Come gli edifici intelligenti utilizzano l'IoT oggi
La cultura pop ha spesso abbagliato il pubblico con sogni di assistenti virtuali in grado di gestire un edificio su richiesta. Ne è un esempio il sistema J.A.R.V.I.S. di Iron Man o la casa della famiglia Jetsons, dove molte di queste tecnologie sono improbabili fantasie del futuro.
Tuttavia negli ultimi decenni, i progressi tecnologici nel campo dei sensori, dell'intelligenza artificiale e dell'Internet of Things (IoT) hanno permesso di avvicinare la fantasia degli edifici intelligenti alla realtà.
Oggi gli edifici intelligenti di tutto il mondo utilizzano tecnologie avanzate per aumentare l'efficienza, migliorare la produttività umana, garantire sicurezza all'avanguardia e ridurre i costi di manutenzione.
Questo articolo presenta tre modi sorprendenti in cui l'IoT viene utilizzato negli edifici intelligenti e esamina in modo più dettagliato la tecnologia alla base di alcuni degli edifici più intelligenti del mondo.
Tecnologia dei sistemi di edifici IoT
L'affidabilità e la manutenzione sono fondamentali per i sistemi degli edifici, indipendentemente dal fatto che siano "intelligenti". Se hai mai atteso in lunghe code l'unico ascensore funzionante di un grattacielo, puoi capirlo. Per quasi tutti gli edifici intelligenti del mondo viene utilizzata la tecnologia di manutenzione predittiva per garantire che questi sistemi critici dell'edificio massimizzino la propria affidabilità. Le applicazioni di manutenzione predittiva, come i sensori di vibrazione, gli accelerometri e i sensori di temperatura connessi all'IoT, possono identificare le anomalie di funzionamento all'interno di sistemi, sottosistemi e persino singoli componenti.
Queste applicazioni di manutenzione predittiva sono spesso tecnologie realizzate su misura per ogni sistema dell'edificio monitorato, che vengono quindi aggregate in grandi sistemi di gestione degli edifici (BMS) tramite l'IoT. Ciò significa che sono tutte collegate a una rete centralizzata di reportistica e analisi per l'accesso continuo da parte di tecnici e ingegneri edili.
Ad esempio, le unità HVAC commerciali sono spesso composte da decine di motori, ventilatori, pompe e sottosistemi complessi che possono essere monitorati in modo indipendente tramite sistemi di monitoraggio dedicati. Successivamente, il sistema di monitoraggio di ogni unità può essere aggregato in un sistema di monitoraggio dell'edificio (BMS) più ampio, in grado di rilevare e prevedere in modo intelligente le irregolarità, avvisare il personale di manutenzione e limitare i tempi di inattività dei dispositivi critici per la sicurezza.
Inoltre, la manutenzione predittiva dei sistemi di ascensori può massimizzarne l'affidabilità e aumentare la sicurezza degli occupanti. Negli edifici intelligenti a molti piani, come il Burj Khalifa di 163 piani con 57 ascensori indipendenti, i sistemi di ascensori sono fondamentali per la sicurezza e il funzionamento dell'edificio. A febbraio 2010 la terrazza panoramica al 124° piano del Burj Khalifa è stata chiusa per due mesi a causa di un problema di alimentazione elettrica che ha tenuto turisti bloccati tra i piani per 45 minuti.
Le tecnologie di manutenzione predittiva IoT negli edifici intelligenti possono essere fondamentali per la sicurezza e l'operatività, tanto da rendere questi sistemi le prime tecnologie smart-building installate in retrofit su edifici preesistenti.
Tecnologia di gestione dell'energia negli edifici intelligenti
L'AIE (Agenzia Internazionale dell'Energia) stima che il settore edilizio abbia consumato 130 EJ (36.000 miliardi di kWh) di elettricità nel 2019. Naturalmente, le soluzioni per gli edifici intelligenti mirano a ridurre il consumo energetico e ad aumentare la produzione grazie a sistemi di gestione attiva dell'energia. I sistemi di gestione energetica degli edifici intelligenti utilizzano le applicazioni IoT per collegare sensori, attuatori e dispositivi di gestione energetica in modo da gestire tutto tramite un unico software centralizzato.
Questa struttura IoT è spesso supportata da tecnologie AI che apprendono il funzionamento dell'edificio e ottimizzano i sistemi dell'impianto con intervento umano minimo. Negli edifici di tutto il mondo esistono diversi tipi di sistemi di gestione dell'energia e ognuno di essi presenta esigenze di gestione dell'energia diverse.
Ad esempio, l'edificio The Edge nei Paesi Bassi è considerato uno degli edifici più "verdi" del mondo e utilizza oltre 28.000 sensori integrati nella rete IoT dell'edificio. Questi sensori coprono diverse applicazioni di manutenzione predittiva e sottosistemi dell'edificio per garantire la massima efficienza energetica dell'intero edificio.
