ساختمان هوشمند، ساختمانی است که با استفاده از فناوری امکان استفاده کارآمد و اقتصادی از منابع را فراهم میکند و در عین حال محیطی امن و راحت را برای ساکنان ایجاد میکند. ساختمان‌های هوشمند ممکن است از طیف وسیعی از فناوری‌های موجود استفاده کنند و به گونه‌ای طراحی یا مقاوم‌سازی شوند که امکان ادغام پیشرفت‌های فناوری آینده نیز فراهم باشد.
به گزارش گرداب، حسگر‌های اینترنت اشیا، سیستم‌های مدیریت ساختمان، هوش مصنوعی و واقعیت افزوده از جمله مکانیسم‌ها و روباتیک‌هایی هستند که ممکن است در یک ساختمان هوشمند برای کنترل و بهینه‌سازی عملکرد آن مورد استفاده قرار گیرند.
مشخصه‌ی اصلی ساختمان‌های هوشمند استفاده از سیستم‌های کاملا یکپارچه است که اطلاعات حیاتی را به اشتراک می‌گذارند. آن‌ها از حسگر‌های اینترنت اشیا، طبقات مرتفع و اتوماسیون ساختمان استفاده میکنند تا همه چیز از جمله سیستم‌های تهویه‌ی مطبوع یا اچ‌وک (HVAC)، روشنایی، سایه، امنیت و حتی عملکرد‌های کاربر محور مانند راهیابی و برنامه‌ریزی اتاق کنفرانس را کنترل کنند. این زیرساخت‌ها با سیستم‌ها و امکاناتی ساخته شده‌اند که فناوری‌های جدید را برای مدیریت، کنترل و اتوماسیون تهویه‌ی مطبوع، روشنایی، امنیت، برق، مخابرات، دسترسی و فرآیند‌های سرگرمی یکپارچه میکنند.
این سیستم‌های خودکار و به هم پیوسته امکان افزایش بهره‌وری انرژی، ایمنی، قابلیت استفاده و دسترسی را با بهره‌گیری بهتر از منابع موجود فراهم میکنند. اصطلاح ساختمان هوشمند را می‌توان برای تعریف هر نوع ساختمانی استفاده کرد که این نوآوری‌ها را ادغام میکند؛ خواه این نوآوری‌ها در مورد بازسازی سازه و یا در ساخت و ساز‌های جدید به کار برود.
این ساختمان‌ها کارایی، انرژی، راحتی، دسترسی و نظارت را برای افرادی که با مشاغل مختلف در آن‌ها زندگی میکنند، کنترل و تضمین میکنند.
ساختمان هوشمند چه ویژگی‌هایی دارد؟
اگر بدانید برای رسیدن به یک ساختمان هوشمند چه فناوری‌هایی باید اجرا شود، ایجاد آن بسیار ساده است. این فناوری‌ها بخشی از سیستم ساختمان هوشمند هستند و برای بهره‌گیری از مزایای ساختمان باید با هوشمندی پیاده‌سازی شوند:
ساختمان هوشمند دارای ویژگی‌های زیر است:
❖ حسگر‌های هوشمند اینترنت اشیا
ساختمان‌های هوشمند به دستگاه‌هایی نیاز دارند که به لطف فناوری اینترنت اشیا بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و داده‌های ساختمان را جمع‌آوری کنند تا به طور خودکار رفتار همه‌ی منابع ساختمان را بهینه کنند.
این حسگرها در بخش ساختمان‌های هوشمند و در سایر بخش‌هایی که از فناوری‌های اینترنت اشیا استفاده میکنند، دارای نقش کلیدی هستند؛ بنابراین در چند سال آینده رشد تقاضای آن متوقف نخواهد شد؛ به گونه‌ای که طبق تخمین‌ها انتظار می‌رود بازار حسگر‌های اینترنت اشیا تا سال ۲۰۲۲ به ۴۱ میلیارد دلار برسد.
