Статията представя умните сгради, технологиите свързани с тях, начина на

Статията показва умните здания, технологиите свързани с тях, метода на потребление и връзките им с климатичните промени, както и умните енергийни решения, свързани с домовете и дава изясненост какво би трябвало да се направи, с цел да се реализира енергийно ефикасен дом и по какъв начин може да се реализира понижаване на разноските на жителите. В допълнение се концентрира върху тематиката по какъв начин и за какво умните здания оказват помощ за възстановяване на енергийната успеваемост в България, което е основен фактор за смекчаването на климатичните промени, битката със замърсяването, повишението на температурите и утежняването на човешкото здраве.

Добре пристигнали в ерата на умните градове, превоз и здания. Ще ви въведем в света на умните здания, като разгледаме тяхната еволюция, съставни елементи, технологии, изгоди, провокации и бъдещи трендове. Докато България към момента е на прага на внедряване на тези технологии, в доста други страни по света, те към този момент са част от живота на хората и им оказват помощ освен да улесняват ежедневните им действия, само че и да усъвършенстват разноските си и усъвършенстват метода им на живот. 

Какво съставляват умните здания?

Фигура 1. Умни здания. Източник: jamesteohart / Shutterstock

Умните здания употребяват новаторски технологии за дейно и икономично потребление на ресурсите, като в същото време основават безвредна и удобна среда за жителите. Умните здания могат да употребяват необятна гама от съществуващи технологии и са проектирани или преоборудвани по метод, който разрешава консолидираното на бъдещи софтуерни разработки. Сензори за интернет на нещата (Internet of things – IoT), системи за ръководство на здания, изкуствен интелект (AI) и добавена действителност (Augmented reality – AR) са измежду някои от механизмите, които могат да се употребяват в умната постройка за надзор и усъвършенстване на нейната успеваемост.

Какви са умните енергийни решения в домовете?

Умните домове са част от умните здания и градове и са изцяло решение, което свързва дейностите в дома ни и технологията IoT, с цел да сътвори цялостна, безвредна, комфортна, удобна и енергоспестяваща система за образован дом . В днешно време системите и устройствата за интелигентен дом са комфортни за прилагане и натъртват на цялостното взаимоотношение с потребителите. IoT се употребяват за свързване на разнообразни устройства, в това число системи за осветяване, контролиране на температурата, надзор на завесите, система за наблюдаване и сигурност, аудио- и видеооборудване, компютърно и информационно съоръжение, кухненски уреди, будилник, разчистване и така нататък Потребителите могат да ръководят тези устройства от разстояние посредством мобилни телефони, таблети и панели със сензорен екран, което е комфортно за ръководство сред ежедневните отговорности, домакинските уреди и други устройства за образован дом. Освен това умните устройства са високоефективни, защото могат автоматизирано да се приспособяват към изменящите се енергийни потребности. Това от своя страна способства за намаляване на климатичните промени, и най-много спомага за решение на проблемите, свързани с повишението на температурите в градска среда и метода на живот.

Примери за технологии употребявани в умния дом

Устройствата на умния дом са свързани между тях и могат да бъдат налични посредством потреблението на смарт телефон, таблет, преносим компютър и други По-долу са изброени образци на най-често употребяваните технологии свързани с умния дом. 

