Пять фактов о "умных" здания, которых вы можете не знать

В последнее время многие опасаются, что финансовый кризис и последующий экономический спад могут затормозить развитие экологически и энергетически эффективных зданий, и сократить инвестиции в развитие технологий энергосбережения.
 
Это не так. В декабре прошлого года с наступлением первых зимних морозов, президент Обама и бывший президент Клинтон пообещали выделить почти 4 млрд. долларов на модернизацию зданий в Америке, чтобы они потребляли меньше тепла, электроэнергии и воды. Здания считаются выгодным объектом с точки зрения экономии электроэнергии. В США на долю зданий приходится более двух третей потребления электроэнергии и 40% потребления энергии в целом. Однако маленкое количество зданий пока строится с учетом энергоэффективности.
 
4-миллиардные обязательства, объединяющие федеральное правительство и коалицию компаний, некоммерческих организаций, местных органов власти и профсоюзов в рамках предложенной Белым домом национальной программы по улучшению энергоэффективности в коммерческом строительстве (Better Buildings Initiative) - является убедительным доказательством того, что тенденция создания более экологически чистых и умных зданий продолжать набирать обороты на фоне медленного экономического роста именно благодаря значительному сохранению энергетических ресурсов и средств, которые могут обеспечиваться такими зданиями в процессе эксплуатации.
 
Место, где Обама объявил об этой инициативе, наглядно демонстрирует, как рентабельные инвестиции помогают уменьшить эксплуатационные расходы. Административное здание Вашингтон (федеральный округ Колумбия) недавно была подвергнута реконструкции, в результате чего она получила теплоизолирующий фасад и управляемые электроникой инженерные системы, включая систему вентиляции.
 
Ежегодная общая экономия энергии в этом проекте составляет, по расчетам, 200 тыс. долларов - не намного меньше доллара за квадратный фут (0,093 кв. Метра) эксплуатационных расходов. Высоко оценив проект, президент Обама отметил, что модернизация этого здания позволила создать 250 рабочих мест. "Строительство наших зданий с ударением на энергетическую эффективность является для нас одним из самых быстрых, простых и дешевых способов создания рабочих мест, экономии денег и уменьшение количества вредных выбросов, загрязняющих окружающую среду", - подчеркнул президент.
 
Вот пять тенденций, которые объясняют, как и почему экологически чистые и "умные" здания быстро переходят из разряда исключений в норму.
 
Распространение "Интернет вещей"
 
Длительная замена старомодных механических счетчиков электроэнергии с дисками, вращающимися на современные, объединенные в сеть интеллектуальные счетчики есть, возможно, наиболее заметной признаком модернизации сетей электроснабжения. Однако, существует множество вещей с еще большими возможностями преобразования. Так, распространение цифровых датчиков, часто не больше коробок спичек, которые связывают внутреннее инженерное оборудование в наших домах, офисах, на заводах и фабриках с этими интеллектуальными счетчиками, ведет к созданию управляющего программного обеспечения и расширению Интернета.
 
Повышая нашу способность отслеживать, контролировать, подключаться и управлять оборудованием, зданиями, кварталами и городами, эти крошечные устройства формируют реальный "Интернет вещей". Это означает следующий шаг в эволюции Web, от чистой информации в функциональных связей с реальным миром. Некоторые из этих датчиков и контроллеров следующего поколения будут у нас на виду - такие, например, как простые в использовании интерактивные термостаты, подобные тем, которые были разработаны бывшими сотрудниками Apple и Google, которые впоследствии основали фирму Nest. Большинство этих умных устройств работать вне поля нашего зрения, тихо и незаметно "перешептываясь" данными в фоновом режиме, независимо от того, они отслеживают поставки партии замороженных продуктов питания, или контролируют потребление воды в водопроводе.

Чем больше эти технологические "пылинки" связаны между собой, тем лучше становятся связи не только между вещами, а также между людьми и местом их пребывания. "Экологический краудсорсинга" приведет к тому, что команды и информация, поступающие от человека, согласовываться с данными датчиков машины по-новому. Пробки на дорогах можно будет отслеживать с большей точностью путем объединения информации с мобильного телефона и дорожных датчиков. Вот один из таких примеров: в Чикаго и Нью-Йорке экспериментировали с волонтерами, которые помогли убирать снег с улиц; во время больших снегопадов они могли эффективно координировать свои действия в реальном времени, узнавая с помощью мобильного приложения, где в данный момент работают снегоуборочные машины , оснащенные GPS-модулями.
 
Техническая эксплуатация зданий становится прозрачнее
 
Владельцы зданий, как правило, не намного больше знают о потреблении электроэнергии и воды, чем это можно выяснить с часто малопонятного содержания их счетов на оплату коммунальных услуг. Умные счетчики и связанные с ними системы меняют это положение вещей, придавая дополнительную информацию в режиме, близком к реальному времени.
 
