Smart Building: o que é, vantagens e um exemplo

Novas tecnologias e automação de edifícios estão permitindo a evolução de construções para edifícios inteligentes. Vamos entender o que é um Smart Building, quais são as vantagens e como é possível tornar os edifícios inteligentes através da gestão automatizada de sistemas remotos por meio de plataformas BIM IoT.

Gestão de sistemas tecnológicos de um edifício inteligente

O que é um Smart Building?

Um edifício inteligente ou Smart Building é uma estrutura que utiliza tecnologias avançadas, sensores e sistemas de controle para melhorar a eficiência energética, o conforto e a segurança dos ocupantes. Esses edifícios são projetados para serem conectados, integrados e interativos, permitindo uma gestão otimizada de recursos e uma melhor qualidade de vida para os usuários.

Visualização de dados de sensores no modelo 3D de um edifício inteligente

Exemplos de edifícios inteligentes

Alguns exemplos de edifícios inteligentes incluem arranha-céus com fachadas inteligentes que ajustam automaticamente a luz e o calor com base nas condições climáticas externas, edifícios com sistemas de aquecimento e refrigeração que se adaptam às necessidades dos ocupantes e estruturas com sistemas de iluminação que se autoajustam com base na presença e atividade das pessoas.

Características dos edifícios inteligentes

Os edifícios inteligentes podem incluir uma ampla gama de tecnologias e soluções, incluindo:

• sensores e dispositivos de IoT (Internet das Coisas) para monitoramento e controle em tempo real das condições ambientais;
• sistemas de gerenciamento de energia para reduzir o consumo e as emissões de CO2;
• automação de funções de segurança, como câmeras de vigilância e sistemas de acesso;
• integração com redes inteligentes para gerenciamento distribuído de energia e participação em programas de resposta à demanda;
• soluções de mobilidade sustentável, como estações de carregamento para veículos elétricos e infraestrutura para compartilhamento de bicicletas.

Smart Building: 5 vantagens dos edifícios inteligentes

Os edifícios inteligentes oferecem várias vantagens em relação às construções tradicionais:

• maior eficiência energética: graças ao uso de sensores, dispositivos de IoT e sistemas de controle avançados, os edifícios inteligentes podem reduzir significativamente o consumo de energia e as emissões de CO2.
• Conforto e bem-estar dos ocupantes: um ambiente bem controlado e personalizado pode melhorar a qualidade do ar, a temperatura e a iluminação, contribuindo para o bem-estar físico e psicológico dos usuários.
• Redução de custos operacionais: a automação e otimização das funções de gerenciamento do edifício podem reduzir os custos de manutenção, energia e recursos humanos.
• Segurança e proteção: sistemas integrados e automatizados de segurança podem melhorar a proteção dos ocupantes e propriedades.
• Sustentabilidade ambiental: por meio do uso de materiais e tecnologias ecologicamente corretos, os edifícios inteligentes podem contribuir para a redução do impacto ambiental e promover a sustentabilidade a longo prazo.

Um edifício inteligente pode ser totalmente controlado remotamente usando plataformas BIM IoT, permitindo, por exemplo:

• gerenciar vigilância por vídeo e sistemas de intrusão;
• regular sistemas de sombreamento (persianas, cortinas, etc.) com base nas condições de luz natural;
• controlar o sistema de climatização interna (aquecimento, resfriamento, umidade, etc.) em relação à temperatura externa;
• controlar a ativação das luzes e eletrodomésticos de acordo com as necessidades dos usuários;
• detectar incêndios e alarmes;
• controlar a qualidade do ar interno;
• e mais.

O que são sistemas de automação predial e os BMS (Sistema de Gerenciamento de Edifícios)?

Os sistemas de automação predial são um conjunto de tecnologias e dispositivos que permitem o controle centralizado e automatizado de instalações e funções de um edifício. Esses sistemas são frequentemente integrados em um BMS (Sistema de Gerenciamento de Edifícios), uma plataforma de software que permite que operadores e gerentes monitorem, gerenciem e otimizem a operação do edifício.
O BMS pode incluir funções como controle de iluminação, aquecimento, ventilação, ar-condicionado, energia elétrica, sistemas de segurança e redes de comunicação. Com a integração dessas funções, o BMS melhora a eficiência energética, reduz os custos operacionais e garante um ambiente confortável e seguro para os ocupantes.