• Умни тв приемници – свързват се с интернет, с цел да имат достъп до наличие посредством приложения, като да вземем за пример видео и музика по поръчка. Някои интелигентни тв приемници включват и различаване на глас или жестове.
• Умни системи за осветяване – като се изключи че могат да се ръководят отдалечено и да се персонализират, могат да откриват и по кое време жителите са в стаята и да контролират осветлението съгласно потребностите. Умното осветяване може също по този начин да се саморегулира по отношение на съществуването на дневна светлина.
• Умни термостати – като да вземем за пример Гугъл Nest, са снабдени с интегриран Wi-Fi, който разрешава на потребителите да възнамеряват, следят и управляват отдалечено температурата в дома.
• Умни ключалки – притежателите на жилища могат да употребяват умните ключалки и устройства за отваряне на гаражни порти, с цел да позволяват или не разрешават достъпа на гости. Могат също да разпознават по кое време жителите са наоколо и да отключват вратите за тях.
• Умни камери и системи за сигурност – благодарение на интелигентни охранителни камери и звънци за врата, като да вземем за пример Ring, жителите могат да следят домовете си, до момента в който са на открито. Интелигентните датчици за придвижване могат да разпознават разликата сред жители, гости, домашни любимци и крадци и могат да изпращат вести до управляващите, в случай че бъде засечено съмнително държание.
• Интелигентна грижа за домашни любимци и тревни площи. Грижата за домашните любимци може да бъде автоматизирана със свързани хранилки, а домашните растения и тревните площи могат да се поливат благодарение на свързани таймери.
• Интелигентни кухненски уреди – включват интелигентни кафемашини, които могат автоматизирано да подготвят кафе в програмирано време; интелигентни хладилници, които наблюдават периодите на валидност, вършат описи за извършване на покупки или даже основават предписания въз основа на съставките, които са в наличност; постепенно готвещи печки и тостери; както и перални и сушилни машини.
• Интелигентни домашен монитори – могат да вземем за пример да усетят пресилване в електрозахранването и да изключат уредите, да усетят повреди с водата или заледяване на тръбите и да спрат водата, с цел да не се наводни домът.
• Интелигентни щепсели се свързват към стенните контакти, с цел да трансформират елементарни домашни устройства, като лампи и вентилатори за таван, тъй че да могат да се ръководят отдалечено посредством мобилни приложения и гласови асистенти.

Какви са изгодите от умните здания? 

Въпреки че има избрани провокации, свързани с умните здания, да вземем за пример първична инвестиция, сигурност на данните, проблеми със съвместимостта и сложността за приложимост, те оферират голям брой преимущества, в това число енергийна успеваемост, усъвършенстван комфорт и улеснение, нараснала сигурност и сигурност, нараснала резистентност и усъвършенствана продуктивност. По-долу са прегледани най-основните преимущества:

• Намаляване на потреблението на сила е едно от най-големите преимущества на умната постройка освен във връзка с понижените разноски и въглероден отпечатък, само че също по този начин и за намаляване на следствията от климатичните промени. С сходна постройка потреблението на сила може да се управлява и автоматизира за всяка зона, което значи, че нито една част от постройката не се отоплява, охлажда или осветява, когато не се употребява и по този метод се взема решение казусът с неефективното потребление на сила и неустойчивите практики в общоприетите здания.
• Прогнозната поддръжка е от значително значение за всяко съоръжение или система, с цел да се подсигурява, че работи по най-хубавия метод и продължава да бъде ефикасна, като по този метод се лимитира нуждата от скъпи подмени. Умните здания могат да употребяват данните, събрани от всяка обвързвана система и нейните датчици, с цел да плануват по кое време всяка част от оборудването се нуждае от инспекция и поддръжка.
• Автоматизацията е друго главно преимущество на умната постройка, както и опцията за въвеждане на персонализирана автоматизация, което оказва помощ и да се усъвършенства сигурността на жителите при положение на повреда. 
• Осигуряване на скъпа информация за постройките – умната постройка непрестанно събира данни от вътрешните системи, от потреблението на сила до броя на жителите и други Следователно тя може да дава основни модели и трендове в държанието на работното място, ресурсите и потреблението на постройката, които по-късно могат да бъдат употребявани за взимане на по-ефективни решения за възстановяване на потреблението на постройката.
• Данни в действително време – опцията за приемане на данни в действително време, може да повлияе на осъществяването на незабавни и ефикасни дейности. Това води до постройка, която е реактивна и гъвкава към настоящото си потребление и затова може да бъде оптимално ефикасна.
• Намаляване на общите разноски – по-ефективната постройка води до понижени разноски, заради по-добро и по-информирано и постоянно автоматизирано взимане на решения.
• Подобряване комфорта и благосъстоянието на жителите – умната постройка дава усъвършенствана дарба за ръководство на основни фактори на околната среда, като стайна температура и осветяване, които могат да подобрят качеството на въздуха в пространствата и равнищата на осветяване. Освен това могат да бъдат измервани разнообразни индикатори като равнища на въглероден диоксид и вентилационен поток, с цел да могат да се реализиран допустимо най-хубавите условия в дома.
• Подобряване успеваемостта на работата – умната постройка е проектирана да усъвършенства комфорта на жителите, надлежно това може да способства за възстановяване на работната работливост.
• Подобрена сигурност – умната постройка може да усили оптимално успеваемостта на системата за сигурност и разрешава потреблението на разнообразни интелигентни функционалности за сигурност и съоръжение за наблюдаване, ръководство и отбрана на постройката, като интелигентни ключалки на вратите, аларми, камери и др. 

