Chytré domy pro chytrá města
Když americký spisovatel Ray Bradbury psal v 50. letech minulého století svou „Marťanskou kroniku“, umístil děj povídky „A přijdou vlahé deště“, popisující osud prázdného automatizovaného domu, který ještě desítky let sám funguje jako kdyby v něm žili lidé, do roku 2026. Spletl se o pouhých 10 let (pokud nebereme v úvahu, že v původní časopisecké verzi se odehrává děj v roce 1985, od něhož nás dělí už čtyři dekády).
Dnes, půlstoletí po vydání jednoho z nejslavnějších Bradburyho děl, už dokážou moderní technologie vizi, kterou prorok sci-fi předpovídal, několik let uskutečnit a přeměnit dřívější fantazii v realitu.
Na rozdíl od Bradburyho časů však v současné době hrají možná ještě významnější roli než uživatelský komfort a možnosti, které oslňovaly čtenáře sci-fi (i když ani tyto parametry dnes nezůstávají opomíjeny) hlavně faktory úspory energie a ohleduplnosti k životnímu prostředí. Funkce systémů automatizace budov jsou primárně zaměřeny obvykle na energetickou úspornost a efektivitu těchto objektů jako celku, aby jejich provoz vyžadoval pokud možno co nejméně energie a přitom umožňoval maximální komfort pro jejich uživatele.
Domy automatické i na dálkové ovládání
Funkce inteligentních budov lze ovládat samozřejmě i manuálně, např. z dispečinku, nebo i dálkově, ale hlavním trumfem je možnost nastavení automatického režimu, kdy vše je řízeno počítačem na základě informací sesbíraných a analyzovaných z řady senzorů. Systém podle nich automaticky upravuje a konfiguruje různé provozní parametry. Inteligentní budovy jsou tak řízeny v podstatě buď podle předem naprogramovaného režimu, nebo podle aktuálních podmínek. Když např. svítí slunce, automaticky se zatáhnou žaluzie, při zvýšené venkovní teplotě se zapne a nastaví klimatizace a upraví tak tepelnou pohodu v místnostech. V chladu se naopak uzavřou místa, kudy by mohlo unikat teplo, a zapne se vytápění. Budovy mohou disponovat i vnitřním okruhem cirkulace vzduchu, který je třeba i čištěn, zvlhčován, ionizován apod., aby lidé uvnitř dýchali čistý vzduch zbavený nežádoucích zplodin, jež obsahuje často vzduch, který se dostává do budovy volně z venkovního prostředí.
Základem je propojení výkonových prvků a senzorů do sítě a možnost jejich centrálního ovládání - a to i na dálku.
I když ve svých počátcích byl koncept chytrých či inteligentních budov doménou spíše komerčních a průmyslových objektů, business center, hotelů apod., začínají se tyto technologie a řešení stále častěji uplatňovat i v rezidenčním sektoru u obytných domů. Jejich obyvatelé tak mohou např. dálkově ovládat klimatizaci či vytápění, nechat si zapnout spotřebiče nebo napustit vanu ještě před svým příchodem domů, zkontrolovat co se děje v domácnosti během jejich nepřítomnosti prostřednictvím kamerového systému apod., a to vše na dálku prostřednictvím příslušné aplikace ve smartphonu či tabletu. Jednoduše např. pomocí webového rozhraní. Stejným způsobem pak mohou ovládat i nastavení různých parametrů domácnosti, jako osvětlení, tepelnou pohodu, pustit si přehrávání oblíbeného pořadu či film atd. aniž by se museli zvednout z křesla.
Inteligentní dům pak zase může simulovat přítomnost jeho obyvatel i v době, kdy fyzicky nejsou přítomni např. náhodným rozsvěcením a zhasínáním světel v různých místnostech, aby odradil zloděje. Senzory pohybu nebo infračervená čidla mohou aktivovat dohledový kamerový systém a na dálku monitorovat dění uvnitř i v okolí domu, nebo, např. v případě napojení na pult centralizované ochrany bezpečnostní služby rovnou přivolat pomoc v případě potřeby.
Velkou výhodou je, že podstatnou část těchto spojení lze řešit i pomocí bezdrátových technologií, nevyžadujících náročné stavební úpravy a do značné míry tak lze upgradovat na „inteligentní” (přinejmenším do určité míry) i starší budovy, u nichž se s podobným řešením v době jejich vzniku samozřejmě nepočítalo. Ideální je však pamatovat na možnost dát budově vlastní inteligenci už před zahájením její výstavby a osvícení architekti a projektanti proto už dnes ve svých návrzích počítají s umístěním rozvodů potřebných pro provoz digitálních systémů a zařízení stejně jako s rozvody např. vody či elektřiny.
Řešení pro bobtnající svět
Problematika inteligentních budov se dostala do střetu zájmu zejména v poslední době v souvislosti s výzkumem a projektováním celých tzv. chytrých měst (smart cities), kde vyniknou výhody, které moderní technologie nabízejí v maximální míře díky synergii různých objektů a systémů. Studie prognózující demografický vývoj vesměs již dnes předpokládají zjevné trendy sestěhovávání a koncentrace obyvatelstva do velkých měst a aglomerací, kde bude v budoucnosti žít převažující většina osídlení naší planety.