Atualmente, com uma plataforma para controle de dispositivos IoT, é possível gerenciar todos os sensores e sistemas de automação predial diretamente do gêmeo digital do edifício. Na prática, o modelo 3D se tornará o gêmeo digital do edifício real e se comportará como um sistema dinâmico que reage em tempo real aos eventos gerados pelos dispositivos IoT.

Os dados registrados pelos sensores são enviados em tempo real para o aplicativo que os adquire, analisa e exibe diretamente no modelo 3D BIM.

Dessa forma, o modelo BIM se configura como um modelo dinâmico que se atualiza, alterando suas características com base nos dados transmitidos por cada sensor.

As alterações em tempo real facilitam o controle e monitoramento, mesmo em edifícios grandes e complexos.

Gerenciar o modelo real por meio de seu gêmeo virtual com o usBIM.IoT

Edifício inteligente e BMS: um caso prático

Um exemplo de implementação de um edifício inteligente é a integração entre o sistema de gerenciamento de edifícios (BMS) EcoStruxure da Schneider Electric e a plataforma usBIM da ACCA software. Essa solução permite que os operadores monitorem e controlem a operação do edifício em tempo real, otimizando o uso dos recursos e melhorando o conforto dos ocupantes. Além disso, graças à interface user-friendly do usBIM, é possível acessar todas as informações relacionadas ao edifício de maneira simples e intuitiva.
A integração entre a plataforma usBIM e o BMS da Schneider Electric cria o verdadeiro gêmeo digital da obra e permite o controle de todos os seus sistemas tecnológicos (clima, distribuição elétrica, quadros de piso, iluminação, etc.). Todos os sistemas estão integrados em uma plataforma comum que maximiza o conforto e a eficiência do edifício, transformando-o em um verdadeiro edifício inteligente.

A integração entre as duas plataformas oferece aos gerentes, proprietários e ocupantes da estrutura todas as ferramentas de que precisam para monitorar e gerenciar seus edifícios. Com uma interface visual, é possível controlar facilmente todos os sistemas tecnológicos. Por exemplo, as áreas do modelo 3D do edifício são coloridas para indicar se a temperatura do ambiente está muito quente ou fria, ou se os níveis de luminosidade estão adequados à atividade realizada. A interação com o sistema é extremamente simples, e um smartphone ou tablet comum é suficiente para ajustar os valores desejados e verificar o conforto ambiental.

A interação com o edifício também pode incluir a possibilidade de reservar uma sala de reuniões na estrutura para uma determinada data e ter controle total sobre os parâmetros que regulam o conforto daquele ambiente específico.

O futuro dos edifícios inteligentes

O futuro dos edifícios inteligentes é extremamente promissor. Com a evolução das tecnologias e o aumento da conscientização sobre a importância da sustentabilidade e eficiência energética, é provável que vejamos um crescimento significativo no número de edifícios inteligentes construídos e reformados. Além disso, a integração de inteligência artificial, machine learning e blockchain pode levar a novos níveis de automação, personalização e segurança na construção do futuro.
Algumas tendências emergentes no setor de edifícios inteligentes incluem:

• edifícios de impacto ambiental quase nulo (nZEB): estruturas projetadas para minimizar o consumo de energia e as emissões de CO2, usando fontes de energia renovável e técnicas de construção sustentável.
• Construções adaptativas e resilientes: edifícios projetados para se adaptarem às mudanças climáticas, sociais e econômicas, garantindo ao mesmo tempo segurança e bem-estar dos ocupantes.
• Integração entre edifícios inteligentes e cidades inteligentes: a conexão e interação entre edifícios inteligentes e infraestruturas urbanas podem permitir um gerenciamento mais eficiente de recursos e uma melhor qualidade de vida para os cidadãos.

