TME: Automatizarea clădirilor, HVAC și multe altele

august 12, 2023august 12, 2023 mmihai

Soluții pentru gestionarea inteligentă a clădirilor.

În ultimii ani, proiectarea clădirilor a devenit un proces oarecum asemănător cu scrierea unui program de calculator bazat pe algoritmi specifici. Acest lucru este valabil în special pentru acele instalații care sunt planificate de la început ca așa-numitele clădiri inteligente. Desigur, există proiectarea invariabilă a elementelor structurale ale clădirii și a tuturor instalațiilor sale, dar proiectantul trebuie să dedice tot mai mult timp și atenție proiectării de soluții care să integreze aceste instalații într-un sistem automat care să gestioneze funcționarea tuturor elementelor.

Sisteme HVAC
Automatizarea în controlul iluminatului
Senzori pentru automatizarea clădirilor
Controlul automatizării clădirilor
Standardele DALI și KNX
Avantajele automatizării clădirilor

Introducere în automatizarea clădirilor: ce este și ce face

Automatizarea clădirilor devine în prezent o componentă indispensabilă atât în locuințele private, cât și în instalațiile de servicii, publice sau industriale. Este un sistem cuprinzător care permite automatizarea și controlul de la distanță a diferitelor componente ale clădirii, cum ar fi încălzirea, ventilația și aerul condiționat (denumite colectiv HVAC), precum și sistemele de alarmă, de incendiu sau de monitorizare. Este o soluție care urmărește să asigure atât siguranța, care este funcția principală a sistemelor de gestionare a clădirilor (așa-numitul BMS, sau Building Management System), cât și confortul ocupanților, economisind în același timp energie prin gestionarea eficientă a acestor sisteme.

Automatizarea clădirilor se bazează pe diverse dispozitive și subsisteme, cum ar fi rețele de senzori, unități de control (controlere și relee), dispozitive de măsurare, actuatori și sisteme cu și fără fir. Acestea permit comunicarea și schimbul de informații între diferitele componente ale clădirii, creând un sistem coerent și funcțional.

Algoritmii și software-ul modern utilizat în casele inteligente le permit să răspundă la schimbările din interiorul și din exteriorul clădirii, reglând funcționarea sistemelor individuale. Zeci de senzori, detectoare și manometre furnizează în permanență date despre condițiile din interiorul și exteriorul clădirii, precum și despre starea instalațiilor individuale. În plus, rețeaua complexă de cabluri și fire asigură o comunicare fiabilă, depășind adesea metodele wireless. Sistemele BMS pot îndeplini numeroase sarcini, cum ar fi aprinderea și stingerea luminilor în funcție de scenarii preprogramate, controlul alarmelor, detectoarelor, zonelor de securitate, încuietorilor de uși și ferestre și iluminatului pentru a proteja proprietarii de intruși. De asemenea, acestea sunt capabile să regleze încălzirea, aerul condiționat, ventilația și jaluzelele, ajustând condițiile din fiecare cameră în funcție de schimbările meteorologice. Este important de menționat faptul că ele permit, de asemenea, controlul consumului de energie și optimizarea tuturor proceselor pentru a face economii și a obține cele mai mici emisii posibile.

Sistemul HVAC și rolul său în structura Smart Home

Automatizarea clădirilor, în special în contextul sistemului HVAC (din engleză, Heating, Ventilation, and Air Conditioning), este o soluție complexă și cuprinzătoare. HVAC, sau Încălzire, Ventilație și Aer Condiționat, este un sistem integral, care combină aceste trei instalații independente într-un întreg coerent. Principalul său scop este de a controla temperatura, umiditatea, calitatea aerului și circulația aerului în interiorul clădirii.

Sistemele HVAC oferă multe beneficii care merită evidențiate. Cea mai evidentă dintre acestea este asigurarea confortului termic și a calității aerului interior. Cu toate acestea, în prezent, se acordă o atenție sporită eficienței energetice, care se traduce prin reducerea costurilor cu energia. Prin controlul consumului de energie pentru încălzire și aer condiționat, sistemele HVAC contribuie la funcționarea durabilă a clădirilor.

De asemenea, merită subliniat rolul sistemelor HVAC în îmbunătățirea calității aerului din interior, în special în contextul recentei pandemii. Furnizorii de sisteme pun accentul pe capacitatea acestor soluții de a elimina virușii, substanțele nocive și de a preveni dezvoltarea mucegaiului. Această caracteristică devine din ce în ce mai importantă pentru utilizatori.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că sistemele HVAC au unele dezavantaje, cum ar fi costurile ridicate de instalare și întreținere, precum și necesitatea unei întrețineri regulate. Însă beneficiile pe care le oferă depășesc aceste dezavantaje.

