Ariel Zgórski

Zaawansowana inteligencja w budynkach jako motor oszczędności? Okres grzewczy w naszych domach to czas, gdy zastanawiamy się, jak zmniejszyć rachunki za prąd i ogrzewanie. To samo pytanie wraca w środku upalnego lata, kiedy klimatyzator pracuje po kilkanaście godzin dziennie. z jednej strony mamy komfort cieplny (w obie strony), z drugiej – rachunki, które potrafią przerazić.

Wtedy pojawia się pomysł, by wykorzystać technologie „smart”, które ograniczą comiesięczne wydatki. I o ile w domu lub mieszkaniu to bardzo dobry krok, o tyle w przedsiębiorstwie to po prostu konieczność.

W jaki sposób możemy oszczędzić dzięki smart building?

„Serwery, które grzeją powietrze” – to powiedzenie znają informatycy na całym świecie. I choć wyłączanie serwerów nie jest najlepszym pomysłem, to wyłączanie ogrzewania w pewnych przypadkach już tak.

Przychodzimy do salki konferencyjnej: jest chłodno, więc podnosimy temperaturę. Odbywamy pięciominutową rozmowę i wychodzimy. Po nas nikt już do końca dnia się tam nie pojawi, ale ogrzewanie pracuje dalej.

Ten scenariusz jest aż nazbyt znany, a smart building radzi sobie z nim znakomicie. Wykorzystanie czujników obecności w połączeniu z inteligentnymi termostatami rozwiązuje problem: ogrzewanie danego pomieszczenia działa tylko wtedy, gdy faktycznie znajdują się w nim osoby. Gdy sala, pokój czy całe piętro stoi puste, system samoczynnie je wyłącza. Dotyczy to zarówno ogrzewania zimą, jak i chłodzenia latem.

Weźmy typowy scenariusz biurowy: piątkowe popołudnie, pracownicy wyjeżdżają wcześniej na weekend. Tradycyjny system grzewczy trzyma się harmonogramu – grzeje puste pomieszczenia przez wieczór, noc i cały weekend, aż do poniedziałku rano. Smart building wykrywa, że z kolejnych pięter znikają pracownicy, i stopniowo obniża temperaturę w opróżniających się strefach. W poniedziałek, na godzinę przed przyjściem pierwszych osób, system ponownie dogrzewa powierzchnie do komfortowego poziomu. Oszczędność? Nawet około 60 godzin pracy instalacji, która nikomu nie była potrzebna.

Okazuje się też, że optymalizować można nie tylko temperaturę. W podobny sposób sterujemy wentylacją. Czujniki CO₂ pozwalają dostarczać świeże powietrze wyłącznie tam, gdzie jest potrzebne. Dzięki temu unikamy nadmiernego przewietrzania budynku.

Jak to działa w praktyce? Wyobraźmy sobie salę szkoleniową na 50 osób. Rano odbywa się trzygodzinne szkolenie, przy pełnej frekwencji poziom CO₂ rośnie, a system automatycznie zwiększa wentylację. Po przerwie obiadowej w sali zostaje pięć osób – czujniki wykrywają spadek CO₂ i zmniejszają nawiew. Zimą każdy metr sześcienny powietrza trzeba podgrzać, latem schłodzić. Zbędna wentylacja pustych lub słabo zapełnionych pomieszczeń to marnowanie energii, którego koszt w skali roku może sięgać dziesiątek tysięcy złotych.

Smart building na świecie

Metropolitan Financial Tower – 32-piętrowy wieżowiec w Chicago z 1987 r. został zmodernizowany poprzez implementację 2400 inteligentnych sensorów IoT: temperatury, wilgotności, CO₂, jakości powietrza, ruchu, obecności oraz zużycia energii. System uczył się profilu zużycia, wykorzystując dane z czujników do przewidywania zapotrzebowania, uwzględniał prognozę pogody, wentylację względem CO₂ i sterowanie strefami na podstawie obecności. Główny cel dotyczył oszczędności w systemie HVAC, odpowiadającym za 68% zużycia energii budynku.

