فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

فصلنامه سیستم های انرژی پایدار

هوش مصنوعی در ساختمان‌های کم‌کربن: مرور نظام‌مند و چارچوب یکپارچه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران.
2 گروه معماری، واحد فومن و شفت، دانشگاه آزاد اسلامی، فومن، ایران.
10.22059/ses.2026.420084.1281
چکیده
گسترش هوش مصنوعی در ساختمان‌ها فرصت‌های جدیدی برای بهبود بهره‌وری انرژی، کنترل هوشمند و کاهش انتشار کربن ایجاد کرده است؛ بااین‌حال، ادبیات موجود عمدتاً بر توسعه و دقت الگوریتم‌ها متمرکز بوده و ارتباط میان عملکرد الگوریتمی، یکپارچه‌سازی سامانه‌ها و استقرار عملی در ساختمان‌های کم‌کربن همچنان به طور نظام‌مند تبیین نشده است. این پژوهش باهدف شناسایی روندهای پژوهشی، حوزه‌های کاربرد، روش‌های غالب و شکاف‌های موجود و توسعه یک چارچوب یکپارچه برای کاربرد گسترده هوش مصنوعی در ساختمان‌های کم‌کربن انجام شد. در این راستا، ۱۲۸ مطالعه منتشرشده بین ژانویه ۲۰۱۵ و ژوئن ۲۰۲۵ با ترکیب مرور نظام‌مند، تحلیل کتاب‌سنجی، تحلیل محتوایی و تحلیل انتقادی بررسی شدند. نتایج کمی نشان داد که پیش‌بینی انرژی با ۴۲ مطالعه (8/32٪) و بهینه‌سازی و کنترل با ۳۶ مطالعه (1/28٪) غالب‌ترین حوزه‌های کاربرد بودند؛ همچنین، یادگیری ماشین با ۴۸ مطالعه (5/37٪) بیشترین سهم را در میان خانواده‌های روش‌ها داشت. از نظر اعتبارسنجی، ۴۷ مطالعه (7/36٪) عمدتاً مبتنی بر شبیه‌سازی و ۳۵ مطالعه (3/27٪) مبتنی بر داده‌های واقعی ساختمان بودند. یافته‌های کیفی نشان دادند که کیفیت داده، تعمیم‌پذیری مدل‌ها، یکپارچه‌سازی سامانه‌ها، قابلیت پیاده‌سازی، امنیت و حریم خصوصی و ملاحظات اقتصادی از مهم‌ترین چالش‌ها هستند. نوآوری پژوهش در تلفیق شواهد کتاب‌سنجی، محتوایی و انتقادی و تبدیل آن‌ها به یک چارچوب یکپارچه پنج‌لایه برای پیوند زیرساخت ساختمان، داده، هوش مصنوعی، تصمیم‌گیری هوشمند و ارزیابی عملکرد است. همچنین، ارزیابی اولیه مبتنی بر نظر خبرگان بیانگر مقبولیت و جامعیت مفهومی چارچوب پیشنهادی است؛ بااین‌حال، اثربخشی و قابلیت پیاده‌سازی آن در مقیاس واقعی نیازمند اعتبارسنجی میدانی و مطالعات عملیاتی بلندمدت است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Artificial Intelligence in Low-Carbon Buildings: A Systematic Review and Integrated Framework

نویسندگان English

Mojtaba Masoumnezhad 1
Minoochehr Marzban 2
1 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.
2 Department of Architecture, FSh.C., Islamic Azad University, Fouman, Iran.
چکیده English

The growing adoption of artificial intelligence (AI) in buildings has created new opportunities to improve energy efficiency, intelligent control, and carbon emissions reduction. However, the existing literature has largely focused on algorithm development and predictive accuracy, while the relationship between algorithmic performance, system integration, and practical deployment in low-carbon buildings remains insufficiently addressed in a systematic manner. This study aims to identify research trends, application domains, prevailing methods, and existing research gaps, and to develop an integrated framework for the widespread application of AI in low-carbon buildings. Accordingly, 128 studies published between January 2015 and June 2025 were examined by combining systematic review, bibliometric analysis, content analysis, and critical analysis. Quantitative findings showed that energy prediction, with 42 studies (32.8%) , and optimization and control, with 36 studies (28.1%) , were the dominant application domains. Machine learning, with 48 studies (37.5%), accounted for the largest share among the identified method families. Regarding validation approaches, 47 studies (36.7%) were primarily simulation-based, while 35 studies (27.3%) relied on real building data. Qualitative findings indicated that data quality, model generalizability, system integration, implementation feasibility, security and privacy, and economic considerations were among the major challenges. The novelty of this study lies in integrating bibliometric, content-based, and critical evidence into a five-layer integrated framework linking building infrastructure, data, AI, intelligent decision-making, and performance evaluation. Furthermore, preliminary expert-based evaluation indicated the conceptual acceptability and comprehensiveness of the proposed framework; however, its effectiveness and practical implementability at scale require field validation and long-term operational studies.

کلیدواژه‌ها English

Artificial Intelligence
Building Energy Efficiency
Carbon Emissions
Intelligent Buildings
Low-Energy Buildings

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 25 شهریور 1405