Să ne uităm acum la componentele sistemului HVAC, adică la instalațiile individuale.

Instalație de încălzire: sistemul HVAC poate include diverse metode de încălzire, cum ar fi radiatoare, cazane, pompe de căldură, aparate de aer condiționat cu recuperare de căldură sau încălzire prin pardoseală.
Sistemul de ventilație: acesta asigură schimbul de aer, menținând calitatea aerului în interiorul spațiilor. Există mai multe variante de ventilație, cum ar fi gravitațională (naturală), mecanică sau un hibrid care combină primele două opțiuni.
Aer condiționat: această instalație este responsabilă de reglarea temperaturii și a umidității aerului din interiorul clădirilor. În funcție de necesități, pot fi utilizate diferite structuri, cum ar fi sistemele split sau multi-split, printre altele.

Ventilația ca o componentă a sistemului HVAC – soluții tipice

Ventilația este procesul de furnizare de aer proaspăt și, în același timp, de eliminare a aerului contaminat. Pentru a asigura eficacitatea și eficiența energetică, ne îndreptăm din ce în ce mai mult spre ventilația mecanică cu recuperare. Cu această soluție, putem obține performanțe constante, indiferent de condițiile meteorologice sau de caracteristicile clădirii. O componentă cheie a acestui sistem este recuperatorul sau schimbătorul de căldură, care recuperează energia termică din aerul viciat evacuat.

În cazul unor instalații bine proiectate și executate, recuperatorul poate recupera până la 95% din căldură. Cu toate acestea, pentru a obține astfel de rezultate, unitatea de tratare a aerului trebuie să fie controlată automat. Soluțiile moderne permit, de asemenea, ca sistemul să fie controlat de la distanță prin intermediul unei tablete, al unui smartphone sau al unui computer, folosind aplicații dedicate sau un browser web. Datorită acestui control automat, ne putem bucura de un confort extraordinar, de exemplu prin creșterea temperaturii în casă cu puțin timp înainte de a ne întoarce dintr-o absență îndelungată iarna.

Pentru ca unitatea de tratare a aerului și toate componentele sale, inclusiv schimbătorul de căldură, să funcționeze așa cum este descris mai sus, este necesară echiparea sistemului cu controlere automate. Controlerele sunt de obicei amplasate în interiorul panoului de control, iar interfețele, cunoscute și sub numele de tastaturi, sunt montate pe pereți în locații selectate de utilizator. Este important să nu confundați tastaturile cu controlerele propriu-zise. Manipulatoarele sunt dispozitive cu care utilizatorii au contact direct și pe care le folosesc pentru a controla unitatea de tratare a aerului. Acestea pot varia de la panouri simple cu butoane fizice până la ecrane tactile cu cristale lichide asemănătoare smartphone-urilor sau tabletelor. Indiferent de aspectul lor, tastaturile sunt dispozitive folosite pentru a comunica cu controlerele actuale. Acestea sunt întotdeauna conectate la panoul de control (la controler) cu ajutorul unor cabluri de joasă tensiune și sigure, cum ar fi UTP categoria 5. Prin intermediul acestor conducte, utilizatorii comunică deciziile către controler, care este esențial pentru funcționarea sistemului de ventilație, acționând, printre altele, încălzitoarele, răcitoarele, amortizoarele, ventilatoarele și schimbătorul de căldură în sine.

Sistemele moderne de ventilație și recuperare oferă numeroase opțiuni pentru gestionarea parametrilor de funcționare. Controlul de zi cu zi se poate face manual, folosind o tastatură sau un dispozitiv portabil, dar există și o opțiune de programare care permite implementarea unor programe specifice, care acoperă cicluri de funcționare zilnice, săptămânale sau lunare. Toate acestea sunt posibile datorită unei rețele extinse de senzori care furnizează informații despre condițiile predominante din clădire, cum ar fi temperatura (senzori în conducte), umiditatea (higrometre în conducte), concentrația de CO2 (senzori pentru conducte și încăperi, bazați pe un analizor cu infraroșu) și presiune (transmițătoare de presiune diferențială cu mai multe domenii.

