Лос умни сгради Те са се превърнали от футуристична идея в ключов компонент на съвременните градове. Все повече офиси, домове, болници и търговски центрове включват сензори, автоматизация и усъвършенствани системи за управление, като например... HMI дисплеи за пестене на енергия, подобряване на комфорта и повишаване на безопасността на тези, които ги използват ежедневно.
Освен това, тези умни сгради Те не само дават приоритет на комфорта, но са и авангарден инструмент за намаляване на въздействието върху околната среда от строителния сектор, един от най-големите потребители на енергия и емитенти на CO₂ в света. Благодарение на автоматизацията на сградите, домашната автоматизация, интернет на нещата (IoT) и изкуствения интелект, сградите стават способни да се учат, адаптират и функционират много по-ефективно.
Какво е интелигентна сграда и защо е толкова важна?
Когато говорим за интелигентна сграда, имаме предвид инфраструктура, която интегрира цифрови технологии за автоматизация, контрол и мониторинг да управлявате оптимално всички ваши системи: климатичен контрол, осветление, охрана, достъп, асансьори, напояване, вода, данни и др. Не става въпрос само за „инсталиране на сензори“, а за гарантиране, че всички тези елементи са взаимосвързани и вземат решения в реално време.
В този тип сгради системите са способни на саморегулиране, самоконфигуриране и самоуправление Въз основа на случващото се: заетостта на пространствата, външния климат, енергийните цени, моделите на потребление и дори прогнозите за търсенето. Тази способност за автоматична реакция е това, което прави разликата в сравнение с конвенционалната сграда.
Според пазарни прогнози, като тези на Juniper Research, след няколко години ще има над сто милиона интелигентни сгради от всякакъв вид по целия свят и милиарди сензори ще бъдат доставяни всяка година, за да ги оборудват. Този растеж е лесно разбираем, ако вземем предвид, че в страни като Испания сградите консумират около 30% от общата енергияСледователно, подобряването на неговата ефективност е не само желателно, но и практически задължително.
Всичко това се постига благодарение на интегрирани системи за автоматизация, базирани на изкуствен интелект, интернет на нещата и софтуер за управление способни да събират и анализират големи обеми данни. Към тези данни се прилагат правила, алгоритми и прогнозни модели, което позволява работата на сградата да се коригира в реално време.
Основни характеристики на интелигентните сгради
Една сграда не става умна с инсталирането на няколко свързани устройства. Тя трябва да обедини набор от технически и функционални характеристики които действат координирано, за да се възползват максимално от наличните ресурси.
Преди всичко, ние откриваме, събиране на данни в реално време и взаимосвързване на всички системи. Използват се сензори за температура, влажност, присъствие и светлина. качество на въздухаконсумация на електроенергия, воден поток и много други променливи. Тези устройства непрекъснато изпращат информация към комуникационна мрежа, кабелна или безжична, която поддържа сградата свързана 24/7.
Системите разчитат на тази база данни. автоматизацияТези системи позволяват осветлението, климатичният контрол, напояването, вентилацията, достъпът и щорите да се регулират автоматично според предварително дефинирани правила или решения, взети от алгоритми с изкуствен интелект. Например, мощността на климатичния контрол може да бъде намалена в незаети зони или естествената светлина може да бъде увеличена максимално преди включване на осветлението.
Друг основен стълб е мониторинг и централизиран контролИзползвайки платформи BMS (Система за управление на сгради) или EMS (Система за енергиен мениджмънт), управителите на сгради могат да преглеждат състоянието на всички системи, да получават аларми и да действат дистанционно от контролен панел, компютър или дори смартфон.
Тази централизация на данните улеснява намалете консумацията, подобряват безопасността, увеличават комфорта и оптимизират използването на човешки ресурси, посветени на поддръжката, които могат да разчитат на графики, исторически данни и анализ на тенденциите, за да приоритизират интервенциите и да предотвратят повреди.
Автоматизация на сгради, домашна автоматизация и автоматизация на сгради
В света на интелигентните сгради често се появяват две тясно свързани концепции: автоматизация на дома и сградитеИ двете се отнасят до автоматизация, но се прилагат в малко по-различни контексти и е най-добре да не се бъркат.
La домашна автоматизация Отнася се за набор от системи, способни да автоматизират частно жилище, независимо дали е апартамент или еднофамилна къща. Основната му цел е да подобри комфорта, сигурността, енергийната ефективност и комуникацията в дома, използвайки сензори, изпълнителни механизми и системи за управление, които комуникират по кабел или безжично.
За да може една къща наистина да се счита за умна за дома, тя трябва да интегрира три големи групи елементисензори (които откриват налягане, движение, светлина, звук или температура), изпълнителни механизми (които управляват двигатели, превключватели, клапани или релета) и централна система за управление (обикновено компютър или програмируем контролер), отговорна за вземането на решения във всяка ситуация.
