Optimalizace návrhu inteligentních budov podle potřeb budoucích uživatelů

Úvod

Stavba je podľa stavebného zákona stavebná konštrukcia pevne spojená so zemou. Každá stavba je jedinečná. Rovnaký projekt postavený v inom prostredí vykazuje odlišné zmeny, deformácie, inak pôsobí na okolie. Tak ako stavebný objekt – budova, aj užívatelia budov a ich očakávania od inteligentnej budovy sú rozdielne. Náhľad na inteligenciu je veľmi odlišný, jedná sa o problém na pomedzí sociológie, ekonómie, technických zariadení budov, strojárenstva, IT, architektúry a pod. a závisí od ekonomického zázemia, kultúrnych tradícií, sociálneho prostredia či povahy koncových užívateľov.

Základným bodom je definovanie čo to inteligentná budova je. Ako sa jej inteligencia prejavuje. Dá sa dosiahnuť aj iným spôsobom ako investovaním „veľkých peňazí“ do techniky?

Definícia „inteligentnej budovy“

Pojem inteligentnej budovy sa začal objavovať v 80. rokoch minulého storočia. Problematika inteligencie budov dodnes nie je samostatnou vednou disciplínou.

Pojem inteligencie sa mení v čase aj priestore. V rozličných kultúrach je definícia inteligencie budov rozdielna. Už Albert So a Alvin Wong [1] zhrnuli základné definície týkajúce sa pojmu inteligentná budova.

Definícia „inteligentných budov v USA“. V USA definoval pojem inteligentná budova Americký ústav pre inteligentné budovy. Definuje ju ako budovu, ktorá zabezpečuje produktívne a nákladovo efektívne prostredie pomocou optimalizácie štyroch základných prvkov – stavebnej konštrukcie, technických zariadení, služieb manažmentu a ich vzájomných vzťahov. Inteligentná budova pomáha vlastníkom, property manažérom a užívateľom realizovať ich predstavy a ciele v rozmedzí nákladov, komfortu, bezpečnosti, dlhotrvajúcej flexibility.

Definícia „inteligentných budov v Európe“ bola vytvorená v Anglicku, kde definovali inteligentnú budovu ako vytvárajúcu vnútorné prostredie, ktoré maximalizuje schopnosť správnej činnosti obyvateľov budovy a zároveň umožňuje účinný manažment zdrojov s minimálnymi nákladmi na zariadenie a vybavenie počas životnosti budovy.

Definícia „inteligentných budov v Singapure“. Ministerstvo verejných prác presne stanovilo čo má budova spĺňať, aby mohla byť označená za inteligentnú:

• musí obsahovať vyspelé automatizačné a kontrolné systémy na monitorovanie rôznych zariadení na vytvorenie komfortného pracovného prostredia pre nájomníkov,
• musí vytvoriť dobrú infraštruktúru sietí na zabezpečenie prenosu informácií medzi podlažiami,
• budova musí zabezpečiť adekvátne telekomunikačné prepojenia.

Ďalšia definícia bola použitá v Číne, kde sa využilo spojenie „3A“. Označovalo tri základné automatické funkcie, ktoré má budova obsahovať – automatickú komunikáciu (CA), automatizované kancelárie (OA) a automatizáciu riadenia budovy (BA). V určitých prípadoch sa k nim pridávali aj systémy požiarnej ochrany (FA) a automatickej údržby .

Definícia inteligentných budov v Japonsku hovorí o tom, že inteligentná budova sa posudzuje z hľadiska štyroch aspektov:

• podľa funkcie centra na prijímanie a vysielanie informácií na podporu účinnosti manažmentu,
• podľa miery uspokojenia vhodnosti prostredia pre ľudí pracujúcich v budove,
• podľa racionálnosti správy budovy na zabezpečenie starostlivejších administratívnych služieb za nižšie ceny,
• podľa rýchlosti, pružnosti a ekonomických odoziev na meniace sa sociálne prostredie.