❖ پلتفرم یکپارچه‌سازی سیستم
این نوع ساختمان‌ها همچنین به پلتفرم‌هایی برای مدیریت دارایی‌های مختلف ساختمان و نظارت بر رفتار آن‌ها نیاز دارند تا بهترین تصمیم برای بهبود عملکرد آن‌ها اتخاذ شود.
پلتفرم ایده‌آل برای ایجاد یک ساختمان هوشمند، نکسوس اینتگرا (Nexus Integra) است. نکسوس اینتگرا یک راه حل کلیدی برای شروع مدیریت یکپارچه و هوشمندانه‌ی منابع مختلف یک ساختمان از دیدگاه جهانی است.
این پلتفرم به لطف جمع‌آوری منابع داده‌های مختلف، یک سیستم عامل یکپارچه را در زمان واقعی برای ساختمان هوشمند ارائه می‌دهد. پلتفرم معاملاتی یکپارچه به شما این امکان را می‌دهد که داده‌هارا از هر منبعی مانند حسگرها، پایگاه‌های داده یا سیستم‌های اطلاعات خارجی ترکیب کنید و آن‌ها را در زمان واقعی و داده‌های تاریخی پردازش کنید. با داشبورد نکسوس اینتگرا، می‌توانید شاخص‌های کلیدی عملکرد شهر را در یک عکس زیر نظر بگیرید.
❖ اتصال سیستم‌های ساختمان
در ساختمان مدرنی که مجهز به جدیدترین فناوری‌هاست، تمام تجهیزات و سیستم‌های موجود به هم متصل هستند. به این ترتیب می‌توانید به صورت لحظه‌ای از اتفاقات جاری مطلع شوید و به سوابق تاریخی اتفاقات چند دقیقه، چند ساعت یا حتی چند روز قبل دسترسی داشته باشید تا در مواقع اضطرار بتوانید از راه دور بر روی سیستم‌های ساختمان اقدامات لازم را انجام دهید.
❖ ارتباط مردم و فناوری
ساختمان‌های هوشمند به افراد کمک میکنند تا از آخرین نوآوری‌های فناوری به روشی ساده و شهودی بهره ببرند. به عنوان مثال، دسترسی افراد معلول از طریق باز کردن خودکار درب، تشخیص سقوط، کنترل صوتی و ... تسهیل می‌شود.
❖ کنترل هزینه‌های ساختمان
استفاده از فناوری‌ها برای ساخت ساختمان‌های هوشمند باعث می‌شود هزینه‌های صرف شده برای لوازم مختلف مانند گرمایش، نور، آب و ... کاهش یابد.
❖ کنترل متمرکز رفتار ساختمان
در ساختمان هوشمند هر کسی که به یک پلتفرم متمرکز دسترسی دارد، می‌تواند رفتار ساختمان را در قالب یک تصویر تجسم کند و در صورت لزوم تنظیمات لازم را انجام دهد. امکان کنترل و اتوماسیون سیستم‌هایی مانند روشنایی، پریز برق، گرمایش، تهویه‌ی مطبوع، لوازم خانگی، درب، پنجره، کرکره، آبیاری، ژنراتور و ... به راحتی وجود دارد.
❖ اتصال ساختمان به شبکه‌ی هوشمند
در چند سال آینده، ساختمان‌ها پایدارتر و کارآمدتر خواهند شد و خواهیم دید که ساختمان‌ها قادر خواهند بود دمای محیط را پیش‌بینی کنند و حتی بر اساس الگوی مصرف برق، شدت نور را تنظیم کنند.
اجزای ساختمان هوشمند در یک نگاه
علاوه بر چیز‌هایی که گفته شد، می‌توان مزایای اصلی دیگری را نیز برای ساختمان‌های هوشمند برشمرد.