Благодарение на тази комбинация е възможно да имате умни къщи които ви позволяват да регулирате осветлението с един бутон, да задавате температурата на всяка стая, да програмирате уредите извън пиковите часове, автоматично да прибирате тентите при силен вятър, да спирате водата или газа в случай на теч или да получавате известия на мобилния си телефон, ако бъде засечено проникване.
La домашна автоматизацияОт своя страна, това е автоматизацията, прилагана в нежилищни сгради: офиси, болници, хотели, търговски центрове, музеи, старчески домове, университетски кампуси, индустриални комплекси, центрове за данни и др. В тези случаи обемът на инсталациите и сложността на експлоатацията изискват друго ниво на интеграция.
В една интелигентна сграда, управление на осветлението, климатичен контрол, асансьори, противопожарни системи, контрол на достъпаохранителни камери, напояване на зелени площи и потребление на енергияИнформацията от всички тези системи е концентрирана на платформа, която позволява наблюдение на състоянията, преглед на алармите и регулиране на параметрите по координиран начин.
Тази централизация на данните улеснява намаляването на потреблението, подобряването на безопасността, повишаването на комфорта и оптимизирането на използването на човешки ресурси, посветени на поддръжката. Човешките ресурси могат да разчитат на графики, исторически данни и анализ на тенденциите, за да приоритизират интервенциите и да предотвратят повреди.
Видове интелигентни сгради според тяхното предназначение
Автоматизацията и сензорите са се разпространили в почти всеки вид строителство, така че днес можем да говорим за различни категории интелигентни сгради според основната употреба, за която са предназначени.
Лос интелигентни жилищни сгради Те варират от жилищни блокове до луксозни комплекси, които интегрират усъвършенствани екосистеми за домашна автоматизация. Те обикновено включват управление на осветлението, климатичен контрол, щори, аларми, управление на енергията и в някои случаи производство и съхранение на възобновяема енергия.
На работното място се открояват следните: интелигентни офис сградикоито интегрират електронни системи за достъп, видеонаблюдение, зонален климатичен контрол, динамично управление на работното пространство и дори решения за резервиране на работни места и помещения въз основа на реални данни за заетост.
Лос интелигентни търговски сградиБизнеси като търговски центрове, магазини или ресторанти се възползват от автоматизацията, за да оптимизират осветлението, климатичния контрол, сигурността, а също и да внедрят динамични комуникационни и рекламни платформи, съобразени с хората, които ги посещават.
В производствената област, интелигентни промишлени сгради —фабрики, складове, логистични центрове — съчетават традиционната индустриална автоматизация със системи за контрол на енергията, управление на отпадъците, мониторинг на околната среда и усъвършенствана сигурност за работниците и активите.
И накрая, интелигентни сервизни сградиСъоръжения като болници, училища, жилища, спортни центрове или музеи интегрират инструменти за контрол на достъпа, управление на критични ресурси (вода, енергия, медицински газове и др.), прецизен климатичен контрол и специфични решения, адаптирани към тяхната дейност.
Основни цели на интелигентните сгради
Масовото внедряване на автоматизация на сградите не е просто отговор на технологичните тенденции, но и на... много специфични икономически, социални и екологични нужди които придобиват все по-голямо значение през последните няколко десетилетия.
Една от най-ясните цели е да се насърчат икономическите спестяванияИзграждането и поддръжката на сграда винаги е било скъпо, но оперативните разходи (персонал, енергия, вода, ремонти) могат да бъдат значително намалени чрез внедряване на технологии за автоматизация, които позволяват да се прави повече работа с по-малко ресурси и да се намалят сметките за комунални услуги.
Друга ключова цел е принос към Целите за устойчиво развитиеособено ЦУР 11 за устойчиви градове и общности. Това включва практики за проектиране, строителство и експлоатация, които минимизират потреблението на вода и енергия, дават приоритет на възобновяемите енергийни източници, намаляват отпадъците и намаляват емисиите през целия жизнен цикъл на сградата.
В допълнение към това, е налице подобрение в благополучието и здравето на хоратаПодходящите условия на температура, влажност, вентилация, осветление и шум имат пряко въздействие върху производителността, концентрацията, почивката и качеството на живот на живеещите или работещите в сградата, така че интелигентните системи са насочени към поддържане на тези параметри в оптимални диапазони.
И накрая, безопасността е друг приоритет: комбинацията от контрол на достъпа, видеонаблюдение, пожароизвестяване, сензори за присъствие и протоколи за автоматизирано реагиране Това позволява минимизиране на рисковете от проникване, кражба, пожари и други инциденти, които биха могли да имат сериозни последици.
Предимства на интелигентните сгради за собственици и потребители
Ползите от интелигентната сграда се споделят между собственици, потребители, персонал по поддръжката и екипи по сигурносттаТова обяснява нарастващия интерес на всички участващи страни.