V Hongkongu do definície podľa Ázijského inštitútu pre inteligentné budovy zahrnuli požiadavky na:

• environmentálne priaznivé zachovanie zdravia a energie,
• využitie a pružnosť priestorov,
• prevádzku a údržbu počas životnosti budovy,
• komfort pre ľudí,
• výkonnosť práce,
• odolnosť proti požiaru,
• kultúru (organizácie),
• imidž špičkovej technológie.

Obrázok 1: Budovy ohodnotené certifikátom podľa Honkongskej definície (zľava: Honkong Two IFC, Honkong Science Park)

Je to jedna z najuniverzálnejších definícií, ktorá zahŕňa kľúčové faktory, s rôznou prioritou. Ako prvá z definícií zahŕňa dve dimenzie: potrebu developerov, majiteľov a užívateľov budov a na druhej strane podporné technológie.

Každá z definícií pristupuje k inteligentnej budove z inej perspektívy. V Ázijských krajinách sa prikladá dôraz na technológie a využitie high-tech. V Európe sa zameriava na spolupôsobenie človeka a konštrukcie. Dôraz je kladený na maximalizovanie pohody pre užívateľa. Na druhej strane v USA je na prvom mieste znižovanie nákladov a až potom sa stavia užívateľ.

Inteligentná budova z rôznych pohľadov

Tak ako je inak vnímaná inteligentná budova v jednotlivých krajinách, takisto rozdielne je vnímaná z pohľadu investora, projektanta, správcu či budúceho užívateľa.

Investor – Zámerom investora je poskytnúť užívateľovi maximálny komfort pri najnižšej cene a dosiahnutí maximálneho zisku.

Projektant – Hlavným poslaním projektanta je vytvoriť plne funkčnú konštrukciu so zameraním na dizajn.

Správca – V súčasnej dobe sa veľké nároky kladú na maximálne zníženie prevádzkových nákladov. Práve správca má na zodpovednosti sledovanie a čo najefektívnejšie riadenie a prevádzkovanie budovy počas jej užívania.

Budúci užívateľ – Pre užívateľa je okrem nákupnej ceny a nízkych prevádzkových nákladov veľmi dôležitá aj obsluha domu. Tá musí byť jednoduchá, aby dochádzalo k minimalizácii obsluhujúcej techniky a k dosiahnutiu celkovej pohody.

Pod inteligenciou v budove vnímame jednak zložité technické zariadenia, ale aj prvotný návrh, ktorý ovplyvňuje ďalšie náklady.

Ako znížiť náklady vhodným návrhom

Už pri dobrom návrhu, pri ktorom sa rešpektujú základné typologické predpoklady sa tieto náklady dajú efektívne riadiť. Pri správnom návrhu, aby bola budova energeticky efektívna musíme sa na ňu pozerať ako na nízkoenergetickú, prípadne pasívnu.

Obrázok 2: Rozdelenie inteligencie budovy

Každý typ budovy môžeme zmeniť návrhom a vložením určitej formy inteligencie. Táto môže byť pasívna alebo aktívna.

Pasívna inteligencia je daná už architektonickým návrhom, ktorý zasadí budovu do okolia, vo vzťahu k svetovým stranám, k prístupovým komunikáciám. Zároveň berie do úvahy okolie, zástavbu v blízkosti a podobne. Takisto aj použitím vhodných materiálov, ktoré nezaťažujú životné prostredie môžeme vplývať pozitívne na prostredie v ktorom sa človek nachádza. Pasívna inteligencia je taktiež definovaná pri realizácii stavby. Dodržiavanie technologických postupov a precízne odvedenie práce je dôležitým prvkom, aby si budova mohla ponechať status inteligentnej aj v skutočnosti, nie len na papieri.

Aktívnou inteligenciou sa rozumie inštalovanie moderných technológií, ktoré budovu prispôsobujú vonkajším podmienkam (slnečnému žiareniu, UV lúčom, teplu, vetru, ...) či požiadavkám užívateľov (chladenie, vykurovanie, požiarna bezpečnosť, komunikácia, ...) [2].