Какво е къща с нулева консумация на сила и социална постройка с нулево ползване на сила?

В последните години проблемите свързани с климатичните промени и световното стопляне нарастват от ден на ден, което постанова подходи и способи свързани с нулева сила и декарбонизация. Когато приказваме за възобновима сила, в това число произвеждане на слънчева сила, следва да разгледаме две основни концепции – къща с нулева консумация на сила и постройка с нулево ползване на сила. Те се отнасят до енергоспестяващ дизайн и конструкция на здания и е потвърдено, че могат да понижат годишното ползване на сила на практика до нула.

Къща с нулево ползване на сила (Zero Energy House – ZEH)

Това е къща, която реализира обилни икономии на сила, като в същото време резервира качеството на вътрешната среда посредством доста възстановяване на изолационните характерности на фасадата и въвеждане на високоефективни системи за съоръжение, както и посредством въвеждане на ВЕИ, като да вземем за пример фотоволтаично произвеждане на сила. Целта на къщата с нулево ползване на сила е да се реализира нулев годишен баланс на потреблението на първична сила.

Сграда с нулево ползване на сила (Zero-energy building – ZEB)

Сградата с нулево ползване на сила има за цел да реализира нулев енергиен баланс. Тъй като не е допустимо да се приключи работата на осветлението, климатизацията, офис оборудването и индустриалните уреди, количеството употребявана сила се понижава посредством икономисване на сила. Потреблението на сила, което не може да бъде изцяло понижено, може да бъде покрито от възобновима сила.

Основното преимущество на постройката с нулево ползване на сила е, че може да усили резултата от намаляването на разноските за комунални услуги. Ако се реализира висока степен на изолираност и херметичност посредством възобновяване на постройката, елементарно може да се понижи времето, през което се употребява климатичната апаратура. Освен това, в случай че има основана конструкция, която разрешава лесното нахлуване на слънчева светлина, е допустимо да се понижи честотата на потребление на осветителни уреди. Сградата с нулево ползване на сила освен пести сила, само че и води до уравновесено ръководство на околната среда посредством понижаване на парниковите газове . Подобно ръководство и действия могат да подобрят цената на постройките.

Примери за умни здания от света

Интелигентните здания символизират напредъка на актуалната инфраструктура и нейното взаимоотношение с автоматизираните системи за ръководство, обработката на данни и изкуствения разсъдък. Умните здания стават все по-разпространени, защото дават разнородни потребни услуги. По-долу са посочени няколко образеца за умни здания от Европа, Азия и Америка. 

Edge, Амстердам, Холандия, вид офис. Edge е постройка с „ нулево чисто наличие “, което значи, че 100% от силата ѝ идва от възобновими източници. Нейните 4200 квадратни метра слънчеви панели, множеството от които са ситуирани на покривите на околните здания, обезпечават цялата сила на постройката. Сутеренът е оборудван със зарядни станции за електрически коли и има 500 паркоместа за колела.