مزایای اصلی ساختمان‌های هوشمند:
ساختمان‌های هوشمند حجم زیادی از داده‌های ساختمانی ارزشمند را در مورد نحوه‌ی استفاده تولید میکنند. تجزیه و تحلیل این داده‌ها می‌تواند به بینشی در مورد الگو‌های استفاده و روند‌ها منجر شود؛ به طوری که افراد بتوانند تصمیمات آگاهانه‌ای در مورد نحوه‌ی بهینه‌سازی ساختمان خود بگیرند. این امر خود، مزایای زیر را به همراه دارد:
✓ بهره‌وری بیشتر
ارائه‌ی فضایی که کیفیت هوای داخلی خوب، آسایش فیزیکی، امنیت، بهداشت، روشنایی، فرآیند‌های کارآمد و اتاق کارکنان را در سطح بهینه تامین میکند، باعث می‌شود افراد عملکرد بهتری داشته باشند.
بنابراین، شناسایی و درک این که چگونه مردم از ساختمان استفاده میکنند و در اطراف آن حرکت میکنند، برای بهینه‌سازی فضای پر رفت و آمد و در عین حال به حداقل رساندن ضایعات ضروری است. ساختمان‌های هوشمند دیگر قرار نیست فقط بر کاهش هزینه‌ها و انرژی تمرکز کنند. آن‌ها باید برای کارکنان شما هوشمندانه عمل کنند. قرار دادن عملیات هوشمند مانند اتاق جلسه و رزرو میز به کاهش اتلاف زمان کارکنان کمک میکند و فضای شما را هوشمند می‌سازد.
✓ کاهش مصرف انرژی
ساختمان‌های هوشمند به شما این امکان را می‌دهند که بهره‌وری انرژی خود را بهبود بخشید و به نوبه‌ی خود هزینه‌های انرژی را کاهش دهید. با اتصال حسگر‌های اینترنت اشیا که بر ساکنان نظارت میکنند، می‌توانید به طور خودکار چراغ‌ها یا سیستم‌های اچ‌وک را در فضا‌های خالی خاموش کنید تا نیاز به مصرف غیرضروری انرژی را کاهش دهید. ساختمان‌های هوشمند باید در استفاده از انرژی کارآمد باشند. این امر با استفاده از دستگاه‌هایی که به عنوان کنتور‌های هوشمند و انواع دیگر سیستم‌های خودمدیریتی عمل میکنند، میسر می‌شود.
به این ترتیب روشنایی، تجهیزات الکتریکی و هر آنچه که به شبکه متصل است، مدیریت بهینه خواهد شد تا از هدر رفتن انرژی جلوگیری شود. همچنین شناخت الگو‌های مصرف و بررسی تغییرات در سیستم می‌تواند خرابی‌ها را سریع تشخیص و هزینه‌ی تعمیرات را کاهش دهد.
✓ سیستم‌های بهینه سازی اچ‌وک
سیستم‌های اچ‌وک (گرمایش، تهویه و تهویه‌ی مطبوع) وظیفه‌ی ایجاد محیطی دلپذیر در زیرساخت را بر عهده دارند.
این دستگاه‌ها بسته به نیاز کاربران می‌توانند به عنوان گرمایش یا سرمایش عمل کنند. هدف آن‌ها فراهم کردن دمای راحت، میزان رطوبت نسبی و تصفیه‌ی هوای محیط است.
در ساختمان‌های هوشمند، این سیستم‌ها به نحوی بهینه شده‌اند که همزمان بتوانند مصرف انرژی را به راحت‌ترین شکل ممکن و با صرف کمترین هزینه ممکن کنند. آن‌ها برای انجام این کار، از ترموستاتهای هوشمند و سایر دستگاه‌هایی استفاده میکنند که ساعات روشن و خاموش و همچنین سایر عملکرد‌ها را تعیین میکنند.
✓ کاهش هزینه‌های عملیاتی
هزینه‌های سربار ساختمان برای هر مالک یا کاربر ساختمان هزینه‌ی قابل توجهی است. با وجود این که این هزینه‌ها برای مکان‌های تجاری ضروری هستند، با این حال میزانی از هزینه‌ها اغلب هدر می‌رود؛ زیرا به طور هوشمندانه اعمال نمی‌شود. با شناسایی الگو‌های اطراف فضا‌های کم استفاده، می‌توانید هزینه‌های املاک و مستغلات مورد نیاز را کم کنید.
