Автоматично управление на сградни инсталации

Съвременните решения са практически без ограничения във функционалността

Системите за сградна автоматизация обединяват контрола върху климатичната, вентилационната и отоплителната инсталация, осветлението, енергийния мениджмънт на сградата и системите за достъп и пожароизвестяване. Основната им цел е да осигурят по-добър комфорт и по-висока ефективност при използването на енергийните ресурси. Сред базовите им функции е мониторирането на всички параметри в сградата, имащи отношение към комфорта и безопасността на обитателите - от една страна, и енергийните потоци - от друга. В бр. 4/2009 на сп. Технологичен дом ви запознахме с възможностите за централизирано управление на климатични системи. В настоящата публикация продължаваме темата с функционалните характеристики на системите за автоматизация.

Планиране на системата за управление
При планирането на системата за сграден мениджмънт е необходимо да се вземат предвид всички видове помещения, използвани в сградата, както и времето, за което се използват. По принцип времето, през което една офис сграда е населена, съответства на работната седмица. Сградата не се използва през почивните дни в края на седмицата, както и по време на официални празници. Работното време обикновено е между 9 и 18 часа от понеделник до петък, което съответства приблизително на 30% от цялата седмица. Освен това помещенията се използват различно през редовното работно време. Много офис помещения имат постоянно голям брой обитатели, докато залите за делови срещи и конференции не се обитават постоянно. В изключителни случаи помещенията се използват и след края на работното време.
Съвременните системи за автоматизация и управление на сградни инсталации позволяват гъвкаво централизирано определяне на потребностите. Например чрез контрол на присъствието във времето или чрез измерване качеството на въздуха като референтен показател за много често посещавани или постоянно обитавани помещения.
От съвременните системи за автоматизация на сградни инсталации се изисква и

Своевременна проверка на основните параметри
на микроклимата във всяко от помещенията на сградата. Регистрирането и анализът на данните за помещенията, за избрани периоди от време, осигурява необходимата информация за предприемане на превантивни действия. Една от основните задачи на системите за автоматизация на сградните инсталации е откриване на т. нар. уязвими места. Само когато тези места са известни, могат да бъдат предприети действия за трайното им коригиране и отстраняване. Това важи не само за съоръженията, но и за самата сграда. Могат да бъдат въведени мерки за оптимизация, само когато се познават възможностите на съвременните системи за управление на сградните инсталации.

Функционални нива на системите
Системите за автоматизация на сгради най-общо включват четири функционални нива:
Ниво за входно/изходни функции;
Автоматично ниво за обработващи функции;
Управленско ниво;
Оперативен анализ и инженерни функции.
Целта е да се постигне обща система за автоматизация и контрол на сградата, която осигурява ефективно комплексно управление на всички процеси в отделните помещения и представя цялата необходима информация.

Контрол на микроклимата
Автоматичното управление на отделните сградни инсталации обикновено се основава на предварително въведени режими на работа. Би могло да е функция и на текущите стойности на отделни контролирани величини, като температура, влажност и т.н. Информацията за текущите стойности се предава на контролер, който ги сравнява с предварително въведени базови стойности, и изпраща управляващи сигнали към съответните изпълнителни механизми. По този начин се постига оптимална работа на климатизацията, осветлението или вентилацията, с оглед поддържане на комфортен микроклимат при минимален разход на енергия.
На подобен принцип са базирани и техническите възможности за контрол и управление на отоплителната инсталация
За реализацията им се използват различни средства, сред които температурни датчици, термостатични радиаторни вентили и други. При работа на системата на базата на предварително зададен времеви режим, отоплението и/или производството на битова гореща вода се изключват и включват, следвайки програмиран дневен, седмичен или друг режим. Като най-рационално се приема обаче, управлението съобразно температурата в помещенията и външната температура, основано на показанията на различни видове сензори.

Възможности за контрол на осветлението
Както и в областта на отоплението, управлението на осветлението в сградата, може да бъде базирано на първоначално зададен режим на работа или да е функция на информацията, получени от различни сензори. Целта е да се осигурят оптимални светлинни характеристики във всяка зона от сградата, както и да се минимизират изразходваните средства за осветление. Във възможностите на системата за сградна автоматизация е включването, изключването и контролът върху осветеността, независимо от вида на източника, както и групово управление на осветители, дори реализацията на ефектно биодинамично осветление. Сценариите в управлението на осветлението са подчинени изцяло на потребностите, нагласите и желанията на обитателите. Осветителната система на сградата би могла да се управлява и дистанционно - чрез мобилен телефон или РС.
Със съвременните системи за сграден мениджмънт е възможно и постигането на подходящи ниво на осветеност чрез рационално използване на слънчевата светлина. Технически това се реализира чрез инсталирането на различни призми и огледала, управлявани в зависимост от местоположението на слънцето в конкретния момент от деня.

