V souvislosti s rostoucím důrazem na ekologii a udržitelnost se stále více hovoří o inteligentních budovách a jejich roli v efektivním využívání obnovitelných zdrojů energie.
„Slovo inteligentní znamená dynamickou, téměř živou schopnost budovy přizpůsobit se měnícím se denním podmínkám nebo střídáním ročních období, aby se dosáhlo snížení spotřeby primární energie v budově. Budova může být označena jako inteligentní jen tehdy, když využívá přírodních obnovitelných zdrojů energie slunce, světla či větru, vzduchových proudů nebo vody či země jako zdroje tepla, aby zabezpečila požadavky na budovu, pokud jde o vytápění, ochlazování a osvětlení.“ (Ing. arch. Miloš Florián z Ústavu stavitelství Fakulty architektury ČVUT, jeden z našich předních odborníků na tuto tematiku, v prvním čísle IV. ročníku časopisu ASB).
Hovoří-li se tedy o „inteligentních budovách“, hovoří se obvykle také o snižování energetické náročnosti, a tedy o snižování provozních nákladů. Téma inteligentních budov tak má významný dopad celospolečenský zejména v oblasti ekologie, šetrnosti k životnímu prostředí, upřednostňování obnovitelných zdrojů energií jako základní moment filozofie „trvale udržitelného stavění“.
Co je to inteligentní budova?
S nástupem stavebních standardů pro pasivní domy přibyly do budovy další technologie, jejichž účelem je podpořit efektivní nakládání s energiemi a vodou. Ať už je to vzduchotechnika s rekuperací tepla, systém vnějšího stínění, plynule regulovatelné osvětlení, místní zdroje obnovitelné energie jako jsou tepelná čerpadla, fotovoltaické elektrárny či solární termické kolektory nebo systémy využívání podzemní či zadržené dešťové vody.
S tím samozřejmě přichází i otázka potřeby efektivního řízení těchto technologií, aby se jejich přínosy doplňovaly a navzájem posilovaly a zabránilo se jejich působení v protikladu. To vše navíc v systému, do kterého svými požadavky a interakcemi vstupují uživatelé budovy. Cílem je, aby se celá soustava chovala maximálně energeticky úsporně. Bez nadřazeného systému inteligentního řízení to prakticky není možné.
Čtěte také: Trendy v inteligentních sifonech
Uvedu příklad, uživatel kanceláře v zimě otevře okno: standardní systém s termostatem by při poklesu teploty v místnosti reagoval tak, že začne víc topit, chytrý systém však ví, že došlo k nestandardní operaci a upozorní uživatele, jak má situaci řešit. Podobně v horkém létě by systém neměl na otevřené okno reagovat snahou více chladit, chytrá budova ví, že uvnitř je uživatel a učinil nějaký krok, na který musí adekvátně reagovat - v tomto případě přestává chladit, přivírá vzduchotechniku a upozorní uživatele.
Řídicí systém inteligentní budovy by měl umět předvídat a reagovat na uživatele. S pomocí dobře seřízených technologií snímačů přítomnosti, inteligentního osvětlení, magnetů v oknech či venkovního stínění lze vytvářet velmi kvalitní a příjemné vnitřní prostředí a přitom znatelně šetřit náklady na provoz.
Přínosy inteligentních systémů
Vedle energetických úspor je určitě nejvýznamnějším přínosem zdravé vnitřní prostředí. Systémy dnes umí například na základě oxidu uhličitého čidla automaticky vyměnit vzduch v zasedací místnosti podle toho, kolik je v ní lidí, tak aby zajistily příjemné prostředí. Přestože moderní budovy umí fungovat i bez otevírání oken, zvlášť v přechodových obdobích roku by podle mě měl mít uživatel možnost otevřít si okno, protože venkovní vlhkost, vůně jarního vzduchu, to jsou prostě věci, které jsou příjemné, a chytrá budova musí umět dopřát k nim přístup také svým uživatelům.
Systémy chytrého řízení technologií jsou investicí do komfortu a v důsledku i do úspory času uživatelů. Neopomenutelným aspektem je také efektivní využití instalovaných technologií. Díky prediktivnímu řízení tepelná čerpadla nevyrábí víc než je předpokládaná spotřeba během následujících 12 či 24 hodin, zároveň systém vybere i vhodný způsob akumulace. Rozvržením výroby v čase také optimalizuje náklady při využívání různých zdrojů energie.
Také v oblasti výroby elektřiny na vlastních střešních či fasádních fotovoltaických panelech je velký prostor pro uplatnění automatického řízení. Zvlášť důležité je v rozsáhlejších areálech, kde nadvýroba elektřiny na jednom objektu může být snadno dodána ke spotřebě do dalších budov. Systém dnes umí pracovat i s předpovědí počasí, což umožňuje efektivní rozhodování o vhodném čase pro výrobu i akumulaci.
Čtěte také: Efektivní systém nakládání s odpady
Kde se systémy řízení nejvíce vyplatí?