Rezultaty były przełomowe: ogólne zużycie energii spadło o 38%, co dało 2,4 mln USD oszczędności rocznie (na kosztach operacyjnych). Zużycie energii przez HVAC zmniejszono o 45%. Dodatkowo koszty utrzymania technicznego spadły o 62% (mniej awarii), a przestoje urządzeń zredukowano o 85%, poprawiając komfort 3500 pracowników (wzrost satysfakcji najemców z 6,2/10 do 8,7/10). Projekt trwał 18 miesięcy i zwrócił się w niespełna trzy lata.

Le Hive – globalna siedziba Schneider Electric w Rueil-Malmaison pod Paryżem ma jeszcze gęstszą sieć: 3500 czujników monitorujących 30 000 stref. Wielofunkcyjne sensory zbierają dane o obecności, temperaturze, wilgotności, jakości powietrza i oświetleniu, przekazując je do centralnej platformy. Oprogramowanie analizuje dane i automatycznie koryguje parametry, m.in. temperaturę.

Efekt? Redukcja rocznego zużycia energii o 50%, śladu węglowego o 44% oraz kosztów energii ponoszonych przez najemców o 38%. Nakłady zwróciły się w ciągu pięciu lat.

System naczyń połączonych

Same czujniki nie wystarczą. Urządzenia nie „domyślą się” same, że mają obniżyć temperaturę, bo czujnik wykazał brak obecności. Kluczowe są centralne systemy BMS (Building Management System), które integrują HVAC, oświetlenie i inne instalacje, umożliwiając globalne zarządzanie energią i osiąganie strategicznych oszczędności.

To zestaw naczyń połączonych: harmonogramy pracy, podział budynku na strefy, integracje ze stacjami pogodowymi i algorytmy przewidujące zachowania użytkowników. Zasilane danymi z tysięcy czujników i sterujące setkami urządzeń, dostarczają efekt końcowy w postaci dużych oszczędności.

Po kilku tygodniach działania oprogramowanie „wie”, że w poniedziałki o 8:00 na 15. piętrze zawsze odbywa się duże spotkanie zarządu więc wcześniej podgrzewa salę. System pamięta też, że podczas letnich upałów po południu temperatury na piętrach 25+ rosną mocniej z powodu nasłonecznienia, więc prewencyjnie zwiększa chłodzenie, zanim pojawią się skargi. To różnica między systemem reaktywnym (reaguje, gdy problem już wystąpił) a predykcyjnym (przewiduje i zapobiega).

Rozbudowana sieć czujników daje również wgląd w parametry pracy HVAC (temperatury, ciśnienia, wibracje maszyn itp.), co umożliwia wczesne wykrycie anomalii. Dzięki temu służby utrzymania ruchu usuwają problem, zanim spowoduje straty energii lub awarię. W biurowcu Wave analiza danych z platformy BMSCare ujawniła nieprawidłową pracę chłodnic w centrali wentylacyjnej i spadek sprawności odzysku ciepła. Po korekcie ustawień i serwisie natychmiast zmniejszono zużycie energii.

Jak wygląda wykrywanie anomalii w praktyce? Czujnik wibracji na pompie wodnej przez rok rejestruje 48–52 Hz. Nagle system widzi wzrost do 65 Hz i nieregularności – sygnał zużycia łożyska. W tradycyjnym budynku pompa pracowałaby do awarii (zapewne w środku zimy), zostawiając część obiektu bez ogrzewania na kilka dni. W smart building alarm trafia od razu do działu technicznego: łożysko wymienia się planowo w weekend, do awarii nie dochodzi. Oszczędność: koszt naprawy awaryjnej, utracona produktywność i zmarnowana energia z nieszczelnego obiegu.

Optymalizacja w kraju nad Wisłą

Wave w Gdańsku i Brama Miasta w Łodzi to przykłady kompleksów, które dzięki zaawansowanemu BMS i platformie BMSCare osiągnęły realne korzyści.

