Geneze inteligentních budov

Pátek, 25. Duben 2014 - 0:00
| Napsal:

Koncept inteligentnej budovy prevzal vyspelý svet ako synonymum dobre navrhnutej, realizovanej a fungujúcej budovy, ktorá spĺňa požiadavky prevádzkovateľov, používateľov a predovšetkým uspokojuje samotných obyvateľov budovy.

Geneze inteligentních budov - foto © End User, WorldPress
Fotoalbum: 
Geneze inteligentních budov - foto © End User, WorldPress
Definícia inteligentných budov v USA podľa Intelligent Buildings Institute © Ing. arch. Stanislav Majcher, PhD., Ing. arch. Branislav Puškár, PhD.
Definícia inteligentnej budovy podľa Jong-Jin Kima © Ing. arch. Stanislav Majcher, PhD., Ing. arch. Branislav Puškár, PhD.
Definícia inteligentnej budovy v USA podľa D. A. Coggana © Ing. arch. Stanislav Majcher, PhD., Ing. arch. Branislav Puškár, PhD.
Geneze inteligentních budov - foto © End User, WorldPress

Samozrejmosťou je, že takáto budova je realizovaná špičkovými technológiami a vybavená progresívnymi zariadeniami a systémami. V súčasnosti sa väčšina existujúcich definícií pokúša charakterizovať inteligentnú budovu ako budovu, ktorá je vhodná pre obyvateľov a zabezpečuje podmienky pre komfortnú, správnu a efektívnu prácu a bývanie.

Kritériá pre tvorbu inteligentných budov Pre realizáciu konceptu inteligentnej budovy, by mali byť vytvorené vhodné podmienky, vyplývajúce z lokálnych špecifík. Tvorba inteligentných budov je determinovaná viacerými faktormi: Prvým sú ekonomické parametre krajiny. Na výskum a vývoj v oblasti inteligentných budov musí krajina dosahovať vysoký hrubý domáci produkt, aby mala dostatočné možnosti financovania výskumných úloh v tejto oblasti. (Singapur, ktorý je súčasným popredným producentom inteligentných budov, sa z rozvojovej krajiny v roku 1985 vypracoval na piate miesto na svete vo výške HDP). Z tohto dôvodu sa takejto problematike venujú iba rozvinuté krajiny, ktoré pre progres tejto oblasti zriaďujú inštitúcie jednostranne zamerané na tento problém.

Druhým faktorom je sociálne prostredie krajiny. Sociálna štruktúra obyvateľov krajiny produkujúcej inteligentné budovy je väčšinou viazaná na produkciu v oblasti služieb, menej na priemysel a poľnohospodárstvo.

Obyvateľstvo musí mať dostatočnú vzdelanostnú úroveň na produkciu v oblasti elektrotechniky a informačných technológií. V krajine by mal existovať politický systém, schopný legislatívne podporovať tvorbu inteligentných budov. (USA právny systém dovoľuje sprostredkovaný predaj telefónnych služieb, ktorý bol dôležitý pre ich rozšírenie v inteligentných budovách).

Tretím faktorom sú kultúrne tradície obyvateľov krajiny. Aby bolo možné vytvárať inteligentné budovy, je potrebná tradícia v tejto sfére priemyslu a služieb. (Japonsko má vyše 60-ročnú tradíciu v tvorbe elektronických zariadení a jeho obyvatelia sú fascinovaní najmodernejšími technológiami).

Štvrtým faktorom je mentalita obyvateľov. Tá ovplyvňuje najmä požiadavky na inteligentnú budovu. (V Číne uprednostnila špecifická mentalita obyvateľov koncept ekologickej – inteligentnej budovy pred technokratickou budovou).

Tieto štyri faktory do značnej miery ovplyvňujú definíciu inteligentnej budovy a zároveň vysvetľujú, prečo sa koncept tvorby inteligentných budov natoľko geograficky odlišuje.

