150120_Ο20_ΘΘ_ΨΜ

Ψηφιακά μέσα στην αρχιτεκτονική

Στα τέλη του 20^ου αιώνα η αρχιτεκτονική στράφηκε προς τις τεχνολογίες της πληροφορίας και άλλαξε τα σχεδιαστικά της εργαλεία. Τα ψηφιακά εργαλεία σχεδιασμού έδωσαν τη δυνατότητα για σημαντικές αλλαγές στον τρόπο οργάνωσης του σχεδιασμού στην αρχιτεκτονική. Διεύρυναν το φάσμα μορφολογιών που μπορούν να σχεδιαστούν αλλά και να κατασκευαστούν, διευκόλυναν σημαντικά την επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών ειδικοτήτων που εμπλέκονται στο σχεδιασμό και την κατασκευή κτιρίων, έδωσαν με πολύ μεγάλη πιστότητα περισσότερες επιλογές στους τρόπους αναπαράστασης των μελλοντικών χώρων και δημιούργησαν τη βάση για αποτελεσματικότερη οργάνωση της εργασίας στα αρχιτεκτονικά γραφεία. Αυτοί είναι ενδεικτικά μερικοί από τους τομείς στην αρχιτεκτονική όπου οι ψηφιακές τεχνικές αναπαράστασης έχουν συμβάλει καθοριστικά. Πιο ειδικά υπάρχει ένα σημαντικό μέρος της αρχιτεκτονικής πρωτοπορίας που εστιάζει στη διερεύνηση των νέων κατευθύνσεων που ανοίγονται με τις ψηφιακές αναπαραστάσεις. Η διεύρυνση αυτή αφορά τις μορφολογίες που μπορεί να προκύψουν, τις τεχνικές σχεδιασμού που αναπτύσσονται και τις νέες έννοιες και αξίες που διαπραγματεύεται ο σχεδιασμός μέσα από τις τεχνικές αυτές.

Μία καινοτομία των ψηφιακών μέσων στο σχεδιασμό αφορά και το σχεδιασμό κτιρίων με αυτόματα συστήματα λειτουργίας και ελέγχου μέσα από ένα σύστημα δικτύων που έχουν στόχο την βελτίωση του βιοτικού επιπέδου του ανθρώπου. Η εξέλιξη των τεχνολογικών μέσων έχει προσφέρει την δυνατότητα δημιουργίας κτιρίων τα οποία εκτός από τις ανέσεις που προσφέρουν λόγω αυτόματων μηχανισμών, αποτελούν ζωντανά, διαδραστικά κύτταρα τα οποία αποκτούν καινούριες διαστάσεις στην αντίληψη και την οργάνωση του χώρου.

Το ερώτημα είναι ποιος είναι ο ρόλος του αρχιτέκτονα στο σχεδιασμό τη στιγμή που η αρχιτεκτονική ξεπερνάει τα όρια του πραγματικού αντικειμένου στο χώρο και είναι κάτι παραπάνω από δυσδιάστατη ή τρισδιάστατη. Ήδη τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί αλλαγή στα κείμενα των αρχιτεκτόνων και πλέον δεν μιλάνε για μορφή (form) αλλά σχηματισμό (formation). Κατά τον Rashid «υπάρχουν δύο καταστάσεις που πρέπει να θεωρήσουμε: ο φυσικός χώρος της αρχιτεκτονικής όπως τον γνωρίζαμε ανέκαθεν όπου η κλειστότητα, η μορφή και η μονιμότητα θα συνεχίσουν να παίζουν αδιαμφισβήτητα καθοριστικό ρόλο, και η οιονεί αρχιτεκτονική, που τώρα αναδύεται από τον ψηφιακό κόσμο του Διαδικτύου (Internet).