W Wave w I kwartale 2024 r. rozbudowano BMS m.in. o sterowanie pompami według bieżącego zapotrzebowania, wprowadzono „krzywą chłodniczą” oraz „tryb ESG” (automatyczne poszerzanie zakresu komfortu termicznego). We wrześniu 2024 r. wdrożono BMSCare do monitoringu i optymalizacji systemów budynku.

„Krzywa chłodnicza” inteligentnie dopasowuje temperaturę wody w systemie chłodzenia do rzeczywistych potrzeb. Zamiast stale produkować wodę o 6°C (energochłonne), system sprawdza, jaka temperatura wystarczy – przy 18°C na zewnątrz może to być np. 12°C. Im mniejsza różnica temperatur, tym mniejsze zużycie energii przez agregat. „Tryb ESG” z kolei dopuszcza, że w biurze nie zawsze musi być idealne 21°C. Zimą może to być 20°C, latem 23°C – co nadal zapewnia komfort, istotnie obniżając zużycie energii. To jak w samochodzie: można jechać 140 km/h, spalając 10 l/100 km, albo 110 km/h, zużywając 6 l – cel osiągamy, przy niższym koszcie.

W ciągu roku optymalizacja zużycia energii cieplnej i elektrycznej przyniosła 19% redukcji kosztów energii (mimo wzrostu obłożenia o 25% w badanym okresie). Lepsza regulacja pomp, chłodnic i odzysku ciepła obniżyła emisję CO₂ o 19% w 2024 r., co przełożyło się bezpośrednio na niższe koszty ogrzewania i klimatyzacji.

W Bramie Miasta w Łodzi zastosowano sieć czujników (temperatura, CO₂, woda itp.) oraz tryby oszczędzania energii ESG, które regulują temperatury wewnątrz budynków w zależności od warunków. System monitoruje w czasie rzeczywistym pracę urządzeń i szybko wykrywa odchylenia. Dodatkowo wdrożono narzędzie WasteTracker do monitoringu odpadów (poza HVAC), pokazując holistyczne podejście do zrównoważonego zarządzania.

Już po roku potwierdzono wyraźny spadek zużycia: energia elektryczna 8% r/r na m², ciepło 9% r/r, woda 17% r/r (porównanie I poł. 2023 do I poł. 2024).

Inwestycja, która się spłaca

Wprowadzenie smart building, czujników IoT, sterowników i systemów BMS to koszty, które w dużych przedsiębiorstwach bywają znaczące. Dlatego trzeba traktować je jako inwestycję, która powinna się zwrócić.

Przytoczone przykłady pokazują, że rozsądne i kompleksowe wdrożenie może przynieść znaczne oszczędności i zwrócić się w zaledwie kilka lat. Ważne, by patrzeć na projekt wielowymiarowo. Same czujniki nie wystarczą. Same sterowniki nie wystarczą. Same systemy nie wystarczą. To naczynia połączone, które działają najlepiej, gdy obejmują cały „krwioobieg” przedsiębiorstwa.

Dla zobrazowania: budynek biurowy o pow. 10 000 m² płaci rocznie ok. 500–800 tys. zł za energię elektryczną i cieplną. Kompleksowy smart building może kosztować 1,5–2 mln zł. Jeśli optymalizacja pozwoli oszczędzić 30% kosztów energii (co jest realne), rocznie odzyskujemy
150-240 tys. zł. Zwrot nastąpi po 6–10 latach. To jednak nie koniec korzyści: unikamy awarii, podnosimy wartość nieruchomości (certyfikaty energetyczne), poprawiamy komfort najemców (potencjalnie wyższe stawki najmu) i spełniamy wymogi ESG, coraz istotniejsze dla inwestorów i klientów.

Dlatego kluczowe jest strategiczne podejście oraz świadomość, że temat dotyczy nie tylko nowych biurowców i hal. Potencjał oszczędności jest w każdym budynku. Wystarczy sprawić, by stał się smart.

Ariel Zgórski