در بخش اول به بررسی تعریف کلی ساختمان هوشمند و تعاریف موجود از آن پرداختیم. در این بخش به ادامه این مبحث می‌پردازیم.

2.بررسی تعاریف موجود از هوشمندسازی ساختمان

می‌توان استدلال کرد که یکی از چالش‌های تبدیل دانش به عمل، اولویت دادن به بعد فنی ساختمان‌های هوشمند است که اغلب منجر به غفلت از دیدگاه‌های اجتماعی و اقتصادی می‌شود. تعاریف فعلی ساختمان‌های هوشمند به تدریج تعاملات کاربران و حتی ارزش‌های اجتماعی کاربران را در نظر گرفته‌اند و این انتقال را می‌توان در تکامل اصول خانه‌های هوشمند از جمله خانه هوشمند ماتیلدا (توسعه یافته در دانشگاه فلوریدا) مشاهده کرد. خانه هوشمند MIT و خانه آگاه (که در موسسه فناوری جورجیا توسعه یافته است) که این ایده را مطرح می‌کنند که محیط‌های زندگی هوشمند باید از خواسته‌ها و فعالیت‌های ساکنان خود آگاه باشند و به آنها پاسخ دهند. در همین سناریو، تمرکز اصلی ساختمان‌های هوشمند به مفهوم قابلیت یادگیری و رابطه بین ساکنین و محیط معطوف شده‌است. علاوه بر این، جیری اسکوپک مزایای ساختمان‌های هوشمند را شرح می‌دهد: “از چندین جنبه مختلف مانند کارایی، هزینه، زیست محیطی، سلامت و امنیتی”. امروزه ساختمان‌های هوشمند ارتباط بین افراد، محیط تولید شده توسط سیستم‌ها و ساختمان را قادر می‌سازند تا بسیار واقعی‌تر و موثرتر شوند.

در مقابل، انتقاداتی نسبت به ساختمان‌های هوشمند وجود دارد که به دلیل استفاده از سیستم‌های خودکار یکپارچه، انرژی بیشتری نسبت به نیاز مصرف می‌کنند. این امر منجر به بازنگری در نقش ویژگی‌های صرفه جویی در انرژی مانند ابتکار ساختمان به عنوان نیروگاه توسط هارتکوپف شده‌است که توسط کنگره ایالات متحده به عنوان بستر آزمون ملی برای فناوری پیشرفته در ساختمان ها انتخاب شده‌است. ساختمان‌های هوشمند باید از نظر زیست محیطی هوشمند باشند و شامل اصول طراحی پایدار از نظر زیست محیطی باشند. به نظر می‌رسد ماهیت خانه‌های هوشمند موجود در کشورهای توسعه‌یافته تجسم محیط هوشمندی است که به شدت با اصول پایداری مرتبط است.

ادغام تکنیک‌های طراحی غیرفعال با ویژگی‌های فعال هوشمند به‌عنوان یک ضرورت برای بهبود عملکرد پایدار ساختمان‌های هوشمند دیده می‌شود که نمونه آن نقش نماهای هوشمند است که شواهدی را در دستیابی به پاسخ‌های مؤثر ساختمان‌ هوشمند به محیط خود ارائه می‌دهند. مطالعات دیگر همچنین مشخص می‌کنند که استراتژی‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی اجزای ذاتی فناوری‌های ساختمان‌ هوشمند هستند در حالی که مشارکت کاربر را در عملکرد پایدار انرژی ساختمان‌ها توصیه می‌کنند.

از نقطه نظر اقتصادی، بحث در مورد هزینه‌های اولیه و قابلیت اطمینان استفاده از فناوری‌های هوشمند مانند سنسورها/عملگرهای پیشرفته و سیستم‌های مدیریت انرژی در ساختمان‌های هوشمند و همچنین هزینه‌های عملیاتی و نظارتی مرتبط ضروری است. با این وجود، ادعا می‌شود که ارزش افزوده نهایی ساختمان‌های هوشمند بر امکان سنجی اقتصادی تولید آنها تأثیر می‌گذارد. از این رو، دستیابی به مزایای زیر می‌تواند به طور قابل توجهی بر شرایط اقتصادی، به ویژه در دفاتر هوشمند تأثیر بگذارد: کاهش هزینه‌های مراقبت‌های بهداشتی، سطوح بالاتر بهره وری کار، ارزش اجاره بالاتر، نرخ حفظ کارکنان بالاتر به دلیل افزایش رضایت کارکنان، و همچنین به حداقل رساندن مصرف انرژی. و هزینه‌های عملیاتی آن. طراحی یکپارچه‌ای که انعطاف پذیری و سازگاری را ارائه می‌دهد برای ساختمان‌های هوشمند ضروری است تا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشند.