A integração entre BIM e IoT para a gestão avançada de edifícios: o caso de estudo usBIM.IoT e Schneider Electric

A evolução tecnológica no setor da construção encontra sua máxima expressão quando a pesquisa acadêmica e a inovação industrial se fundem para redefinir os limites da gestão imobiliária.

Este caso de estudo nasce precisamente da sinergia estratégica entre três atores de destaque:

• ACCA software, empresa pioneira no desenvolvimento da plataforma openBIM usBIM.IoT, capaz de fazer dialogar em tempo real os modelos geométricos tridimensionais e os sensores inteligentes;
• Schneider Electric, multinacional líder na transformação digital da energia e da automação, que integrou no sistema as potencialidades de supervisão do seu BMS EcoStruxure Building Operation;
• Universidade dos Estudos de Roma “La Sapienza”, a instituição de excelência que acolheu a experimentação em campo dentro do seu departamento e laboratório.

Juntas, essas realidades demonstram como a união entre software avançado, automação de última geração e pesquisa científica pode traduzir o conceito teórico de Digital Twin em uma realidade operacional e revolucionária para a construção moderna.

O significado do smart building e a revolução das plataformas openBIM

A digitalização do setor da construção tornou o smart building uma realidade tangível e essencial para o futuro da arquitetura. Se quisermos analisar o significado mais profundo do smart building, falamos de uma estrutura que emprega sensores avançados, automação e sistemas de controle integrados para maximizar a eficiência energética, a segurança e o bem-estar dos ocupantes. Hoje, essa visão dá um salto de qualidade decisivo graças aos sistemas de smart buildings iot, onde os dados provenientes do mundo físico se fundem em tempo real com os modelos digitais tridimensionais. Um exemplo perfeito é representado pela solução openBIM usBIM.IoT da ACCA software, que permite conectar diretamente o modelo IFC com os dispositivos IoT presentes em campo. Através de uma interface intuitiva, o usuário visualiza à esquerda o modelo 3D da obra e à direita uma série de widgets gráficos conectados biunivocamente a entidades específicas do IFC (como IFCSensor, IFCProxy ou IFCSpace), monitorando os fluxos de dados em tempo real.

O controle bidirecional e a evolução do design do smart building.

A integração desta plataforma com um Building Management System (BMS) de excelência, como o EcoStruxure Building Operation da Schneider Electric, eleva a abordagem do design do smart building a um nível superior. Não se trata, de fato, de uma simples visualização passiva das métricas: o sistema habilita uma interação bidirecional e dinâmica entre o modelo e os dispositivos físicos. Agindo diretamente nos widgets do painel (também a partir de smartphones ou tablets graças a interfaces responsivas), o operador pode enviar comandos reais, como a ativação ou desativação de um ponto de luz ou a regulação de um termostato. Essa ação se reflete imediatamente no modelo virtual através de uma variação cromática dos elementos (por exemplo, as luzes que de brancas se tornam amarelas). Da mesma forma, se um usuário intervém no interruptor físico no mundo real, a informação se inverte instantaneamente no modelo 3D, concretizando o conceito de verdadeiro Digital Twin da obra.

Casos de uso reais e exemplos de sucesso de smart building

A eficácia e a versatilidade deste ecossistema emergem claramente ao analisar cenários aplicativos concretos, como o caso do monitoramento residencial a três unidades e do projeto de pesquisa da universidade La Sapienza.

Monitoramento residencial a três unidades – nesta aplicação, a atenção se concentrou em temperatura, umidade e consumos elétricos. A cor dos ambientes (IFCSpace) varia automaticamente de acordo com uma escala cromática predefinida (do amarelo para as temperaturas mais baixas até o vermelho intenso para as mais elevadas), permitindo o monitoramento visual imediato e o envio de comandos diretos aos termostatos físicos através do BMS;

Projeto de pesquisa da Universidade La Sapienza – premiado nos BuildingSmart Awards, este trabalho de tese viu a modelagem e a interface IoT de todo o departamento e dos laboratórios em que opera o Prof. Martirano. No gêmeo digital, os interruptores do quadro elétrico mudam de cor em tempo real de acordo com o estado real (verde se abertos, vermelho se fechados), permitindo também a gestão remota das tomadas controladas e o controle instantâneo da potência absorvida.

