Умные здания могут сократить потребление энергии
"Умные здания" (smart buildings) не только экономят средства владельцев и жильцов, но и вносят существенный вклад в охрану окружающей среды. Идея "умных зданий" обсуждается не первый год, однако ее практическая реализация долгое время тормозилась отсутствием стандартной коммуникационной инфраструктуры, говорит Марк Голан (Mark Golan), руководитель отдела "подключенной недвижимости" компании Cisco. Зато сегодня IP-сети вполне способны стать фундаментальной основой для унификации множества задач, связанных с автоматизацией здания. "Системы автоматизации давно стремились к конвергенции в рамках единой беспроводной сети", — замечает М. Голан.
Новые достижения в области микродатчиков ("умная пыль" — smart dust) и беспроводных mesh-коммуникаций создают возможности для интеллектуального использования IP-сетей в интересах зданий, их жильцов и владельцев. Тем не менее, несмотря на большую потенциальную выгоду, "умные здания" остаются загадкой для большинства людей включая многих строителей и владельцев зданий. Реалии строительного рынка заставляют его участников максимально сокращать капитальные затраты и вкладывать средства только в проверенные технологии и методы строительства. Кроме того, хотя IP-технологии действительно помогают интегрировать разные системы, интеграция всех без исключения систем, работающих в современном здании, представляет собой непростую задачу. Этот рынок до сих пор сильно фрагментирован, и на нем практически отсутствуют полные решения под ключ. Именно поэтому, как считают эксперты, строительная отрасль и владельцы недвижимости не спешат возводить "умные здания". "Необходимые продукты и услуги уже существуют, но как побудить людей пользоваться ими? — вопрошает Роулсон О'Нил Кинг (Rawlson O'Neil King), представитель Континентальной ассоциации автоматизированных зданий CABA (Cisco входит в состав ее совета директоров). — Большинство компаний готовятся к строительству интеллектуальных зданий, но хотелось бы, чтобы они действовали попроворнее".
"Умным" может быть практически любое здание — от торгового центра до жилого дома и офисного небоскреба. У всех таких зданий есть одна общая черта: они "знают", что происходит в их стенах, и оптимально реагируют на происходящее. "Умные здания" автоматически управляют отоплением, кондиционированием, освещением и другими системами жизнеобеспечения. Кроме того, функции "умных зданий" можно использовать для укрепления безопасности, тушения пожаров и управления лифтовым хозяйством. По мнению Р. Кинга, главное преимущество "умных зданий" состоит в интеграции: "Когда все системы общаются друг с другом, вы получаете более высокую эффективность". Помимо интеграции, "умные технологии" обеспечивают возможность отслеживания ситуации в зданиях. Сегодня в офисном помещении, как правило, устанавливается один термостат, которым пользуются и система отопления, и система кондиционирования, тогда как "умные сети" предоставляют подробнейшую информацию о состоянии всех помещений, позволяя системам жизнеобеспечения доставлять ровно столько теплого или холодного воздуха, сколько нужно, и только в те помещения, куда требуется в тот или иной момент. "Умные здания" с интегрированными системами датчиков могут отслеживать даже естественную освещенность комнаты и в зависимости от этого автоматически регулировать внутреннее искусственное освещение. Современное "умное здание" "знает", кто посещает то или иное помещение во внерабочее время, и при необходимости автоматически зажигает для посетителя свет, включает оборудование, отопление, вентиляцию и т.д. Интеллектуальность и координация систем существенно сокращают эксплуатационные расходы в офисных помещениях. По мнению отраслевых аналитиков, эти расходы достигают 80% от совокупной стоимости здания за весь его жизненный цикл (включая расходы на строительство). Львиная доля таких затрат приходится на энергоснабжение.
Цифры и факты:
• Жизненный цикл здания составляет от 50 до 100 лет. За это время здание потребляет энергию и создает "углеводородный след". Если бы новые офисные здания потребляли вдвое меньше энергии, то ежегодный выброс углекислоты в атмосферу снизился бы более чем на 6 млн тонн, что эквивалентно сокращению автопарка на 1 млн машин.
