Четыре основных направления

Полезно начать с рассмотрения того, что такое умное здание? Существует множество различных определений, но их всех объединяет понимание того, что умное здание использует технологии не только для обеспечения эффективного использования ресурсов, но и для создания безопасной и комфортной среды для его обитателей. Мы видим четыре основных направления того, чего люди хотят от своих умных зданий: гибкое использование пространства; цифровая трансформация; требование здоровья и безопасности; и устойчивость.

В последнее время важность гибкого использования пространства возросла. Covid изменил рабочую среду: влияние домашней/гибридной работы на офисную среду превзошло все ожидания большинства людей. Как крупные, так и малые компании переоценили свою потребность в обычных офисных помещениях. Некоторые полностью отказались от него, потребовав изменить первоначальное назначение зданий; другие изменили структуру своей рабочей среды, чтобы отразить различные модели работы. Это привлекло особое внимание к тому, как реагировать на то, как используются пространства.

Цифровая трансформация происходит во всех сферах нашей жизни: от технологий, используемых в наших домах, до технологий, которые стимулируют рост коммерческих «умных» зданий. Интернет вещей продолжает расти в геометрической прогрессии, при этом современные BMS обычно включают значительные объемы данных от потенциально тысяч системных устройств, которые постоянно отправляют и получают информацию.

Здоровью и безопасности стали уделять больше внимания на многих предприятиях, особенно после пандемии Covid. Обеспечение того, чтобы рабочая среда была не только безопасной, но и действительно способствовала укреплению здоровья и благополучия людей, находящихся в здании, теперь является основной целью.

То же самое и с устойчивостью, которая обычно является одним из первых вопросов при строительстве и эксплуатации нового здания. Когда вы рассматриваете статистику, касающуюся проблем декарбонизации искусственной среды, легко понять, почему. Около 40% всей энергии используется зданиями (основными потребителями являются отопление и освещение), при этом 36% глобальных выбросов углекислого газа, связанных с энергетикой, приходится на здания. Это означает, что здания являются крупнейшим источником потребления энергии, а другими основными источниками являются транспортировка, переработка и производство. Добавьте к этому рост цен на энергоносители, а также более широкое внедрение экологических норм, и легко понять, почему устойчивое развитие занимает важное место в повестке дня строительства, а компании стремятся продолжить путь к чистому нулю.

Различные уровни автоматизации

BMS может помочь решить все эти проблемы. Уровень автоматизации определяет, насколько доступен контроль: от базовых систем начального уровня, с помощью которых управление основано на потребности помещения, до систем, которые эффективно автоматизируют всю работу здания – отопление и кондиционирование воздуха, водоснабжение и водоотведение, электроснабжение и освещение. Все они могут быть объединены в сеть для связи друг с другом, чтобы обеспечить централизованное управление через интеллектуальную BMS.

Энергоэффективность была (и остается) ключевым фактором развития BMS. Классы энергоэффективности BACS в стандарте EN ISO 52120-1 представляют собой руководство для стратегий, которые могут быть приняты с помощью системы, основанной на потреблении/управлении. Он варьируется от неэффективности класса D до высочайшей эффективности, представленной классом A. Повышая производительность здания с класса C до класса A, можно достичь экономии энергии до 30% только за счет улучшения конструкции и реализации системы управления.

Однако одно из важнейших достижений в повышении энергоэффективности зданий фактически пошло на пользу их эффективности с точки зрения благополучия жильцов. Старые здания, как правило, хорошо вентилировались, тогда как новые здания проектируются практически герметично. Хотя это, безусловно, улучшает оптимизацию энергопотребления, в результате свежий воздух больше не попадает в здания. Поэтому качество воздуха в здании может ухудшиться из-за увеличения количества CO2, более высокой влажности и увеличения количества загрязняющих веществ.

Качество воздуха

Исследования показывают, что большинство людей проводят около 90% своего времени в помещении, поэтому внутренняя среда является ключом к нашему здоровью, особенно с учетом того факта, что уровень загрязнения в закрытых помещениях обычно в 2–5 раз выше. Фактически, плохая вентиляция может составлять более 50% всех отпусков по болезни. Для тех, кто не пострадал от такого неблагоприятного воздействия, производительность офисной работы все равно может упасть более чем на 10% из-за плохого качества воздуха в помещении. Мы все бывали в зданиях, где плохая вентиляция создавала душную среду, что напрямую влияет на нашу когнитивную деятельность.

