Καινοτόμες τεχνολογίες, όπως το BIM και τα IoT, μεταμορφώνουν τον τρόπο που σχεδιάζουμε και διαχειριζόμαστε τα κτίρια, δημιουργώντας βιώσιμες και ενεργειακά πιο αποδοτικές κατασκευές, που προσφέρουν άνεση και ευελιξία στους χρήστες.
Οι καινοτόμες τεχνολογίες κατέχουν πρωταγωνιστικό ρόλο στην υλοποίηση σύγχρονων κατασκευών, οι οποίες ξεχωρίζουν τόσο για την ανθεκτικότητά τους, όσο και για τα πρωτοποριακά συστήματα που διαθέτουν. Ο σχεδιασμός με τη χρήση του BIM, η αξιοποίηση των ΙοΤ, καθώς και η εγκατάσταση σύγχρονων συστημάτων αυτοματισμού, θέρμανσης και κλιματισμού, μπορούν να καταστήσουν ένα κτίριο βιώσιμο, με ελάχιστες ενεργειακές δαπάνες,
Καινοτόμες τεχνολογίες για έξυπνα κτίρια
«Πώς θα ήταν αν τα κτίρια μπορούσαν να “σκέφτονται” και να προσαρμόζονται; Το Building Information Modeling (ΒΙΜ) και οι τεχνολογίες Internet of Things (IoT) καθιστούν αυτό το όραμα πραγματικότητα. Το ΒΙΜ λειτουργεί ως μια ολοκληρωμένη ψηφιακή αναπαράσταση του κτιρίου, ενοποιώντας δεδομένα που αφορούν τον σχεδιασμό, την κατασκευή και τη συντήρηση. Με αυτόν τον τρόπο, οι ομάδες έργου εντοπίζουν προκλήσεις πριν αυτές εξελιχθούν σε προβλήματα, εξοικονομώντας χρόνο και πόρους. Ταυτόχρονα, οι IoT εφαρμογές φέρνουν νέες δυνατότητες, όπως η παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα και της κατανάλωσης ενέργειας της θερμοκρασίας μέσω αισθητήρων. Τα δεδομένα συλλέγονται σε πραγματικό χρόνο και επεξεργάζονται από Συστήματα Διαχείρισης Κτιρίων (BMS), τα οποία βελτιστοποιούν τη λειτουργία των συστημάτων για μέγιστη απόδοση και άνεση.
Ο συνδυασμός ΒΙΜ και IoT οδηγεί σε ευφυή, βιώσιμα κτίρια, προσαρμοσμένα στις απαιτήσεις της σύγχρονης εποχής» αναφέρει ο Γεώργιος Δ. Ντάσης, Πολιτικός Μηχανικός Μ.Sc. και Construction Manager.
«Το ΒΙΜ, όπως και το ΙοΤ, είναι δύο θεμέλιοι λίθοι της επίτευξης της μεγάλης ιδέας του Έξυπνου Σπιτιού. Οι αρετές του ΒΙΜ στον σχεδιασμό ενός έξυπνου κτιρίου είναι περισσότερες από όσες αρχικά καταλαβαίνουμε από τον ορισμό. Η προσομοίωση της κατανάλωσης ενέργειας στον σχεδιασμό ενεργειακά αποδοτικών κτιρίων με ενσωμάτωση συστημάτων φωτισμού, HVAC και αυτοματισμών, εξασφαλίζουν τη μέγιστη συνεργασία τους, καθώς επίσης και την παρακολούθηση της απόδοσης ενός κτιρίου καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής του, διευκολύνοντας την προληπτική συντήρηση και τη μείωση του λειτουργικού κόστους» υπογραμμίζει ο Μιχάλης Γουναλάκης, Πολιτικός Μηχανικός, Co – Founder της GMG Constructions και προσθέτει πως «ουσιαστικά και το ΙοΤ έρχεται αμέσως μετά να υλοποιήσει τον σχεδιασμό των παραπάνω. Να κάνει τα συστήματα να επικοινωνούν μεταξύ τους και να έχουν τη μέγιστη δυνατή απόδοση στο Έξυπνο Σπίτι.
Ο συνδυασμός των δύο συστημάτων επιτρέπει τη δημιουργία ψηφιακών διδύμων, τα οποία αποτελούν ουσιαστικά ζωντανές αναπαραστάσεις του κτιρίου. Το ΒΙΜ, λοιπόν, και οι εφαρμογές ΙοΤ είναι ζωτικής σημασίας για την υλοποίηση και τη μεγιστοποίηση των προοπτικών του Έξυπνου Σπιτιού».