• 80% расходов на эксплуатацию здания в течение его жизненного цикла падает на техническую поддержку и энергопотребление.
• КПД раздельных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха вдвое ниже, чем у интегрированных систем.
• В США на долю офисных помещений и жилых зданий приходится 39% всей выделяемой углекислоты и 70% потребляемой электроэнергии.
• В 2005 году строительная отрасль США потребила 40 квадриллионов BTU* на сумму, превышающую $300 млрд.
Сегодня системы отопления, вентиляции и кондиционирования, как правило, не связаны между собой и работают независимо друг от друга, свидетельствует Том Хартман (Tom Hartman), консультант по строительным системам из Джорджтауна (штат Техас). По его словам, эти системы впустую тратят до 50% потребляемой энергии. Столь вопиющая неэффективность возникает из-за того, что каждый элемент системы (офисный кондиционер или калорифер) пользуется одним датчиком, измеряющим всего один показатель. Интеграция всех систем и получение информации с разных датчиков может резко увеличить эффективность систем жизнеобеспечения и привести к созданию новых стратегий управления, основанных на принципе "равной маргинальной производительности". "Все системы здания должны работать как единое целое, — убежден Хартман. — Ничего сложного здесь нет, просто надо с самого начала грамотно все спроектировать". Интеллектуальные системы имеют огромное значение не только для владельцев зданий, но и для мирового энергопотребления и охраны живой природы. По вышеприведенным данным Министерства энергетики США, в этой стране офисные помещения и жилые дома дают 39% всех выбросов углекислоты и потребляют 70% электроэнергии. В ближайшие четверть века, по прогнозу U.S. Green Building Council, выбросы углеводородов в связи с функционированием офисных центров будут расти быстрее, чем в любом другом секторе американской экономики.
Несмотря на огромный потенциал "умных зданий", замечает Т. Хартман, строители и владельцы недвижимости воздерживаются от подобных проектов, считая эту технологию недостаточно зрелой: "Они не хотят рисковать. Внедряя что-то новое, вы всегда рискуете". Зато опыт тех, кто все же не прочь рискнуть, показывает, что технология "умных зданий" не относится к области научной фантастики. На юге Флориды с нуля был построен католический университет Аве Мария, где интегрированы все системы освещения, охлаждения, физического доступа, пожаротушения, телевидения, телефонной связи и компьютерных вычислений. Все эти системы работают на базе единой IP-сети. По оценкам Брайана Мехаффи (Bryan Mehaffey), вице- президента, отвечающего за системы и инженерные сети университета, только за счет ликвидации избыточной кабельной разводки стоимость строительства удалось сократить более чем на $1 млн. Тем временем интегрированная коммуникационная система университета постоянно приносит все новые выгоды. По словам Мехаффи, консолидированная сеть позволяет ежегодно экономить около $600 тыс. на энергопотреблении за счет более точного мониторинга систем кондиционирования, отопления и освещения во всех зданиях, расположенных на территории университетского городка площадью в 360 га. Еще $350 тыс. "умная сеть" каждый год экономит на оптимизации трудовых ресурсов за счет консолидации и централизации систем. По мнению Роулсона Кинга, "умные технологии" могут принести немалую пользу и существующим помещениям: "Исследования показали, что установка интегрированной системы жизнеобеспечения в здании, построенном 30 лет назад, хорошо окупается".
