Budownictwo proaktywne nowym standardem zrównoważonego rozwoju?

• Budynki można podzielić na dwa główne typy pod względem zarządzania systemami automatyki – reaktywne i proaktywne.
• Nowoczesne systemy automatyki budynkowej w pigułce. 
• Dążenie do stworzenia przestrzeni proaktywnej – kluczowe kroki

Budynki reaktywne a budynki proaktywne

Budownictwo proaktywne to nowoczesne podejście do projektowania i wznoszenia budynków, które nie tylko odpowiada na obecne potrzeby, ale przede wszystkim przewiduje i dostosowuje się do przyszłych wymagań użytkowników oraz warunków środowiskowych.

Budynki można podzielić na dwa główne typy pod względem zarządzania systemami automatyki:

Budynki reaktywne – działają w sposób pasywny, reagując na problemy dopiero wtedy, gdy one już wystąpią. Takie podejście często prowadzi do wyższych kosztów eksploatacyjnych, nieprzewidzianych awarii oraz obniżenia komfortu użytkowników.

Budynki proaktywne – wykorzystują zaawansowane systemy automatyki, które nie tylko monitorują stan techniczny instalacji, ale także przewidują potencjalne usterki i zapobiegają im, zanim się pojawią. Algorytmy predykcyjne oraz inteligentne systemy sterowania czujnikami pozwalają na wykrycie niespójności i eliminację zagrożeń, co przekłada się na wydłużenie żywotności urządzeń, optymalizację kosztów eksploatacyjnych oraz zwiększenie efektywności energetycznej.

Zaawansowane systemy zarządzania budynkiem (BMS) 

W skrócie BMS to centralna kontrola takich systemów jak HVAC (ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja), oświetlenie, kontrola dostępu, bezpieczeństwo i inne zintegrowane systemy w budynku. Celem automatyki budowlanej jest nic innego jak poprawa komfortu użytkowników, efektywne zarządzanie systemami, redukcja zużycia energii, obniżenie kosztów eksploatacyjnych i zwiększenie bezpieczeństwa. BMS jest niczym opiekun domu: utrzymuje odpowiedni klimat w budynku, reguluje oświetlenie w zależności od obecności osób, monitoruje wydajność urządzeń i informuje o awariach. Budynki z BMS są określane mianem „inteligentnych” lub „smart”. W miarę rozwoju technologii IoT coraz więcej budynków wykorzystuje bezprzewodowe technologie komunikacyjne, takie jak Zigbee, Bluetooth Low Energy czy LoRa, do łączenia czujników, siłowników i urządzeń.

Sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe na placu budowy

AI to zdolność komputerów do nauki rzeczy, których nie zostały wprost nauczone. Mówiąc "nauczone", mamy na myśli zaprogramowanie. Sztuczna inteligencja jest wynikiem uczenia maszynowego, które jest z nim związane, ale nie tożsame. Sposób, w jaki maszyny się uczą, przypomina sposób, w jaki uczą się ludzie. Maszyny, podobnie jak my, otrzymują przykłady końcowych wyników. Następnie są informowane, jakiego rodzaju wynik dotyczy każdego przykładu, lub są proszone o obserwowanie podobieństw w wynikach. Człowiek uczy się, że twardy przedmiot poruszający się w dużych prędkościach w stronę ręki jest bolesny. Maszyna uczy się, że pewne cechy wskazują na wiadomość spamową. Na tej podstawie obaj uczący się potrafią przewidzieć wynik w przyszłości. Kluczem do usprawnienia inteligentnych budynków jest wykorzystanie danych w odpowiedni sposób. 

• Zobacz również: Kokos, korek i wełna owcza – poznajmy biomateriały izolacyjne! 

Inteligentne budynki generują ogromne ilości danych. Co sekundę do systemu napływają informacje o temperaturze, ciśnieniu, statusach włączonych/wyłączonych urządzeń i innych. Problem polega na tym, że dane są bogatym surowcem, a nie gotowym produktem. Człowiek nie jest w stanie przetworzyć takich ilości danych samodzielnie. Właśnie tutaj sztuczna inteligencja ma swoje zastosowanie. SI korzysta z danych i im więcej ich ma, tym lepiej działa. Maszyny potrafią przetwarzać dane szybko, co pozwala uzyskać wyniki w odpowiednim czasie. Zastosowanie AI w budynkach może przyjąć różne formy, choć wymienione poniżej są jednymi z najważniejszych, mowa tu o zarządzaniu energią: system może zauważyć, że mimo idealnej temperatury w pokoju, przepływ gorącej i zimnej wody jest za wysoki, co może wskazywać na problem z instalacją. Tego typu anomalie są trudne do wykrycia przez człowieka, ale AI może szybko wyciągnąć wnioski na podstawie analizy danych i wygenerować powiadomienie lub zlecić naprawę. 