După cum s-a menționat deja, controlul parametrilor de funcționare a sistemului de ventilație se realizează în casele inteligente în mod automat sau manual prin intermediul diferitelor interfețe. Cu toate acestea, indiferent de metoda de control aleasă, lista de parametri controlați este întotdeauna interesantă și lungă. Printre cele mai importante aspecte controlate de sistemele de automatizare a clădirilor se numără:

Capacitatea de ventilație, care este de obicei controlată prin selectarea unuia dintre mai multe intervale sau într-un mod uniform. Este, de asemenea, un control indirect al consumului de energie electrică, unde o gamă de capacitate mai mică înseamnă un consum mai mic de energie. În cazul controlului automat al capacității, sistemul ia decizii pe baza informațiilor furnizate de senzori;
Recuperarea căldurii în unitatea de tratare a aerului, reglată în funcție de temperatură prin manipularea clapetei de by-pass (by-pass recuperator);
Temperatura aerului care intră în incintă, care este modelată prin tratarea finală cu încălzitorul;
Cantitatea de aer proaspăt care intră în incintă și cantitatea de aer care este eliminată (funcția de ventilație), unde controlul se realizează prin reglarea clapetelor, a clapetelor de închidere și a ventilatoarelor, precum și prin controlul duratei de timp în care aceste componente funcționează,
Presiunea aerului, care este rezultatul funcționării simultane a mai multor componente ale sistemului.

Controlul inteligent al încălzirii ca parte a sistemelor HVAC și BMS

Capacele termostatice electronice au fost utilizate în gestionarea inteligentă a încălzirii în locuințe de mulți ani și continuă să fie foarte populare. Aceste dispozitive mici, care funcționează cu baterii, sunt foarte ușor de utilizat și sunt oferite într-o varietate de versiuni, inclusiv cu afișaj, comunicare fără fir și capacități de rețea la domiciliu. Prin urmare, ele permit un control foarte precis al temperaturii și programarea ciclurilor zilnice și pe mai multe zile. De asemenea, trebuie remarcată funcția de detectare a ferestrei deschise dezvoltată în aceste unități, care permite oprirea temporară a încălzirii în timp ce camera este aerisită.

Controlerele de pompă și unitățile de control al încălzirii prin pardoseală sunt alte componente ale sistemului de control al încălzirii care permit pornirea și oprirea automată a pompelor de circulație în funcție de temperatura măsurată. Aceste unități sunt dedicate pompelor de circulație a apei calde și le detectează automat. Regulatoarele de pompă funcționează în sistemele de încălzire centrală cu sobe termice sau cazane de alimentare cu cărbune fin și cărbune. Acestea includ o serie de funcții, cum ar fi o funcție de putere maximă a ventilatorului de alimentare, o funcție de extragere a căldurii de urgență, o funcție de adăugare de combustibil pentru cuptor sau o funcție de menținere a unei temperaturi constante a apei în rezervorul de stocare sau în sistemul de apă caldă.

Pentru încălzirea prin pardoseală cu apă sau încălzirea prin pardoseală cu cablu de încălzire, producătorii oferă un grup separat de controlere. Aceste dispozitive gestionează mai multe zone de încălzire, în care fiecare încăpere reprezintă o zonă diferită, detectând actuatorii termoelectrici montați pe benzile colectoare de încălzire prin pardoseală sau porțile individuale care reprezintă cablajul prin pardoseală al fiecărei încăperi în parte. Indiferent de variantă, multe dintre aceste controlere permit un control mobil al funcționării lor, datorită unei conexiuni la internet. Aceste caracteristici sunt cele care fac ca regulatoarele de pompe, capetele termostatice electronice și unitățile de control al încălzirii prin pardoseală să fie din ce în ce mai populare pentru gestionarea inteligentă a încălzirii.

Controlul automat al iluminatului – un aspect important al automatizării casei

Baza controlului inteligent al iluminatului este reprezentată de diferitele accesorii care însoțesc corpurile de iluminat cu LED-uri. Desigur, telecomenzile și tastaturile tradiționale montate pe perete sunt esențiale, dar senzorii cu capacități și aplicații diferite reprezintă baza. În această categorie, se remarcă detectoarele de mișcare și de prezență. Diferența dintre cele două se rezumă la faptul că senzorii de prezență detectează mișcările subtile și chiar schimbările minime de poziție ale persoanelor care nu se mișcă aproape deloc în câmpul lor de operare (de exemplu, o persoană care lucrează cu un laptop în poală). Pe de altă parte, detectoarele de mișcare sunt specializate în detectarea mișcărilor active ale persoanelor dintr-o clădire, de exemplu, atunci când se deplasează dintr-o cameră în alta.

