Mianem inteligentnego budynku określa się taki budynek, który jest zarządzany automatycznym i centralnym systemem i integruje w sobie inne systemu automatyki. Dzięki takim rozwiązaniom inteligentne budynki mogą adaptować się do zmian środowiska na zewnątrz (np. temperatury) dostosowując warunki panujące wewnątrz. Wszystko po to, aby podnosić komfort użytkowników, optymalizować zużycie energii i ograniczać emisję zanieczyszczeń.
Najczęściej integrowane systemy
Systemy bezpieczeństwa
Systemy bezpieczeństwa to szerokie pojęcie. Możemy je rozumieć zarówno jako systemy przeciwpożarowe, systemy monitorujące poziom czadu w powietrzu, ale też jako systemy chroniące przed włamaniem i nieautoryzowanym dostępem.
Systemy HVAC
Systemy ogrzewania, chłodzenia i wentylacji to prawdopodobnie najczęściej stosowane systemy automatycznej regulacji w budynkach. Utrzymywanie określonej temperatury w pomieszczeniach wpływa w ogromnym stopniu na komfort przebywających w nim ludzi, ale powierzenie tego zadania systemom automatyki pozwala też na zoptymalizowanie zużycia energii.
Systemy sterowania oświetleniem
Sterowanie oświetleniem możemy rozumieć jako wykorzystanie czujników ruchu i zmierzchu po to, by zapalać światło jedynie kiedy ludzie przebywają w pomieszczeniu aby zaoszczędzić energię. Jednak istnieją też rozwiązania przeznaczone głównie dla budynków mieszkalnych, które przez zapalanie świateł w pomieszczeniach symulują obecność właścicieli w mieszkaniu.
Systemy monitorujące i optymalizujące zużycie energii
Optymalizować można głównie zużycie energii elektrycznej, przez proste wyłączanie urządzeń wtedy, kiedy ich praca nie jest niezbędna. Oprócz tego optymalizuje się zużycie energii potrzebnej na podgrzanie wody, czy powietrza, chociażby przez wyłączenie grzania na czas, gdy nikt nie przebywa w budynku.
Monitoring CCTV
Systemy BMS zarządzają systemem kamer, rejestrującym i archiwizującym nagrania. Istnieje możliwość stosowania algorytmów wykrywania twarzy, czy ruchu na nagraniach i wtedy filtrowanie tych nagrań, czy alarmowanie operatora.
Urządzenia automatyki wykorzystywane w inteligentnych budynkach
Zawory regulacyjne
W budynkach wykorzystuje się zawory do bardzo szerokiej gamy zastosowań. Najczęściej znajdują zastosowanie w systemach regulacji temperatury, ponieważ doprowadzają i odprowadzają czynnik chłodzący, ale też mieszają zimną i ciepłą wodę. Wykorzystywane są w takich urządzeniach jak klimakonwertery, belki chłodzące, czy tradycyjne grzejniki. Istnieje wiele rodzajów zaworów. Mogą dzielić się ze względu na ilość przyłączy. Tradycyjne zawory mają dwa, lub trzy przyłącza i o takich mówimy, że są 2-drogowe i 3-drogowe. Takimi zaworami są np. zawory VG3000.
Ciekawym rozwiązaniem są natomiast opatentowane przez Johnson Controls 6-drogowe zawory VG1600. Zawory te są przeznaczone do regulowania przepływu w łatwy i najbardziej efektywny sposób zarówno gorącej jak i schłodzonej wody w odpowiedzi na potrzebę regulacji w systemach HVAC. Jeden zawór zastępuje cztery zawory regulacyjne lub dwa zawory regulacyjne i jeden zawór przełączający.
Więcej rodzajów zaworów znajdziesz na Virtual Branch.
Siłowniki
Ok. Co nam po zaworach jeżeli nie jesteśmy w stanie ich kontrolować? Do sterowania pozycją zaworów służą siłowniki. W większości są to urządzenia elektroniczne. W reakcji na sygnał sterujący fizycznie przemieszczają element roboczy zaworu i w ten sposób sterują przepływem cieczy.
Wśród siłowników wyróżnić można siłowniki reagujące na sygnał cyfrowy – najczęściej w postaci zasilenia. Takie siłowniki dążą do dwóch położeń, w zależności od tego czy na wejściu do siłownika pojawia się sygnał sterujący (lub podane jest napięcie zasilające), siłownik dąży do krańcowego położenia. W zależności od typu siłownika może to być pozycja otwarta lub zamknięta zaworu. Takie siłowniki to np. VA-7080.
Inny rodzaj siłowników to siłowniki, które sterowane są sygnałem analogowym. Oznacza to, że reagują one na zakres napięcia, lub natężenia prądu i proporcjonalnie do niego zmieniają położenie elementu roboczego. Oznacza to, że nie mamy możliwości precyzyjnego sterowania tylko dla dwóch położeń elementu roboczego, ale też dla każdego stopnie położenia elementu siłownika pomiędzy tymi dwoma punktami skrajnymi. Pozwala to na bardziej precyzyjne sterowanie zaworami. Przykładem takich siłowników są siłowniki VA-7090, które sterowane są sygnałem 0-10V.