Co może przyspieszyć AI?

Wczesne wykrywanie usterek: AI, analizując dane przez długi czas, zauważa, że zawór zachowuje się tak, jak inne zawory przed awarią. Dzięki temu może zamówić zapasowy zawór i zaplanować jego wymianę, jeszcze zanim problem stanie się poważny.

Optymalizacja zużycia energii w HVAC: Możliwe jest analizowanie danych o wypełnieniu pomieszczeń i zauważyć, że niektóre z nich są wykorzystywane mniej efektywnie. Może to prowadzić do optymalizacji liczby i wielkości sal konferencyjnych, co zmniejsza zużycie energii.

Internet Rzeczy (IoT) w budownictwie – science-fiction czy rzeczywistość 

Internet rzeczy (IoT) to sieć fizycznych urządzeń wyposażonych w czujniki, oprogramowanie i technologie, które umożliwiają im wymianę danych z innymi urządzeniami oraz systemami przez Internet. IoT obejmuje szeroki zakres obiektów – od codziennych przedmiotów, takich jak sprzęt AGD, po zaawansowane urządzenia przemysłowe. Umożliwiają zbieranie i analizowanie danych z czujników, urządzeń wearables, monitoringu, platformy danych, aplikacji oraz oprogramowania. W praktyce taka technologia pozwala na monitorowanie funkcjonowania całego obiektu, regulację procesów energetycznych. Inteligentne zarządzanie sprzętem i predykcja awarii, oparte na danych IoT, zmniejszają przestoje, redukują koszty i minimalizują ryzyko rozmaitych awarii, które wraz z rozwojem cyfryzacji występują coraz częściej. 

Regulacje i normy budownictwa proaktywnego

Obecnie nie istnieje jedna, uniwersalna norma określająca budownictwo proaktywne. Jednak w jego ramach stosuje się szereg standardów i regulacji dotyczących efektywności energetycznej, zrównoważonego rozwoju oraz inteligentnych systemów zarządzania budynkiem. Zagłębiając się w temat, można mieć wrażenie, że normy zmieniają się w trybie dynamicznym, aby nadążyć za rozwojem technologii w tym właśnie technologii stosowanej w budownictwie: ISO 52000 – standardy dotyczące ogólnej oceny charakterystyki energetycznej budynków. BREEAM, LEED – systemy certyfikacji budynków ekologicznych. Dyrektywa EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) – regulująca efektywność energetyczną budynków w Unii Europejskiej.

Jakie kroki podjąć, aby budynek stał się automatyczną twierdzą?

Wprowadzenie nowych technologii do starszego budynku wymaga przemyślanego i stopniowego podejścia. Aby osiągnąć najlepsze efekty, warto skupić się na kilku kluczowych aspektach:

1. Przeprowadzenie audytu energetycznego

Pierwszym krokiem w procesie modernizacji powinno być dokładne przeanalizowanie zużycia energii w budynku. Audyt energetyczny pozwala zidentyfikować obszary, w których występują straty oraz określić, jakie rozwiązania przyniosą największe oszczędności. W ramach analizy oceniane są m.in. systemy grzewcze, wentylacyjne i chłodnicze, a także efektywność energetyczna używanych urządzeń.

2. Dobór odpowiednich technologii

Na podstawie wyników audytu można określić, które systemy wymagają modernizacji. Jeśli priorytetem jest redukcja kosztów operacyjnych, warto rozważyć ulepszenie ogrzewania, wentylacji oraz klimatyzacji. W celu lepszego monitorowania i kontroli systemów budynku można wdrożyć zaawansowane platformy SCADA. Natomiast jeśli zależy nam na prostszym rozwiązaniu, warto zastanowić się nad zastosowaniem technologii IoT, która pozwala na bieżące monitorowanie parametrów budynku i ich optymalizację.

3. Instalacja czujników i systemów sterowania

Wdrożenie nowoczesnych technologii wymaga zastosowania czujników i oprogramowania sterującego. Wybór sprawdzonego dostawcy usług technicznych znacząco ułatwia ten proces i zapewnić niezawodność systemu. Warto także postawić na certyfikowanych specjalistów, którzy zagwarantują profesjonalny montaż i konfigurację urządzeń.

4. Regularna kontrola i optymalizacja

Modernizacja budynku to proces ciągły. Samo wdrożenie nowych technologii nie wystarczy – konieczne jest ich systematyczne monitorowanie, jak i również analiza zbieranych danych. Niezbędne są także okresowe przeglądy sprzętu oraz edukowanie użytkowników, aby w pełni wykorzystać możliwości nowoczesnych systemów.

Źródła: univio.com, builderpolska.pl, kiona.com, siemens.com

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Odnawialnych Źródeł Energii “Grzała”
Piotr Wrona