Снимка 2. Edge, Амстердам, Холандия. Източник: www.hollandfoto.net / Shutterstock

800 FULTON MARKET, Чикаго, Илинойс, вид смесено предопределение. Това е една от най-умните здания в Чикаго. Дизайнът ѝ е спечелил LEED Platinum, WELL Gold и платинени документи от двата стандарта за интелигентни здания: SmartScore и WiredScore . Притежава повече от 8000 IoT датчика за записване на данни за заетостта и платформа за ръководство, която е основана на облак и свързва 12 обособени сградни системи и това са единствено няколко от интелигентните функционалности, които постройката може да предложи. 

Algenhaus, Хамбург, Германия, вид жилищна постройка. Хамбург е домът на първата постройка в света, която е оборудвана с фасада от биореактори. Сградата разполага с фасада, която по едно и също време изолира и създава сила. В постройката се отглеждат водорасли, които създават биогаз, който може да се употребява като гориво или за отопление.

Снимка 3. Algenhaus, Хамбург, Германия. Източник: ricochet64 / Shutterstock

Умни къщи във Фуджисава, Япония. Инфраструктурата на град Фуджисава съставлява интелигентна мрежа, която свързва всяка постройка с централна енергийна мрежа в действително време. Всяка къща е оборудвана със слънчеви панели за генериране на електричество, система за топла вода, задвижвана от термопомпа “ECO-CUTE ”, и първия в света домакински генератор “ENE-FARM ” с горивни кафези. След това те се подават към саморазпределящата се система за ръководство на домашната сила ( “SMARTHEMS ”), която преразпределя силата към къщата.

Снимка 4. Умни къщи във Фуджисава, Япония. Източник: MarinaSkyf / Shutterstock

Какво се случва в България и има ли умни здания у нас?

Примерите за умни здания в България, за жалост, не са постоянно срещано събитие, защото застрояването и закупуването на сходен парцел изисква в началото по-големи вложения, само че за сметка на това на по-късен стадий умните здания разрешават висока възвращаемост, обвързвана с енергийна успеваемост и оптимизацията на потреблението на сила. Предполага се, че с въвеждането на новите регламенти на Европейски Съюз от 2030 година, всички нови здания ще би трябвало да бъдат чисто нулево въглеродни (сгради с нулево ползване на сила, които създават задоволително възобновима сила, с цел да отговорят на личните им условия за годишно ползване на сила.), а от 2050 година всички съществуващи здания ще би трябвало да бъдат такива. 

По-долу са показани положителни образци от пионерни умни жилищни, офисни и общински здания в България.