Więcej rodzajów siłowników znajdziesz na Virtual Branch.
Czujniki temperatury
Jeżeli chcemy w jakikolwiek sposób kontrolować temperaturę w w dowolnym układzie regulacji to potrzebujemy znać jej dokładną obecną wartość. Do tego służą czujniki temperatury. Jednak są one pomocne w mierzeniu temperatury wody, czy innych czynników grzewczych i chłodzących. Takie czujniki temperatury to np. TS-6300. Jest to cała gama czujników rezystancyjnych. Oznacza to, że do układu sterowania dostarczają informację o swojej rezystancji. Rezystancja metalu zmienia się wraz z temperaturą, więc sygnał ten może być przeliczony na temperaturę. Dostępne są także modele wyposażone w wyjście 0…10V. Seria TS-6300 została zaprojektowana do współpracy z każdym systemem HVAC.
Czujnik punktu rosy
Czujniki punktu rosy to urządzenia, które mają wykrywać kondensacje pary wodnej na zimnych powierzchniach, takich jak np. rury z wodą, belki chłodzące, czy okna. Taka kondensacja może świadczyć chociażby o zbyt dużej wilgotności powietrza. Sygnał z czujników punktu rosy jest przekazywany dalej do systemu sterowania, co może być użyte do aktywowania odpowiedniego algorytmu zapobiegającemu takiej kondensacji. Czujnikiem punktu rosy może być np. czujnik HX-9100.
Przetworniki wilgotności
Co jeżeli chcemy mierzyć bezpośrednio wilgotność w pomieszczeniu i otrzymać jej dokładny poziom? Zastosować można wtedy przetwornik wilgotności. Przetworniki HT-1000 zapewniają aktywny pomiar wilgotności względnej. Są wyposażone w polimerowy, pojemnościowy element pomiarowy. Mogą być stosowane z dowolnymi sterownikami dostępnymi na rynku.
Przetworniki ciśnienia
Ważnym aspektem jest pomiar ciśnienia cieczy używanych w różnych systemach automatyki w inteligentnych budynkach. W tym celu wykorzystuje się przetworniki ciśnienia. Pomiar ciśnienia odbywa się z wykorzystaniem elementów piezoelektrycznych, które zmieniają swoje właściwości elektromagnetyczne pod wpływem działającego ciśnienia. Przetworniki charakteryzują się tym, że na swoim wyjściu podają sygnał elektryczny zrozumiały dla systemu sterowania. Przetworniki PT-5217 na wyjściu generują sygnał analogowy 0-10V.
Termostaty
Ciężko wyobrazić sobie systemy automatyki, które mają sterować tak kluczowymi parametrami jak temperatura w pomieszczeniu bez dania użytkownikowi możliwości nastawienia wartości zadanej. Dlatego też istnieje wiele rożnych interfejsów pomiędzy użytkownikiem, a systemem sterowania. Popularne są estetyczne urządzenia montowane natynkowo. Niektóre z nich, tak jak T7000, posiadają też wbudowane czujniki temperatury. Dane na wyświetlane są na ekranie LCD, a wprowadzać je można za pomocą czterech przycisków umieszczonych pod ekranem. Przyciski można zablokować, tak aby w budynkach publicznych osoby nieupoważnione nie miały dostępu do nastaw parametrów. Termostaty te mogą pracować samodzielnie lub współpracować z systemem BMS za pośrednictwem protokołu Modbus RTU.
Sterowniki
Sterownik to serce każdego układu sterowania. Mózg. Zbiera dane, analizuje, przetwarza i na ich podstawie reguluję prace urządzeń wykonawczych. Przykładem sterowników do inteligentnych budynków może być rodzina swobodnie programowalnych Sterowników Metasys (FEC/FAC). Zbudowane są w oparciu o standard ASHRAE dotyczący komunikacji i sterowania systemem automatyki budynkowej za pośrednictwem protokołu BACnet. Modele FAC posiadają wbudowany zegar czasu rzeczywistego, co umożliwia wykonywanie zadań opartych o harmonogramy, kalendarze, alarmy.
Oprogramowanie
Inteligentny budynek to wiele systemów automatyki, zintegrowanych w jeden większy. Do zarządzania taką ilością danych potrzebne jest dedykowane oprogramowanie.
Przykładem oprogramowania serwera BMS są rozwiązania rodziny Metasys serwer – ADS lub ADX. Rozwiązanie to zapewnia nie tylko możliwość archiwizacji danych historycznych, zarządzanie alarmami, ale również zapewnia operatorom możliwość wykorzystania wydajnego i intuicyjnego interfejsu użytkownika – Metasys UI.
Kolejnym przykładem oprogramowania może być Johnson Controls Eneterprise Management (JEM). Jest to narzędzie analitycznej optymalizacji, działające w chmurze, które aktywnie analizuje dane dotyczące energii oraz wyposażenia technicznego budynku. Wszystko po to, aby szybciej identyfikować problemy i usterki, optymalizować wydajność instalacji i oszczędzać energię elektryczną.