Новые системы "умных" строительных коммуникаций могут помочь владельцам недвижимости эффективнее распоряжаться своими ресурсами. ИТ-директор Boston Properties Джим Уэлен (Jim Whalen) говорит, что современная сеть Cisco позволила его компании централизованно управлять 40 с лишним офисными зданиями в центре Бостона и круглосуточно получать исчерпывающую информацию о состоянии систем отопления, вентиляции, кондиционирования и безопасности в каждом из зданий. По его словам, централизованный мониторинг сэкономил его компании немало средств за счет повышения эффективности работы и сокращения штатов. При этом, утверждает Уэлен, новые сети четко разделяют разные типы трафика, и в результате данные из бухгалтерских и финансовых систем Boston Properties надежно изолируются от информации, которую передают установленные в помещениях датчики. По свидетельству ИТ-директора Boston Properties, подключение разных систем жизнеобеспечения зданий к общей сети не представляет проблем. Хотя многие поставщики систем автоматизации и жизнеобеспечения по-прежнему пользуются закрытыми протоколами, большинство из них предоставляет "шлюзы" для перевода этих протоколов на язык IP. "Сегодня поставка таких шлюзов — дело обычное", — говорит Уэлен. За последние два года компания Boston Properties установила в принадлежащих ей зданиях новые электрические счетчики, которые поддерживают мониторинг энергопотребления в режиме, близком к реальному времени. У компании уже есть беспроводная сеть для связи между зданиями, но Дж. Уэлен хочет использовать беспроводные средства и для связи внутри зданий, чтобы, в частности, получать таким образом более подробную информацию о функционировании систем жизнеобеспечения. Кроме того, ИТ-директор Boston Properties хотел бы более тесной интеграции систем разных поставщиков, работающих на рынке автоматизации зданий. Пока же его компания вынуждена пользоваться разными системами, в результате чего информация выдается диспетчеру на шести- семи экранах. Хотя, по мнению Роулсона Кинга, "умные здания" находятся на раннем этапе массового распространения, вопросы охраны окружающей среды и борьбы с глобальным потеплением заставляют людей по-новому взглянуть на экономию энергии. По мере разработки новых программ экологически оптимального строительства строители и владельцы недвижимости в США получат новые стимулы для внедрения "умных" технологий.
Общественное мнение и политика государства — вот главные факторы, которые заставят строителей вкладывать средства в интегрированные системы управления зданиями, считает Том Хартман. Сегодня строительный кодекс побуждает американских строителей принимать дополнительные меры для повышения сейсмоустойчивости зданий и их защиты от ураганов. Аналогичные требования, по мнению Хартмана, можно принять, чтобы ускорить распространение "умных зданий" и повышения их энергетической эффективности. Грамотная политика государства и новаторские инициативы бизнеса приведут к появлению зданий, которые не только будут включать и выключать за вами свет, но и смогут повернуть вспять нынешнюю тенденцию глобального изменения климата.
* Сокращенное от British thermal unit — единица измерения энергии, используемая в США. 1000 BTU/час 293 Вт.
Материал предоставлен пресс-службой компании CISCO
Новые достижения в области микродатчиков ("умная пыль" — smart dust) и беспроводных mesh-коммуникаций создают возможности для интеллектуального использования IP-сетей в интересах зданий, их жильцов и владельцев. Тем не менее, несмотря на большую потенциальную выгоду, "умные здания" остаются загадкой для большинства людей включая многих строителей и владельцев зданий. Реалии строительного рынка заставляют его участников максимально сокращать капитальные затраты и вкладывать средства только в проверенные технологии и методы строительства. Кроме того, хотя IP-технологии действительно помогают интегрировать разные системы, интеграция всех без исключения систем, работающих в современном здании, представляет собой непростую задачу. Этот рынок до сих пор сильно фрагментирован, и на нем практически отсутствуют полные решения под ключ. Именно поэтому, как считают эксперты, строительная отрасль и владельцы недвижимости не спешат возводить "умные здания". "Необходимые продукты и услуги уже существуют, но как побудить людей пользоваться ими? — вопрошает Роулсон О'Нил Кинг (Rawlson O'Neil King), представитель Континентальной ассоциации автоматизированных зданий CABA (Cisco входит в состав ее совета директоров). — Большинство компаний готовятся к строительству интеллектуальных зданий, но хотелось бы, чтобы они действовали попроворнее".