«Με τη χρήση BIM (Building Information Modeling), δημιουργούμε έναν ‘‘ψηφιακό δίδυμο’’ (digital twin) του κτιρίου ήδη από το στάδιο της μελέτης. Εκεί καταγράφονται όλες οι λεπτομέρειες: αρχιτεκτονικά, στατικά, ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα. Όταν το BIM διασυνδεθεί με εφαρμογές IoT (αισθητήρες θερμοκρασίας, ποιότητας αέρα, κατανάλωσης ενέργειας) το κτίριο “μαθαίνει” σε πραγματικό χρόνο πώς να προσαρμόζεται. Το BIM μετατρέπεται σε ένα δυναμικό εργαλείο που βελτιστοποιεί την απόδοση: ενημερώνει το BMS για να ρυθμίσει αυτόματα θέρμανση, φωτισμό, σκίαση, ακόμα και φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων. Ταυτόχρονα, επιτρέπει προληπτική συντήρηση και ακριβή προσομοίωση αναβαθμίσεων, ώστε τα κτίρια NIDA να παραμένουν λειτουργικά και “φιλικά” στον χρήστη για δεκαετίες» εξηγεί ο Δημήτριος Δημόπουλος, Civil Engineer Meng, Energy Auditor, Certified Passive House Designer της NIDA.
Mείωση των ενεργειακών δαπανών
«Τα συστήματα αυτοματισμού συμβάλλουν σημαντικά στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Ο όρος αυτός είναι αρκετά γενικός και καλύπτει ένα ευρύ φάσμα συστημάτων που πολλοί δεν καταλαβαίνουν πόσο συχνά τα χρησιμοποιούμε στην καθημερινότητά μας, αλλά και πόσο αναβαθμίζουν το βιοτικό μας επίπεδο. Συστήματα, όπως ο έξυπνος φωτισμός, ο αυτοματοποιημένος έλεγχος θέρμανσης, αερισμού, κλιματισμού και σκίασης, ο απομακρυσμένος έλεγχος και η διαχείριση ενέργειας σε πραγματικό χρόνο, είναι κάποια από τα συστήματα που έχοντας αυτοματοποιηθεί, και μάλιστα σε συνδυασμό με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ελαττώνουν τις ενεργειακές απώλειες και τα λειτουργικά κόστη, περιορίζοντας το ενεργειακό αποτύπωμα ενός κτιρίου, προάγοντας παράλληλα τη βιωσιμότητα. Είναι συστήματα, τα οποία στις μέρες μας θεωρούνται αυτονόητα για κάθε σύγχρονη κατασκευή, καθώς το κόστος αναβάθμισης των κτιρίων για να συνάδουν με τις ανάγκες της βιωσιμότητας αρχίζει να γίνεται όλο και πιο ελκυστικό» εξηγεί ο Μ. Γουναλάκης.
Στη συνέχεια, ο Δ. Δημόπουλος τονίζει πως «στη NIDA εφαρμόζουμε ένα σύστημα AI-driven BMS (Building Management System) που παρακολουθεί και ρυθμίζει σε πραγματικό χρόνο θέρμανση-ψύξη, φωτισμό, αερισμό και όλο τα φορτία όπως πισίνα, πότισμα, φόρτιση ηλεκτρικού αυτοκινήτου, ζεστό νερό κτλ. Στη διαχείριση νερού παρακολουθούμε real time για διαρροές και φυσικά μέτρηση κατανάλωσης.
Με αισθητήρες που ανιχνεύουν κίνηση, θερμοκρασία, ακόμη και παρουσία κατοίκων μέσω γεωεντοπισμού (geofencing), ο αυτοματισμός προσαρμόζει δυναμικά τις λειτουργίες του κτιρίου. Έτσι, μειώνεται η σπατάλη ενέργειας -από τον έλεγχο φωτισμού που χαμηλώνει αυτόματα τις νυχτερινές ώρες έως την απενεργοποίηση των κλιματιστικών σε απουσία χρηστών. Ακόμα με το Vehicle to Home, το ηλεκτρικό αυτοκίνητο τις νυχτερινές ώρες δίνει ενέργεια στο κτίριο, ενώ φορτίζει την ημέρα με ακριβώς την ενέργια που περισσεύει αν περισσεύει real time. Παράλληλα, καταγράφονται όλα τα δεδομένα σε cloud, επιτρέποντας ανάλυση συμπεριφοράς και έγκαιρη πρόβλεψη βλαβών ή αστοχιών».