Ideální jsou v tomto směru velké administrativní budovy, kde se pohybuje hodně uživatelů a jednotlivé kanceláře mají různé režimy využití. Aktuálně pracuji na oživení systému řízení v areálu na Svatopetrské v Brně, kde máme jak kancelářské prostory, tak bydlení a skladovacích haly. Také zde má systém inteligentního automatizovaného řízení velký význam. Naopak u monofunkčních budov se stálým režimem využívání takový systém velkou přidanou hodnotu nedává.
Za důležité považuji zapojovat do řízení také technologie hospodaření s vodou. S vývojem změny klimatu je jen otázkou, kdy pitné vody nebude dost, takže být připraven na zadržování a využívání dešťové vody je prozíravé. Zatím máme pitnou vodu levnou, ale je otázka, jak dlouho to bude trvat…
Budoucnost automatizovaného řízení
Velkou výzvou je zapojení strojového učení a umělé inteligence. Pro správné vyladění systému nebude třeba instruovat programátory k úpravě složitých algoritmů, ale procesor se adekvátním reakcím naučí sám na základě běžného užívání budovy. S využitím připojených měřičů a čidel obsazenosti bude umět předvídat. Tady vidím budoucnost, kdy systém se bude učit z databáze předchozích případů.
Na co myslet při přípravě projektu?
Systém v budově by měl být nastavený tak, aby co nejvíce věcí mohl nastavovat přes uživatelské rozhraní přímo technický správce či energetický manažer bez potřeby obracet se na programátora. Nezbytné je ale počítat hned od počátku s dostatečnou odbornou kapacitou a časovým prostorem na vyladění řídicího systému inteligentní budovy. Dodavatelé jednotlivých technologií dokáží vyřešit technický problém, ale neodladí provoz budovy, na to je třeba mít vyčleněné vlastní či externí kapacity. Úspory přijdou až s vyladěním. Samotné odregulování nové budovy trvá zhruba dva roky, dvě sezóny. Dále už by měl provoz fungovat pouze s mírnými zásahy.
Příklady inovativních technologií
Jedním z nejreprezentativnějších příkladů realizace budovy tohoto druhu je správní budova firmy Götz GmbH ve Würzburgu v SRN, tzv. „Sol - Skin“, která je charakteristická promyšlenou koncepcí struktury pasivních i aktivních prvků a zařízení budovy v návrhu a následné konkrétní realizaci do komplexní soustavy, sledující především maximální využití přirozených zdrojů tepla a přirozených způsobů chlazení, včetně získávání el. energie.
Čtěte také: Funkce chytrého koše Xiaomi
V pasivní oblasti je to především plnohodnotná „klimatická“ dvojitá fasáda s vertikálním i horizontálním pohybem vzduchu, v aktivní oblasti chladicí stropy, sluneční kolektory, fotovoltaické články a plynoelektrické kogenerační jednotky. „Sol - Skine“ je v oblasti ekologického stavění něco podobného, jako je Le Corbuisierova „Vila Savoye“ v oblasti moderního bydlení a architektury.
V posledních letech se můžeme v Evropě setkat s řadou budov, zejména v Německu (např. To platí i u nás, kde se rovněž v některých případech použily ve větší či menší míře inovativní technologie a metody stavebně technických řešení. Jsou to však také spíše dílčí řešení, použití některých prvků v oblasti tepelné techniky, v pasívní rovině pak především dvojité fasády (např. V rámci stavby areálu Tranzitního plynovodu a budov Federálního ministerstva paliv a energetiky v Praze na Vinohradech to byla dvojitá fasáda na administrativních budovách.
Na stavbě Televizního vysílače Ostrava-Hošťálkovice jsme aplikovali myšlenku předsazeného pláště snižujícího tepelnou zátěž objektu, kdy clonu zajištující komínový efekt tvoří smaltované plechy používané tehdy sériově na stavbě silážních věží. Při návrhu a realizaci spojových budov se spojovými technologiemi mají tyto momenty především význam ve snižování tepelné zátěže od slunečního záření, protože u těchto budov je hlavním vnitřním zdrojem tepla technologické zařízení pracující prakticky 24 hodin denně, takže snížení potřeby chladicího výkonu znamená vždy významný přínos.
Proto jsme pak tyto principy rozvíjeli a uplatnili je mimo jiné na stavbě automatické telefonní ústředny v Praze 6-Dejvicích, v Praze 6-Řepích a v Hradci Králové na stavbě Tranzitní telefonní ústředny. To byla v podstatě též předsazená hliníková clona před tehdejší typový boletický fasádní systém s možností uzavírání vzduchové mezery tak, aby otevřená v létě umožňovala funkci komínového efektu, a tím se docilovalo ochlazování objektu, naopak v zimě aby uzavřená vytvářela tepelný polštář.