Vývoj inteligentných budov

Transformácia definície inteligentnej budovy v čase je nezvratným procesom. Nedá sa ohraničiť a je neľahké ju predikovať. V súčasnosti je možné rozdeliť vývoj definície do troch etáp:

• Prvá etapa (1982 – 1986) chápala inteligenciu budov ako ich automatizá ciu. Začala sa realizáciou prvej administratívnej budovy v Dallase v roku 1982.

• Druhá etapa (1986 – 1992) vysvetľovala inteligenciu ako schopnosť budovy reagovať na meniace sa potreby.

• Tretia etapa (1992 – trvá) vysvetľuje inteligenciu budov ako schopnosť budovy efektívne uspokojiť meniace sa potreby užívateľov. Vývoj inteligentných budov tak smeruje od schopnosti stavby k potrebám užívateľa.

Tieto tri etapy existencie inteligentných budov je možné demonštrovať na príklade technického zariadenia budovy, napríklad na systéme automatického tienenia budovy. V prvej etape sa automaticky tienila budova v konkrétnom časovom intervale, vo vopred vybraných a navolených mesiacoch v roku. V druhej etape obsahovali inteligentné budovy subsystém pre zistenie intenzity slnečného svitu, podľa čoho boli schopné riadiť zatienenie. V tretej etape sa pridali konkrétne požiadavky užívateľa. Podľa času príchodu a odchodu užívateľa do budovy, podľa jeho potrieb a požiadaviek a podľa toho či je priestor chladený alebo ohrievaný, sa zvolila miera jeho zatienenia. Na tomto zjednodušenom príklade je možné prezentovať vývoj od automatizácie k efektivite.

Príčiny vzniku konceptu inteligentnej budovy

Vzniku konceptu inteligentných budov v USA, predchádzalo niekoľko udalostí v hospodárskom a spoločenskom živote, ktoré akcelerovali tento proces:

1. Energetická kríza 1973 – 14 % celkovej energetickej spotreby tvoria budovy
2. Rapídny rozvoj telekomunikácií a IT – od začiatku 70. rokov (Apolo 11, 20. júla 1969)
3. Liberalizácia telekomunikácií – dostupné otvorené siete verejnosti
4.Súťaž v tvorbe kancelárií high-end – nástup automatizácie budov

Prínos Intelligent Buildings Institute

Podľa amerického Ústavu pre inteligentné budovy (Intelligent Buildings Institute) so sídlom vo Washingtone D. C. je inteligentná budova (intelligent building) takou budovou, ktorá zabezpečuje produktívne a nákladovo efektívne prostredie pomocou optimalizácie štyroch základných prvkov – stavebnej konštrukcie, technických zariadení, služieb a manažmentu a ich vzájomných vzťahov.

Originálny pojem intelligent building alebo smart building využívaný v USA je na Slovensku prekladaný ako inteligentná budova. Americká definícia inteligentnej budovy je všeobecná pre všetky typy budov. V USA sa prevažne aplikuje na administratívne budovy, na obytné budovy iba ojedinele.

Optimálna inteligencia budovy sa dosiahne vtedy, ak riešenia vyhovujú potrebám obyvateľov. Okrem toho Intelligent Buildings Institute konštatoval, že nebol stanovený súbor charakteristických údajov, ktorý by definovali inteligentnú budovu. Podľa Intelligent Buildings Institute: „Skutočne jedinou charakteristikou, ktorú majú inteligentné budovy v USA spoločnú, je stavebná konštrukcia navrhnutá tak, aby sa mohla prispôsobiť zmenám, a to vhodným a nákladovo nenáročným spôsobom“ [7].

Vedci v Intelligent Buildings Institute sa pri tom pokúsili položiť dôraz na dostupnosť použitých technológií.

Publicita konceptu inteligentnej budovy

Ako výsledok rozsiahleho tlaku spravodajstva a reklamy, vznikal tlak na vlastníkov pozemkov a investorov stavieb stavať inteligentné budovy. Rozhodujúcim faktom bola jednoduchšia prenajateľnosť inteligentných budov. „Veľa budov v Severnej Amerike v 80. rokoch postrádalo inteligenciu, ako schopnosť efektívne zaobchádzať s informačnými technológiami použitými pre firmy, ktoré sú nájomcami budov.“ [5] Táto situácia si vyžadovala otázku, čo robiť s existujúcimi štandardnými, „málo inteligentnými“ budovami.