Περιεχόμενα

Ιστορική αναφορά στα συστήματα αυτοματισμού

Τι είναι ο αυτοματισμός

Πώς λειτουργεί στο κτίριο

Τι δυνατότητες προσφέρει, ποιες τεχνολογίες χρησιμοποιεί

Τι είναι το έξυπνο κτίριο

Σχεδιασμός σε επίπεδο πόλης και αστικού τοπίου, έξυπνες πόλεις-εφαρμογές

Συμπεράσματα: ποια η επίδραση των έξυπνων συστημάτων στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό και τι προσφέρει στον άνθρωπο

Ιστορική αναδρομή στα συστήματα αυτοματισμού

Ο οικιακός αυτοματισμός εμφανίζεται με τη δημιουργία πολλών έξυπνων προϊόντων για το σπίτι το 1975 από μία εταιρεία στη Σκωτία που δημιούργησε το Χ10. Το Χ10 επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ των συμβατικών προϊόντων πάνω από τα ήδη υπάρχοντα ηλεκτρικά καλώδια ενός σπιτιού.

Όλες οι συσκευές και οι εγκαταστάσεις είναι δέκτες, ενώ τα μέσα ελέγχου του συστήματος, όπως τα τηλεχειριστήρια ή τα πληκτρολόγια είναι πομποί. Αν θέλετε να απενεργοποιήσετε μια λάμπα σε ένα άλλο δωμάτιο, ο πομπός θα εκδώσει ένα μήνυμα στον αριθμητικό κωδικό, που περιλαμβάνει τα ακόλουθα :

Α) Μια ειδοποίηση προς το σύστημα που έχει μια εντολή,

Β) Ένας αριθμός αναγνώρισης της μονάδας για τη συσκευή που θα πρέπει να λάβει την εντολή και

Γ) Ένας κώδικας που περιέχει την πραγματική εντολή , όπως "απενεργοποίηση ".

Όλα αυτά είναι σχεδιασμένα να συμβούν σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, αλλά το X10 έχει κάποιους περιορισμούς. Η επικοινωνία πάνω από ηλεκτρικές γραμμές δεν είναι πάντα αξιόπιστες, διότι οι γραμμές παίρνουν «θόρυβο» από την τροφοδότηση άλλων συσκευών . Μια συσκευή X10 θα μπορούσε να ερμηνεύσει τις ηλεκτρονικές παρεμβάσεις ως εντολή και να αντιδράσει , ή μπορεί να μην λάβει την εντολή σε όλα.

Ενώ οι συσκευές X10 κυκλοφορούν ακόμα, έχουν εμφανιστεί άλλες τεχνολογίες για την οικιακή δικτύωση. Αντί να πάει η εντολή μέσω των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας, πολλά νέα συστήματα χρησιμοποιούν ραδιοκύματα για να επικοινωνούν. Έτσι λειτουργεί το Bluetooth, το WiFi και τα σήματα των κινητών τηλεφώνων.

Δύο από τα πιο γνωστά ραδιο-δίκτυα στον οικιακό αυτοματισμό είναι τα ZigBee και Ζ - Wave . Και οι δύο αυτές τεχνολογίες είναι πλέγμα δικτύων, που σημαίνει ότι υπάρχει κάτι περισσότερο από ένας τρόπος για να φτάσει το μήνυμα στον προορισμό του.

Το Ζ - Wave χρησιμοποιεί πηγή δρομολόγησης αλγορίθμου για να καθορίσει την ταχύτερη διαδρομή για τα μηνύματα . Κάθε συσκευή Z-Wave έχει ενσωματωμένο έναν κωδικό και όταν η συσκευή είναι συνδεδεμένη στο σύστημα, ο ελεγκτής του δικτύου αναγνωρίζει τον κωδικό, καθορίζει τη θέση του και την προσθέτει στο δίκτυο. Όταν μια εντολή έρχεται μέσα, ο ελεγκτής χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο για να καθορίσει πώς θα πρέπει να σταλεί το μήνυμα.

Ενώ το Ζ - Wave χρησιμοποιεί μια ιδιόκτητη τεχνολογία για το λειτουργικό σύστημα της, η πλατφόρμα ZigBee βασίζεται στο πρότυπο που έθεσε το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών ( ΙΕΕΕ ) για ασύρματα προσωπικά δίκτυα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε εταιρεία μπορεί να χτίσει ένα ZigBee - συμβατό προϊόν χωρίς την καταβολή τελών αδειοδότησης, κάτι που του δίνει το προβάδισμα στην αγορά. Όπως και το Ζ - Wave, το ZigBee έχει πλήρως λειτουργικές συσκευές και μειωμένη λειτουργία συσκευών.

