次世代スマートビルディング：データ駆動型施設はより安価で環境に優しいものになる

今日のスマート ビルは、各部屋や各階で何が起こっているかを把握し、エネルギー使用を最適化して持続可能性を促進します。

スマート ビルディングは、モノのインターネット (IoT)、機械学習、自動化、ビルディング インフォメーション モデリング (BIM) などのテクノロジによって実現されます。

今日、人間中心の建築は定着しつつあります。 次のステップ: シナリオを予測し、各居住者の生活を積極的に楽にする構造を構築する。

建物はスマートフォンのようなものです。どこにでもあり、複雑な部品で構成されており、それなしでは生活できません。 しかし、建物も少し間抜けで、デジタルというよりは乾式壁のようです。

これは、自己「思考」機能の台頭により急速に変化しています。 内部で何が起こっているかを検知し、それに応じて反応できる住宅、工場、オフィスビルなどのスマートビルディングの需要が急増しています。

この傾向の背後にある動機は簡単に理解できます。 建物の建設には費用がかかりますが、運営にはさらに費用がかかります。 使用パターンには大きなばらつきがあり、建物は長期間にわたって空きのまま放置されます。 カメラ、センサー、デジタル ツイン、ビル自動化を組み合わせたソリューションで、ビルの運用コストを需要の山と谷に合わせて維持できるとしたらどうでしょうか。さらに良いのは、ビルのデジタル化がさらに進み、持続可能性も高まるとしたらどうでしょうか。

建築、エンジニアリング、建設、運用 (AECO) 業界は、大規模な研究開発投資を通じてこれらの質問に答えており、将来的には、反応するだけでなく学習する建物を実現することを約束しています。

スマートビルディングとは何ですか?

スマート ビルは壁や窓のある建物と似ていますが、居住者と環境にとってより良い結果をもたらす IT インフラストラクチャの追加レイヤーを備えている点が異なります。

照明、HVAC、セキュリティ、アラームはすべて、IoT センサーと自動化を使用してエネルギー使用から快適性までほぼすべてを最適化している中央の「頭脳」によって調整されます。 現在の占有レベルを検出し、ユーティリティの消費パターンを追跡し、特定の時間に人々がどこに集まっているかを把握できます。

8 月の暑い午後に太陽が明るく輝いている場合、システムは建物の両側のブラインドとエアコンを調整し、快適さを維持し、コストを最小限に抑えます。 一部の部屋が人でいっぱいで、他の部屋が空いている場合、システムはこれを認識し、適切な調整を行います。

スマート ビルディングをスマートにする要素は何でしょうか?

本質的に、スマート ビルディングは人を中心に据え、つまり「占有状況を意識」します。 IoT、機械学習、自動化、ビルディング インフォメーション モデリング (BIM) などのさまざまなテクノロジーを統合することで、ビルの運営者は、いつでもビルがどれだけ効率的に運用されているかを直感的に把握できるようになります。

スマート オートメーションは、人、行動パターン、建物システムに関するデータを匿名で収集することで、HVAC から照明までのシステムが建物居住者の行動に応答することを保証できます。

スマート ビルディング データ分析により、設計と建設の研究開発が変革され、将来的にはより情報に基づいた設計上の決定が可能になります。 たとえば、建築家は断熱性を向上させることで、居住や仕事のための内部空間を広げることができます。

同時に、居住者シミュレーション モデルをより正確にすることで、コスト、快適性、健康、生産性の面で完全に最適化されたエネルギー効率の高い建物の構築に役立ちます。

スマートビルディングがAECO業界にもたらすメリット

長期的な目標は、人間の活動を情報に変換し、部屋やフロアごとに分析することで、AECO 業界をよりデータ駆動型にすることです。 人々が社会的にどのように空間を占有するかを理解すれば、建設をより安価で環境に優しいものにできる可能性があります。 持続可能な開発目標の達成は、環境に大きな利益をもたらす可能性のある重要な原動力です。

国連環境計画 (UNEP) の報告によると、建物は世界のエネルギー消費量の約 40% を消費し、世界の温室効果ガス排出量の約 3 分の 1 を生み出しています。 しかし、建築慣行を1つ変えるだけで、つまり建物の20％をクリーンな電力で稼働するヒートポンプに転換するだけで、欧州のCO2排出量を9％削減できる可能性がある。

スマートビルディング分析によって発見され、拡張されるのを待っている小さな改善点が他にもどれだけあるか想像してみてください。

今日建設される大規模な建物はいずれも5年以上稼働することを考えると、既存の建物を脱炭素化し、新しい建物が循環型経済をサポートするようにすることが、気候変動に取り組むための鍵となるでしょう。

スマートビルディングの次の時代: 移動中のデータと機械学習

スマート ビルディング センサーとカメラはデータをキャプチャし、部屋やシステムのリアルタイム 3D 視覚化に変換します。 この情報は自動的に分析され、暖房、空調、日焼け防止、照明、水の使用、セキュリティなどに必要な変更をトリガーするために使用されます。