• Smart tower в София е актуален жилищен комплекс с визия за смяна в чувството за живот в града, който предлага улеснения от вида “Home Without Borders ”. Сградата употребява идея за мъдро зелено и стабилно строителство, решения за дейно потребление на водата и електрическата енергия, както и решения за понижаване на въглеродните излъчвания. Smart tower възнамерява даването на персонално приложение на всички живущи и работещи в постройката, което включва услуги, които да бъдат ръководени елементарно и налично чрез мобилно устройство, позволяващо надзор на умния дом, достъп до видеонаблюдение и услугите в постройката, както и персонифицирана информация обвързвана с битовите сметки и заплащания. 
• NV Residence e офисно-жилищен план в София, който следва най-актуалните градоустройствени и архитектурни трендове: многофункционалност, обширни споделени пространства в разнообразни зони на постройката, богато озеленени покриви и фасади, архитектурен контур, съгласуван с подтекста на средата, в която е разположен. Сградата e с троен стъклопакет, тритръбна отоплителна и вентилационна система и система за ръководство и мониторинг на процесите в постройката. Сградата ще бъде сертифицирана със документ LEED Gold, световно приет знак за реализирани стандарти в зелени и устойчиви здания.
• В София е внедрена първата интелигентна детска градина и система за произвеждане на зелена сила и умни комунални услуги. Това в най-голямата детска градина в София и България – 76 ДГ „ Сърничка “, в кв. Младост. Проектите са пилотни и са част от Програмата „ Пясъчник за нововъведения “ на Столичната община и звеното за цифровизация, нововъведения и икономическо развиване “Иновативна София ”.
• Жилищен план в кв. Витоша София е първата жилищна постройка в България сертифицирана по стандарта за стабилно строителство „ EDGE “. За построяването на постройката се загатва потреблението на архитектурна композиция от висок клас минерална мазилка, в композиция с вентилируема фасада от HPL плоскости, PVC дограма Schüco и стъклопакет с най-високи енергийно-ефективни характерности. Отоплението и охлаждането е планувано посредством геотермална инверторна термопомпа с вградени циркулационни помпи, външен модул за активиране на изстудяване, ръководство на системата и други Изборът на дизайн, изработен за този план, планува икономисване на сила в диапазона от 43% до 50%, икономисване на вода в диапазона от 34% до 37% и икономисване на въплътена сила в диапазона от 23% до 30%.

Какво би трябвало да създадем, с цел да имаме енергийно ефикасен дом и да понижим разноските си?

1. Да изолираме домовете си – това е изключително значим въпрос за по-старите къщи, които са с неприятна изолираност. Колкото по-слабо изолиран е домът ни, толкоз повече благоприятни условия има за приключване на сила. С подобаваща изолираност домът може да бъде предпазен и да се понижи потреблението на сила. 
2. Да си набавим интелигентен измервателен апарат – това е устройство, с което може да се следи потреблението на сила в дома. За разлика от обичайните измервателни уреди, интелигентните измервателни уреди дават доста по-подробни резултати за потреблението на сила в дома. Най-вече те дават показания за силата по доста по-бърз и по-точен метод. С почасовите доклади за потреблението на сила в дома, интелигентните измервателни уреди дават подробна визия за това какъв брой сила е употребена и могат да ни оказват помощ да усъвършенстваме потреблението и надлежно разноските си. 
3. Да използваме осъвременени слънчеви системи – макар че към момента не са толкоз финансово налични, цената им понижава с напредъка в създаването им и с увеличението на потребителското търсене. С течение на времето подобренията, свързани с ВЕИ, могат да понижат сметките на потребителя на сила и според от това къде е местоположението на жилището ни, може да се окаже, че сметките за сила са доста по-ниски. Избирането на слънчеви панели може да бъде комплициран развой, по тази причина консултация със експерти по какъв начин да се усъвършенства потреблението на сила благодарение на възобновими източници е значима. 
4. Да подобрим прозорците си – прозорците могат да окажат въздействие върху количеството сила, което се употребява. Ако прозорците са остарели или изолацията им не е добра, има възможност от пропускане на топлината, което води до понижаване успеваемостта на сила. Според специалисти, модернизирането на прозорците, като да вземем за пример коригиране на проблематичните места, се оказва по-рентабилно от време на време от това да подменим напълно прозорците. При планувана промяна на прозорците си, е хубаво да се концентрира върху енергийно ефикасна марка.
5. Да изключим неизползваните уреди от контакта – уреди, които не се употребяват, могат да бъдат изключени от електрическата мрежа и по този метод да се понижи потреблението на сила в дома и да се резервира енергийната успеваемост.
6. Да сменяем остарелите уреди – доста от старите уреди не дават отговор на актуалните енергийни стандарти и изискват повече средства поради нарасналата консумация на сила. Поради тази причина подмяната на уредите подсигурява понижено потребление на сила, усъвършенстване на сметките и по-ефективно потребление на сила. 
7. Да помислим по какъв начин да модернизираме осветлението си – по-новите и енергийно ефикасни осветителни уреди могат да понижат потреблението на сила, като в същото време обезпечават още по-ярко и мощно осветяване. В комбиниране с другите по-горни рекомендации, модернизирането на осветлението може да обезпечи опция за дейно икономисване на сила.
8. Да вземем енергиен документ на постройка ни – документът за енергийните характерности на постройките дава най-точна информация за енергийното положение на съществуващите постройките и бъдещото положение на тези, които са в развой на планиране. Целта е да се дефинират съответните използвани благоприятни условия за намаляването на потребената сила и да се предлагат ограничения за повишение на енергийната успеваемост.

