Використання BMS для створення комфортного середовища

 

Чотири основні напрями

Корисно почати з розгляду того, що таке розумна будівля? Існує безліч різних визначень, але всіх їх об’єднує розуміння того, що розумна будівля використовує технології не лише для забезпечення ефективного використання ресурсів, але й для створення безпечного та комфортного середовища для її мешканців. Ми бачимо чотири основні напрями того, чого люди хочуть від своїх розумних будівель: гнучке використання простору; цифрова трансформація; вимога здоров’я та безпеки; і сталість.

Останнім часом важливість гнучкого використання простору зросла. Covid змінив робоче середовище: вплив домашньої/гібридної роботи на офісне середовище перевершив усі очікування більшості людей. Як великі, так і малі компанії переоцінили свою потребу у звичайних офісних приміщеннях. Деякі повністю відмовилися від них, вимагаючи змінити початкове призначення будівель; інші змінили структуру свого робочого середовища, щоб відобразити різні моделі роботи. Це привернуло особливу увагу до того, як реагувати на те, як використовуються простори.

Цифрова трансформація відбувається в усіх сферах нашого життя: від технологій, що використовуються в наших домівках, до технологій, які стимулюють зростання комерційних «розумних» будівель. Інтернет речей продовжує зростати в геометричній прогресії, при цьому сучасні BMS зазвичай включають значні обсяги даних від потенційно тисяч системних пристроїв, які постійно надсилають і отримують інформацію.

Здоров’ю та безпеці стали приділяти більше уваги на багатьох підприємствах, особливо після пандемії Covid. Забезпечення того, щоб робоче середовище було не лише безпечним, але й справді сприяло зміцненню здоров’я та добробуту людей, які перебувають у будівлі, тепер є основною метою.

Те саме й зі сталістю, яка зазвичай є одним із перших питань при будівництві та експлуатації нової будівлі. Коли ви розглядаєте статистику, що стосується проблем декарбонізації штучного середовища, легко зрозуміти, чому. Близько 40% усієї енергії використовується будівлями (основними споживачами є опалення та освітлення), при цьому 36% глобальних викидів вуглекислого газу, пов’язаних з енергетикою, припадає на будівлі. Це означає, що будівлі є найбільшим джерелом споживання енергії, а іншими основними джерелами є транспортування, переробка та виробництво. Додайте до цього зростання цін на енергоносії, а також ширше впровадження екологічних норм, і легко зрозуміти, чому сталий розвиток посідає важливе місце в порядку денному будівництва, а компанії прагнуть продовжити шлях до чистого нуля.

Різні рівні автоматизації

BMS може допомогти вирішити всі ці проблеми. Рівень автоматизації визначає, наскільки доступним є контроль: від базових систем початкового рівня, за допомогою яких керування ґрунтується на потребі приміщення, до систем, які ефективно автоматизують усю роботу будівлі – опалення та кондиціонування повітря, водопостачання та водовідведення, електропостачання та освітлення. Усі вони можуть бути об’єднані в мережу для зв’язку одне з одним, щоб забезпечити централізоване керування через інтелектуальну BMS.

Енергоефективність була (і залишається) ключовим чинником розвитку BMS. Класи енергоефективності BACS у стандарті EN ISO 52120-1 являють собою посібник для стратегій, які можуть бути прийняті за допомогою системи, заснованої на споживанні/керуванні. Він варіюється від неефективності класу D до найвищої ефективності, представленої класом A. Підвищуючи продуктивність будівлі з класу C до класу A, можна досягти економії енергії до 30% лише за рахунок покращення конструкції та реалізації системи керування.

Однак одне з найважливіших досягнень у підвищенні енергоефективності будівель фактично пішло на користь їхньої ефективності з точки зору добробуту мешканців. Старі будівлі, як правило, добре вентилювалися, тоді як нові будівлі проєктуються практично герметично. Хоча це, безумовно, покращує оптимізацію енергоспоживання, у результаті свіже повітря більше не потрапляє до будівель. Тому якість повітря в будівлі може погіршитися через збільшення кількості CO2, вищу вологість і збільшення кількості забруднювальних речовин.

Якість повітря

Дослідження показують, що більшість людей проводить близько 90% свого часу в приміщенні, тому внутрішнє середовище є ключем до нашого здоров’я, особливо з огляду на те, що рівень забруднення в закритих приміщеннях зазвичай у 2–5 разів вищий. Фактично, погана вентиляція може становити понад 50% усіх лікарняних. Для тих, хто не постраждав від такого несприятливого впливу, продуктивність офісної роботи все одно може впасти більш ніж на 10% через погану якість повітря в приміщенні. Ми всі бували в будівлях, де погана вентиляція створювала задушливе середовище, що безпосередньо впливає на нашу когнітивну діяльність.