Rockefeller Center v New Yorku vytvorilo vlastnú telekomunikačnú korporáciu pre zavedenie sofistikovaného telekomunikačného systému vo všetkých jeho 19 budovách.

V novembri 1985 vydal odborný časopis Engineering Digest v USA článok „Intelligent construction“ [3], objasňujúci, ako oceľové rámy a komorové oceľové stropy prispievajú k tvorbe inteligencie budov. Následne na to, časopisy ako Fortune, Forbes, Business Week a ďalšie priniesli rozsiahle články o tvorbe inteligentných budov. V skutočnosti, nové budovy do seba implementovali technické novinky so snahou stať sa inteligentnými a tak lepšie predajnými. V tomto prípade, rovnako ako pri mnohých ďalších v USA, sa stala vidina komerčného zisku na začiatku vzniku dobrej myšlienky.

Dôležitosť návratnosti inteligentnej budovy

Dlhé obdobie neexistovala univerzálne akceptovaná definícia inteligentnej budovy. Vyjadrenia investorov sa približovali tvrdeniu, že inteligentná budova je dokonale prenajímateľná budova. Podľa tejto línie myslenia, akékoľvek znaky budovy, ktoré prispievajú k prenajímateľnosti budovy v USA, môžu byť považované za inteligentné znaky budovy. Definícia, ktorá vyplynula z International Symposium on the Intelligent Building 28. a 29. mája 1985 v Toronte hovorí: „Inteligentná budova kombinuje inovácie a technológie s automatizovaným riadením pre maximálnu návratnosť investície.“ [1]

Tieto výklady pojmu inteligentná budova vedú k rozdielom v súčasnom chápaní inteligentných budov v USA, v chápaní vlastností inteligentných budov, nie iba budov samotných, ale tiež v chápaní komplexného stavebného procesu týchto stavieb.

Štandard UNIFORMAT pre stavbu inteligentných budov v USA kladie dôraz na posledné definície, ktoré zdôrazňujú význam implementácie nových technológií. Zmierňuje vážnosť hodnotenia technológií využitých v snahe maximalizovať návratnosť investícií, ale samotná úloha technológií ostáva nesporná.

Univerzitný výskum inteligentných budov

Odborník na inteligentné budovy z College of Architecture and Urban Planning, University of Michigan, Jong-Jin Kim sumarizuje charakteristické črty inteligentných budov v USA ako:

1. Local area networks (LAN) – lokálna počítačová sieť
2. Dvojité podlahy
3. Vysokopodlažné stavby
4. Audiovizuálne systémy
5. Inteligentné karty
6. Pohodlie pre obyvateľa
7. Automatizácia pracovného miesta
8. Energetická úspora

Podľa Jong-Jin Kim: „Energetická úspora inteligentnej budovy v USA je umožnená prostredníctvom vzduchových kanálov vedených v podlahe, systémov na temperovanie v podlahe a strope, decentralizovaného systému kontroly prostredia a prostredníctvom vstavaného integrovaného riadiaceho systému“ [4].

Podľa D. A. Coggana: „Správa technických zariadení inteligentných budov v USA zahŕňa komputerizovaný systém, ktorý zaznamenáva a riadi jednotlivé operácie, hlavne energetické a životchrániace systémy. Aj keď potenciálne existuje jeden veľký riadiaci systém, ktorý v sebe integruje správu všetkých technických zariadení, je takéto riešenie prakticky aj ekonomicky nevýhodné. Výhodnejšie je použiť prepojenie medzi jednotlivými subsystémami ako – osvetlenie, protipožiarne zabezpečenie, bezpečnostný systém – možnosť vzájomnej komunikácie.“ [2].