Producătorii de sisteme de iluminat pentru locuințe, birouri și clădiri publice oferă de ani de zile propriile sisteme de control, care au fost integrate treptat în instalații de automatizare la nivelul întregii clădiri și în alte instalații. Cele mai multe dintre aceste sisteme se bazează pe standardul internațional DALI, care a fost dezvoltat de mai multe companii de top, inclusiv Philips și Osram. Acest standard permite controlul iluminatului în camere individuale și la etaje întregi. Toate aceste sisteme oferă control prin intermediul unui panou montat pe perete, al unei tablete, al unui smartphone sau al unui computer conectat la rețeaua locală Wi-Fi. Sistemele bazate pe DALI sunt extrem de flexibile, permițând controlul prin senzori care aprind luminile atunci când nu există suficientă luminozitate în birou și atunci când sunt detectate persoane. În plus, acestea permit ca iluminatul să fie controlat de la distanță, fără a fi nevoie să se bazeze pe senzori. În plus, oferă posibilitatea de a stabili programe ciclice și repetitive pentru comportamentul iluminatului în camere individuale sau grupuri de camere. Cel mai important, însă, este că sistemele bazate pe DALI sunt ușor de integrat în sistemele de automatizare a clădirilor predominante în Europa, în special KNX. Cu ajutorul convertoarelor DALI-KNX, pot fi schimbate informații între cele două rețele, iar configurarea acestor soluții este ușoară.

Senzori inteligenți – ochii și urechile sistemului BMS

Senzorii și detectoarele joacă un rol indispensabil în sistemele actuale de automatizare a clădirilor. Diversitatea și aplicarea lor se bazează pe diferite mecanisme și fenomene fizice și chimice. În cadrul acestei discuții, merită să subliniem câteva dintre cele mai frecvente exemple.

Prin urmare, în fruntea acestei liste se află senzorii de mișcare, care joacă un rol cheie în subsistemele responsabile de controlul iluminatului. Acestea funcționează cel mai frecvent pe principiul PIR (Passive Infra Red), utilizând detectarea radiației termice emise de obiecte. Deși senzorii de mișcare bazați pe această tehnologie au fost pionierii controlului iluminatului, aceștia sunt acum înlocuiți de senzori de prezență mai eficienți, care se bazează pe unde ultrasonice sau unde de înaltă frecvență. Aceștia trimit în mod activ unde care acoperă întreaga încăpere, iar reflexia lor este analizată conform principiului Doppler. În schimb, senzorii de înaltă frecvență, cunoscuți sub numele de senzori HF (High Frequency), funcționează prin emiterea de unde de 5,8 GHz care trec prin sticlă sau prin pereți ușori și lemn. Senzorul analizează ecoul și, în cazul unei modificări a imaginii eco în zona de detectare a mișcării, trimite un impuls către controlerul sistemului sau către corpurile de iluminat, în funcție de configurație.

De asemenea, extrem de importanți în sistemele de control al iluminatului sunt senzorii de amurg, care monitorizează cantitatea de lumină naturală dintr-o cameră. Atunci când este depășit un prag prestabilit, indicând o lumină naturală insuficientă, senzorii trimit un semnal pentru a porni iluminatul artificial pentru a compensa lipsa luminii naturale.

Senzorii de temperatură, senzorii de umiditate, senzorii de fum, senzorii de dioxid de carbon/oxigen și senzorii de mișcare a aerului reprezintă un alt grup de senzori relevanți pentru HVAC. Fără aceștia, subsistemele de încălzire și ventilație nu ar putea funcționa corect. Funcționarea lor este completată și de senzorii de deschidere a ferestrelor și ușilor, de senzorii de inundație (instalați în apropierea mașinilor de spălat rufe și a mașinilor de spălat vase) sau de senzori de calitate a aerului (care funcționează cu dispozitive de purificare a aerului) sau de senzorii de ploaie. De fapt, există mult mai multe și toate sunt conectate la dispozitivele și unitățile centrale de control respective.

Controlere și relee programabile – nucleul oricărui sistem de automatizare a clădirilor