«Αξιοποιώντας αισθητήρες, τεχνολογίες IoT και λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης, τα κτίρια παρακολουθούν τη λειτουργία τους σε πραγματικό χρόνο, εξασφαλίζοντας ενεργειακή αποδοτικότητα και ευελιξία. Έξυπνοι θερμοστάτες, συστήματα ελέγχου φωτισμού και δυναμικοί ελεγκτές HVAC συνεργάζονται για τη βελτιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας, διατηρώντας παράλληλα ιδανικές συνθήκες για τους χρήστες. Μέσω Συστήματος Διαχείρισης Κτιρίων (BMS), όλες οι λειτουργίες ενοποιούνται, επιτρέποντας τον κεντρικό έλεγχο και τη βέλτιστη χρήση των πόρων. Επιπλέον, οι αυτοματισμοί αυτοί αναλύουν δεδομένα και προσαρμόζουν τις λειτουργίες τους στις εξωτερικές συνθήκες και τις ανάγκες των χρηστών. Το αποτέλεσμα είναι η δραστική μείωση της ενεργειακής σπατάλης και του περιβαλλοντικού αποτυπώματος. Σε έναν κόσμο που επιδιώκει τη βιωσιμότητα, τα συστήματα αυτοματισμού αποτελούν θεμέλιο της επόμενης γενιάς ‘‘έξυπνων’’ κτιρίων» επισημαίνει ο Γ. Δ. Ντάσης.
Με τη σειρά του, ο Ηλίας Ζαχαράκης, Μηχανολόγος Μηχανικός της GDM Assets σημειώνει ότι «τα συστήματα αυτοματισμού παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ενίσχυση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων, καθώς επιτρέπουν τη βέλτιστη διαχείριση των ενεργειακών πόρων. Μέσω της συλλογής και ανάλυσης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, τα έξυπνα συστήματα μπορούν να παρακολουθούν και να ρυθμίζουν αυτόματα παραμέτρους όπως ο φωτισμός, ο εξαερισμός και η θέρμανση, εξασφαλίζοντας ότι λειτουργούν μόνο όταν και όπου χρειάζεται. Για παράδειγμα, η εφαρμογή αισθητήρων σε κρίσιμα σημεία του κτιρίου, όπως έγινε στο εν εξελίξει έργο της GDM Assets στο 401 Γενικό Στρατιωτικό Νοσοκομείο Αθηνών, επιτρέπει τη δυναμική προσαρμογή στις ανάγκες του κτιρίου, είτε αυξάνοντας είτε μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας για θέρμανση και ψύξη. Επιπλέον, οι αυτοματοποιημένες ειδοποιήσεις και προληπτικές συντηρήσεις αποτρέπουν την ενεργειακή σπατάλη, μειώνοντας τα λειτουργικά κόστη και το περιβαλλοντικό αποτύπωμα του κτιρίου. Με λίγα λόγια, η χρήση προηγμένων τεχνολογιών και αυτοματισμών είναι απαραίτητη για τη μετάβαση στα data-driven κτίρια, συνδυάζοντας την καινοτομία με την περιβαλλοντική βιωσιμότητα».
Προηγμένα συστήματα κλιματισμού και θέρμανσης
«Οι καινοτομίες IoT (Internet of Things) στα συστήματα BMS (Building Management Systems) έχουν μεταμορφώσει τη διαχείριση της θέρμανσης και του κλιματισμού, καθιστώντας τα κτίρια πιο βιώσιμα και αποδοτικά. Ειδικότερα, η χρήση έξυπνων αισθητήρων και συσκευών IoT επιτρέπει τη συνεχή συλλογή δεδομένων που αφορούν τις ενεργειακές καταναλώσεις. Αυτά τα δεδομένα αξιοποιούνται από προηγμένους αλγόριθμους για την πρόβλεψη βλαβών στα συστήματα θέρμανσης και κλιματισμού, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας και τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Στο έργο μας Office Building Kifisias 268, που ολοκληρώθηκε πρόσφατα, υλοποιήσαμε εφαρμογές IoT μέσω της εγκατάστασης ενεργειακών μετρητών, που παρακολουθούν σε πραγματικό χρόνο τις θερμικές και ηλεκτρικές καταναλώσεις.
Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την άμεση καταγραφή και ανάλυση της χρήσης ενέργειας, εξασφαλίζοντας ότι εντοπίζονται εγκαίρως ανωμαλίες ή υπερκαταναλώσεις. Με βάση αυτά τα δεδομένα, βελτιστοποιείται η λειτουργία των συστημάτων, διασφαλίζοντας τη μέγιστη απόδοση με μειωμένο περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Με αυτόν τον τρόπο, μειώνεται ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος του κτιρίου και επιτυγχάνεται καλύτερη διαχείριση της ενέργειας, υποστηρίζοντας τη βιωσιμότητα και την οικονομία» διευκρινίζει ο Η. Ζαχαράκης.
«Η κλιματική αλλαγή και η ανάγκη για μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος των κτιρίων επιβάλλουν τη χρήση καινοτόμων συστημάτων θέρμανσης και κλιματισμού που συνδυάζουν αποδοτικότητα και βιωσιμότητα. Αντλίες θερμότητας, οι οποίες αξιοποιούν τη θερμική ενέργεια από τον αέρα ή το έδαφος, προσφέρουν υψηλό συντελεστή απόδοσης (COP) και μειώνουν σημαντικά την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων. Παράλληλα, οι ψυκτικές ουσίες νέας γενιάς, με χαμηλό δυναμικό θέρμανσης του πλανήτη (GWP), συμβάλλουν στην ελαχιστοποίηση της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης. Τεχνολογίες IoT και αισθητήρες επιτρέπουν τη συνεχή παρακολούθηση της απόδοσης των συστημάτων, ενώ αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης προσαρμόζουν αυτόματα τη λειτουργία στις πραγματικές ανάγκες των χρηστών» δηλώνει ο Γ. Δ. Ντάσης και προσθέτει πως «υβριδικές λύσεις, που συνδυάζουν ηλιακή ενέργεια με παραδοσιακές τεχνολογίες, προσφέρουν περαιτέρω εξοικονόμηση ενέργειας. Ταυτόχρονα, οι πλατφόρμες διαχείρισης κτιρίων (BMS) ενοποιούν όλες τις λειτουργίες, επιτρέποντας την προληπτική συντήρηση και τη μέγιστη αποδοτικότητα. Με αυτές τις τεχνολογίες, τα σύγχρονα συστήματα θέρμανσης και κλιματισμού μεταμορφώνουν τα κτίρια σε ενεργειακά αποδοτικές, βιώσιμες δομές, ευθυγραμμισμένες με τις ανάγκες του πλανήτη».
«Στη NIDA ξεκινάμε ανάποδα από την κοινή πρακτική: πρώτα ελαχιστοποιούμε τις ανάγκες μας μέσω βιοκλιματικού σχεδιασμού και προτύπου Passive House, μειώνοντας τις ανάγκες ενέργειας έως και 90%. Μετά, το σύστημα θέρμανσης-ψύξης γίνεται εξαιρετικά απλό και αποδοτικό, συνήθως με αντλίες θερμότητας αέρα-αέρα, χωρίς περίπλοκες γεωτρήσεις γεωθερμίας ή ακριβά ενδοδαπέδια συστήματα. Στο επίκεντρο βρίσκεται ο ‘‘δωρεάν’’ ήλιος, χωρίς μηχανολογικά συστήματα: τον χειμώνα αφήνουμε τις ακτίνες να εισχωρούν στα υαλοστάσια, θερμαίνοντας φυσικά το κτίριο και αποθηκεύοντας ενέργεια στη θερμική μάζα του κτιρίου, που εκλύεται όλη την ημέρα. Το καλοκαίρι, σκίαση με αυτοματισμό ή όχι εμποδίζουν την υπερθέρμανση, ενώ οι αντλίες θερμότητας καλύπτουν τις λιγοστές ανάγκες ψύξης. Ουσιαστικά, η μεγαλύτερη ‘‘καινοτομία’’ είναι ότι το σύστημα θέρμανσης-ψύξης γίνεται σχεδόν περιττό, αξιοποιώντας στο μέγιστο τους φυσικούς πόρους» υπογραμμίζει ο Δ. Δημόπουλος.