Системите за сигурност в сградата
Сред приоритетните задачи на системата за сграден мениджмънт е осигуряване на висока безопасност на хората и съоръженията в сградата. Сред функционалните характеристики на системата е непрекъснат контрол върху работата на системите за сигурност в сградата, включително пожароизвестителната система, видеонаблюдението и контролът на достъпа. Освен от пожар или нежелан достъп, системата за сградна автоматизация предпазва обитателите и материалните активи от наводнение или изтичане на газ, с помощта на различни видове сензори. Във възможностите на системата за сграден мениджмънт е както своевременното алармиране за опасност, така и автоматичното предприемане на действия с цел предотвратяване, ограничаване и борба с извънредни и аварийни ситуации.
Функциите на системата, наред с контрола на достъпа и пожароизвестяването, биха могли да се разширят с интегриране на средства за видеонаблюдение, както и в посока съхраняване и обработка на събраната информация. При получаване на сигнал от активиран датчик, системата за сграден мениджмънт реагира съобразно предварително зададения й сценарий - алармира със звуков или светлинен сигнал, изпраща съобщение до охранителната компания, известява собственика чрез SMS, или предприема друг вид действие за обезпечаване сигурността на сградата.

Допълнителни възможности на системата
Сред останалите възможности на системите за сграден мениджмънт е и автоматично отваряне и затваряне на прозорците, използване на контролирана топлинна изолация и оползотворяване на слънчевата енергия от фотоелектрически слънчеви панели.
Друго възможно решение, което е истинска екзотика за България, включва използване на акумулиращите елементи от конструкцията на сградата с цел отопление или охлаждане.

Стандартизация на платформите за управление
През последните години на пазара все повече се налагат системи, изградени на базата на международно признати стандарти за сградна автоматизация.
Сред безспорните предимства на стандартизираните системи са лесната им поддръжка. Това е така, тъй като много доставчици поддържат един стандарт, което намалява вероятността, ако фирмата - производител спре да функционира, с нея да отпадне и сервизното обслужване на системата. Отворените стандарти позволяват интегриране на продукти и системи от различни доставчици. Друго предимство е възможността за централизирано автоматично управление на големи сградни комплекси, оборудвани с продукти от различни доставчици. Не бива да се пропуска и възможността за интегриране на системите за автоматизация на сградните инсталации със системите за енергиен мениджмънт, например.
Използването на стандартизираните продукти за автоматизация на сгради налага и непрекъснатото усъвършенстване на наложилите се отворени комуникационни протоколи, които улесняват структурирането на системата и правят възможно включването на средства за контрол и управление от различни производители.
В предишен материал в сп. Технологичен дом представихме част от характеристиките на популярни платформи за сградна автоматизация, като EIB, LonWorks, ETS и др. В настоящия брой ще разгледаме приложенията на протокола за безжична комуникация ZigBee в управлението на инсталациите.

Безжичен контрол на инсталациите със ZigBee
Сред приложенията на ZigBee е контролът на осветлението в административни сгради и жилищни помещения. Обикновените електрически ключове се заместват с такива, задействани дистанционно чрез ZigBee. Могат да имат и допълнителни възможности, като самостоятелно включване при наличие на човек в помещението или регулиране на осветеността. Друг типичен пример са популярните вече и у нас автоматизирани системи за отчитане, с основно приложение в бита, за дистанционно отчитане на потреблението на електроенергия, вода и природен газ.
Сред системите, които биха могли да се контролират дистанционно, са още охранителните и пожароизвестителните уредби, системите за регистриране на вода в помещение, контролът на достъпа и т.н.
На безжично управление, базирано на платформата ZigBee, могат да разчитат и системите за битов комфорт: термостати с дистанционно управление, системи за отопление, вентилация и климатизация, дистанционно управление на прозорци, завеси и щори, отваряне на гаражни врати, безжична връзка на ръчно управляеми периферни устройства и много други.