Medzi základné technické zariadenia budovy sa radia:

• Energetické zariadenia (vykurovanie, chladenie, ohrev teplej vody, ventilácia, meranie a regulácia),
• Osvetlenie,
• Výťahy,
• Komunikácie,
• Elektronický zabezpečovací systém,
• Požiarna ochrana,
• Žalúzie a otváranie okien, ...

Pasívna a aktívna inteligencia sú jednoznačne previazané, pretože ani najvýkonnejšie a najvyspelejšie automatizované riadenie neurobí budovu efektívnejšou, pokiaľ technológie nebudú plne využívať potenciál stavebnej konštrukcie, okolitého prostredia a individualitu obyvateľov.

Obrázok 3: Príčiny a dôsledky vzniku diskomfortu

Pri celkovom návrhu inteligentnej budovy musíme zvážiť, či je návrh zdrojovo efektívnym riešením. Uvažujeme nasledujúci príklad [3]. Riadiaci systém vykurovania ušetrí ročne oproti klasickému vykurovaniu 100 Eur a na jeho výrobu boli spotrebované 2 tony surovín. Je tento systém „inteligentný“ či ekologický ak jeho cena (výroba) a nasadenie stojí 50 000 Eur a jeho životnosť je 30 rokov? Je tento systém „inteligentný“ (ekologický) ak sa na jeho spracovanie spotrebovalo 2 tony materiálov a výroba systému spotrebuje viac energie aké sú úspory tohto systému? a pod. Je evidentné, že na posúdenie efektivity určitého riešenia nám nestačí určiť cenu a prínosy, ale treba dôsledne zvážiť celý životný cyklus.

Z uvedeného vyplýva, že pri aplikácii inteligencie do budov je veľmi dôležitá optimálna miera, ktorá užívateľovi ponúka maximálny štandard a zvyšuje hodnotu budovy, ale zároveň nespôsobuje užívateľovi prostredia stres a nezvyšuje finančné nároky na užívanie budovy.

Záver

Ako hovorí Števo [4], budova ako produktívne a nákladovo efektívne prostredie musí reflektovať zdrojovú a energetickú efektívnosť, ako aj hospodársku opodstatnenosť v rámci celku aj v rámci jednotlivých častí (stavebnej konštrukcie, technických zariadení, služieb – manažmentu a ich vzájomných vzťahov).

Optimálny návrh budovy musí zahŕňať požiadavky z oblasti elektrotechniky, informatiky, strojárenstva, technických zariadení budov, psychológie, sociológie, architektúry, ergonómie a mnohých iných disciplín.

Takýto návrh preto predstavuje veľmi náročnú optimalizačnú úlohu. Avšak práve optimálnosť návrhu sa v najväčšej miere prejaví v energetických požiadavkách budovy, resp. v jej vplyve na životné prostredie. Treba ešte raz zdôrazniť, že nevhodne (architektonicky a technologicky) navrhnutá budova so špičkovou riadiacou technikou bude stále vykazovať horšie charakteristiky ako optimálne navrhnutá budova bez riadiaceho systému. Preto je nevyhnutné, aby architektonický koncept úzko spolupracoval s technológiou a naopak.

Použitá literatúra

• [1] So A. – Wong A. (1999), A new definition of inteligent buildings for Asia, www.emerald-library.com
• [2] Stanek J. (2010), Inteligentná budova?, idbjournal 2010
• [3] Števo S. (2011), Trendy v oblasti inteligentných budov, Eurostav 3/2011 str. 18–20
• [4] Števo S (2011), Inteligentná budova – architektúra vs. Technika, idbjournal 2011 str. 29–30
• [5] Puškár B. (2010), Inteligentné budovy na bývanie, Ústav architektúry obytných a občianskych budov, FASTU Bratislava