绿色住宅项目中AI 辅助节能设计的运用和研究

一、前言

在全球气候变化和能源危机加剧的大背景下，绿色住宅成为建筑行业发展的必然方向。节能设计作为绿色住宅的核心，这对降低建筑能耗、减少碳排放至关重要。人工智能技术凭借强大的数据处理等能力，为建筑节能设计带来新机遇。在绿色住宅中运用 AI 辅助节能设计，能提高设计效率与精准度，优化建筑生命周期能源管理。这不仅推动了建筑行业向智能化、低碳化转型，助力实现智能化家居的可持续发展，还因绿色建筑理念普及和相关认证体系推广，使市场对其需求不断增长，应用前景广阔。

二、AI 辅助节能设计的理论与融合

节能设计的核心，是在保障建筑功能与舒适度的基础上，最大程度降低能源消耗，推动建筑可持续发展。要求从建筑和生命周期着眼，统筹设计、施工、运营各阶段节能措施，充分利用自然能源，运用高效节能技术和对设备减少对传统能源的依赖。

节能设计主要是被动式、主动式和综合设计三大策略。被动式设计借助优化建筑朝向与布局、利用自然采光通风、采用高性能保温隔热材料等，降低建筑能源需求。主动式设计依赖先进节能设备和智能控制系统，像高效空调、照明系统以及能源管理系统，实现能源高效利用。综合设计融合被动式与主动式设计，构建全面节能体系，追求最佳节能成效。

AI 技术与节能设计相融合，为绿色住宅节能升级开辟新路径。在能耗预测上，AI 运用机器学习和深度学习算法，分析海量历史能耗数据，精准预判能耗趋势，为节能设计提供科学支撑。设计优化时，AI 依据预测结果迅速生成众多设计方案，再经智能算法筛选出最优解，提升设计效率与质量。智能控制与管理领域，AI 与建筑管理系统协同，实时监测、调节建筑能耗，达成精细化能源管理。不过，二者融合存在数据质量不稳定、算法透明度欠佳、应用成本较高等难题，有待深入研究破解。

三、绿色住宅项目的节能需求

此次绿色住宅项目致力于节能提效，计划能耗要比传统住宅降低超 20% ，并将太阳能、风能等可再生能源占比提升至 15% 以上，践行低碳环保理念。项目使用多项节能方式，像是提升建筑保温性能，采用高效节能设备，部署太阳能等可再生能源设施，优化采光通风设计，搭建智能能耗监测系统。

节能设计是项目核心，既助力达成节能降本目标，又能营造舒适健康居住环境，还可为城市绿色发展及绿色住宅建设提供示范。 项目节能设计围绕降低能耗、优化能源结构、提升居住舒适度、推动行业绿色转型展开，借清洁能源应用、建筑布局优化及环保建材使用，实现节能与宜居双赢。

项目节能设计实施面临多重难题：既要保障住户舒适，又要达成减排目标；节能技术产品繁杂，选型耗时耗力；建筑能耗影响因素复杂，精准管控不易；智能控制技术落地时，设备联网、数据安全及控制策略制定均存在挑战 。

四、AI 辅助节能设计的运用

对于 AI 辅助耗能预测项目团队借助 AI 算法优化建筑设计要素，调整内部布局，充分利用自然条件，减少设备使用，降低能耗。采集建筑材料、气候、能源价格等数据，经 AI 算法剖析后，由建筑师依照专业经验优化 AI 生成方案，保障其兼具节能性与实用性。AI 优化设计方案使能耗较传统设计降低约 20% ，大幅度提升居住舒适度，充分证明 AI 在耗预测与设计优化上切实可行。再借助AI 智能控制系统，依据天气状况和住户需求，自动调节空调、照明等设备运行，兼顾节能与舒适度。最后 AI 利用数据分析精准识别能耗峰谷，为能源管理提供决策依据；同时构建远程运维体系，实时监测设备并智能维护，提升管理效能。AI 分析能耗数据辅助决策，通过远程运维实时监控、智能维护设备，可提升管理效率。

另外选用融合卷积神经网络（CNN）与长短期记忆网络（LSTM）的模型。CNN 用于提取设计方案的空间特征，LSTM 用于把握数据的时序关联。通过细致调节网络参数，并引入正则化与批量归一化技术，打造稳定可靠的模型。首先对数据开展清洗与归一化操作，剔除无效及异常值，统一量纲。之后再借助CNN 和 LSTM 模型，自动提取建筑形态、材料属性、能源配置等关键特征。对设计模型评估方案的能效与舒适度指标，经多轮优化生成更优方案，借助可视化呈现优化效果并对比前后差异。强化学习算法的基础上构建智能控制模型，结合环境与设备数据，通过模拟预训演练和实景精调，模型学会自我调控设备。同时智能控制系统实时监测建筑能耗与环境参数，依据不同季节、时间和使用状况，自动调节设备运行状态，在保障舒适度的同时实现节能。根据系统定期分析能耗数据，锁定高耗能设备与区域，生成设备更换、策略优化、性能改善等节能建议，辅助建筑管理决策。

五、结论与展望

综上所述，本研究探讨了 AI 辅助节能设计在降低建筑能耗、提升居住舒适度与健康性上优势明显。然而在实际运用时，面临实施成本高昂、依赖专业人员维护以及技术普及不足等难题。为此建议在绿色住宅项目里积极推广该设计，同时期望政府和企业加大研发投入，以此推动绿色住宅产业的发展。后续研究还要加强模型训练，探究节能措施协同的作用，引入前沿技术，持续优化AI 辅助节能设计，提升在绿色住宅领域的应用水平，达到人们科技改变生活的美好需求。

参考文献

[1] 叶国耀 . 基于绿色建筑理念的建筑节能设计探究 [J]. 石材 ，2025，（04）：109-111.DOI：10.14030/j.cnki.scaa.2025.0199.

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[4] 张轲 . 基于绿色理念的办公建筑节能设计分析 [J]. 建材发展导向 ，2025，23（06）：10-12. DOI：10.16673/j.cnki.jcfzdx.2025.0256.

[作者简介 ] 一作：孙煜宣（2004 年 4 月出生），女，汉族，山东威海人，建筑与设计学院 2023 级专科生，研究方向：视觉传达设计。二作：司雪嫣（2005 年6 月出生），女，汉族，山东东营人，建筑与设计学院2023 级专科生，研究方向：数字媒体艺术。

三作兼通讯作者：李穗南（1973 年12 月出生），男，汉族，人 本科， 讲师，研究方向：建筑学。