Ακολούθως, ο Μ. Γουναλάκης αναφέρει: «Τα συστήματα θέρμανσης – κλιματισμού στον κλάδο των κατασκευών, αποτελούν έναν τομέα ο οποίος αναπτύσσεται συνεχώς, με ραγδαίο ρυθμό, προσφέροντας όλο και καλύτερες, αλλά και οικονομικότερες λύσεις για τη μείωση του περιβαλλοντικού αντίκτυπου ενός κτιρίου. Συστήματα, όπως αντλίες θερμότητας υψηλής απόδοσης (CO2, υβριδικές), συστήματα γεωθερμικής ενέργειας, έξυπνα συστήματα θέρμανσης – κλιματισμού μέσω ΙοΤ, ενσωμάτωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ηλιακή, αιολική, υβριδικές λύσεις), νέες τεχνολογίες μονάδων HVAC (modular HVAC, inverter), συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού, και πράσινες στέγες είναι κάποια από τα συστήματα, τα οποία μας βοηθάνε όχι μόνο να ελαχιστοποιήσουμε τις σπατάλες ενέργειας και να μεγιστοποιήσουμε την αποδοτικότητα, αλλά και να προάγουμε τη βιωσιμότητα και την εξοικονόμηση πόρων, Έτσι, διαμορφώνονται τα θεμέλια για ένα πιο πράσινο μέλλον στον κτιριακό τομέα».
Κρίσιμο ζήτημα η προστασία από κυβερνοεπιθέσεις
«Στα έξυπνα κτίριά μας όλα τα συστήματα, από τον φωτισμό και τον κλιματισμό έως την πρόσβαση και την παρακολούθηση, διασυνδέονται σε δομημένο δίκτυο με αρχιτεκτονική πολλαπλών επιπέδων (layered security). Χρησιμοποιούμε κρυπτογράφηση στα δεδομένα που ανταλλάσσουν αισθητήρες και κεντρικοί ελεγκτές, ενώ εφαρμόζουμε πολιτικές “Zero Trust” για τα δικαιώματα πρόσβασης.
Πραγματοποιούμε τακτικούς ελέγχους ασφάλειας (penetration tests) και απομονώνουμε κρίσιμα υποσυστήματα σε ασφαλείς “ζώνες” του δικτύου. Έτσι, ακόμα κι αν ένα επίπεδο δεχτεί επίθεση, δεν επηρεάζεται η κεντρική ‘‘ραχοκοκαλιά’’ του BMS. Στόχος μας είναι να συνδυάσουμε την κορυφαία εμπειρία χρήσης με την αυστηρή ψηφιακή προστασία, ενισχύοντας την εμπιστοσύνη σε κάθε επίπεδο αυτοματισμού» τονίζει ο Δ. Δημόπουλος.
Έπειτα, ο Μ. Γουναλάκης σημειώνει ότι «εξαιρετικά κρίσιμο, από την στιγμή που τα κτίριά μας όλο και πιο πολύ βασίζονται σε δικτυακά συνδεδεμένα συστήματα, είναι η προστασία τους από κυβερνοεπιθέσεις. Οι τρόποι να εξασφαλίσεις την ασφάλεια σε αυτόν τον τομέα, ευτυχώς, αναπτύσσονται ραγδαία και παράλληλα με την ανάπτυξη των δικτυακών συστημάτων, προσφέροντας πολλαπλές λύσεις.
Ενσωμάτωση AI και Machine Learning για πρόληψη επιθέσεων και αυτόματη ανταπόκριση σε κυβερνοεπιθέσεις, ενισχυμένη κρυπτογράφηση δεδομένων, ενσωμάτωση blockchain για την ασφαλή καταγραφή δεδομένων και τον ασφαλή έλεγχο ταυτότητας χρηστών και συσκευών, threat intelligence και SOC για παρακολούθηση και έγκυρη πρόβλεψη, είναι μερικές από τις πιο κύριες, αλλά και καίριες λύσεις για την αποφυγή των κυβερνοεπιθέσεων.
Σαφώς τα συστήματα είναι προηγμένα και προσφέρουν πολυεπίπεδες λύσεις, όμως ακόμα πιο σημαντικό για την ασφάλεια είναι η εκπαίδευση του προσωπικού, έτσι ώστε να αναγνωρίζει πιθανές απειλές και να τις αποφεύγει, όπως και η εφαρμογή αυστηρών πολιτικών ασφαλείας για την χρήση κωδικών πρόσβασης και μεταφοράς δεδομένων».