The Edge ha ottenuto una valutazione BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) del 98,36% ed è considerato l'edificio più innovativo del mondo dal punto di vista energetico. L'edificio mira a sfruttare al meglio le radiazioni solari. La facciata rivolta a nord è costituita da un atrio vetrato a più piani che consente un'ampia illuminazione naturale dell'edificio. La facciata sud è caratterizzata da pannelli solari per la produzione di energia elettrica e da pareti in calcestruzzo che assorbono e trattengono il calore e forniscono ombra allo spazio interno.
Se l'edificio assorbe energia in eccesso, questa viene trasferita nell'apposito sistema di accumulo di energia termica in falda acquifera (ATES), profondo 120 metri, per essere utilizzata nei mesi più freddi a scopo di riscaldamento. I sensori che controllano i pannelli solari e il sistema ATES sono integrati nella rete IoT dell'edificio per ottimizzarne il consumo energetico.
Inoltre, il sistema di illuminazione di The Edge è composto da 6.000 apparecchi di illuminazione a LED a basso consumo energetico, alimentati (e monitorati) tramite cavi Ethernet. Questi apparecchi di illuminazione contengono sensori di rilevamento del movimento, di temperatura e di luminosità. Sono integrati nella rete dell'edificio e nella piattaforma di analisi dei dati per l'ottimizzazione costante.
Le applicazioni IoT di gestione intelligente dell'energia, come quelle utilizzate in The Edge, mirano a rivoluzionare in futuro il consumo energetico globale degli edifici.
Gestione intelligente delle persone negli edifici
La gestione intelligente delle persone, forse la forma più avanzata di tecnologia IoT negli edifici intelligenti, è stata recentemente integrata negli edifici più avanzati del mondo. Monitorando e ottimizzando la posizione degli occupanti degli edifici, la tecnologia IoT per la gestione delle persone mira a ridurre al minimo il consumo energetico da parte degli occupanti, ottimizzando al contempo la produttività dei collaboratori necessari.
A Toronto, la sede centrale di Cisco Canada vanta un sistema di gestione delle persone all'avanguardia che collega persone, processi, dati e oggetti a un'unica rete convergente per ottimizzare l'ambiente di lavoro. In questo edificio Cisco non ci sono scrivanie o uffici assegnati, ma è l'edificio stesso a indicare ai dipendenti dove sedersi in base al loro programma, ai collaboratori conosciuti e agli altri occupanti.
Questo concetto consente di utilizzare l'enorme edificio della sede centrale ad-hoc, spegnendo l'illuminazione negli spazi e nei piani che non devono essere utilizzati e risparmiando sui costi di gestione dell'edificio. Grazie alla rivoluzionaria integrazione della rete di edifici IoT, le persone possono utilizzare un'applicazione personale per smartphone per integrare la propria agenda di lavoro, impostare le preferenze sugli ambienti di lavoro e persino personalizzare la temperatura e gli stili di illuminazione in modo che si adattino automaticamente ai loro gusti.
L'edificio è inoltre dinamico. Può spostare automaticamente le pareti per adattare le capacità di occupazione in base al numero di persone presente alle riunioni. La struttura è dotata di sensori di prossimità intelligenti che consentono agli utenti di partecipare a riunioni virtuali su qualsiasi dispositivo presente nell'edificio semplicemente sapendo che il loro smartphone è vicino. Ogni stanza è dotata di sensori di rilevamento delle persone per rilevare quante persone occupano lo spazio e regolare automaticamente la temperatura, l'umidità e le impostazioni di illuminazione in base all'occupazione.
In alcuni edifici intelligenti, i posti auto vengono assegnati automaticamente in base agli orari tipici di arrivo e partenza per ridurre al minimo gli ingorghi. I sistemi di ascensori funzionano in base ai requisiti del piano di destinazione per ridurre l'uso non necessario degli ascensori e snellire lo spostamento degli occupanti.
In definitiva, l'obiettivo delle applicazioni IoT per la gestione delle persone negli edifici intelligenti è quello di fornire flessibilità agli occupanti, bilanciando l'efficienza dell'edificio e le esigenze di utilizzo.
Utilizzo dell'IoT nei moderni edifici intelligenti
L'Internet of Things (IoT) è integrato nel moderno edificio intelligente. L'IoT viene attualmente utilizzato per monitorare l'efficienza di complessi sistemi infrastrutturali degli edifici, ottimizzare il consumo energetico dei sistemi di illuminazione in base all'occupazione, ottimizzare l'attività degli ascensori in base alle necessità, controllare i sistemi di energia verde e molto altro ancora.
Negli Emirati Arabi Uniti, la sede di Bee'ah, inaugurata nel maggio 2022, starebbe testando il primo smart concierge basato sull'intelligenza artificiale. Questo sistema può aiutare i dipendenti e i visitatori a prenotare appuntamenti, a spostarsi all'interno dell'edificio, a utilizzare il ride-hailing e molto altro ancora, in modo molto simile alle funzionalità di un sistema J.A.R.V.I.S.
È comunque evidente che le soluzioni IoT per gli edifici intelligenti sono la strada del futuro per l'efficienza energetica e umana. E senza dubbio l'IoT non è lontano dall'abilitare ulteriori tecnologie innovative che devono ancora essere realizzate.