От гледна точка на собственика, интелигентната сграда е по-привлекателни и конкурентни на пазара, като същевременно позволява значително намаляване на оперативните разходи. По-ниските цени на енергията, намалените нужди от персонал за рутинни задачи и по-малкото повреди се изразяват в по-добра възвръщаемост на инвестициите.
За тези, които използват сградата ежедневно, автоматизацията се превръща в по-голям комфорт и чувство за сигурностНаличието на приятна температура, адекватно осветление, по-чист въздух и услуги, които „реагират автоматично“ на ежедневните нужди, прави забележима разлика в сравнение с остарелите сгради.
Персоналът по поддръжката се възползва от историческа и информация в реално време предлагани от интегрирани системи. С достъп до данни и тенденции е възможно да се откриват отклонения, да се планират интервенции в точното време и да се намали броят на непредвидените повреди.
Екипите по сигурност намират голяма помощ в автоматизираните системи за контрол на достъпа, проследяване на посещаемостта, аларми и видеонаблюдениеТези решения опростяват работата ви, намаляват времето за реакция и ви позволяват да управлявате рисковите ситуации много по-ефективно.
Интелигентно строителство и екологична устойчивост
Концепцията за интелигентна сграда е тясно свързана с тази на зелено и устойчиво строителствоНе е достатъчно само да се управлява технологията; необходимо е също така целият жизнен цикъл на сградата да бъде екологично чист и да използва ресурсите отговорно.
Устойчивото строителство включва проектиране и изграждане на конструкции с процеси, които намаляват емисиите и потреблението на вода, материали и енергия в продължение на десетилетия. Въпреки че първоначалните разходи може да са по-високи, натрупаните спестявания от поддръжка и експлоатация повече от компенсират тази допълнителна инвестиция.
Сред характеристиките, които правят една сграда интелигентна и екологична, е инсталирането на системи за събиране на дъждовна вода за санитарни цели, програми за оползотворяване на отпадъци, технологии за пестене на ресурси, използване на нискотоксични материали и създаване на зелени покриви и фасади.
Ключов стълб е системи за управление на енергиятаТези системи позволяват прецизно измерване на консумацията на енергия, програмиране на устройствата и координация на тяхната работа, за да се минимизират отпадъците. Това е съчетано с ефективно осветление, предимно добре използвана естествена светлина и LED технология, която може да намали потреблението с до 70% в сравнение с конвенционалните крушки.
Климатичният контрол също е силно повлиян от интелигентността на сградите. Могат да се използват усъвършенствани системи за управление, за да... едновременно регулиране на температурата и влажността в различни зони, адаптирайки мощността към действителната заетост и външния климат, което значително подобрява ефективността.
Друг важен аспект е намаляване на въглеродния отпечатъкУмните сгради дават приоритет на възобновяемите енергийни източници като слънчева, вятърна и геотермална енергия, като се отдалечават от най-замърсяващите изкопаеми горива. Освен това, иновативни материали, като бетон и хоросан, способни да неутрализират вредните газове, спомагат за подобряване на качеството на градския въздух и улесняват използването на батерии за съхранение на енергия, управлявани от централизирана система. BMS модул.
Технологии, които правят възможна интелигентната сграда
За да се премине от теория към практика, се комбинират няколко неща. семейства технологии които работят заедно, от фазата на проектиране до ежедневната експлоатация на сградата, след като тя бъде пусната в експлоатация.
La изкуствен интелект и машинно обучение Те са мозъците зад много решения. Чрез алгоритми, които се учат от исторически данни и данни в реално време, системите са в състояние да предвиждат моделите на потребление, да оптимизират климатичния контрол, да планират осветлението или да извършват прогнозна поддръжка, намалявайки разходите и времето на престой.
El BIM (Информационно моделиране на сгради) Това се превърна в съществена част от дигиталната трансформация на строителството. Тази методология интегрира голямо количество информация за проекта в 3D цифрови модели, улеснявайки много по-координирано, прецизно и безопасно планиране, изпълнение и управление.
Технологии добавена реалност (AR) и виртуална реалност (VR) Те позволяват на архитекти, инженери и мениджъри да визуализират сградата и нейните съоръжения, преди да бъдат завършени. По този начин те могат да откриват проблеми, да планират фазите на строителство и да предвиждат потребителското изживяване, дори да наслагват виртуални модели върху реалния обект.
El Интернет на нещата (IoT) Това е съединителната тъкан на интелигентните сгради. Състои се от мрежи от интелигентни устройства, оборудвани с процесори, сензори и комуникационни модули, които събират, изпращат и обработват данни без нужда от постоянна човешка намеса, макар и винаги с възможност за ръчен надзор.