Ο αυτοματισμός

Ο αυτοματισμός είναι το πεδίο της επιστήμης και της τεχνολογίας, που ασχολείται ουσιαστικά με την επιβολή μιας επιθυμητής συμπεριφοράς στα φαινόμενα. Το αντικείμενο του αυτοματισμού είναι γενικό και πολύπλευρο. Εφαρμογές υπάρχουν πολυάριθμες στην καθημερινή ζωή και στη βιομηχανία. Πρόκειται μάλιστα για ένα από τα πιο ιστορικά πεδία της επιστήμης, διότι η ανάπτυξη του συνοδεύει την εξέλιξη όλων των άλλων τεχνολογιών.

Ο αυτοματισμός στο κτίριο

Αυτοματισμός κτιρίου είναι ο αυτόματος κεντρικός έλεγχος της θέρμανσης, του εξαερισμού και του κλιματισμού, του φωτισμού και άλλων συστημάτων μέσω ενός Συστήματος Διαχείρισης Κτιρίου ή ενός Συστήματος Αυτοματισμού Κτιρίου. Οι προοπτικές του αυτοματισμού των κτιρίων βελτιώνουν τις ανέσεις των ενοίκων, την αποτελεσματική λειτουργία των συστημάτων του κτιρίου και την μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και του κόστους λειτουργίας.
Το κτίριο αυτοματισμού είναι ένα παράδειγμα ενός κατανεμημένου συστήματος ελέγχου – το δίκτυο των υπολογιστών και των ηλεκτρονικών συσκευών έχουν σχεδιαστεί για να ελέγχουν και να παρακολουθούν την μηχανική, την ασφάλεια, την προστασία από φωτιά και από πλημμύρα, τον φωτισμό (ειδικά τον φωτισμό έκτακτης ανάγκης), την θέρμανση, τον εξαερισμό, τον κλιματισμό και την υγρασία.
Η βασική λειτουργικότητα του Συστήματος Κτιριακού Αυτοματισμού κρατάει τον κλιματισμό του κτηρίου σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες, παρέχει φως στο κάθε δωμάτιο βασιζόμενη στο χρονοδιάγραμμα πληρότητας (με την απουσία κίνησης ο διακόπτης κλείνει κατευθείαν), ελέγχει την επίδοση και τις βλάβες των συσκευών όλων των συστημάτων και παρέχει ειδοποίηση δυσλειτουργίας. Καταναλώνει λιγότερη ενέργεια και έχει μικρότερο κόστος συντήρησης από ένα συμβατικό κτίριο. Τα περισσότερα κτίρια μετά το 2000 που σχετίζονται με εμπόριο, εκπαίδευση και βιομηχανία περιλαμβάνουν ΣΚΑ. Σε πολλά άλλα έχει προστεθεί μετά την κατασκευή τους.
Τα εμπορικά και τα βιομηχανικά κτήρια έχουν βασιστεί σε αυστηρώς αποδεδειγμένα πρωτόκολλα (όπως το BACnet) ενώ ιδιωτικά και μη ολοκληρωμένα πρωτόκολλα για συγκεκριμένο σκοπό χρησιμοποιούνται στις κατοικίες (όπως οι έξυπνοι θερμοστάτες).

Τι είναι το έξυπνο κτίριο

Το σύνολο των αυτοματισμών που επιτρέπουν την εξελιγμένη κεντρική διαχείριση και τον τεχνολογικά προηγμένο έλεγχο κτιριακών συστημάτων, είτε μιλάμε για μια κατοικία είτε για έναν επαγγελματικό χώρο, ονομάζεται συνήθως "έξυπνο" σπίτι, "έξυπνο" κτίριο ή αλλιώς smart home.  Κυρίως αυτό σημαίνει ότι, χρησιμοποιώντας την τελευταία λέξη της τεχνολογίας σε διάφορα λειτουργικά συστήματα στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, η διαχείριση γίνεται όσο το δυνατόν πιο αυτοματοποιημένη και βασίζεται σε αρχές αυτοματισμού, τηλεχειρισμού, χρονοπρογραμματισμού, οπτικοποίησης κ.τ.λ.