V důsledku průmyslové revoluce a následné postupné urbanizace nastal mohutný příliv obyvatelstva do měst a nárůst městské populace, takže zatímco v roce 1900 tvořili obyvatelé měst pouze 13 % světové populace, tzn., že na 10 obyvatel planety připadal jeden městský člověk, v roce 1950 už to byli skoro tři.
Podle statistik Světové zdravotnické organizace (World Health Organization - WHO) z roku 2007 žila v daném roce ve městech již více než polovina světové populace. Počet megapolí, tj. měst s více než 10 mil. obyvatel, se během 20. století zvýšil 10krát ze 2 na 20, a v roce 2005 v nich žilo 9 % světové městské populace, a do roku 2030 budou podle WHO žít ve městě přibližně tři z pěti lidí, jiné studie uvádějí šest z deseti, tzn., že z předpokládaných ca 8 mld. obyvatel planety (v současné době ca 7,3 mld.) bude 5 miliard soustředěno ve městech.
Na nedávném pařížském klimatickém summitu v prosinci loňského roku byla uvedena čísla konstatující, že v současné době tři čtvrtiny Evropanů žijí ve městech (v ČR je to přibližně 70 % obyvatel) a bude jich přibývat. V polovině století bude ve městech bydlet už 6,4 mld. obyvatel, tedy asi 66 % světové populace. Dřívější studie OSN z roku 2008 předpokládá k roku 2050 až 70 %. V roce 2014 se tým odborníků z OSN a amerických univerzit pokusil o zpřesnění populačních scénářů OSN a modelaci nejpravděpodobnějšího vývoje. Výsledek? V roce 2100 bude na planetě s velkou (95%) pravděpodobností více než 10 mld. lidí, a možná i více než 13 mld. Podle posledních předpokladů a projekcí OSN zveřejněných v publikaci World Population Prospects: The 2015 Revision (Vývoj světové populace: Revize 2015), z července 2015 dosáhne světová populace podle odhadů do roku 2030 na 8,5 mld., v roce 2050 pak ca 9,7 mld. až na 11,2 mld. v roce 2100. Také podle posledních údajů francouzského Státního institutu pro demografické studie (INED) se světová populace zvýší do roku 2050 na zhruba 10 mld. lidí, a její nárůst by měl pokračovat i po roce 2050, ale stále pomaleji.
Co dělá města chytrými?
Z toho je zřejmé, že města budou na tento vývoj muset reagovat, zvládnout zajištění životních potřeb pro takováto kvanta lidí už nelze ponechat živelnému vývoji, pokud nechceme riskovat chaos a nestabilitu se všemi důsledky.
Koncept smart city se snaží maximálně využít moderních technologií, ale netýká se pouze používaných technologií, ale je zaměřen na celkový rozvoj města, které funguje v podstatě jako živý organismus. Kromě již zmíněných inteligentních budov zahrnuje i další důležité systémy a subsystémy, které se týkají kromě technického vybavení i organizačních záležitostí a prolíná se s dalšími „inteligentními“ koncepty, jako jsou např. „chytré sítě“ – smart grids, zejména inteligentní energetické sítě, zásobující tato sídla elektřinou, obdobné řešení je aplikováno i na vodohospodářský systém a další životně důležité utility. Nejde však jen o pouhé přesné měření spotřeby energie, tepla, vody apod. (v optimální podobě v reálném čase), ale i využití získaných dat k predikci pravděpodobného dalšího vývoje, aby bylo možné připravit s ohledem na předpokládané hodnoty požadované zdroje.
Významnou roli by v tomto vývoji měl sehrát rovněž internet věcí (IoT) umožňující propojení a komunikaci nejrůznějších zařízení a jejich vzájemnou interakci.
Setkává se zde hned několik oblastí:
- Inteligentní energetika a služby (využívaní šetrných a obnovitelných zdrojů energie, kogeneraci, úsporná řešení a systémy inteligentního řízení spotřeby energie, úsporné a efektivní spotřebiče, osvětlení apod., efektivní hospodaření s vodou a odpady, recyklační systémy atd.
- Inteligentní mobilita (dopravní systémy využívající úsporné a ekologické pohony pro hromadnou i individuální dopravu, včetně sdílení vozidel - car sharing, dopravní telematika, efektivní infrastruktura, dobíjecí stanice pro elektrická vozidla, CNG plničky apod.).
- Informační a komunikační technologie pro podporu infrastruktury a řízení provozu města (např. telematika napomáhající inteligentnímu řízení dopravy, monitorovací a bezpečností systémy, řízení veřejného osvětlení a různých utilit, např. parkování, požární signalizace, zdravotnické systémy, diagnostika v reálném čase pro včasnou detekci kritických či problémových míst a poruch, a v neposlední řadě i informační systémy pro obyvatelstvo (od meteorologických po dopravní informace), a také možnost zpětné vazby.
Řada z těchto technologií pro inteligentní budovy a chytrá města bude k vidění i na letošním veletrhu AMPER, jehož součástí bude i odborná konference „Smart City v praxi“, kde bude možné se s těmito systémy seznámit „naživo“ v prezentacích i v praktických ukázkách a detailně tak poznat možnosti, které nabízejí.
456
