적인 관련이 있습니다14. 이러한 손실은 이러한 설비의 외부에 적용되는 단열재의 품질이 열등할 수 있는 다양한 건물 설비의 융합입니다. 또한, 오래된 구조는 시간이 지나면서 약화되어 상당한 에너지 손실을 초래하는 경향이 있습니다15. 더욱이, 다양한 균열과 개구부를 통해 외부 공기가 지속적으로 침투하면 에너지 수요가 높아질 수도 있습니다16. 위에 명시된 불일치는 건물 초기에 더 나은 품질의 재료를 적용하고, 기존 설계를 수리하고, 공극 및 균열을 밀봉함으로써 정리될 수 있습니다17. 이전 연구에서는 건물 에너지 손실을 줄이기 위해 단열재를 사용하여18 에너지 효율을 높이고 여름에는 시원한 공기를, 겨울에는 따뜻한 공기를 가두었습니다. 실내의 열과 습기 함량을 동시에 줄이면 에너지 요구 사항을 낮출 수 있습니다19. 과거 문헌에서는 건물 구조 내의 건물 부하와 에너지 손실을 고려하기 위해 지정된 열 전달 회로를 평가하는 데 필요합니다. 종종 건물 외피는 열 저항으로도 규정되는 R-값으로 알려진 단일 요소에 의해 제어됩니다22.