Умните сгради имат положителен ефект върху енергийната ефективност – аспект, който става все по-важен на европейско ниво (снимка: Siemens)
Свързани, енергийно самодостатъчни, адаптивни и преди всичко умни – така ще изглеждат сградите на бъдещето. Бързото навлизане на дигитализацията в сградните технологии скоро ще превърне тази визия в реалност, сочи анализ на Siemens.
Цифровата трансформация е обхванала почти всички сектори и започва да променя пазарите, създавайки нови конкурентни и бизнес модели. Сега дитигализацията навлиза и в сградните технологии, коренно променяйки начина, по който сградите ще бъдат планирани, изграждани, използвани и в крайна сметка управлявани.
Потенциалът на цифровизацията е огромен, дори ако се вземе предвид само потреблението на енергия. Сградите са отговорни не само за над 40 на сто от световното потребление на енергия и по-голямата част от емисиите на CO2, но те генерират и едни от най-големите разходи за компаниите. Оперативните разходи съставляват почти 80% от общите разходи през целия жизнен цикъл.
Поради тази причина ефикасното, автоматично следене и контрол на осветление, вентилация, отопление и системи за сигурност е важен инструмент. В новото строителство това вече се превръща в реалност. Но истинската революция се случва зад кулисите.
Дигитален близнак
За разлика от днешната масова практика на планиране на работните процеси, след като строителството вече е започнало, концепцията Building Information Modeling (BIM) е съсредоточена върху планирането на цялата сграда с всички нейни аспекти наведнъж и последващо симулиране, изпитване и, ако е необходимо, внасяне на корекции в един виртуален модел на данните.
Това позволява лесно да се отстранят грешки и несъответствия в софтуера, вместо да се налага това да става на строителната площадка, където процесът е много по-труден. По същество сградата е построена на два пъти: първо на компютъра (виртуално) и след това в реалния свят (физически). Това се нарича „дигитален близнак”.
Тъй като планирането на различните аспекти се извършва едновременно, възможно е да се създадат координирани мултидисциплинарни решения. В миналото това бе трудно да се постигне. Виртуалното планиране и използването на общ модел на данните позволява ранна проверка дори на детайлни варианти, за да се оптимизира сградата.
Какъв ефект ще има изборът на конкретен вид фасада върху разходите за строителство и инвестициите, както и за поддръжката, почистването и удобството за потребителя по-късно? Как допълнителна врата ще се отрази на бъдещите сценарии за евакуация, на комфорта и отоплителните разходи? Ако на тези въпроси може да се отговори, преди да е започнал строежът, това позволява строителните проекти да станат по-рентабилни и устойчиви, а сградите да бъдат управлявани по-безопасно, удобно и ефективно.
Ползите от облачните изчисления
В миналото едно цялостно информационно моделиране на сградата се проваляше, защото техническите изисквания не можеха да бъдат изпълнени. Изчисленията в облака премахнаха пречките, които преди правеха изпълнението трудно. Поне на теория. Масовото възприемане на облака все още е затруднено от фрагментарността на различните сектори, обхващащи множество заинтересовани страни с различни интереси.
Фирмите и хората, които работят по отделните процеси или елементи в рамките на една сграда, традиционно действат самостоятелно. Тясната координация чрез BIM е нова концепция и изисква персонализирани технологични стъпки и бизнес модели.
Други ограничаващи фактори включват сравнително високите разходи за закупуване на подходящи системи, липсата на стандарти и интерфейси, както и на факта, че само няколко производителя към днешна дата са в състояние да предоставят съвместими с BIM данни за своите компоненти.
В допълнение, настоящите практики за възлагане на проекти са такива, че „цифровото” планиране и симулация обикновено нито са бюджетирани, нито отразени в графиците. Въпреки това все по-голям брой обществени строителни и инфраструктурни проекти изискват BIM, а на ниво ЕС решението за въвеждането му вече е факт.