Такой подход приводит к большей прозрачности, помогая владельцам зданий и арендаторам лучше понять, где и как можно сэкономить на коммунальных расходах. Аналитическое программное обеспечение, может, например, обробатывать дание умных счетчиков потребления и определять различные возможности экономии: например, эскалаторы функционируют, когда это не нужно; электродвигатели работают с перегрузкой и требуют технического обслуживания. Аналитические программы могут даже предлагать конкретные меры, которые могли бы помочь сэкономить средства, рекомендуя, например, внести изменения в режимы работы систем кондиционирования или отопления.
 
Анализ эксплуатационных характеристик зданий корпоративного городка в Рочестере, штат Миннесота, помог IBM сэкономить 8% ежегодных затрат на энергию. Используя 3,2 млн. квадратных футов (297289,7 кв. Метров) суммарной площади помещений различного назначения, включая офисами, лабораториями, конференц-залами и др.., IBM отслеживает информацию от более 300 тыс. "точек данных" в режиме реального времени, чтобы, при необходимости, "на лету" вносить нужные коррективы.

Следующие шаги в развитии аналитических возможностей зданий могут привести еще дальше. Программы "Реагирование на потребление" ("demand response"), появившиеся в последние десять лет, предлагают скидки потребителям, которые согласятся сократить использование энергоресурсов на заранее оговоренных условиях, как правило, в периоды, когда спрос на энергию достигает максимума. Такие программы поддерживаются компаниями, подобными EnerNOC, и помогают коммунальным службам уменьшить риски перебоев в работе или аварий энергораспределительных сетей, при этом их клиенты получают счета на оплату энергии с меньшими суммами. Сейчас много таких программ еще требующих участия оператора, хотя некоторые являются уже полностью автоматизированными.
 
Сейчас Американский совет из зеленых зданий (US Green Building Council) обновляет свои стандарты с целью стимулирования наиболее технически совершенной и эффективной из этих программ, которая обеспечивает полностью автоматизированное "реагирования на потребление" и не требует управляемого вмешательства человека. Обновленные стандарты дадут возможность новым и модернизированным зданиям связывать свои системы управления "умным" зданием с программами категории "demand response". Это, в свою очередь, расширит спектр технологий, умные здания смогут применять в периоды пиковых нагрузок для внесения корректировок к режимам энергопотребления и осуществления необходимых сопутствующих действий, как, например, использование батарей для накопления энергии.
 
Увеличивается количество вариантов потребления энергии
 
Автоматизированное реагирование на спрос прекрасно согласуется с возрастающим стремлением собственников зданий к большей гибкости в использовании энергетических ресурсов. В идеале это может выглядеть так: своеобразное "энергетическое кафе" предлагает различные виды потребления энергии для различных арендаторов, в различных условиях.
 
Умные счетчики - это лишь первый шаг. Другим катализатором стала недавняя волна принятых строительных норм и правил США, и связанных с ними рекомендательных стандартов, настойчиво требуют управления зданием на высшем интеллектуальном уровне. Исследование, проведенное Министерством энергетики показало, что здания, которые отвечают требованиям новейшего свод норм и правилам по энергетической эффективности (известным как стандарт ASHRAE 90.1-2010, разработанный Американской союзом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха), могут сократить свое потребление энергии примерно на 18%.
 
Эта экономия обусловлена ​​пассивными функциями - такими, как "прохладная кровля" и дневной свет - а также применением разумных систем управления зданием, которые используют датчики присутствия людей в помещении, или систем охлаждения, которые автоматически регулируют свои параметры в зависимости от прогноза погоды.
Эти технологии все в большей степени нацелены на существующие, уже построены и эксплуатируемые здания. Суммарная площадь помещений существующих зданий, отремонтированы и модернизированы в соответствии с экологическими нормами LEED (The Leadership in Energy & Environmental Design, "Руководство по энергетическому и экологического проектирования в строительстве") - основном рекомендательном стандарта проектирования "зеленых" зданий - превысила соответствующую площадь новых зданий, строящихся на 15 млн. квадратных футов (1393545,6 кв. метров).
 
Рост масштабов - "умные" кварталы, "умные" комплекса зданий
 
Практика создания "умных" зданий приобретает все большее распространение и начинает применяться в комплексы зданий и целых кварталов. Этот положительный опыт, в свою очередь, расширяется и охватывает планы застройки на муниципальном и региональном уровнях.
 
Так, например, в Бек-Бей, престижном жилом и торговом районе Бостона, IBM использует технологию "умных" сетей для удаленного отслеживания и анализа потребления энергоресурсов в жилых домах и коммерческих зданиях. Эта технология помогает местному населению и бизнесу сокращать энергопотребление, а также обеспечивает подключение к комплексам солнечных батарей. Работая в непрерывном режиме, система может также выявлять и предотвращать чрезвычайные ситуации и потенциальным аварий, и, в то же время, ускорять ремонтные работы - так, колебания объемов потребления воды может предупреждать о возможных истоки; несоответствие объемов поставленного и потребленного газа может помочь выявить неисправный счетчик.