Ένα "έξυπνο" σπίτι μας επιτρέπει, όταν είμαστε μέσα, να ενεργούμε εύκολα, χωρίς να πηγαινοερχόμαστε στους χώρους, για να προσαρμόσουμε κάποια λειτουργία. Όλα τα συστήματα μπορούν να ελέγχονται εύκολα από μια οθόνη αφής, έναν απλό διακόπτη τοίχου ή ένα τηλεχειριστήριο. Ένα κτίριο με δείκτη νοημοσύνης επιτρέπει να ελέγχονται οι λειτουργίες του από μακριά, μέσω τηλεφώνου ή διαδικτύου, τόσο εύκολα σαν να είμαστε εκεί.

Υποδομή
1 Διαχειριστής
2 Κατοίκηση (άδειος χώρος, πρωινή θέρμανση)
3 Φωτισμός
4 αναμειξη της απόδοσης και του εξωτερικού αέρα, έτσι δεν απαιτειται τοσο συχνά η ρύθμιση της θερμοκρασίας / υγρασίας.
  4.1 Μονάδες διαχείρισης αέρα σταθερής έντασης
  4.2Μονάδες διαχείρισης αέρα ποικίλους έντασης
  4.3 Υβριδικα συστήματα
5 κεντρική μονάδα
  5.1 συστημα νερού ψύξης
  5.2 συστημα συμπυκνωσης νερου
  5.3 συστημα ζεστού νερού
6 ασφάλεια και συναγερμοι

Έξυπνες πόλεις

Σύμφωνα με τον Andrea Caragliu, επίκουρος καθηγητής περιφερειακής και αστικής οικονομικής στο Politecnico di Milano, «μια πόλη μπορεί να θεωρηθεί «έξυπνη» όταν οι επενδύσεις σε ανθρώπινο και κοινωνικό κεφάλαιο και οι παραδοσιακές (μεταφορές) και σύγχρονες (Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών) υποδομές επικοινωνίας υποστηρίζουν τη βιώσιμη οικονομική ανάπτυξη και την υψηλή ποιότητα ζωής, με μια συνετή διαχείριση των φυσικών πόρων, μέσω της συμμετοχικής δράσης και της ενεργής συμμετοχής.»

Με άλλα λόγια, παίρνουμε όλα τα κομμάτια που αποτελούν μία πόλη (φορείς, πολίτες, υποδομές κτλ) και δημιουργούμε τις κατάλληλες συνθήκες και διαδικασίες για να συνεργαστούν αυτά αποτελεσματικά αξιοποιώντας νέες επικοινωνιακές τεχνολογίες.  Αν γίνει αυτό με έναν συνετό και σοφό τρόπο, τα αποτελέσματα είναι μία βιώσιμη οικονομική ανάπτυξη, υψηλή ποιότητα ζωής και μία γενική ευημερία για την συντριπτική πλειοψηφία των πολιτών.  Μέσα σε όλα αυτά, δίνεται η ευκαιρία ακόμα και στον τελευταίο πολίτη να συμμετέχει ενεργά σε όλο αυτό το σχήμα. 

Βιβλιογραφία

Σ. Βεργόπουλος & Α. Καλφόπουλος, (2007), Αρχιτεκτονικός σχεδιασμός και ψηφιακές τεχνολογίες 2, Θεσσαλονίκη: ΕΚΚΡΕΜΕΣ

Σπύρος Ι. Παπαδημητρίου, Digital topo_graphies, Αθήνα: futura

http://www.e-go.gr/culture/article.asp?catid=28216&subid=2&pubid=129098335

http://www.arch.uth.gr/mps/course3.php

http://www.tkmactions.tee.gr/actions2006/Texts/6.Ekdhlwseis/2.Arxitektonikh_Politistikh_Klhronomia/2.4.2.pdf

http://www.smartbuild.eu/about-us/about-smart-build-project.html#technicalsolution
http://home.howstuffworks.com/smart-home1.htm
http://loop.ph/twiki/bin/view/Openloop/HyperSurfaceTheory