مطالعه اتحادیه اروپا توسط کلمنتز کروم با حمایت از مزایای ادعا شده ساختمان‌های هوشمند به چندین طرح نوآورانه و امیدوارکننده در طراحی اشاره دارد. اولین نمای واکنش زیستی در مقیاس کامل جهان در آلمان به منظور ایجاد سایه و منبع سوخت تجدید پذیر بر اساس همکاری بین Colt International، SSC Ltd و Arup (Arup 2013). استفاده از پوسته‌های هوشمند در پوشش ساختمان با لوورهای جنبشی توسط الشیخ برای پاسخ به نور روز پویا و حضور کاربران.

دفاتر جدید شرکت اپل واقع در کوپرتینو در خلیج سانفرانسیسکو (در سال 2016 تکمیل شد) با 70٪ استفاده از تهویه طبیعی و حداکثر بهره وری کلی منابع همانطور که شرح داده شده‌است. طراحی و توسعه نمای روباتیک به عنوان یک جزء قابل تنظیم انبوه از پوشش ساختمان برای نورپردازی پویا آگاه از زمینه، همانطور که توسط آزمایشگاه رسانه MIT پیشنهاد شده‌است. توسعه فناوری کنترل آب و هوا (مفهوم هشدار محلی) برای کنترل دینامیکی گرمایش موضعی در ساختمان‌ها توسط آزمایشگاه MIT Senseable City، استفاده از بیومیمتیک در طرح‌های معماری در جهت کاهش تهدیدات محیطی برای جامعه مانند اثرات تغییرات آب و هوایی. و تلفیق طراحی تا ساخت به عنوان یک فرآیند نوآورانه به سمت اتوماسیون در طراحی و ساخت. فناوری‌های نوظهوری که می‌توانند در بخش ساختمان به کار روند ممکن است امکان جدیدی را برای سطوح عملکرد بهبود یافته ساختمان‌های هوشمند ایجاد کنند، اما اثربخشی و کارایی واقعی برای اثبات مزایا نیاز به نظارت و تجزیه و تحلیل دقیق دارد.

ادراکات فوق، که نمایانگر مفهوم همپوشانی ساختمان‌های هوشمند و ویژگی‌های انرژی محور ساختمان‌های سبز است، به وضوح در استراتژی‌های سازگار با محیط زیست و پایدار به کار رفته در چندین IB کارآمد از جمله مرکز فرهنگی Jean-Marie Tjibaou توسط رنزو پیانو در نومئا، جدید نشان داده شده‌است. کالدونیا بر اساس ادغام باستان و مدرن نشان دهنده بعد اجتماعی-فرهنگی پایداری و تکنیک‌های طراحی غیرفعال با استفاده از مواد محلی و تهویه طبیعی، ساختمان برنده جایزه ST Diamond در پوتراجایا، مالزی، ساختمان ساراواک انرژی برهاد در ساراواک، مالزی، ساختمان دوازده غربی در پورتلند، ایالات متحده با توربین‌های بادی یکپارچه نصب شده بر روی پشت بام برای تولید برق، مکان آبی منیتوبا در کانادا با 70 درصد صرفه جویی در انرژی در مقایسه با برج‌های اداری بزرگ معمولی، و برج پایتخت به عنوان یک سازه بزرگ در منطقه مالی سنگاپور به علاوه بسیاری دیگر از نمونه‌های برجسته‌ در آمستردام به عنوان پایدارترین ساختمان اداری جهان، برج‌های البحر در ابوظبی و میدان One Angel در منچستر به عنوان یکی از پایدارترین و خلاقانه ترین ساختمان‌ها در اروپا از جمله این نمونه‌های ساختمان‌های IB هستند.