V případě řešení stavby Televizního vysílače Praha-město mimo obecně inovativní tendence hrály důležitou roli aspekty tepelně-technických parametrů objektů v souvislosti s vytápěním na bázi elektrické energie spojené výraznou měrou s využíváním odpadního tepla z vysílačů. Realizace, které jsem zde uvedl, představují pouze aplikaci dílčích principů, nikoliv komplexnější systém.
Pro tuto budovu byla navržena řada inovativních technologií, zejména tepelná čerpadla, zařízení pro rekuperaci, chladicí stropy, zařízení pro solární ohřev užitkové vody a fotovoltaické články ve fasádním zasklení jako doplňkový zdroj elektrické energie. Budova byla dále vybavena centrálním řídicím systémem kompletní struktury stavby (tepelná technika, činnost elementů klimatické fasády, činnost měření a regulace, požární ochrana, zabezpečovací systém, sledování vnějších klimatických podmínek) s koncepcí realizace tzv.
Tento projekt byl zařazen v roce 2000 do programu „SENSOR“ EU a v listopadu 2001 prezentován na mezinárodní konferenci „Udržitelné stavebnictví a solární energie 2001“ v Brně.
V oblasti dispozičně-provozního uspořádání struktura dispozice přináší velmi flexibilní možnosti uspořádání pracovišť od buňkových, přes kombinované až po skupinové (open) kanceláře. To je mimo jiné umožněno zvoleným skladebným modulem 135 cm, kdy členění fasády navazuje na členění podhledu ve formě „bandrastru“ o šířce 15 cm (takže podhledové kazety chladicích stropů o délce 120 cm lze volně vyklápět), který umožňuje situovat dělicí příčky v každém z těchto modulů.
Jsou zde použity alternativní zdroje tepelné energie a to tepelná čerpadla „vzduch - voda“, která jsou zároveň zdrojem chladicí vody pro chlazení. Protože však provozní parametry topné vody jsou pouze do +45 °C a jednotky tepelných čerpadel lze provozovat pouze do venkovní teploty - 3 °C, je pro období s nižšími venkovními teplotami zároveň instalována plynová teplovodní kotelna jako zdroj tepla pro vytápění, která je ovšem v provozu vždy jen poměrně krátkou dobu z celého otopného období.
Ve snaze o zajištění vysokého standardu vnitřního klimatu a možnosti současného vytápění na neosluněné a i chlazení na osluněné straně objektu, zejména v přechodných obdobích jara a podzimu a ve snaze o maximální bezporuchovost instalovaného zařízení, bylo zvoleno řešení v podobě samostatných oddělených systémů.
Nízkoteplotní systém vytápění je řešen instalací deskových otopných těles do parapetu kancelářských prostor s dělením do každého modulu fasádního pláště. V částech oblouků, kde je prosklení fasády až k podlaze, jsou instalovány podlahové konvektory rovněž s dělením do každého modulu fasádního pláště.
Dělení otopných těles dle modulů fasádního pláště zabezpečuje maximální variabilnost užitných prostorů umožňující bez dodatečných úprav libovolné řešení velikosti kanceláří dle přání a požadavků nájemců.
Pro zajištění požadovaných parametrů mikroklimatu prostředí v letním období je navrženo chlazení kancelářských prostor v celém objektu systémem sálavého stropního chlazení pomocí tzv. „chladicích stropů“, které jsou řešeny do podhledových kazet s dělením, včetně regulačního systému rovněž podle modulů fasádního pláště, takže i tento systém vytváří optimální možnosti pro vnitřní dispoziční řešení velikosti kanceláří.
Zajištění vnitřních parametrů mikroklimatu prostředí je doplněno nuceným přívodem čerstvého vzduchu v hygienické normě, který je rovněž tepelně upravován (v zimě dohříván a v létě dochlazován, včetně zvlhčování).
Aktivní zařízení jsou v pevné vazbě na pasivní řešení tepelně technických vlastností budovy. Je to zejména použití dvojité fasády (splňující v plné míře současné přísné požadavky na její vlastní technické provedení) na převážnou část opláštění a stínění oken elektronicky ovládanými žaluziemi doplněné o pevné slunolamy, včetně využití vhodně dimenzovaných přesahů nadpraží v přímé souvislosti s průběhem oslunění budovy.
Samozřejmě, že nedílnou součástí celé této koncepce je centrální systém řízení. Konkrétně SBTI firmy Siemens, který zajišťuje optimální chod všech zařízení v budově, jak techniky prostředí, tak elektrické energie, požární ochrany a zabezpečení objektu.
tags: #inteligentní #budovy #obnovitelné #zdroje #energie
Oblíbené příspěvky:
Kontakt
Zelaná Hrebová, z.s.
[email protected]
IČ: 06244655
Paskovská 664/33
Ostrava-Hrabová
72000
Bc. Jana Veclavaková, DiS.
tel. 774 454 466
[email protected]
Jaena Batelk, MBA
tel. 733 595 725
[email protected]