機械学習の進歩により、スマート ビルは収集したデータから学習し、それを使用してさまざまな占有シナリオをシミュレートすることも可能になります。 その後、応答を生成して、建物のユーザー エクスペリエンスを継続的に調整できます。

スマート ビルディングでは、静的な 3D モデルを超えて、建物の内部と外部の現在の状態をリアルタイムで総合的に表現するデジタル ツインの作成も可能になります。

スマートビルディングが誕生

IKON グローバル イノベーション センターは、スマート ビルディングの実践例です。 建材リーダーの Kingspan によって作成されたこの施設は、建設、設計、テクノロジーの現在のベストプラクティスと、持続可能で自己管理されたワークスペースの将来的な目標を組み合わせています。

アイルランドのカヴァン州の湖と川に囲まれた IKON は、「生きた実験」です。 同社は、建物の省エネ特性を測定するための完璧な現実世界の環境をエンジニアに提供していると述べている。

「IKONの当初のアイデアは、先端材料の研究とデジタル技術を組み合わせることでした」とキングスパンのイノベーション責任者マイク・ステンソン氏は語る。「そうすることで、デジタルかつ持続可能な建物をゼロから作れることに気づいたのです。」

この建物にはセンサーが設置されており、キングスパン社のエンジニアはエネルギー消費量や、自然光、雨水の収集と処理、太陽光パネル、その他の持続可能な技術のさまざまな方法の有効性を測定できます。

徹底的なエネルギーモデリングを経て、IKON はリサイクルされたペットボトルから作られた材料で作られています。 屋根に取り付けられたソーラーパネルは、建物のエネルギー需要の 35% を満たすのに十分な電力を生成します。 駐車場には電気自動車の充電ステーションがあり、建物のトイレには雨水が利用されています。

現場施工研究開発

IKON には Kingspan のデジタル チームも拠点を置いており、同社の製品にさらなるインテリジェンスをもたらすための研究を行っています。

これにより、建設業界の大きなテクノロジーの疑問のいくつかに取り組むのに理想的な環境が実現します。拡張現実、仮想現実、モノのインターネットは、建物の管理においてどのような役割を果たすのでしょうか。人工知能 (AI) と機械学習は、建物の設計をどのように変えるのでしょうか。

Kingspan は、リサイクル可能な IKON の壁内に世界初のレベル 5 成熟度のデジタル ツインを作成することでこれに応えました。 同社は、Autodesk Platform Services (旧称 Forge) などのテクノロジーを活用して、複数の建設関係者間で共有できるレベル 5 ツインをレンダリングできるようになる予定です。

スマートビルのデメリット

スマートビルの爆発的な増加にマイナス面があるとすれば、それはテクノロジーの利点がその限界と衝突していることだ。

機械学習アルゴリズムが大量のデータを収集して処理するにつれて、サイバーセキュリティとデータのプライバシーに関する懸念が必然的に生じます。 スマートビルディングは匿名で情報を収集しますが、AIがデータセット間の予期しないパターンを発見し、個人の身元を明らかにすることで、意図しない損害を引き起こす可能性があるという懸念があります。

もう 1 つの潜在的な問題は、スマート ビルディング システムを実行するために信頼性の高いブロードバンド インターネット接続が必要になることです。 インターネットがしばらくオフラインになった場合、建物のセキュリティ システムはどうなるでしょうか? 大規模な気象現象が発生し、近くの重要な携帯電話基地局が倒壊したらどうなるでしょうか?

最後に、スマート ビルディング テクノロジーには投資とメンテナンスが必要であると想定するのは妥当です。 利益を得たい企業は、テクノロジーの可能性を理解し、最大限に活用するための知識とスキルを持っている必要があります。

未来は学習棟

ステンソン氏は、IKONのデータの使用、持続可能な材料への依存、そして活発な研究室構造が今後もイノベーションを推進し続けるだろうと語った。 同社は製造工場で年間3億～4億本のペットボトルをリサイクルする計画だ。

IKON の研究チームは、将来的にはスマート ビルディングが機械学習アルゴリズムを使用して、行動や環境の入力に積極的に反応できるようになると述べています。 最新の相互接続された建物サブシステムは、変化を予測し、エネルギー消費を最小限に抑えながら建物の居住者の快適性を維持することができます。

IKON のようなスマート ビルディングは、建設業を循環型経済に統合するのにも役立つ可能性があります。 極めて詳細な建物データにアクセスできれば、建物を解体または改修する会社は、使用された材料や部品、設置場所を正確に把握できます。 これにより、材料のリサイクルが容易になり、解体現場がゴミ捨て場ではなく資源に変わります。

「IKON により、データを使って新たな方向性を探ることができます」とステンソン氏は語った。 「私たちはまだ表面をなぞっただけだ」