Необходимо учитывать не только краткосрочные последствия для нашего здоровья. Те, кто постоянно подвергается воздействию нездоровой окружающей среды, могут страдать от ряда долгосрочных заболеваний, включая высокое кровяное давление, учащенное сердцебиение, проблемы с почками и костями.

Подобные проблемы подняли вопрос о том, как можно управлять системами контроля не только для повышения энергоэффективности, но и для улучшения здоровья тех, кто их использует.

По сути, существует девять основ здорового здания: вентиляция, качество воздуха, тепловой комфорт, влажность, пыль/вредители, освещение, качество воды, шум, а также безопасность и защищенность.

Возвращаясь к условиям в помещении, исследования показывают, что относительная влажность 40–60% идеальна для здоровья человека в помещении и снижения жизнеспособности вирусов. Поскольку каждый человек выдыхает примерно 8 литров воздуха в минуту, высвобождаемый воздух содержит CO2, а также капли и аэрозоли. Уровни CO2 следует поддерживать ниже определенного уровня, чтобы обеспечить благополучие людей. Следует также уделять внимание ЛОС (летучим органическим соединениям) и мелким твердым частицам PM2,5, которые представляют собой микроскопические частицы пыли.

Мониторинг и контроль

Во-первых, вам нужно иметь возможность измерять эти значения, а затем иметь возможность устанавливать элементы управления. Именно здесь на помощь приходят эффективные BMS, которые играют центральную роль в проведении сертификации экологически чистого строительства (примеры: Well V1, Reset, LBC, Fitwel и LEED). В простейшем виде это может быть просто управление вентиляцией, например, мониторинг и регулировка температуры. Следующим этапом является вентиляция с регулированием по потребности (на основе CO2), которая улучшает качество воздуха и экономит энергию. Еще более эффективной является вентиляция по требованию с активной фильтрацией, которая подает больше свежего воздуха за счет динамического анализа условий наружного воздуха, создания точного контроля перепада давления воздуха, генерации такого же количества воздуха и фильтрации PM2,5, но с использованием для этого меньшего количества энергии.

Исследования показывают, что поддержание уровня CO2 ниже 1000 ppm может повысить производительность на 2–18%. Как уже говорилось, уровень влажности 40-60% считается идеальным, что снижает передачу вируса до 70%. Контролируя уровень летучих органических соединений (ЛОС) в помещении, можно избежать синдрома больного здания, сократить количество прогулов и повысить производительность.

Соединение точек

С переходом к более целостному подходу к управлению зданием с точки зрения его активного вклада в благополучие его пользователей необходимость подключения датчиков и устройств управления становится все более важной. Теперь доступны решения, которые позволяют выполнять повседневные задачи управления зданием из одного места через облачный интерфейс без дополнительного шлюза или программного обеспечения. Уведомления о тревогах о потенциальных проблемах, а также графики, визуализирующие исторические тенденции, могут в любой момент предоставить содержательную информацию о работе здания, способствуя оптимизации эксплуатации здания.

Интуитивно понятный онлайн-доступ может быть доступен через настольный компьютер или смартфон. Важно, чтобы такие интерфейсы могли поддерживать ряд протоколов связи для оптимизации подключения (проводного или беспроводного) — BACnet, LoRaWan, M-Bus, Modbus и KNX — это протоколы, используемые в BMS.

Оптимизация потенциала BMS

Цифровая трансформация является одним из основных драйверов развития умных зданий.

Пандемия ускорила изменение отношения к работе, в результате которого потребности сотрудников стали занимать центральное место на рабочем месте. Создание условий, в которых приятно работать, является стимулом для потенциальных сотрудников. После того, как они трудоустроятся, эта окружающая среда может активно способствовать повышению их производительности и здоровья за счет оптимизации освещения, температуры, использования пространства и качества воздуха. Хотя BMS, несомненно, продолжают играть важную роль в сокращении энергопотребления, признавая их потенциальную ценность для мониторинга и контроля окружающей среды в здании, они также могут внести значительный вклад в благополучие.