Необхідно враховувати не лише короткострокові наслідки для нашого здоров’я. Ті, хто постійно зазнає впливу нездорового навколишнього середовища, можуть страждати від низки довгострокових захворювань, включно з високим кров’яним тиском, прискореним серцебиттям, проблемами з нирками та кістками.

Подібні проблеми порушили питання про те, як можна керувати системами контролю не лише для підвищення енергоефективності, але й для покращення здоров’я тих, хто їх використовує.

По суті, існує дев’ять основ здорової будівлі: вентиляція, якість повітря, тепловий комфорт, вологість, пил/шкідники, освітлення, якість води, шум, а також безпека та захищеність.

Повертаючись до умов у приміщенні, дослідження показують, що відносна вологість 40–60% ідеальна для здоров’я людини в приміщенні та зниження життєздатності вірусів. Оскільки кожна людина видихає приблизно 8 літрів повітря за хвилину, повітря, що вивільняється, містить CO2, а також краплі та аерозолі. Рівні CO2 слід підтримувати нижче певного рівня, щоб забезпечити добробут людей. Слід також приділяти увагу ЛОС (леткими органічним сполукам) і дрібним твердим частинкам PM2,5, які являють собою мікроскопічні частинки пилу.

Моніторинг і контроль

По-перше, вам потрібно мати можливість вимірювати ці значення, а потім мати можливість встановлювати елементи керування. Саме тут на допомогу приходять ефективні BMS, які відіграють центральну роль у проведенні сертифікації екологічно чистого будівництва (приклади: Well V1, Reset, LBC, Fitwel та LEED). У найпростішому вигляді це може бути просто керування вентиляцією, наприклад, моніторинг і регулювання температури. Наступним етапом є вентиляція з регулюванням за потребою (на основі CO2), яка покращує якість повітря та заощаджує енергію. Ще більш ефективною є вентиляція за потребою з активною фільтрацією, яка подає більше свіжого повітря за рахунок динамічного аналізу умов зовнішнього повітря, створення точного контролю перепаду тиску повітря, генерації такої ж кількості повітря та фільтрації PM2,5, але з використанням для цього меншої кількості енергії.

Дослідження показують, що підтримання рівня CO2 нижче 1000 ppm може підвищити продуктивність на 2–18%. Як уже зазначалося, рівень вологості 40-60% вважається ідеальним, що знижує передачу вірусу до 70%. Контролюючи рівень летких органічних сполук (ЛОС) у приміщенні, можна уникнути синдрому хворої будівлі, скоротити кількість прогулів і підвищити продуктивність.

З’єднання точок

З переходом до більш цілісного підходу до керування будівлею з точки зору її активного внеску в добробут її користувачів необхідність підключення датчиків і пристроїв керування стає дедалі важливішою. Тепер доступні рішення, які дають змогу виконувати повсякденні завдання керування будівлею з одного місця через хмарний інтерфейс без додаткового шлюзу або програмного забезпечення. Сповіщення про тривоги стосовно потенційних проблем, а також графіки, що візуалізують історичні тенденції, можуть будь-якої миті надати змістовну інформацію про роботу будівлі, сприяючи оптимізації експлуатації будівлі.

Інтуїтивно зрозумілий онлайн-доступ може бути доступний через настільний комп’ютер або смартфон. Важливо, щоб такі інтерфейси могли підтримувати низку протоколів зв’язку для оптимізації підключення (дротового або бездротового) — BACnet, LoRaWan, M-Bus, Modbus і KNX — це протоколи, що використовуються в BMS.

Оптимізація потенціалу BMS

Цифрова трансформація є одним з основних драйверів розвитку розумних будівель.

Пандемія прискорила зміну ставлення до роботи, у результаті якої потреби співробітників стали посідати центральне місце на робочому місці. Створення умов, у яких приємно працювати, є стимулом для потенційних співробітників. Після того, як вони працевлаштуються, це навколишнє середовище може активно сприяти підвищенню їхньої продуктивності та здоров’я за рахунок оптимізації освітлення, температури, використання простору та якості повітря. Хоча BMS, безсумнівно, продовжують відігравати важливу роль у скороченні енергоспоживання, визнаючи їхню потенційну цінність для моніторингу та контролю навколишнього середовища в будівлі, вони також можуть зробити значний внесок у добробут.