"Умным" может быть практически любое здание — от торгового центра до жилого дома и офисного небоскреба. У всех таких зданий есть одна общая черта: они "знают", что происходит в их стенах, и оптимально реагируют на происходящее. "Умные здания" автоматически управляют отоплением, кондиционированием, освещением и другими системами жизнеобеспечения. Кроме того, функции "умных зданий" можно использовать для укрепления безопасности, тушения пожаров и управления лифтовым хозяйством. По мнению Р. Кинга, главное преимущество "умных зданий" состоит в интеграции: "Когда все системы общаются друг с другом, вы получаете более высокую эффективность". Помимо интеграции, "умные технологии" обеспечивают возможность отслеживания ситуации в зданиях. Сегодня в офисном помещении, как правило, устанавливается один термостат, которым пользуются и система отопления, и система кондиционирования, тогда как "умные сети" предоставляют подробнейшую информацию о состоянии всех помещений, позволяя системам жизнеобеспечения доставлять ровно столько теплого или холодного воздуха, сколько нужно, и только в те помещения, куда требуется в тот или иной момент. "Умные здания" с интегрированными системами датчиков могут отслеживать даже естественную освещенность комнаты и в зависимости от этого автоматически регулировать внутреннее искусственное освещение. Современное "умное здание" "знает", кто посещает то или иное помещение во внерабочее время, и при необходимости автоматически зажигает для посетителя свет, включает оборудование, отопление, вентиляцию и т.д. Интеллектуальность и координация систем существенно сокращают эксплуатационные расходы в офисных помещениях. По мнению отраслевых аналитиков, эти расходы достигают 80% от совокупной стоимости здания за весь его жизненный цикл (включая расходы на строительство). Львиная доля таких затрат приходится на энергоснабжение.
Цифры и факты:
• Жизненный цикл здания составляет от 50 до 100 лет. За это время здание потребляет энергию и создает "углеводородный след". Если бы новые офисные здания потребляли вдвое меньше энергии, то ежегодный выброс углекислоты в атмосферу снизился бы более чем на 6 млн тонн, что эквивалентно сокращению автопарка на 1 млн машин.
• 80% расходов на эксплуатацию здания в течение его жизненного цикла падает на техническую поддержку и энергопотребление.
• КПД раздельных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха вдвое ниже, чем у интегрированных систем.
• В США на долю офисных помещений и жилых зданий приходится 39% всей выделяемой углекислоты и 70% потребляемой электроэнергии.
• В 2005 году строительная отрасль США потребила 40 квадриллионов BTU* на сумму, превышающую $300 млрд.
Сегодня системы отопления, вентиляции и кондиционирования, как правило, не связаны между собой и работают независимо друг от друга, свидетельствует Том Хартман (Tom Hartman), консультант по строительным системам из Джорджтауна (штат Техас). По его словам, эти системы впустую тратят до 50% потребляемой энергии. Столь вопиющая неэффективность возникает из-за того, что каждый элемент системы (офисный кондиционер или калорифер) пользуется одним датчиком, измеряющим всего один показатель. Интеграция всех систем и получение информации с разных датчиков может резко увеличить эффективность систем жизнеобеспечения и привести к созданию новых стратегий управления, основанных на принципе "равной маргинальной производительности". "Все системы здания должны работать как единое целое, — убежден Хартман. — Ничего сложного здесь нет, просто надо с самого начала грамотно все спроектировать". Интеллектуальные системы имеют огромное значение не только для владельцев зданий, но и для мирового энергопотребления и охраны живой природы. По вышеприведенным данным Министерства энергетики США, в этой стране офисные помещения и жилые дома дают 39% всех выбросов углекислоты и потребляют 70% электроэнергии. В ближайшие четверть века, по прогнозу U.S. Green Building Council, выбросы углеводородов в связи с функционированием офисных центров будут расти быстрее, чем в любом другом секторе американской экономики.