Има ли нужда от въвеждането на спомагателни политики и ограничения по отношение на умните здания в България?

Както беше упоменато, съгласно новите регламенти на Европейски Съюз от 2030 година, всички нови здания би трябвало да бъдат въглеродно неутрални, а от 2050 година всички съществуващи здания би трябвало да бъдат към този момент въглеродно неутрални. Това слага въпроса дали България е подготвена за прехода към индиферентност и за разглеждането на спомагателни ограничения и политики за ускорение и поощряване към енергийна успеваемост и дейното включване на локалните управляващи.

За тази цел е целесъобразно използването на следните ограничения:

1. Насърчаване на развиването на нововъведенията и новите технологии
2. Насърчаване на цифровизацията и отворените данни по отношение на информацията за излъчванията на парникови газове за поощряване на декарбонизацията на корпоративното ръководство
3. Създаване на план/система за акредитация за поощряване на бизнеси, които способстват за декарбонизацията, употребявайки районни възобновими запаси
4. Засилването на опитите за понижаване на цялостната взаимозависимост от изкопаемите горива посредством ускорение на развиването и приложението на възобновими енергийни източници
5. Намаляване на търсенето на сила посредством подобряването на енергийната успеваемост в промишлеността, както и в частния и публичния сграден фонд
6. Увеличаване ролята на общините за те да обезпечат усилване на политиките в областта на енергетиката, ВЕИ и климата на локално ниво, както и да подсигурят по-засилена съгласуваност между тях.

С усъвършенстването на умните здания и технологии, ние освен одобряваме нововъведенията и удобството, само че и подхващаме самодейна стъпка към запазване на околната среда. Тези умни решения са в сходство с задачите за резистентност, като способстват за понижаване на въглеродните излъчвания и за един по-екологичен и добре уравновесен климатичен свят.

Автор: Д-р инж. Лидия Витанова / Климатека

Д-р инж. Лидия Витанова е част от авторския екип на Климатека. Тя е лекар по климатология и инженер-еколог, интензивно занимаваща се в сферите на градския климат и топлинните острови, с екология и запазване на околната среда, възобновима сила и интелигентни технологии. Завършила е магистратура в МГУ Св. Иван Рилски, София, компетентност “Екология и запазване на околната среда ”. Защитила е докторантура в Цукубски Университет в Япония, компетентност “Климатология ”. Автор е на многочислени интернационалните научни изявления, свързани с градски климат, моделиране и градско обмисляне. Участвала е като преподавател в разнообразни конференции в Европа, Азия и Америка. 

Публикацията е основана в партньорство на Хабитат България с Климатека, по план .

В обявата са употребявани материали от:

1. Дефинирането на задачите за сила и климат до 2030 година: да включим интензивно и локалните управляващи, Climateka, 2023. 
2. Какво е интелигентен град и има ли приложение в България? Climateka, 2023 
3. Какво е смисъла на енергийните документи за потреблението на сила в домовете? Climateka, 2022 
4. Първата интелигентна детска градина в България. Енефект, 2021. 
5. Първата жилищна постройка в България сертифицирана по стандарта за стабилно строителство EDGE, 2023
6. NV Residence, 2023
7. Smart tower, 2023