В една интелигентна сграда са разпределени следните сензори навсякъдеоткриване на присъствие (включително термични сензори), качество на въздуха, потребление на електроенергия и вода, вибрации, шум, осветление и др. Цялата тази информация се подава към системите за управление, които могат да реагират в реално време и също така да генерират отчети за мениджърите.
La автоматизация Това гарантира, че нито една от тези данни не се губи. Аналитичният софтуер интерпретира информацията и изпълнява автоматични реакции, като например регулиране на климатичния контрол въз основа на заетостта, регулиране на осветлението според количеството слънчева светлина или задействане на аларми в отговор на необичайно поведение.
Накрая интегрирана системна сигурност Това е от съществено значение. Нашата зависимост от свързаността прави защитата на физическата и цифровата инфраструктура както срещу кибер, така и срещу физически атаки абсолютен приоритет. Координацията между ИТ и физическата сигурност предотвратява пробиви в защитния щит на сградата.
Умни сгради в рамките на умни градове
Умните сгради са част от по-широка екосистема: умни градове, които интегрират цифрови технологии в транспорта, услугите, мрежите и публичната администрация, за да направят градската среда по-ефективна и по-приятна за живот.
Според Европейската комисия, интелигентният град съчетава Разширена градска мобилност, ефективно управление на водите и отпадъците, енергийно оптимизирани сгради, интерактивна общинска администрация и безопасни обществени пространстваВсичко това е подкрепено от ИКТ и анализ на данни.
В този контекст, интелигентните обществени сгради са устойчивото сърце на градаРеновирането на училища, болници, административни централи или спортни съоръжения чрез LED осветление, термопомпи, фотоволтаици и интеграция със системи за управление на енергията има пряко въздействие върху намаляването на емисиите и върху комфорта на гражданите.
EMS системите позволяват следи енергийните потоци в реално време и да се сведат до минимум отпадъците, нещо особено важно, като се има предвид, че строителният сектор е отговорен за около една трета от световното потребление на енергия и подобен дял от емисиите, свързани с енергията.
Освен това, интелигентните градове разчитат на концепции като кръгова икономикакоято се стреми да увеличи максимално рециклирането и повторната употреба на материалите, да използва устойчиви ресурси, да насърчава моделите „продукт като услуга“, да предпочита платформите за обмен (споделяне на автомобили, споделяне на велосипеди и др.) и да удължи полезния живот на стоките.
В този модел сградите са проектирани и управлявани така, че не хабете ценни ресурсида бъдат построени с рециклирани или рециклируеми материали, да интегрират възобновяеми енергийни източници и да използват повторно водата и енергията във възможно най-голяма степен, което спомага за постигането на международните климатични цели.
Примери за интелигентни сгради в реалния свят
За да разберем всичко гореизложено по по-осезаем начин, си струва да разгледаме някои примери за интелигентни сгради от реалния свят в Испания и в други страни, където технологията вече работи с пълен капацитет.
Един от международните критерии е Burj KhalifaВ Дубай мегаструктура интегрира усъвършенствана система за климатичен контрол, която използва охладена вода, централизирани платформи за мониторинг и инструменти, базирани на изкуствен интелект и интернет на нещата, за да осигури стабилно енергийно снабдяване и ефективно управление.
В Испания откриваме примери като например Комплекс Игерон УестВ Малага стотици луксозни домове са оборудвани с модерни електрически и телекомуникационни инсталации, екосистеми за домашна автоматизация и сензорни системи за контрол на осветлението, температурата на топлата вода, потенциални течове на газ и други важни параметри.
Друг емблематичен случай е Червената къща на експерименталната станция Зайдин (EEZ-CSIC) В Гранада е реставрирана изследователска сграда съгласно принципите на интелигентното строителство. Повече от тридесет лаборатории работят със сензорно регулирани осветителни системи, контрол на движението, управление на достъпа, гласови и информационни мрежи, както и интегрирани решения за сигурност и озвучяване.
В Мадрид, Кула Кепса Смята се и за интелигентна сграда благодарение на централна компютърна система, която контролира отоплението, осветлението, щорите и потреблението на вода в тоалетните, което спомага за намаляване на разходите за ресурси и подобряване на преживяването на работещите там.
Има много примери в хотелския сектор, като например някои заведения, принадлежащи на международни вериги, които наемат откриване на присъствие в стаите да включва или изключва автоматично осветлението и климатика в зависимост от това дали има гости или не, намалявайки потреблението, без да се жертва комфортът.
Всички тези случаи показват как чрез комбиниране на автоматизация, изкуствен интелект, добри материали и подходящ дизайн е възможно трансформират традиционните сгради в много по-ефективна, комфортна, безопасна и екологична среда, отваряйки вратата към недвижими имоти, които потребяват по-малко, представят се по-добре и се грижат по-добре за хората и планетата.