Несмотря на огромный потенциал "умных зданий", замечает Т. Хартман, строители и владельцы недвижимости воздерживаются от подобных проектов, считая эту технологию недостаточно зрелой: "Они не хотят рисковать. Внедряя что-то новое, вы всегда рискуете". Зато опыт тех, кто все же не прочь рискнуть, показывает, что технология "умных зданий" не относится к области научной фантастики. На юге Флориды с нуля был построен католический университет Аве Мария, где интегрированы все системы освещения, охлаждения, физического доступа, пожаротушения, телевидения, телефонной связи и компьютерных вычислений. Все эти системы работают на базе единой IP-сети. По оценкам Брайана Мехаффи (Bryan Mehaffey), вице- президента, отвечающего за системы и инженерные сети университета, только за счет ликвидации избыточной кабельной разводки стоимость строительства удалось сократить более чем на $1 млн. Тем временем интегрированная коммуникационная система университета постоянно приносит все новые выгоды. По словам Мехаффи, консолидированная сеть позволяет ежегодно экономить около $600 тыс. на энергопотреблении за счет более точного мониторинга систем кондиционирования, отопления и освещения во всех зданиях, расположенных на территории университетского городка площадью в 360 га. Еще $350 тыс. "умная сеть" каждый год экономит на оптимизации трудовых ресурсов за счет консолидации и централизации систем. По мнению Роулсона Кинга, "умные технологии" могут принести немалую пользу и существующим помещениям: "Исследования показали, что установка интегрированной системы жизнеобеспечения в здании, построенном 30 лет назад, хорошо окупается".
Новые системы "умных" строительных коммуникаций могут помочь владельцам недвижимости эффективнее распоряжаться своими ресурсами. ИТ-директор Boston Properties Джим Уэлен (Jim Whalen) говорит, что современная сеть Cisco позволила его компании централизованно управлять 40 с лишним офисными зданиями в центре Бостона и круглосуточно получать исчерпывающую информацию о состоянии систем отопления, вентиляции, кондиционирования и безопасности в каждом из зданий. По его словам, централизованный мониторинг сэкономил его компании немало средств за счет повышения эффективности работы и сокращения штатов. При этом, утверждает Уэлен, новые сети четко разделяют разные типы трафика, и в результате данные из бухгалтерских и финансовых систем Boston Properties надежно изолируются от информации, которую передают установленные в помещениях датчики. По свидетельству ИТ-директора Boston Properties, подключение разных систем жизнеобеспечения зданий к общей сети не представляет проблем. Хотя многие поставщики систем автоматизации и жизнеобеспечения по-прежнему пользуются закрытыми протоколами, большинство из них предоставляет "шлюзы" для перевода этих протоколов на язык IP. "Сегодня поставка таких шлюзов — дело обычное", — говорит Уэлен. За последние два года компания Boston Properties установила в принадлежащих ей зданиях новые электрические счетчики, которые поддерживают мониторинг энергопотребления в режиме, близком к реальному времени. У компании уже есть беспроводная сеть для связи между зданиями, но Дж. Уэлен хочет использовать беспроводные средства и для связи внутри зданий, чтобы, в частности, получать таким образом более подробную информацию о функционировании систем жизнеобеспечения. Кроме того, ИТ-директор Boston Properties хотел бы более тесной интеграции систем разных поставщиков, работающих на рынке автоматизации зданий. Пока же его компания вынуждена пользоваться разными системами, в результате чего информация выдается диспетчеру на шести- семи экранах. Хотя, по мнению Роулсона Кинга, "умные здания" находятся на раннем этапе массового распространения, вопросы охраны окружающей среды и борьбы с глобальным потеплением заставляют людей по-новому взглянуть на экономию энергии. По мере разработки новых программ экологически оптимального строительства строители и владельцы недвижимости в США получат новые стимулы для внедрения "умных" технологий.
Общественное мнение и политика государства — вот главные факторы, которые заставят строителей вкладывать средства в интегрированные системы управления зданиями, считает Том Хартман. Сегодня строительный кодекс побуждает американских строителей принимать дополнительные меры для повышения сейсмоустойчивости зданий и их защиты от ураганов. Аналогичные требования, по мнению Хартмана, можно принять, чтобы ускорить распространение "умных зданий" и повышения их энергетической эффективности. Грамотная политика государства и новаторские инициативы бизнеса приведут к появлению зданий, которые не только будут включать и выключать за вами свет, но и смогут повернуть вспять нынешнюю тенденцию глобального изменения климата.
* Сокращенное от British thermal unit — единица измерения энергии, используемая в США. 1000 BTU/час 293 Вт.
Материал предоставлен пресс-службой компании CISCO
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 30 за 2008 год в рубрике электрооборудование