Предприятия коммунальных услуг становятся мощными партнерами местной власти в их усилиях по обеспечению энергетической эффективности. Столкнувшись с усилением нормативных требований по энергоэффективности со стороны регулирующих органов, коммунальные предприятия США увеличили свои расходы на соответствующие программы. Менее 30 штатов сейчас придерживаются стандартов энергосберегающего использования ресурсов (Energy Efficiency Resource Standards, EERS), которые требуют от коммунальных предприятий инвестирования в эффективность. Значительная часть этих инвестиций направляется на автоматизацию управления зданиями. По данным Rocky Mountain Institute, с 2007 по 2010 год бюджеты программ по обеспечению эффективности, реализованы энергетическими и коммунальными компаниями, удвоились до 5,4 млрд. долларов в год и, согласно прогнозам, вновь удвоятся к 2020 году.

В ближайшие годы ожидается расширение этих программ. Политикам и избирателям нравится то, как эти программы сокращают расходы на ЖКХ и затраты на эксплуатацию зданий, что позволяет экономить средства во времена экономических трудностей и при этом создавать рабочие места. В Пенсильвании, например, программы по повышению эффективности, которые получают финансовую поддержку от компаний коммунальных услуг, сохраняют налогоплательщикам 278 млн. долларов в год. Установленные нормы энергоэффективности также помогли создать 4 тыс. рабочих мест и уменьшить загрязнение воздуха.
 
Серьезные изменения на местном уровне
 
В городах начали появляться целые ячейки зеленых инноваций, и это не случайно.
 
Таким экономически сложное время, когда муниципальные власти испытывает значительные финансовые трудности, общественные здания созрели для инвестиций в энергосберегающие технологии. Штат Огайо, например, громко заявляет о своем лидерстве по количеству "зеленых" школ, открыв 300 школ, сертифицированных по стандарту LEED. Эта инициатива экономит деньги - примерно 100 тыс. долларов эксплуатационных расходов на одну школу в год. В 1245-ти школах Нью-Йорка потребление энергии сокращено на 11% с 2008 года благодаря улучшению автоматизации управления школьными зданиями (там, в частности, были установлены датчики движения, выключают свет, когда в классах никого нет). Власти Нью-Йорка, которая тратит около 800 млн. долларов в год на энергоснабжение, работает совместно с IBM над улучшением эксплуатационных характеристик и функций 4 тыс. своих общественных зданий с целью уменьшения суммы энергозатрат на 30% до 2017 года.
 
Усилия по повышению энергетической эффективности коммерческих зданий предлагают еще больше экономических возможностей. В то время как менее 1% коммерческих зданий сертифицированы как "зеленые", бизнес, специализирующийся на экологической модернизации коммерческих зданий, может ежегодно осваивать, по оценкам Pike Research, 100 млрд. долларов до 2017 года.
 
Пересмотренные стандарты финансового учета, скорее всего, также послужат импульсом для ускорения модернизации коммерческих зданий. Ближайшие годы, компании будут вынуждены предоставлять подробнее отражение своих операционных расходов в соответствии с измененными правилами учета. Городские строительные кодексы также меняются в сторону большей прозрачности. Нью-Йоркский "Крупный план зеленого строительства" (Greener, Greater Building Plan) требует от крупных коммерческих зданий проведения детального анализа их энергопотребления. Как и в Техасе, многие регионы США копируют некоторые аспекты этого подхода для усиления своих местных стандартов энергетической эффективности.

То, насколько быстро эти тенденции набирать темп, зависит от состояния экономики в целом. Высокие цены на нефть является скорее всего неизбежными в краткосрочной перспективе, и они будут стимулировать изменения. Между тем, стоимость технологий, обеспечивающих энергетическую эффективность, падает - от интеллектуальных счетчиков до солнечных батарей и дистанционных датчиков - соответственно, появляться больше приложений по низким ценам. Снижение затрат на технологии ускорит окупаемость инвестиций, а также обусловит экономическую и политическую необходимость осуществления подобных программ.
 
На самом деле, сейчас складываются весьма благоприятные условия для действенной конкуренции. Пока местные сообщества в Калифорнии и на северо-востоке США - в регионах с высокими ценами на электроэнергию - лидируют на пути к энергетической эффективности, побуждая другие штаты осуществлять активные меры в этом направлении. Мэры Нью-Йорка, Чикаго и Сан-Франциско борются за право своих мегаполисов претендовать на звание "самого зеленого города" (Greenest City). И от этих гонок никто ничего не потеряет - только приобретет.