چندین تفسیر از ساختمان‌های هوشمند توجه را به معنای هوش در زمینه IB جلب می‌کند. سه مؤلفه اساسی هوش عبارتند از فناوری، عملکرد و اقتصاد. هوش ساختمان‌های هوشمند را می‌توان با توجه به ویژگی‌های زیر طبقه بندی کرد:

1. سازگاری با محیط زیست. طراحی پایدار برای صرفه جویی در انرژی و آب؛ دفع موثر زباله؛ آلودگی صفر
2. استفاده از فضا و انعطاف پذیری
3. کیفیت ارزش بخش برای هزینه‌های کل عمر اقتصادی.
4. سلامت و رفاه انسان.
5. کارایی و اثربخشی کار.
6. اقدامات ایمنی و امنیتی. آتش سوزی، زلزله، بلایا و آسیب های سازه ای.
7. فرهنگ؛ برآورده کردن انتظارات مشتری
8. فناوری نوآورانه موثر.
9. فرآیندهای ساخت و ساز و مدیریت.
10. بهداشت و سلامت.

به همین ترتیب، ساختمان‌های هوشمند باید “ایمن‌تر و مولدتر برای ساکنان و از لحاظ عملیاتی برای مالکان کارآمدتر باشد”. به عنوان مثال، در انگلستان، تقریباً 90٪ از کل هزینه‌های عملیاتی هر واحد تجاری به حقوق کارکنان و مزایای آنها تعلق دارد. بنابراین، اگر ساختمان‌های هوشمند بتوانند محیط‌های کاری سالمی را فراهم کنند که می‌تواند منجر به بهره وری بالاتر و وضعیت سالم کارکنان شود و در عین حال از غیبت کارکنان جلوگیری شود، بخش‌های خصوصی و دولتی بیشتر و بیشتر به سرمایه گذاری در ساختمان هوشمند تشویق می‌شوند.

طبق گفته‌های Gnerre, Cmar, and Fuller (2007) «ساختمان‌های هوشمند باید صحبت کنند. ارزش تجاری تنها زمانی به دست می‌آید که آنها آنچه را که می‌دانند به اشتراک بگذارند و بین سیستم‌های ساختمان و با صاحبانشان ارتباط برقرار کنند.

ساختمان‌های هوشمند باید به نیازهای ساکنان و جامعه پاسخ دهند، کاربردی و پایدار باشند و رفاه مردم را ارتقا دهند. این می‌تواند پاسخی به ادعای عدم تطابق بین انتظارات کاربران و محصولات واقعی در ساختمان‌های هوشمندی فعلی باشد. در این راستا، این مطالعه به یک تعریف اساسی از ساختمان هوشمند اشاره دارد که از CIB در دهه 90 نشات گرفته‌است.

یک ساختمان هوشمند پایدار را می‌توان به عنوان یک سیستم پیچیده از سه موضوع اساسی مرتبط با یکدیگر درک کرد. محصولات (مواد، اساس، ساختار، امکانات، تجهیزات، اتوماسیون و کنترل، خدمات)؛ و فرآیندها (نگهداری، ارزیابی عملکرد، مدیریت امکانات) و روابط متقابل بین این موضوعات.

علاوه بر این، ساختمان‌های هوشمند به یک فرآیند هوشمند نیاز دارند که نشان دهنده اهمیت فرآیند مشارکتی در طراحی، اجرا و مدیریت است. در این راستا، این مطالعه به کاربرد مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM)، به دلیل مفهوم بسیار فراگیر و مشارکتی آن با پتانسیل‌های زیاد برای درگیر کردن ذینفعان مختلف اشاره دارد.

