Uhodnete, kdo je největším “žroutem” energie v Evropě? Není to doprava ani průmysl. Se čtyřiceti procenty celkové spotřeby jednoznačně vedou budovy. Jejich vytápění, klimatizování, větrání, úprava vzduchu, příprava teplé vody, osvětlení – to vše spotřebovává energii. Každá nehospodárnost se již dnes dokáže pěkně prodražit a trend do budoucna je také jasný. Vzniká tlak na minimalizaci energetické náročnosti a budovy se učí s energií hospodařit, přizpůsobovat se aktuální situaci a dokonce předvídat.
Kancelářské budovy, hotely či obchodní komplexy – tyto chrámy dnešní doby jsou doslova protkané elektronikou. Sofistikované řídicí systémy pečují o řádný chod budovy, tepelnou pohodu, kvalitu vzduchu, ale třeba i o správnou úroveň osvětlení. Vědí o specifických požadavcích různých zón a snaží se vyhovět i jednotlivým uživatelům. Přitom všem hledají cestu, jak požadovaného komfortu dosáhnout nejúspornější cestou. A dokážou si pohlídat i žádoucí chování uživatelů. „Náš systém Desigo umí přiřadit spotřebu elektřiny, tepla i chladu až na úroveň určité zóny, místnosti nebo dokonce konkrétního pracovního místa,“ vysvětluje Ing. Jakub Hlubinka ze společnosti Siemens.
Referenční projekt v Londýně ukazuje, že progresivní technologie a metody adaptivního prediktivního řízení dokáží snížit spotřebu budovy o plnou polovinu. Emise CO2 pak mohou být nižší dokonce o plných 65 %.
Systém ovládá veškeré technologie v budově. Řídí kotle, chladící jednotky, tepelná čerpadla nebo třeba solární panely. Ovládá rozvod a distribuci tepla a chladu po budově, veškerou vzduchotechniku i tak zvané fan-coily. To jsou zařízení kombinující tepelný výměník a ventilátor, ke kterým je přiváděna topná nebo chladicí kapalina. Fan-coily pak zajistí efektivní ohřev nebo chlazení dané lokace v aktuálně požadované intenzitě. Řídicí systém budovy může pracovat také s osvětlením, okny nebo venkovními žaluziemi, které působí mimo jiné jako tepelný štít budovy.
Vědět a umět rozhodnout
Správná rozhodnutí si žádají zkušenost a kvalitní informace. Jinak tomu není ani v případě inteligentních budov. Vše začíná u modelu budovy, který popisuje její uspořádání, orientaci, objemy jednotlivých prostor, modely ztrát, nebo tepelné setrvačnosti. Připraven musí být i program provozu, který říká, jak se mění očekávané klima v jednotlivých zónách v průběhu dne či týdne. Systém dále potřebuje přesné informace o stávající situaci – o klimatických podmínkách uvnitř i venku, o provozních stavech technologií, aktuálních požadavcích, poruchách a dalších mimořádnostech. Může si brát též informace ze zabezpečovacího nebo docházkového systému, či z počítačové sítě.
Pak je schopen rozhodnout třeba nakolik může na noc stáhnout topení a v kolik hodin musí začít topit, aby dosáhl včas požadovaného komfortu při minimu vynaložené energie. Určí, kdy je výhodné stáhnout žaluzie a uvnitř rozsvítit. Když ve velké kanceláři k večeru zbude poslední zaměstnanec, přizpůsobí tomu systém intenzitu výměny vzduchu v místnosti. Po odchodu opozdilce pak převede zónu do nočního režimu. Systém si pečlivě hlídá, jak byl ve svých odhadech úspěšný a v případě vzniku problémů své chování příště adaptuje. Nestihl dnes ráno vyhřát kanceláře na požadovanou teplotu včas? Zítra začne topit dříve. „Pro úspěšnost systému je přitom zásadní správný návrh, zkušenosti zúročené v připravených algoritmech i um programátora, který zpracovává daný projekt,“ poznamenává Jakub Hlubinka.
Když pozlobí počasí
Doposud jsme nezmínili ještě jeden podstatný faktor, který dokáže při plánování procesů v budovách pořádně zamíchat kartami. Je jím naše proměnlivé počasí. Budovy se jej proto učí předvídat. Základem bývají vlastní meteorologická čidla, z nichž systém průběžně odečítá data a na základě klouzavých průměrů se snaží odhadovat další vývoj. „Pokud byly v posledním týdnu v šest ráno v průměru dva stupně, očekáváme podobnou teplotu i zítra nad ránem,“ vysvětluje s úsměvem Jakub Hlubinka. „Robustnější instalace jdou ještě dále. Využívají předpovědi z externích zdrojů, zpravidla prověřených meteorologických serverů.“
„Pokud byly v posledním týdnu v šest ráno v průměru dva stupně, očekáváme podobnou teplotu i zítra nad ránem.“
K čemu je to všechno dobré? Systém se lépe vyhne situacím, kdy nestihl vytopit kanceláře, protože k ránu poklesla teplota hluboko pod nulu. Může se také připravit na nadcházející chladný den a využít levného nočního proudu pro nahromadění tepla v akumulační nádrži. Nebo si zásobník naopak na chladnou noc „předtopí“ během dne pomocí solárních panelů. Zkrátka si umí spočítat, jak se bude vyvíjet okolní prostředí, jak to ovlivní budovu a jaké kroky by měl optimálně podniknout.
Výsledky mohou být překvapivé. V září byla v Londýně dokončena budova Crystal, v níž sídlí centrum pro udržitelný rozvoj měst společnosti Siemens. Výrazná stavba o rozloze více než šesti tisíc metrů čtverečních je díky progresivním technologiím a metodám adaptivního prediktivního řízení ukázkou dokonalého hospodaření s energií. Její spotřeba je v porovnání s obdobnými stavbami poloviční a emise CO2 jsou nižší dokonce o plných 65 %. A na lepší časy se blýská i v našich končinách. Řada nových technologií našla uplatnění například v nedávno dokončeném pražském sídle společnosti Skanska nebo v právě budované „Otevřené zahradě a poradenském centru NNO“ v Brně.
Článek vznikl pro časopis Visions (Visions 04/2012, http://www.siemens.cz/visions/). V případě zájmu o použití textu prosím kontaktujte pražské Tiskové centrum koncernu Siemens.
