1800年代後半にウォーレン・ジョンソン (後にジョンソンコントロールズとなる会社を設立した人物) が機械式バイメタルストリップサーモスタットを開発して以来、私たちは室内の快適さを最適化する方法を模索してきました。単純な温度調節は発明された当時は確かに驚異的でしたが、今日のスマート ビルディング テクノロジーは温度を制御できるだけでなく、 照明、 室内空気質デバイス 、セキュリティ システムなどとも連携できます。
住宅レベルでは、Google HomeやHome Assistantなどのコントローラーが適している可能性があります。しかし、より大規模なレベルでは、スマート ビルディング制御ソリューションは、Googleや、今日私たちが知っているインターネットが存在する前から開発されてきました。これらの高度な制御により、屋内の居住者の快適性、安全性、健康を維持しながら、エネルギーとメンテナンスのコストを節約できます。
スマートビル制御の3つのレベル
スマート ビルディング機器の制御は、通常、次の3つの異なるレイヤーに分けられます。
• ユニット コントローラ: 単一のマシンを直接制御するオンボードまたは隣接するハードウェアおよびファームウェア パッケージ。このデバイス (たとえば、HVACコントローラー) は、より高レベルの指示や他の機械との調整のために監視ハードウェアと通信する場合があります。
• 監視コントローラ: これらは、エンティティ全体 (通常は単一の建物) のハードウェアおよびファームウェア パッケージを制御します。これらのユニットは産業用PLCに似ており、さまざまなユニット コントローラーと通信します。HVACシステムやVAV (可変空気量) ユニットなどのハードウェア、さらには照明、安全、セキュリティ システム間の調整が可能です。このようなスマート ビルディング システムは、機器の故障や 予測メンテナンス の問題を監視し、技術者がリモートでログインして故障の診断と修正を支援できるようにします。
• エンタープライズレベルのコントロール: 単一の建物を超えて、工業キャンパス、大学、さらには広範囲の地理的領域に分散している一連の監視コントローラが、エンタープライズ レベルの制御を介して通信できます。ユニットや監視ハードウェアとは異なり、エンタープライズ レベルのコントロールは通常、専用の物理コントローラーの形をとらず、クラウドベースのWebアプリとして機能します。これにより、企業レベルの担当者は、建物の運用状況を大まかに把握できると同時に、さらに詳細に調査できるようになります。
エネルギー効率のメリットと将来の改善 監視レベルとエンタープライズ レベルの制御は印象的ですが、実際のコストとエネルギーの節約にも役立ちます。監視コントローラがHVACシステムだけでなく、照明、占有センサー、室内空気質センサーも制御する場合、建物の全体像をまとめて、それに基づいて対処することができます。たとえば、特定のオフィスには人がいて、他のオフィスには人がいない場合、監視コントローラは、人がいない部屋へのHVACの空気の流れを遮断し、同時に照明も消して、電力使用量をさらに削減することができます。部屋が閉め切られると、HVACファンは全体的な空気の流れのニーズの低下に合わせて速度を低下させることができます。室内の人数に応じて適切なレベルを維持するように、取り込まれる外気の量を調整することもできます。企業レベルでは、機器をリモートで監視することで、現場に人員を配置しなくても、問題に即座に対応できるようになります。エンタープライズ レベルの監視は長期的な計画にも最適で、建物の所有者は効率化や予測メンテナンスへの投資が時間の経過とともにどのように成果を上げるかを確認できます。
スマートビルの予測保守とリモートメンテナンス
結局のところ、機械が最適にメンテナンスされていない場合、効率に非常に悪影響を与える可能性があります。監視レベルまたはエンタープライズ レベルの制御設定により、技術者は環境レベルとシステムへの入力を監視して、時間の経過に伴うパフォーマンスの低下があるかどうかを判断できます。これは改修が必要であることを示している可能性があります。専用データ 予知保全センサー –例えば 加速度計 機械の振動を感知するために使用されるこの技術は、AIベースのモデルの助けを借りて、故障が発生する前にメンテナンスが必要かどうかを判断するのに役立ちます。
予測的な方法によって、または故障によるメンテナンスの「自動スケジュール」によって介入が必要であると判断されると、オフサイトの技術者はリモートでログインして特定の問題を見つけることができます。たとえば、ファンの速度を最大にしても空気ダクトの圧力が不足している場合、機器ベンダーとの長期保守契約で契約していることが多い技術者は、ベルトが滑る可能性があるためベルトの交換を推奨することがあります。そうすれば、社内の一般的なメンテナンス技術者が「レンチを回す」だけで済み、高額な費用がかかる専門家の訪問を省くことができます。
オープンスタンダードが相互運用性への道を開く
Trane、Johnson Controls、Automated Logic、Siemensなどのメーカーは、ユニット コントローラ レベルの独自のプログラミング システムのほか、監視レベルやエンタープライズ レベルのオプションも提供しています。1つのハードウェア製造元がニーズを満たし、価格に満足している場合 (そして将来も満足できると確信している場合)、そのようなシステムは非常にうまく機能し、インストールとメンテナンスの手間を省く可能性があります。
同時に、テクノロジーはめったに同じままではなく、現在ニーズを満たしている企業が将来的に最適なソリューションであるとは限りません。幸いなことに、ほとんどの最新システムは、BACnet（ビルディングオートメーション制御ネットワーク）と呼ばれるプロトコルの下で連携できます。BACnetプロトコルは、特定のマシン上でデバイス機能が定義されている場合に、デバイス機能を表す標準的な方法を提供します。
BACnetプロトコルは1987年に初めて提案され、1995年に公開されたため、業界全体に普及するまでに25年以上かかりました。これはANSI/ASHRAE規格であり、ISOでも公開されています。Equipmentベンダーは、この相互運用可能な標準の使用を喜んで推奨することが多く、BACnetはオープン スタンダードであるため、制御システムをこれを中心に構築できます。たとえば、Tridiumは、BACnetを介してさまざまなユニット コントローラとインターフェイスできる コントローラ とソフトウェアを製造しています。
スマートビルディングシステム：オープンで効率的な未来
単一の建物の所有者であっても、複数の建物を管理する人であっても、あるいは地主からスペースを借りている人であっても、将来はこれまで以上に効率的で快適、そして（計画外の）メンテナンスフリーになると思われます。オープン スタンダードは、ベンダー間のさらなる進歩と競争につながり、最終的にはエンド ユーザー (ほとんどの時間を屋内で過ごす人々) にとっての快適性の向上とコストの削減につながる可能性があります。
この記事にご協力いただいたAEE認定エネルギー マネージャーのBrian Stortz氏に感謝します。