✓ بهینه‌سازی فضا
هزینه‌ی تامین فضای یک، ساختمان معمولا پس از دستمزد کارمندان دومین هزینه برای یک تجارت است؛ بنابراین ضرورت استفاده‌ی بهینه از فضای موجود بر کسی پوشیده نیست. در اینجا حسگرها بخشی جدایی‌ناپذیر از ساختمان‌های هوشمند تلقی می‌شوند و نقش مهمی در جمع‌آوری داده‌ها برای تصمیم‌گیری درباره محل تخصیص منابع دارند. بنابراین، برای مثال، سنسور‌های اشغال ممکن است در ساختمان ادغام شوند تا اطلاعاتی را ارائه دهند که به شما کمک میکند بفهمید که امکانات شما تا چه حد دارای انواع فضا‌های مناسب برای برآورده کردن نیاز‌های کارکنان است. تجزیه و تحلیل سنسور‌های اشغال می‌تواند به شما در شناسایی موارد زیر کمک کند:
· آیا اندازه یا تعداد اتاق‌های جلسه مناسب است؟
· کدام مناطق اشتراکی محبوب‌تر یا غیرمحبوب‌تر از همه هستند؟
· آیا فضا‌های کاری ارائه شده کافی است؟
✓ نگهداری پیشگیرانه
استفاده از هوش مصنوعی می‌تواند به شما کمک کند تشخیص دهید که چه زمان دارایی شما نیاز به تعمیر و نگهداری دارد. زیرا هوش مصنوعی می‌تواند الگو‌های استفاده را یاد بگیرد و در صورت شناسایی مورد غیرعادی، به شما هشدار دهد. با جمع‌آوری داده‌های دقیق از دستگاه‌هایی مانند حسگر‌های افراد، می‌توانید تصویر واقعی‌تری از تعداد دفعات استفاده از یک تاسیسات در ساختمان خود به دست آورید، رویکردی فعال‌تر برای مدیریت فرسودگی، تمیز کردن و ذخیره‌سازی مجدد داشته باشید و به طولانی‌تر شدن عمر تجهیزات، اثاثیه و لوازم خانگی کمک کنید.
نمونه‌های ساختمان‌های هوشمند در دنیا:
بسیاری از دفاتر دارای سطحی از هوشمندی ساختمان هستند، اما بیایید به ۷ مورد از هوشمندترین و الهام‌بخش‌ترین ساختمان‌های هوشمند جهان نگاه کنیم.
ساختمان اج (Edge) (آمستردام، هلند)
بنا به گزارش آژانس رتبه بندی بریتانیا ساختمان اج سبزترین و هوشمندترین ساختمان در جهان است.
باید خیلی بخت با شما یار باشد که در این ساختمان کار کنید. این ساختمان می‌داند کجا زندگی می‌کنید، با چه ماشینی رانندگی می‌کنید و شما را به راحت‌ترین نقطه‌ی پارکینگ هدایت میکند. او برنامه‌ی روزانه شما را می‌داند و حتی می‌داند که دوست دارید چه مقدار شکر در قهوه‌ی خود بریزید.
هیچ کس در این ساختمان یک میز دائمی ندارد. فضا‌های کاری بر اساس برنامه‌ی روزانه‌ی شما و طبق نیاز شما تنظیم می‌شوند: میز نشستن، میز ایستاده، غرفه‌ی کار، اتاق جلسه، صندلی بالکن، یا «اتاق تمرکز»؛ و هنگامی که در طول روز به این ایستگاه‌های مختلف می‌رسید، ساختمان ترجیحات شما را برای نور و دما می‌داند.
یکی از ویژگی‌های برجسته‌ی این ساختمان سبز، پنل‌های ال‌ای‌دی بسیار کارآمد است که به میزان بسیار کمی الکتریسیته نیاز دارند و می‌توان با استفاده از همان کابل‌هایی که داده‌ها را برای اینترنت حمل میکنند، انرژی آن را تامین کرد.