در یک مطالعه اخیر، اهمیت سیستم‌های مدیریت ساختمان BMS مطرح شد ، در حالی که مطالعه دیگری به کاربرد استراتژی‌های کنترل هوشمند، از جمله شبکه‌های هوشمند، اندازه‌گیری هوشمند، کنترل پاسخ تقاضا، و جابجایی/تراش بار، به عنوان یک عامل اساسی اشاره کرد. به همین ترتیب، با برجسته کردن تأثیر مهم جنبه‌های ارگونومیک در ساختمان‌های هوشمند، پنج معیار هوشمند برای ساختمان‌های هوشمند شناسایی می‌شوند: سیستم ورودی که اطلاعات را از طریق گیرنده اطلاعات دریافت می‌کند. پردازش و تجزیه و تحلیل اطلاعات؛ سیستم خروجی که به ورودی به شکل یک پاسخ واکنش نشان می‌دهد. در نظر گرفتن زمان که باعث می‌شود پاسخ در زمان مورد نیاز اتفاق بیفتد. با توجه به ماهیت چند پیچیده و میان رشته‌ای ساختمان‌های هوشمند، آنها باید محصول یک تیم یکپارچه شامل مشتریان، مشاوران، معماران، مهندسان، پیمانکاران و مدیران تاسیسات باشند که در آن همه اعضای تیم نقشی کلیدی در جهت برآورده کردن مسائل اجتماعی، زیست محیطی و محیطی ایفا می کنند.

تاکید بر نقش مهم نوآوری به عنوان یک توانمندساز و محصولات جدید در ساختمان‌های هوشمند مانند رایانش ابری، حسگرهای تعبیه شده (برای شخصی سازی و بازخورد بلادرنگ)، مواد هوشمند، خود درمانی و کم اهمیت است. تجسم یافته (برای بهره وری انرژی)، بیومیمتیک (برای استفاده اقتصادی از مواد و انرژی)، رباتیک (برای تعمیر و نگهداری و بررسی‌های داخلی). از این رو، تعاریف ساختمان‌های هوشمند در حال گسترش است تا توانایی یادگیری و همچنین خود تنظیمی را در بر گیرد.

از بررسی فوق، می‌توان نتیجه گرفت که تعاریف موجود ساختمان هوشمند را می‌توان به سه خوشه طبقه بندی کرد، یعنی: تعاریف مبتنی بر عملکرد، مبتنی بر سیستم و سرویس محور. تعاریف مبتنی بر عملکرد (مانند تعاریف IBI و EIBG) عمدتاً بر عملکرد ساختمان و انتظارات و تقاضاهای فزاینده کاربران (و جامعه) تمرکز دارند در حالی که توجه کمتری به فناوری‌های یکپارچه و سیستم‌های هوشمند داده می‌شود. تعاریف مبتنی بر خدمات عمدتاً ساختمان‌های هوشمند را بر اساس کیفیت خدمات آنها مشخص می‌کند. از سوی دیگر، تعاریف مبتنی بر سیستم عموماً به سیستم‌های فن‌آوری و هوشمندی یکپارچه مورد استفاده در ساختمان‌ها اشاره دارد، اما به پاسخ ساکنان مرتبط است. به همین ترتیب، استاندارد طراحی IB چین، ساختمان‌های هوشمند را به عنوان آن دسته از ساختمان‌ها توصیف می‌کند که “اتوماسیون ساختمان، اتوماسیون اداری و سیستم‌های شبکه ارتباطی را ارائه می‌دهند و یک ترکیب بهینه ساختار، سیستم، خدمات و مدیریت را یکپارچه می‌کند و ساختمان را با راندمان بالا، راحتی و ایمنی برای کاربران ارائه می‌دهد.

با جمع بندی تعاریف تحلیل شده، این بررسی نشان می‌دهد که چگونه تعاریف ساختمان‌های هوشمند در طول زمان تغییر کرده‌اند. با تجزیه و تحلیل محرک‌هایی که بر پیشرفت تکاملی ساختمان‌های هوشمند و نقش همکاری بین رشته‌ای بین متخصصان، توسعه دهندگان، مشتریان و سیاست گذاران تأثیر می‌گذارند، می‌توان مسیرهایی را تعریف کرد که منجر به کشف پتانسیل‌های واقعی برای ساختمان‌های هوشمند می‌شود (شکل 1). جدول 1 ویژگی‌ها و اجزای کلیدی ساختمان‌های هوشمند را که از تعاریف موجود مشتق شده‌اند، خلاصه می‌کند.

شکل 1. پیشرفت تکاملی ساختمان‌های هوشمند.

شکل 2. اجزای کلیدی ساختمان‌های هوشمند

در بخش سوم مقاله در مورد هوش استفاده شده در ساختمان‌های هوشمند صحبت می‌کنیم.

منبع:

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00038628.2015.1079164