Комуникация и оценка на всичко
Друг крайъгълен камък на цифровизацията в сградните технологии е интернет на нещата (IoT) – взаимодействието на машини, устройства, компоненти, сензори, изпълнителни механизми и други обекти. Това сближаване между реалния и дигиталния свят е основата за свързване на различни дисциплини в една сграда и за създаване на нови цифрови услуги и строителни модели.
Сградите ще се превърнат в динамични екосистеми, които реагират на промените в околната среда (източник: Siemens)
Решения за дистанционно обслужване, например, дават възможност да се открият и отстранят бързо и ефективно проблеми на компонентите на практика отвсякъде. Превантивни концепции за поддръжка намаляват до минимум времето на престой, защото компонентите са в състояние да уведомяват своя производител при първите признаци на проблеми – дълго преди да има действителна вреда, която може да предизвика смущения.
Сензори, изпълнителни механизми и други подобни устройства предоставят изобилие от ценна информация, повечето от която остава неизползвана.
Интелигентната оценка с помощта на приложения, използващи големи данни (Big Data), може да обхване тези огромни, но неструктурирани количества данни в прозрачни и свързани показатели за ефективност – и то в реално време.
Интелигентни алгоритми оценяват тенденциите и разпознават модели в поведението или консумацията на потребителя, като по този начин дават възможност за информирани решения, предсказващи стратегии и непрекъсната оптимизация. Това, заедно с усъвършенствани функции за самостоятелна оптимизация, създава една централна нервна система на сградите, която ги прави умни.
Увеличаване на продуктивността и пестене на енергия
Потребителите печелят от такава сградна интелигентност. Тъй като вътрешната среда е идеално балансирана по отношение на осветление, качество на въздуха, температура и влажност, хората в сградата се чувстват удобно, което влияе директно върху тяхната продуктивност.
Освен това умните сгради имат положителен ефект и върху енергийната ефективност. Този аспект става все по-важен, тъй като призивът за „сгради с нулево нетно потребление на енергия” набира скорост на европейско ниво. Умните сгради отговарят на това изискване, тъй като те не просто консумират енергия, но и произвеждат такава, използвайки локални системи като например фотоволтаици, вятърна енергия или комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия.
Това е познато като разпределено производство. Всяка излишна енергия, произведена от сградата, се подава в обща електрическа мрежа или се съхранява локално, например в електрически превозни средства, свързани със сградата и използвани като временни акумулатори, когато не се карат.
Умните сгради определят настоящите и прогнозните нужди на потребителите и купуват енергия само когато тя е недостатъчно и е на разумна цена. Така интелигентните сгради ще помогнат да се стабилизира цялата електропреносна мрежа.
Еволюцията на сградите
Дигитализацията ще изведе сградите до следващото ниво на ефективност, сигурност и комфорт. Тъй като сензорите са навсякъде, а базата данни, която те предоставят, се оценява интелигентно, то сградите ще се превърнат в динамични екосистеми, които реагират на промените в околната среда и извличат полза в дългосрочен план във взаимодействие с останалите сгради и инфраструктурата (умни мрежи).
Цифровата трансформация в сградните технологии ще предизвика промяна на парадигмата на цялата индустрия – ще доведе до нови, адаптиращи се бизнес модели. Софтуерът ще се превърне в основен фактор, откритостта и прозрачността ще са ключови, а затворените системи ще са големите губещи. Този процес на трансформация ще доведе до възможности, които могат да се запазят и процъфтяват само в цифровия свят.
Новите бизнес модели вече започнаха да променят правилата на играта и имат потенциала да разместят силите на пазара. В резултат на това класически конкурентни ситуации ще отстъпят място на по-сложни взаимодействия, при които чрез мрежа от партньорства и съюзи компаниите ще са свързани в екосистеми, но едновременно с това ще действат като съперници на пазара. Това означава също, че партньорствата между традиционните индустриални предприятия и големите ИТ играчи ще играят много по-важна роля.