П'ять фактів про "розумні" будівлі, яких ви можете не знати

Останнім часом багато хто побоюється, що фінансова криза та подальший економічний спад можуть загальмувати успішний розвиток екологічно та енергетично ефективних будівель, і скоротити інвестиції в розвиток технологій енергозбереження.

Це не так. У грудні минулого року з настанням перших зимових морозів,  президент Обама та колишній президент Клінтон пообіцяли виділити майже 4 млрд. доларів на модернізацію будівель в Америці, щоб вони споживали менше тепла, електроенергії та води. Будівлі вважаються вигідним об’єктом з точки зору економії електроенергії. В США на долю будівель припадає більше двох третин споживання електроенергії і 40% споживання енергії загалом. Проте мізерна  кількість будівель поки споруджується з урахуванням енергоефективності.
 
4-мільярдні зобов’язання, що об’єднують федеральний уряд  та коаліцію компаній, некомерційних організацій, місцевих органів влади і профспілок у рамках запропонованої Білим домом національної програми з поліпшення енергоефективності в комерційному будівництві (Better Buildings Initiative) – є переконливим доказом того, що тенденція створення більш екологічно чистих та розумних будівель продовжуватиме набирати оберти на фоні повільного економічного зростання саме завдяки значному збереженню енергетичних ресурсів та коштів, що можуть забезпечуватися такими будівлями в процесі експлуатації.

Місце, де Обама оголосив про цю ініціативу, наочно демонструє, як рентабельні інвестиції допомагають зменшити експлуатаційні витрати. Адміністративна будівля Вашингтону (федеральний округ Колумбія) нещодавно була піддана реконструкції, внаслідок чого вона отримала теплоізолюючий фасад і керовані електронікою інженерні системи, включно із системою вентиляції.

Щорічна загальна економія енергії в цьому проекті складає, за розрахунками, 200 тис. доларів – що не набагато менше долара за квадратний фут (0,093 кв. метра) експлуатаційних витрат. Високо оцінивши проект, президент Обама відзначив, що модернізація цієї будівлі дозволила створити 250 робочих місць. "Будівництво наших будівель з наголосом на енергетичну ефективність є для нас одним з найшвидших, найпростіших і найдешевших способів створення робочих місць, економії грошей і зменшення кільості шкідливих викидів, що забруднюють довкілля", - підкреслив президент.

Ось п'ять тенденцій, які пояснюють, як і чому екологічно чистіші і "розумні" будівлі швидко переходять з розряду виключень в норму.
 
Поширення "Інтернету речей"

Тривала заміна старомодних механічних лічильників електроенергії з дисками, що обертаються, на сучасні, об'єднані в мережу інтелектуальні лічильники є, можливо, найбільш помітною ознакою модернізації мереж електропостачання. Проте, існує безліч речей із ще більшими можливостями  перетворення. Так, поширення цифрових датчиків, часто не більших за коробку сірників, які зв'язують внутрішнє інженерне устаткування в наших будинках, офісах, на заводах і фабриках з цими інтелектуальними лічильниками, веде до створення керуючого програмного забезпечення і сприяє розширенню Інтернету.

Підвищуючи нашу здатність відстежувати, контролювати, підключатися і управляти устаткуванням, будівлями, кварталами і містами, ці крихітні пристрої формують реальний "Інтернет речей". Це означає наступний крок в еволюції Web, від чистої інформації до функціональних зв'язків з реальним світом.  Деякі з цих датчиків і контролерів наступного покоління будуть у нас на видноті - такі, наприклад, як прості у використанні інтерактивні термостати, подібні до тих, які були розроблені колишніми співробітниками Apple і Google, що згодом заснували фірму Nest. Більшість  цих розумних пристроїв працюватимуть поза полем нашого зору, тихо і непомітно "перешіптуючись" даними у фоновому режимі, незалежно від того, чи вони відстежують постачання партії заморожених продуктів харчування, чи контролюють споживання води у водогоні.

Чим більше ці технологічні "порошинки" пов'язані між собою, тим кращими стають зв'язки не лише між речами, а також між людьми і місцем їх перебування. "Екологічний краудсорсинг" приведе до того, що команди та інформація, що поступають від людини, узгоджуватимуться з даними датчиків машини по-новому. Пробки на дорогах можна буде відстежувати з більшою точністю шляхом об'єднання інформації з мобільного телефону і дорожніх датчиків. Ось один з таких прикладів : в Чикаго і Нью-Йорку експериментували з волонтерами, що допомогли прибирати сніг з вулиць; під час великих снігопадів вони могли ефективно координувати свої дії в реальному часі, дізнаючись за допомогою мобільного додатку, де в даний момент працюють снігоприбиральні машини, оснащені GPS- модулями.
 
Технічна експлуатація будівель стає прозорішою

Власники будівель, як правило, не набагато більше знають про споживання електроенергії і води, ніж  це можна з'ясувати з часто малозрозумілого змісту їх рахунків на оплату комунальних послуг. Розумні лічильники і пов'язані з ними системи міняють цей стан речей, надаючи додаткову інформацію в режимі, близькому до реального часу.

Такий підхід призводить до більшої прозорості, допомагаючи власникам будівель і орендарям краще зрозуміти, де і як можна заощадити на комунальних витратах. Аналітичне програмне забезпечення,може , наприклад, опрацьовуватидані розумних лічильників споживання і визначати різноманітні можливості економії: приміром, ескалатори функціонують, коли це не потрібно; електродвигуни працюють з перевантаженням і вимагають технічного обслуговування.  Аналітичні програми можуть навіть пропонувати конкретні заходи, які могли б допогти заощадити кошти, рекомендуючи, наприклад, внести зміни в режими роботи систем кондиціонування чи опалення.

Аналіз експлуатаційних характеристик будівель корпоративного містечка в Рочестері, штат Міннесота, допоміг IBM заощадити 8% щорічних витрат на енергію. Використовуючи 3,2 млн. квадратних футів (297289,7 кв. метрів) сумарної площі приміщень різного призначення, включно з  офісами, лабораторіями, конференц-залами та ін., IBM відстежує інформацію від більше 300 тис. "точок даних" в режимі реального часу, щоб, при необхідності, "на льоту" вносити потрібні корективи.

Наступні кроки в розвитку аналітичних можливостей будівель можуть привести ще далі. Програми "Реагування на споживання" ("demand response"), що з'явилися в останні десять років, пропонують знижки споживачам, які погодяться скоротити використання енергоресурсів на заздалегідь обумовлених умовах, як правило, в періоди, коли попит на енергію досягає максимуму. Такі програми підтримуються компаніями, подібними до EnerNOC, і допомагають комунальним службам зменшити ризики перебоїв в роботі або аварій енергорозподільних мереж; при цьому їх клієнти отримують рахунки на оплату енергії з меншими сумами. Нині багато таких програм ще вимагаютьучасті оператора, хоча деякі є вже повністю автоматизованими.

Зараз Американська рада із зелених будівель (US Green Building Council) оновлює свої стандарти з метою стимулювання найбільш технічно довершеної та ефективної з цих програм, яка забезпечує повністю автоматизоване "реагування на споживання" і не вимагає керованого втручання людини. Оновлені стандарти дадуть можливість новим і модернізованим будівлям зв'язувати свої системи управління "розумною" будівлею з програмами категорії "demand response". Це,  у свою чергу, розширить спектр технологій, які розумні будівлі зможуть застосовувати в періоди пікових навантажень для внесення корегувань  до режимів енергоспоживання і здійснення необхідних супутніх дій, як, наприклад, використання батарей для накопичення енергії.

Збільшується кількість варіантів споживання енергії

Автоматизоване реагування на попит прекрасно узгоджується зі зростаючим прагненням власників будівель до більшої гнучкості у використанні енергетичних ресурсів. В ідеалі це може виглядати так: своєрідне "енергетичне кафе" пропонує різні види споживання енергії, для різних орендарів, в різних умовах.
 
Розумні лічильники - це лише перший крок. Іншим каталізатором стала недавня хвиля ухвалених будівельних норм і правил США, і пов'язаних з ними рекомендаційних стандартів, які настійливо вимагають управління будівлею на вищому інтелектуальному рівні. Дослідження, проведене Міністерством енергетики, показало, що будівлі, які відповідають вимогам новітнього зведення норм і правилам з енергетичної ефективності (відомим як стандарт ASHRAE 90.1-2010, розроблений Американською спілкою інженерів по опалюванню, охолодженню і кондиціонуванню повітря), можуть скоротити своє споживання енергії приблизно на 18%.

Ця економія обумовлена пасивними функціями - такими, як "прохолодна покрівля" і денне світло - а також застосуванням розумних систем управління будівлею, які використовують датчики присутності людей в приміщенні, або систем охолодження, які автоматично регулюють свої параметри залежно від прогнозу погоди.

Ці технології усе більшою мірою націлені на існуючі, вже побудовані і експлуатовані будівлі. Сумарна площа приміщень існуючих будівель, які відремонтовані і модернізовані у відповідності з екологічними нормами LEED (The Leadership in Energy & Environmental Design; "Посібник з енергетичного та екологічного проектування у будівництві"), - основному рекомендаційному стандарту проектування "зелених" будівель - перевищила відповідну площу нових будівель, що будуються, на 15 млн. квадратних футів  (1393545,6 кв. метрів).

Зростання масштабів - "розумніші" квартали, "розумніші" комплекси будівель

Практика створення "розумних" будівель набуває більшого поширення і починає застосовуватися до комплексів будівель і цілих кварталів. Цей позитивний досвід, у свою чергу, розширюється і охоплює плани забудови на муніципальному і регіональному рівнях.

Так, наприклад, у Бек-Бей, престижному житловому і торговому районі Бостона, IBM використовує технологію "розумних" мереж для віддаленого відстежування і аналізу споживання енергоресурсів в житлових будинках і комерційних будівлях. Ця технологія допомагає місцевому населенню і бізнесу скорочувати енергоспоживання, а також забезпечує підключення до комплексів сонячних батарей. Працюючи у безперервному режимі, система може також виявляти і запобігати надзвичайним ситуаціям та потенційним аваріям, і, в той же час, прискорювати ремонтні роботи - так, коливання об'ємів споживання води може попереджати про можливі витоки; невідповідність об'ємів поставленого і спожитого природного газу може допомогти виявити несправний лічильник.

Підприємства комунальних послуг стають потужними партнерами місцевої влади в їх зусиллях із забезпечення енергетичної ефективності. Зіткнувшись з посиленням нормативних вимог з енергоефективності з боку регулюючих органів, комунальні підприємства США збільшили свої витрати на відповідні програми. Щонайменше 30 штатів нині дотримуються стандартів енергозберігаючого використання ресурсів (Energy Efficiency Resource Standards, EERS), які вимагають від комунальних підприємств інвестування в ефективність. Значна частина цих інвестицій спрямовується на автоматизацію управління будівлями. За даними Rocky Mountain Institute, з 2007 по 2010 рік бюджети програм із забезпечення ефективності, реалізовані енергетичними і комунальними компаніями, подвоїлися до 5,4 млрд. доларів на рік і, згідно з прогнозами, знову подвояться до 2020 року.

Найближчими роками очікується розширення цих програм. Політикам і виборцям подобається те, як ці програми скорочують витрати на ЖКГ і витрати на експлуатацію будівель, що дає змогу економити кошти в часи економічних труднощів і при цьому створювати робочі місця. У Пенсильванії, наприклад, програми з підвищення ефективності, що отримують фінансову підтримку від компаній комунальних послуг, зберігають платникам податків 278 млн. доларів на рік. Встановлені норми енергоефективності також допомогли створити 4 тис. робочих місць і зменшити забруднення повітря.

 
Грунтовні зміни на місцевому рівні

У містах почали з'являтися цілі осередки зелених інновацій, і це не випадково.

У такий економічно складний час, коли муніципальна влада зазнає значних фінансових труднощів, громадські будівлі дозріли для інвестицій в енергозберігаючі технології. Штат Огайо, наприклад, голосно заявляє про своє лідерство по кількості "зелених" шкіл,  відкривши 300 шкіл, сертифікованих за стандартом LEED. Ця ініціатива економить гроші - приблизно 100 тис. доларів експлуатаційних витрат на одну школу в рік. У 1245-ти школах Нью-Йорка споживання енергії скорочене на 11% з 2008 року завдяки поліпшенню автоматизації управління шкільними будівлями (там, зокрема, були встановлені датчики руху, що вимикають світло, коли в класах нікого немає). Влада Нью-Йорка, яка витрачає близько 800 млн. доларів в рік на енергопостачання, працює спільно з IBM над поліпшенням експлуатаційних характеристик і функцій 4 тис. своїх громадських будівель з метою зменшення суми енерговитрат на 30% до 2017 року.

Зусилля із підвищення енергетичної ефективності комерційних будівель пропонують ще більше економічних можливостей. В той час як менше 1% комерційних будівель сертифіковані як "зелені", бізнес, що спеціалізується на екологічній модернізації комерційних будівель, може щорічно освоювати, за оцінками Pike Research, 100 млрд. доларів до 2017 року.

Переглянуті стандарти фінансового обліку, швидше за все, також послужать імпульсом для прискорення модернізації комерційних будівель. Найближчими роками, компанії будуть змушені надавати детальніше відображення своїх операційних витрат згідно зі зміненими правилами обліку. Міські будівельні кодекси також міняються у бік більшої прозорості. Нью-Йоркський "Великий план зеленого будівництва" (Greener, Greater Building Plan) вимагає від великих комерційних будівель проведення детального аналізу їх енергоспоживання. Як і в Техасі, багато регіонів США копіюють деякі аспекти цього підходу для посилення своїх місцевих стандартів енергетичної ефективності.

Те, наскільки швидко ці тенденції набиратимуть темп, залежить від стану економіки в цілому. Високі ціни на нафту є швидше за все неминучими в короткостроковій перспективі, і вони стимулюватимуть зміни. Між тим, вартість технологій, що забезпечують енергетичну ефективність, падає - від інтелектуальних лічильників до сонячних батарей і дистанційних датчиків - відповідно, з'являтиметься більше прикладних рішень за нижчими цінами. Зниження витрат на технології прискорить окупність інвестицій, а також зумовить економічну і політичну необхідність здійснення подібних програм.

Насправді, зараз складаються дуже сприятливі умови для дієвої конкуренції. Поки ще місцеві співтовариства в Каліфорнії і на північному сході США - в регіонах з найвищими цінами на електроенергію - лідирують на шляху до енергетичної ефективності, спонукаючи інші штати здійснювати активніші заходи в цьому напрямі. Мери Нью-Йорка, Чикаго і Сан-Франциско борються за право своїх мегаполісів претендувати на звання "Найзеленішого міста" (Greenest City). І від цих перегонів ніхто нічого не втратить – тільки набуде.