فضای داخلی و بیرونی ساختمان EDGE
برج پایتخت (سنگاپور، اندونزی)
این ساختمان اداری ۵۲ طبقه در طراحی ساخت و ساز و به دلیل بهره‌وری انرژی و آب در نوع خود نمونه است. برج پایتخت دارای بسیاری از سیستم‌های انرژی هوشمند است که عبارتند از یک سیستم چرخ بازیابی انرژی تهویه‌ی مطبوع که امکان بازیابی هوای خنک را فراهم میکند، آشکارساز‌های حرکت در لابی و همه‌ی حمام‌ها برای صرفه‌جویی در انرژی، پنجره‌های دوجداره که باعث کاهش نفوذ گرما و کاهش مصرف انرژی می‌شود، استفاده از چگالش از واحد انتقال هوا برای کاهش مصرف آب و نظارت مداوم برای مونوکسید کربن برای اطمینان از کیفیت مطلوب هوا.
این ساختمان همچنین دارای منظره‌ای پانوراما از افق سنگاپور، مرکز تناسب اندام، استخر، مهدکودک و چندین سالن غذاخوری است.
فضای داخلی و بیرونی ساختمان پایتخت
گلوماک (شانگهای، چین)
این ساختمان اداری ۶۰۰۰ فوت مربعی یکی از پایدارترین ساختمان‌های قاره محسوب می‌شود.
گلوماک اولین تأسیسات دارای گواهینامه‌ی لید (با امتیاز پلاتین) در شرق آسیا است و اولین مورد در آسیا بود که گواهینامه‌ی ساختمان زنده برای انرژی، آب و کربن خالص صفر را دنبال کرد.
این ساختمان دارای بهترین کیفیت هوا در شانگهای است. آنجا یک سیستم نظارت بر هوای داخل ساختمان وجود دارد که به کارمندان اجازه می‌دهد تا میزان سمی بودن هوای داخل خانه را روی تلفن‌های همراه خود ببینند.
گلوماک دارای ۵ سیستم تصفیه‌ی هوا و یک دیوار سبز است که برای فیلتر کردن آلودگی خارج از ساختمان کاشته شده است.
فضای داخلی و بیرونی ساختمان گلوماک
سازه‌ی دی‌پی‌آر(سانفرانسیسکو، کالیفرنیا)
این دفتر که ۲۴۰۱۰ فوت مربع مساحت دارد، دو باور اساسی را ترویج میکند: ۱) احترام به فرد و ۲) این باور که جهان می‌تواند تغییر کند.
ویژگی‌های این ساختمان عبارتند از:
· اولین ساختمان (NZEB) صفر انرژی در سانفرانسیسکو
· نامزد دریافت گواهی لید با درجه‌ی پلاتین
· دارای پانل‌های فتوولتائیک
· سیستم گرمایش آب حرارتی خورشیدی پشت بام
· پنجره‌های الکتروکرومیک
· ۸ نورگیر خودکار با انرژی خورشیدی بر فراز یک دهلیز
· پنکه‌های سقفی فوق‌العاده کارآمد
· ۳ دیوار زنده و یک بار شراب زنده
· استفاده از چوب سرخ احیا شده و صنوبر داگلاس
· وسایل لوله‌کشی با جریان بسیار کم؛ و بسیاری موارد دیگر.
فضای داخلی و بیرونی ساختمان DPR
مرکز شرکتی شورای هیندمارش شایر (ملبورن، استرالیا)
اهداف طراحی هیندمارش شایر از ابتدا بهره‌وری انرژی و بهبود محیط کاری برای کارکنان بود.
ملبورن منطقه‌ای با شرایط دمایی شدید است. برای استفاده از این مزیت، ساختمان دارای یک سری محفظه‌های حرارتی زیرزمینی و یک سیستم تهویه در کف است تا هوای تازه را از بیرون جذب کند. زمین به طور طبیعی هوا را خنک و گرم میکند و سپس آن را دوباره در داخل ساختمان توزیع میکند.
سیستم‌های روشنایی ال‌ای‌دی مصرف انرژی را کاهش می‌دهند و پنل‌های خورشیدی روی پشت بام انرژی را از خورشید برداشت میکنند. دیوار‌های سبز عمودی کیفیت هوای داخل خانه را افزایش می‌دهند.
فضای داخلی و بیرونی ساختمان هیندمارش شایر
مرکز انرژی دوک (شارلوت، کارولینای شمالی)
این آسمان خراش ۵۱ طبقه دارای بالاترین درجه‌ی گواهینامه‌ی سبز لید، یعنی درجه‌ی پلاتین است.
این ساختمان قادر به استفاده‌ی مجدد از حدود ۱۰ میلیون گالن آب در سال است که از آب‌های زیرزمینی، آب باران و تراکم اچ‌وک برداشت می‌شود. این آب استفاده مجدد حدود ۸۰ درصد از نیاز آبی برج و ۱۰۰ درصد نیاز آبیاری آن را تشکیل می‌دهد.
ویژگی‌های این ساختمان هوشمند عبارتند از:
· یک بام‌باغ (roof garden) که جریان آب طوفان را کاهش می‌دهد و از گیاهان برای جذب گرمای اضافی استفاده میکند
· پرده‌های برداشت نور روز که با زاویه‌ی خورشید حرکت میکنند
· ۴۵۰۰۰۰ چراغ ال‌ای‌دی که ساختمان را در شب روشن میکند.
ساختمان مرکز انرژی دوک
ساختمان کریستال (لندن، انگلستان)
ساختمان کریستال بزرگترین مکان نمایشگاه دائمی در جهان است که به مطالعه و ایجاد شهر‌های پایدار اختصاص دارد و خود یکی از پایدارترین ساختمان‌های جهان است. برخی از ویژگی‌های این ساختمان به شرح زیر است:
· قبض گرمایش سالانه‌ی آن صفر است.
· ۷۰ درصد کمتر دی‌اکسید کربن منتشر میکند.
· ۱۰۰ درصد آب توالت‌های آن بازیافت می‌شود.
· ۴۶ درصد کمتر از هر ساختمان دیگری در اندازه‌ی خود صرف انرژی میکند.
· انرژی خود را با استفاده از پنل‌های خورشیدی و پمپ‌های حرارتی زمینی تولید میکند.
· آب باران را برای حمام و سیستم آبیاری خود جمع‌آوری میکند.
ساختمان کریستال
نتیجه‌گیری:
می‌دانیم که اثرات زیست محیطی ایجاد شده توسط انسان بر روی کره‌ی زمین آسیب جدی به اکوسیستم وارد کرده است. بنابراین، ساختمان‌های هوشمند به عنوان جایگزین پایدارتری برای سبک زندگی مدرن در شهر‌های بزرگ معرفی می‌شوند.
ساخت و ساز‌ها اکنون به توسعه‌ی ساختمان‌هایی با فناوری بالا متمایل هستند که با داشتن امکانات و سیستم‌های مجهز به فناوری‌های جدید، امکان مدیریت یکپارچه و خودکار تقریبا تمام عملکرد‌های خانه (برق، روشنایی، تهویه‌ی مطبوع و غیره) را فراهم میکنند.
فناوری روز به روز فضای بیشتری را در زندگی ما اشغال میکند و سعی میکند هر نوع فرآیندی را سرعت بخشد و بهینه کند و یا به آسایش ما و کارآیی استفاده از منابع کمک کند. در آینده، احتمالا عجیب نخواهد بود که به محل کار خود برسیم و ببینیم که میز ما به طور خودکار با ارتفاع ما تنظیم می‌شود، نور ما همان طور است که می‌خواهیم، و منطقه‌ی کار ما دقیقا روی همان دمایی تنظیم شده است که می‌خواهیم.
