Przyszłość technology

Automatyka budynku nowej generacji

Ogólnoświatowy rynek systemów automatyki budynku (BACS) szybko się rozwija, ale we współczesnych systemach występują problemy związane z rozdrobnieniem działania i małą efektywnością. Systemy BACS nowej generacji będą cechować się coraz głębszą integracją połączoną z zdecentralizowaną inteligencją, bardziej płaską architekturą i funkcjami opartymi na sztucznej inteligencji, co przełoży się na większą efektywność energetyczną, wyższy komfort użytkowników i większą odporność na awarie.

Wyzwanie wynikające z rozdrobnienia i złożoności systemów BACS

Wartość ogólnoświatowego rynku systemów automatyki budynków (BACS) jest obecnie szacowana na około 82 mld USD i według prognoz zwiększy się o 7,9%(76). Pomimo takiego wzrostu dostępne dziś systemy BACS nie są dostosowane do wyzwań i złożoności, które wynikają z potrzeby optymalizowania komfortu, bezpieczeństwa i efektywności energetycznej w różnych domenach automatyki budynku.

Systemy BACS obecnej generacji są typowo projektowane pod kątem niezależnego sterowania określonymi instalacjami, takimi jak HVAC, oświetlenie czy systemy bezpieczeństwa, co skutkuje rozdrobnieniem działania, brakiem komfortu i nieefektywnościami. Aby rozwiązać te problemy, systemy BACS będą musiały zarządzać jednoczesną optymalizacją instalacji budynkowych z różnych branż, co ze względu na niezależność instalacji budynkowych często nie jest zapewnione przez obecne systemy BACS. Co więcej w miarę stosowania w budynkach coraz nowocześniejszych technologii centralne zarządzanie niepowiązanymi systemami staje się coraz bardziej skomplikowane i często wymaga specjalistycznej wiedzy o każdym z podsystemów. Scentralizowane systemy mają ujednolicony interfejs sterowania, ale często nie mogą sprostać aż takiej złożoności. Z tych ograniczeń wynika potrzeba opracowania systemów BACS nowej generacji, które odpowiadają wieloaspektowym wymaganiom nowoczesnych budynków.

Wartość ogólnoświatowego rynku systemów automatyki budynków (BACS) jest szacowana na około 82 mld USD w 2024 r. i według prognoz zwiększy się o 7,9%.

18_T2

Od sterowania centralnego do przetwarzania brzegowego

Systemy BACS nowej generacji będą cechować się głębszą integracją przy coraz większej decentralizacji i wzroście znaczenia inteligencji na poziomie urządzeń brzegowych. Na ten trend składają się trzy powiązane ze sobą zagadnienia: dualizm integracji i separacji, bardziej płaskie architektury systemów oraz rewolucyjna rola sztucznej inteligencji (AI).

U podstaw tej ewolucji leży dualizm integracji i separacji. Z jednej strony występuje presja na scalanie różnych dziedzin automatyki budynku, takich jak instalacje HVAC, oświetlenie i systemy bezpieczeństwa tak, aby powstawały wzajemnie połączone systemy. Zintegrowane systemy pozwalają na lepsze zarządzanie energią, uproszczenie eksploatacji, a także ułatwiają monitorowanie dzięki scentralizowanemu sterowaniu. Z drugiej strony niezależne podsystemy są coraz częściej postrzegane jako realna odpowiedź na rosnącą złożoność instalacji. Systemy te działają w sposób zdecentralizowany i autonomiczny oraz mają zalety, takie jak podwyższona niezawodność, uproszczony montaż i konserwacja czy poszerzone możliwości rozbudowy. Takie dualistyczne podejście pozwala zapewnić w budynkach, odpowiednio do specyficznych wymagań, równowagę między integracją a autonomią.

Opracowanie bardziej płaskich architektur BACS opartych na ulepszonej, znormalizowanej technologii komunikacyjnej jest kolejną cechą charakterystyczną tego trendu. W przypadku tradycyjnych systemów BACS przetwarzanie danych i podejmowanie decyzji w znacznmy stopniu opiera się na scentralizowanych systemach. Upowszechnienie się IP jako standardowego protokołu wraz z przetwarzaniem brzegowym, skutkuje zmianami w podejmowaniu decyzji, które w coraz większym stopniu staje się zdecentralizowane. Przetwarzanie brzegowe sprawia, że inteligentne funkcje są realizowane na brzegu sieci budynkowej, dzięki czemu przetwarzanie danych i podejmowanie decyzji może odbywać się bezpośrednio na poziomie podsystemu. Taka topologia nie opiera się już na centralnym systemie BACS, co przekłada się na zmniejszenie złożoności i opóźnień, a w rezultacie zwiększa ogólną odporność i wydajność. Dzięki niej na poziomie podsystemu można przeprowadzać optymalizację w czasie rzeczywistym oraz realizować funkcje ukierunkowane na potrzeby użytkownika. Na przykład podsystemy HVAC współpracujące z IoT mogą dynamicznie dostosowywać swoją wydajność w odpowiedzi na zmiany obłożenia i warunków środowiskowych w pomieszczeniu, zwiększając efektywność energetyczną i odporność bez podejmowania decyzji na poziomie centralnego systemu BACS.

Podsumowując, wdrażanie rozwiązań opartych na sztucznej inteligencji zmienia automatykę budynku, umożliwiając opartą na analizie danych i realizowaną w czasie rzeczywistym optymalizację pracy instalacji. Systemy sztucznej inteligencji analizują dane zbierane przez czujniki IoT, aby przewidywać i dostosowywać zużycie energii w celu zapewnienia równowagi między komfortem użytkowników a efektywnością energetyczną. Optymalizacja oparta na sztucznej inteligencji dostosowuje pracę instalacji uwzględniając różnie zmienne, takie jak obłożenie pomieszczeń, prognozy pogody i cykle zmian zapotrzebowania na energię. Dzięki takiej optymalizacji można nie tylko podwyższyć poziom komfortu, lecz także zmniejszyć zużycie energii o około jedną czwartą zależnie od jakości instalacji i jej konserwacji (podczas eksploatacji jakość instalacji często pogarsza się z powodu niedbale prowadzonych prac konserwacyjnych). Biorąc pod uwagę istotną rolę w zwiększaniu efektywności i obniżaniu kosztów operacyjnych, przewiduje się, że w najbliższych latach systemy BACS wykorzystujące sztuczną inteligencję zostaną wdrożone w ponad 60% budynków usługowo-handlowych, co przełoży się na bezproblemową i efektywną pracę instalacji oraz zminimalizowanie przestojów i kosztów w całym okresie eksploatacji (77).