Vi hör ofta ordet "smart" appliceras på vardagliga föremål:smartphones, smarta tv-apparater, smarta apparater – och nu, smarta byggnader.

Idén med den smarta byggnaden är fortfarande ung. Det finns ingen accepterad definition ännu, men ett av de bästa exemplen som illustrerar konceptet är occupant-centric control (OCC). Detta innebär att man använder data som samlats in från passagerare, inomhusmiljön och utomhusklimatet för att optimera passagerarnas komfort och kontroll och energieffektivitet.

Byggnadens kritiska funktioner – belysning, uppvärmning, AC, persienner och så vidare – skulle drivas av ett kontrollsystem som lär sig information som mönster för rumsbeläggning, lätt användning och temperaturjustering. För byggnader med dussintals eller hundratals personer, detta kan ha omfattande effekter på de totala energikostnaderna.

Dock, medan konceptet med den smarta byggnaden är spännande för arkitekter och ingenjörer, den har ännu inte setts i stor omfattning i en riktig byggnad. Det har gjorts forskning, experiment och simuleringar, men överlag har implementeringen av OCC-principen varit ofokuserad och inkonsekvent.

I en ny artikel publicerad i tidskriften Byggnad och miljö , Mohamed Ouf tittar på fallstudier i den befintliga OCC-forskningen och bedömer vägen framåt. Uppsatsen skrevs tillsammans med June Young Park vid University of Texas i Austin och kollegor vid Carleton University, ETH Zürich och Syddansk Universitet.

"Vi skannade litteraturen efter relevant arbete som har gjorts på detta ämne och analyserade dess olika egenskaper i detalj, säger Ouf, en biträdande professor vid institutionen för byggnad, Bygg- och miljöteknik vid Gina Cody School of Engineering and Computer Science.

"Vi insåg att väldigt få forskare faktiskt har kunnat implementera dessa kontrollmetoder i riktiga byggnader av många logistiska skäl."

Ouf är också en av sex medlemmar i Concordias nya tvärvetenskapliga Smart, Forskningsteam för hållbara och motståndskraftiga samhällen och städer, som syftar till att ta fram lösningar för att skapa mer hållbara, tillgängliga och inkluderande stadsrum. Laget, leds av Canada Excellence in Research Chair (CERC) Ursula Eicker, introduceras officiellt på tisdag, 12 november, på Concordias 4th Space.

Bygga upp fältets grund

Som Ouf och hans kollegor påpekar, forskning inom området OCC är fortfarande relativt knapphändig. De identifierade 120 publikationer om ämnet men endast 42 studier inkluderade fältimplementering. De flesta är konceptuella studier eller simuleringar. Alla är snedställda mot nordamerikanska eller europeiska standarder och mot akademiska eller kontorsbyggnader.

Forskarna identifierade vidare flera utmaningar för implementering av OCC baserat på deras granskning av den befintliga forskningen.

Fältets nyhet innebär att det fortfarande inte finns någon överenskommen definition av vad termen ens betyder. Prioriterar kontrollmetoden beläggningsmönster? Eller fokuserar det på de boendes beteende och deras interaktioner med byggnadssystem? Hur mycket fysisk kontroll ska en boende ha i en automatiserad byggnad? Vilka mätvärden – komfort eller energieffektivitet – är prioriterade, om antingen?

Andra, OCC:s beroende av data innebär att allvarliga tekniska frågor och integritetsproblem måste åtgärdas. Den nuvarande forskningen undviker i stort sett studier av sammankoppling mellan olika inomhusmiljöer, så en helhetssyn, som kommer att behövas när fältet avancerar, kommer att kräva betydande nätverks- och mjukvaruutveckling. Också, åtgärder måste vidtas för att säkerställa att passagerarnas datainformation är säker.

Med tanke på alla dessa möjligheter för vidare studier, Ouf säger att han är optimistisk inför OCC:s framtid.

"Hela denna nisch av passagerarcentrerade kontroller är fortfarande väldigt ny och ger spännande möjligheter att kombinera framsteg inom datavetenskap och artificiell intelligens med byggnadsteknik, " han säger.

"Lyckligtvis, Jag håller för närvarande på att etablera ett labb på Concordia för att implementera och experimentera med OCC i en riktig byggnadsmiljö. Vi kommer att ha fyra kontor som är starkt instrumentaliserade med sensorer och ställdon för att analysera passagerarnas komfort och interaktioner med byggnadssystem. Vi kommer också att utveckla nya styralgoritmer med målet att förbättra energieffektiviteten såväl som komforten."