Escalabilidade, análise de dados e o futuro dos smart buildings

A força desta arquitetura reside em sua total abertura e flexibilidade, suportando os principais protocolos padrão de mercado (como ModBus, MQTT, KNX, BACnet e ZigBee). Isso permite que o sistema escale com facilidade de residências particulares até grandes centros comerciais, gerenciando de forma impecável desde poucos sensores até milhares de dispositivos IoT. Além da gestão em tempo real de sistemas HVAC, videovigilância, iluminação ou dos consumos de sistemas fotovoltaicos e eólicos, a plataforma permite o armazenamento histórico dos dados. Através da aplicação de algoritmos de Machine Learning e Inteligência Artificial, torna-se possível realizar análises preditivas avançadas para otimizar os consumos e tornar mais eficientes as atividades de Facility Management, delineando o caminho para os smart buildings do futuro.

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FAQ Smart building

O que é um smart building?

É uma estrutura que utiliza tecnologias avançadas, sensores e sistemas de controle para melhorar a eficiência energética, o conforto e a segurança dos ocupantes. Permite uma gestão otimizada dos recursos visualizando os dados em tempo real no modelo 3D do edifício.

Quais são alguns exemplos de smart building?

Exemplos típicos incluem arranha-céus com fachadas inteligentes que regulam luz e calor com base no clima, sistemas de aquecimento/resfriamento adaptativos e sistemas de iluminação que se auto-regulam com base na presença de pessoas.

Quais são as características dos edifícios inteligentes?

Incluem sensores e dispositivos IoT para monitoramento ambiental, sistemas de gestão energética para reduzir os consumos, automação da segurança (câmeras e acessos), integração com redes elétricas inteligentes e soluções de mobilidade sustentável.

Quais são os 5 benefícios dos smart buildings?

Os principais benefícios são: 1) maior eficiência energética, 2) conforto e bem-estar personalizado, 3) redução dos custos operacionais e de manutenção, 4) segurança integrada, 5) sustentabilidade ambiental. Também permitem o controle remoto completo de sistemas, luzes e qualidade do ar através de plataformas BIM IoT.

O que são sistemas de automação predial e BMS (Building Management System)?

A automação predial é o conjunto de tecnologias para o controle automatizado dos sistemas, centralizado em um BMS (uma plataforma de software de supervisão). Hoje, a integração IoT permite gerenciar esses sistemas diretamente do Digital Twin (gêmeo digital 3D), que reage em tempo real aos eventos físicos.

Qual é um caso prático de implementação de smart building e BMS?

A integração entre o BMS EcoStruxure da Schneider Electric e a plataforma usBIM da ACCA software. Essa sinergia cria um verdadeiro gêmeo digital visual: os usuários e gestores podem monitorar os sistemas (como a temperatura através da coloração dos ambientes 3D), enviar comandos a partir de smartphones ou reservar salas de reuniões.

Qual será o futuro dos smart buildings e quais são as tendências emergentes?

O setor crescerá graças à IA, aprendizado de máquina e blockchain para obter maior automação. As tendências emergentes incluem edifícios com impacto quase nulo (nZEB), construções resilientes e adaptativas, e a total integração dos edifícios dentro das cidades inteligentes.

Em que consiste o caso de estudo usBIM.IoT e Schneider Electric relativamente à integração entre BIM e IoT?

É um projeto nascido da colaboração entre ACCA software, Schneider Electric e a Universidade ‘La Sapienza’ de Roma. Demonstra como a plataforma usBIM.IoT e o BMS EcoStruxure criam um Digital Twin bidirecional. Entre os casos reais analisados estão o monitoramento energético/térmico de um condomínio a três unidades e a digitalização do laboratório do Prof. Martirano, evidenciando as vantagens da escalabilidade dos sensores e da análise preditiva dos dados.