Od roku 1987, americká spoločnosť pre kúrenie, chladenie a klimatizovanie budov pracuje na vývoji dátovo otvoreného komunikačného protokolu nazvaného BACnet. Tento protokol umožňuje hromadnú kontrolu mnohých systémov.

Konkurenční výrobcovia navzájom spolupracujú pri jeho výrobe. Na začiatku 80. rokov v USA pretrvávala energetická účinnosť ako vrcholová priorita pri návrhu inteligentných budov. Cieľom inteligentných budov v USA je redukcia spotreby energie na minimum bez ohrozenia komfortu spotrebiteľa. Z tohto dôvodu sa začali v USA v inteligentných budovách využívať komputerizované systémy.

Stratégie použité pri správe technických zariadení pre redukciu energie v inteligentných budovách v USA zahŕňajú funkcie: Programovanú funkciu start / stop, Optimálny start / stop, Prevádzkové okruhy, Nastaviteľný reset, Limit požadovaného odberu elektriny, Prispôsobivú kontrolu, Optimalizáciu chladenia, Optimalizáciu ohrevu vody, Optimalizáciu zdrojov energie, a i.

Inteligencia v inteligentných budovách v USA berie ohľady na ochranu zdravia pozostávajúcu z využitia vyspelej technológie pre maximalizáciu komfortu a súčasne minimalizuje poplatky za prevádzku. Inteligencia s ohľadom na telekomunikácie v inteligentnej budove pozostáva z ponuky mnohých sofistikovaných telekomunikačných služieb, so značne redukovanými poplatkami za služby pre nájomcov budovy, čo je spôsobené skutočnosťou, že zariadenie je rozdelené na mnohých užívateľov. Telekomunikačné služby v inteligentnej budove v USA zahŕňajú zariadenia ako: súkromná telefónna ústredňa, audiovizuálne zariadenia, videokonferencia, satelitná komunikácia, elektronická pošta, intranetový a internetový prístup.

Projektanti a vlastníci budov v USA sú vystavení tlaku zo všetkých strán, aby implementovali najnovšie technológie pre inteligentné budovy. Obávajú sa, že ak to neurobia, ich štandardnú budovu ťažšie prenajmú. Táto obava je veľká motivácia pre investorov inteligentných budov v USA.

Podľa odborníka na inteligentné budovy z College of Architecture and Urban Planning, University of Michigan, Jong-Jin Kim: „Inteligentná budova v USA sa významne nelíši od štandardných budov.“ [4] Ďalšia skutočnosť podľa autorovej štúdie poukazuje, že v USA je dôležitejšie samotné označenie budovy za inteligentnú, ako jej implicitná inteligencia. Preto je pre budúcnosť inteligentných budov dôležité už v koncepte inteligentnej budovy primárne zohľadňovať kvality architektonického riešenia pred technológiami, ktoré zabezpečujú iba krátkodobé výhody.

Recenzent: prof. Ing. Dušan Petráš, PhD.
Stavebná fakulta STU v Bratislave

Literatúra:

[1] Clements – Croome, D.: Intelligent buildings – Design, Managment and Operation. New York, 2004, str. 6, ISBN: 0727732668
[2] Coggan, D. A.: Fundamentals of industrial control. New York: ISA, 2005, str. 46 ISBN: 9781556178634
[3] Fowler, S. W. – Readman, J. W.: Intelligent construction. In: Engineering Digest, 1985, č. 11, London, ISBN: 0013-7901
[4] Kim, J. J.: Intelligent building technologies – a case of Japanese buildings. In: The Journal of Architecture, 1996, č. 1, str. 28 – 36, ISBN 10: 0965279529
[5] Joshi, V. – Ketkar, S.: Intelligent buildings. In: Konferencia Harbinger group of Connecticut, Washington, 1993

[6] Standard Classification of and Related Sitework – UNIFORMAT II, Dostupné na www.uniformat.com
[7] Intelligent buildings assessment methodology, 2007, dostupné na http:// www.ibuilding.gr/definitions.html, 23. 11. 2007

Převzato z partnerského časopisu EUROSTAV.

Klíčová slova: