Domy chytřejší než člověk

Možnosti techniky v mnohém předčily samotné požadavky zákazníků.

Do značné míry módní pojem "inteligentní budova" označuje koncepci integrace počítačových systémů řízení technologického zařízení budovy, telekomunikací a automatizace administrativy. U jejího zrodu sice stáli v 90. letech Američané, ale jak to již tak bývá, k naprosté dokonalosti ji dovedli Japonci. Koncepce inteligentní budovy klade důraz hlavně na to, aby jednotlivé systémy budovy byly vzájemně provázány.

Objekt, který dokáže ovládat pouhá hrstka systémových inženýrů, kteří s sebou neustále vláčí tlusté manuály a snaží se vychytávat jednu závadu za druhou - to je noční můra většiny správců takových přetechnizovaných domů. Jednotlivé systémy sice s většími či menšími nedostatky fungují, ale největší problémy vznikají ve chvíli, kdy se mají navzájem propojit. Kompatibilita je hlavní bolístkou inteligentní budovy. Paradoxně proto developeři hlásí, že inteligentní budovu vyžadují (pokud vůbec) pouze ti nájemci, kteří si pronajmou budovu od střechy až po sklepy. Jestliže se pronajímají jednotlivá patra a sejde se nehomogenní skupina nájemců, pak se množství technických vymožeností stává spíše překážkou komerčního úspěchu. Možnosti, které jsou schopni výrobci do budov namontovat, zbytečně konečný produkt prodražují.

MEZITITULEK: Integrovaný management

Firma Johnson Controls tyto objekty charakterizuje jako "budovy s integrovaným managementem", tj. se sjednocenými systémy řízení (technika prostředí, komunikace, energetika), zabezpečení (kontrola přístupu, požární ochrana, bezpečnostní systém) a správy budovy (údržba, plánování, pronájem, inventář) včetně odpovídajících služeb (telefonní centrála, poštovní a kancelářské služby, úklid). Optimalizací těchto složek, zajištěným účelným sdílením informací na základě obousměrné datové komunikace (údaje ze senzorů, data obsažená v řídicím systému atd.) a vzájemných vazeb mezi nimi je zabezpečeno produktivní a nákladově efektivní prostředí. A to od projektu stavby až po její rutinní provoz.

MEZITITULEK: Vše pod kontrolou

Zmíněná získaná data má obsluha k dispozici v přehledném grafickém prostředí s využitím multimediálních technologií spojujících datovou, hlasovou a video komunikaci. Nezřídka se používají i nové metody názorné vizualizace, data jsou filtrována systémem tak, aby obsluha nebyla zahlcena množstvím informací. Prioritu mají především ta, která jsou relevantní v dané situaci. Má tak k dispozici výkonný nástroj k efektivnímu, pružnému a přehlednému řízení celého objektu. Podstatné je, že data získaná v jednom ze systémů lze využít i pro činnost ostatních. Například pokud senzory vyhodnotí riziko požáru, systém aktivuje nejen požární ventilaci a vypne prvky, které by mohly situaci komplikovat, ale automaticky uvede do zvláštního režimu další systémy (nouzový režim pro výtahy, evakuační osvětlení, otevření nouzových východů apod.).

Mezi hlavní parametry, na které se soustřeďují projektanti a provozovatelé těchto moderních budov, patří z hlediska investora či vlastníka hlavně minimalizace nákladů na energii, provoz, opravy a rekonstrukce. Důležitý je dokonalý přehled o stavu probíhajících procesů v objektu a snadné ovládání a servis. Z pohledu uživatele (nájemců) je významná flexibilita pronajímaných prostor a v neposlední řadě i kvalita prostředí budovy přispívající ke zvýšení produktivity práce. Důraz se klade na komfort prostředí a podporu široké nabídky funkcí a služeb, které umožňuje technická a technologická infrastruktura budovy.

MEZITITULEK: Start projektu

Ve většině případů zajišťuje každý ze systémů jiný specializovaný výrobce či dodavatel. Proto je jednou z nejdůležitějších fází projektu inteligentní budovy zajištění kompatibility. Proto je klíčový výběr systémového koordinátora, zastřešujícího projekt při jednání s dodavateli a provozovateli a garantujícího vzájemnou součinnost systémů. Tím je často dodavatel hlavního řídicího systému technologických zařízení vzhledem k tomu, že právě tento systém má v rámci komplexu různých technologických řešení a subsystémů uplatněných v budově rozhodující úlohu.

Dříve specializovaní dodavatelé nabízeli většinou vlastní proprietární systémy, dnes lze však kompatibilitu zajistit dodržením všeobecně platných komunikačních standardů, především LonTalk, Ethernet, Internet (TCP/IP) a Modbus. Současný vývoj řídicích automatů jednoznačně směřuje k tzv. IP controllerům, které budou pracovat na jednom komunikačním protokolu založeném velmi pravděpodobně na bázi Ethernet/Internet. Právě technologie LONWorks s komunikačním protokolem LonTalk, kterou uvedla na trh počátkem 90. let americká firma Echelon, přinesla zásadní změnu do konceptu řešení distribuovaných řídicích systémů a sítí díky decentralizované koncepci. Na rozdíl od jiných síťových systémů je koncipována tak, že inteligence je distribuována až do každého jednotlivého prvku systému.

MEZITITULEK: Hlavně šetřit energie

Základní technologie a procesy, jež lze v budovách ovládat, jsou podle firmy Schneider Electric, která patří mezi hlavní dodavatele systémů pro vybavení budov, zejména vytápění, vzduchotechnika, klimatizace, osvětlení, bezpečnost a ochrana zdraví osob, kontrola a ovládání vstupů do objektů a místností, pohyblivá zařízení (např. výtahy), odběr a spotřeba elektrické energie i dalších typů médií, a samozřejmě hlavních technických zařízení budov - například trafostanice, úpravny vody, dieselagregáty, UPS a podobně.

Důležitým prvkem ve vybavení inteligentních budov je proto elektroinstalace - také označovaná jako inteligentní. Ta umožňuje připojit kontrolní prvky úniku plynu nebo vody, elektronické dveřní zámky a ovládání zařízení i spotřebičů, a to i dálkově, např. mobilním telefonem. Sem patří hlavně ovládání a regulace osvětlení (např. automatická regulace osvětlení podle přítomnosti osob, denní doby), centrální vypínání a zapínání spotřebičů atd., v případě obytných domů třeba simulace přítomnosti jako bezpečnostní prvek nebo ovládání žaluzií, markýz, rolet a garážových vrat.

Pro administrativní a průmyslové objekty (ale nejen pro ně) je zejména z hlediska možných úspor energie důležité řízení kotelen, regulace vytápění a klimatizace po jednotlivých místnostech, regulace tepelných čerpadel, kontrola a řízení spotřeby energie, dálkový odečet elektroměrů či měřičů tepla. Při tom lze využít řady automatizovaných systémů a funkcí, jako jsou např. různé časové programy. Správa spotřebičů a celého systému se provádí jednoduše ovládacími panely, v některých případech lze subsystémy ovládat i vzdáleně telefonem či dálkovým ovladačem.

Řešení zaměřená na optimální využívání energie technologických zařízení budov se zaměřují na dvě hlavní oblasti: první je vytápění chlazení, a vzduchotechnika, druhou pak osvětlení. V obou případech jsou součástí inteligentních budov systémy, které dokáží energii jak šetřit, tak ji i vyrábět a zásobovat jí různá zařízení. Uplatňují se např. tepelná čerpadla, sofistikované klimatizační a ventilační systémy apod., na střechách a v okolí budov a areálů najdeme často jako jejich součást fotovoltaické panely, které přeměňují sluneční energii na elektřinu.

MEZITITULEK: Neplýtvat světlem

V osvětlení se uplatňují moderní technologie jako LED, halogenové žárovky, úsporné zářivky apod., umožňující volit různé druhy optimálního osvětlení pro různé účely. Kromě využívání energeticky úsporných zdrojů světla jsou využívány i aplikace časových programů pro řízení osvětlení chodeb a schodišť, automatická regulace osvětlení podle intenzity denního světla. K úsporným řešením patří i vytvoření více světelných okruhů v daném prostoru tak, aby mimo hlavní provozní dobu bylo možné řídicím systémem snížit úroveň osvětlení. Prostřednictvím řídicího systému lze nastavit časové programy, např. pro zapínání a vypínání zásuvek, pro kopírovací přístroje, úklidové mechanismy a další funkce.

K důležitým funkcím řídicího systému budovy patří rovněž sledování hodnoty technického maxima, smluvně dohodnutého s dodavatelem elektrické energie. Systém porovnává v intervalech skutečnou a ideální spotřebu a při překročení přípustné hodnoty odpojí některý z méně důležitých spotřebičů podle definované tabulky priorit. Regulační algoritmy umožňují odpínání zátěží nejen podle okamžité spotřeby, ale i podle jejího trendu, tj. podle očekávané spotřeby na konci čtvrhodiny.

Řízení vnitřního klimatu je v budově řešeno s ohledem na vnější povětrnostní podmínky a využíváním systémů s proměnným průtokem vzduchu podle skutečné potřeby ve větraných prostorech (VAV boxy). V úspoře energie pomáhá i snižování spotřeby pravidelným krátkodobým vypínáním zařízení, neboť většina zařízení je výkonově dimenzována pro nejhorší možný případ - např. ventilátory VZT jednotek mohou být podle Schneider Electric vypnuty na 10 minut každou hodinu, aniž se to projeví na kvalitě prostředí. Energii lze šetřit řízením výkonu zdrojů tepla a chladu podle okamžité potřeby na odběr, rozložením celkového výkonu zdrojů tepla a chladu do více výkonových stupňů, aby bylo možné respektovat časově proměnné požadavky na jejich výkon.

MEZITITULEK: Bezpečnost osob

Dalším klíčovým faktorem je řešení bezpečnostní problematiky. Většina inteligentních budov ve firemním sektoru jsou několikapatrové vícepodlažní budovy, v řadě případů mnohaposchoďové mrakodrapy, kde je bezpečnost jejich obyvatel otázkou číslo jedna. Mimořádná pozornost je věnována i jejich zabezpečení proti kriminalitě či vstupu neoprávněných osob i pro případ požáru apod.

Evakuace z výškových budov není jednoduchá záležitost, a proto je mimořádná pozornost věnována protipožárním opatřením. Při stavbě moderních budov se používají speciální nehořlavé a ohnivzdorné materiály. Objekty jsou protkány sítí senzorů, které hlídají riziko požáru. Ty přicházejí ke slovu, pokud zaregistrují kouř nebo teplotu převyšující povolené hodnoty a aktivují automatické protipožární systémy, které obvykle dokáží zdolat menší požáry vlastními silami během krátké chvíle. Pokud k požáru dojde a je nad síly protipožárního vybavení budovy nebo by toto riziko hrozilo, přicházejí ke slovu speciální záchranné evakuační systémy. I ty prodělaly v posledních letech značný vývoj a dokáží účinně vyvést z ohrožené budovy značný počet lidí, ještě než dorazí hasiči.

Současné záchranné systémy umožňují rychlou skupinovou i individuální evakuaci osob z výškových budov pomocí flexibilních "skládacích" kabin nebo jednoduchých závěsných postrojů, které mohou být umístěny přímo v kancelářích a během okamžiku připraveny k použití. Systém v podobě několikapatrového "skládacího výtahu" upevněného na střeše výškové budovy, umožňuje rychlý únik. V případě nebezpečí se rozvine na přesné pozice u oken, jimiž ohrožení lidé nastoupí do kabinek a postupně jsou spuštěni do bezpečí na zem. Podobný systém vyvinula pod názvem Spider izraelská firma Moseroth. Je určen pro postupnou vícenásobnou samostatnou evakuaci jednotlivců z výškových budov. Zařízení zkonstruované z ocelových kabelů může být instalováno stabilně na podlaze nebo na zdi místnosti, takže je vždy připraveno posloužit v případě ohrožení budovy v důsledku požáru, přírodní katastrofy, technické havárie apod.

MEZITITULEK: Život pod kontrolou

Další kategorií spojenou s projektováním a provozem inteligentních budov jsou bezpečnostní dohledové systémy. Většinou jde o uzavřené kamerové TV okruhy CCTV, které monitorují provoz na klíčových místech v prostorách budovy i jejího okolí a vyhodnocují potenciální rizika. V řadě případů jsou napojeny i na přístupové systémy, umožňující vstup jen oprávněným osobám a v v objektech se speciálním bezpečnostním režimem i sledovat jejich pohyb po budově. Klasické přístupové karty jsou nahrazovány bezkontaktními čipy obsahujícími podrobné údaje o uživateli. Prvky umožňující jednoznačnou identifikaci a verifikaci osob s vysokou přesností pracují s rozpoznáváním identity pomocí otisků prstů, oční duhovky, obličeje apod.

Komunikační systémy - ať už v podobě strukturované inteligentní kabeláže či bezdrátových sítí - jsou stěžejním prvkem technologické infrastruktury moderních budov. Kromě přenosu dat ze sítě senzorů jsou základem pro systémy pokročilé digitální komunikace. IP telefonie, e-mail a instant messaging vystřídaly klasické telefony, faxy a dálnopisy. Multifunkční komunikační zařízení umožňují přenášet hlas i obrazová data. A za zlomek ceny, kterou představovaly dřívější provozní náklady analogových systémů. Díky internetové telefonii a z ní odvozených systémů tak už není problém nejen v rámci budovy, ale i vzdálených poboček (a to dokonce na globální úrovni) komunikovat zcela zdarma.

V některých administrativních budovách, např. v objektu společnosti Price Waterhouse Cooper v Praze, už není ani systém klasických kanceláří, ale zaměstnanec si prostě rezervuje na požadovanou dobu určité místo v budově, kde má po příchodu k dispozici internetové připojení a "virtuální" pracoviště se všemi funkcemi a službami, které pro danou práci potřebuje. Stačí mu jen připojit si svůj počítač...

MEZITITULEK: Inteligence bez konce

V současné době lze sledovat kromě rostoucího podílu uplatňování moderních technologií a materiálů při výstavbě IB i další trend: posun od solitérních projektů inteligentních budov jako state-of-art svého druhu k celým urbanistickým komplexům tohoto charakteru, tvořeným většími soubory objektů prošpikovaných technologiemi. A to dokonce až na úrovni měst.

Boom zažívají arabské státy investující své ropné zisky právě do výstavby supermoderních objektů a městských aglomerací s uplatněním nejmodernějších technologií a systémů v oblasti stavebnictví, komunikace apod. V Dubaji vyrůstají nejen nejvyšší a technologicky nejmodernější mrakodrapy, ale i celá města na moři. Byla vyvinuta nová řešení a podílejí se na nich mj. i české firmy. A tak v nejvyšší současné tamní budově najdete speciální rychlovýtahy z břeclavské firmy Otis. V Dubaji připravuje nyní se svým týmem britský architekt Norman Foster i projekt ekologického čistého města "Masdar City", které nebude produkovat žádné škodlivé emise. Dopravu budou zajišťovat elektromobily, zásobování energií solární elektrárny apod. A nejde o žádnou sci-fi - první "bezemisní" čisté město má vyrůst už během následujících dvou let.

Nicméně inteligentní budovy už nejsou jen doménou zahraničních velkoměst. Řada objektů, které odpovídají parametrům pro toto označení, už stojí i v českých městech, jsou často součástí nově budovaných průmyslových parků a logistických areálů či výzkumných a technologických center, ale např. i hotelových komplexů. K nejnovějším patří např. nyní otevřený čtyřhvězdičkový Clarion Congress Hotel Prague společnosti CPI Hotels, který patří k technologicky nejlépe vybaveným hotelům ve střední Evropě. Pro hlasovou komunikaci byl v Clarion Congress Hotel Prague nainstalován nejpokročilejší telefonní systém společnosti Cisco Systems. Hotel tak svým zákazníkům poskytne uživatelsky velmi příjemné hotelové telefony s barevným displejem a dotykovou obrazovkou, které kromě klasického telefonování umožňují ovládat či objednávat nejrůznější služby v přímém napojení na jejich poskytovatele. Takovými službami mohou být například rezervace míst v restauracích, on-line předpověď počasí, stav hotelového účtu, buzení, pokojové video, informace o odletech letadel nebo třeba hlídání dětí v hotelových pokojích s použitím IP kamery. Kvalitní pevná i bezdrátová datová infrastruktura bude zároveň poskytovat flexibilní a spolehlivou platformu pro účastníky kongresů a výstav. Součástí hotelového vybavení je i vysokorychlostní internetové připojení, které je přístupné každému hostu okamžitě po připojení síťového kabelu v pokoji. Host prostřednictvím internetového prohlížeče vstoupí do prostředí specializované obslužné aplikace a může se rozhodnout pro požadovanou variantu služby a okamžitě používat internet bez nutnosti další konfigurace.

V ČR už vzniklo i specializované pracoviště zaměřené na systémy inteligentních budov: Fakulta aplikované informatiky Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně provozuje laboratoře integrovaných technologických a řídicích systémů v budovách, kde se studenti učí, jak projektované objekty dobře tepelně zajistit. Druhá laboratoř zahrnuje jejich technické zabezpečení. "Inteligentní budova představuje jakousi koncentraci moderních technologií pro zlepšení funkčnosti objektů," uvedl děkan fakulty Vladimír Vašek.