PLC-urile, sau controlerele logice programabile, sunt dispozitive extrem de diverse utilizate în automatizare, inclusiv în automatizarea clădirilor. Acestea funcționează pe principiul transmiterii semnalelor într-un sistem binar, similar cu releele, despre care vom discuta pe scurt puțin mai târziu. Folosind algoritmi adecvați, aceste controlere controlează pornirea și oprirea dispozitivelor individuale sau a modulelor acestora. În inima PLC-urilor moderne se află unitatea centrală de procesare, sau CPU, care preia datele din memoria dispozitivului, le procesează și execută comenzile conținute în program. Modulele de intrare, care sunt în principal digitale, primesc semnalele senzorilor sub forma unui cod binar. Chiar dacă controlerul are și intrări analogice (de exemplu, pentru măsurarea continuă a presiunii), valorile măsurate sunt mai întâi transmise ca semnale analogice la emițătoare și apoi convertite în semnale digitale. PLC-ul utilizează module de ieșire, atât digitale, cât și uneori analogice, pentru a controla zeci de actuatoare posibile. Modulele, care pot fi o parte integrantă a controlerului sau o componentă separată, sunt responsabile pentru alimentarea cu energie. Pe lângă modulul de alimentare cu energie electrică, modulul responsabil pentru comunicarea dintre controler și dispozitivul mobil, computerul sau panoul de control, precum și pentru comunicarea cu alte controlere, este o componentă esențială. Memoria în care este stocat programul, inclusiv așa-numita memorie nevolatilă, este, de asemenea, importantă. În funcție de designul lor, PLC-urile pot fi împărțite în versiuni compacte (1 modul) și multimodulare, de dimensiuni mici, medii sau mari (acestea din urmă au până la câteva sute de intrări și ieșiri și sunt utilizate în automatizarea clădirilor). Există, de asemenea, controlere distribuite, care formează o rețea compusă dintr-un controler central și module distribuite.

Când vorbim despre PLC-uri clasice, ne vin imediat în minte mecanismele, acționările și sistemele care sunt controlate prin intermediul unor programe introduse în prealabil. Prin urmare, acestea pot îndeplini o varietate de sarcini, cum ar fi controlul jaluzelelor de la ferestre, al iluminatului într-o clădire sau al sistemului de alarmă de incendiu. Cu toate acestea, clădirile mari care fac obiectul unui control intensiv tind să utilizeze controlere avansate, care sunt mai complexe și au multe în comun cu cele utilizate în industrie. Acestea sunt utilizate pentru a controla sistemele complexe de iluminat, ventilație și încălzire din clădiri și, prin urmare, au în general cel puțin 100-150 de intrări/ieșiri digitale. Se caracterizează prin posibilitatea de extindere cu un număr de module de expansiune care pot fi conectate la unitatea de bază, oferind posibilități de combinare practic nelimitate (AC/DC/UC).

Trecând la relee, pe scurt, acestea pot fi numite suport pentru funcționarea controlorilor, completând funcțiile acestora. Deși sunt dispozitive mult mai simple decât controlerele, fără ele multe soluții ar avea deficiențe semnificative. Releele acționează ca dispozitive de acționare, separatoare de semnal sau multiplicatori. Cu toate acestea , în contextul automatizării caselor, funcția lor principală este de a permite controlul temporizat al aparatelor, prin întârzierea pornirii și opririi acestora, precum și pornirea și oprirea lor în funcție de cicluri temporizate. Cititorul atent își poate imagina cu siguranță deja instalații de încălzire, ventilație și iluminat, care sunt exemple ideale de utilizare a releelor temporizate în casele inteligente moderne. Cu toate acestea, este vorba, de asemenea, despre oprirea întârziată a iluminatului pe scări atunci când oamenii părăsesc etajul superior și nu este necesară o altă operațiune de iluminare.

În domeniul releelor utilizate în BMS pot fi găsite diferite tipuri, cum ar fi releele multifuncționale și releele cu declanșare întârziată. Releele multifuncționale sunt bine cunoscute și nu necesită o explicație detaliată, deși merită menționat faptul că, adesea, un releu multifuncțional poate înlocui cu succes mai multe relee cu o singură funcție sau cu două funcții. Pe de altă parte, releele de întrerupere întârziată pot fi asociate, de exemplu, cu un ventilator de baie care se pornește în același timp cu iluminatul, dar se oprește la câteva minute după ce utilizatorul pleacă.

Cele mai moderne relee utilizate în automatizarea locuințelor sunt deja dispozitive multifuncționale, echipate cu un afișaj LCD programabil și LED-uri de informare care indică parametri precum starea alimentării cu energie electrică sau poziția contactului. Afișajul poate fi utilizat pentru a urmări starea curentă de cronometrare a fiecăruia dintre timpii presetați independent, iar la unele modele se pot face modificări ale setărilor în timp ce releul este în funcțiune, fie prin intermediul butoanelor și cadranelor, fie de la distanță, de exemplu, printr-o rețea locală fără fir. Cu toate acestea, există de ceva timp o tendință interesantă de introducere a releelor în automatizarea locuinței, care înlocuiesc în mare parte controlerele logice programabile (PLC). Aceste unități au de la câteva până la o duzină de module de expansiune, numărul total de I/O digitale ajungând până la 200 și ieșiri analogice de înaltă rezoluție. Mai mult, astfel de relee și controlere pot fi integrate în sistemele de vizualizare, permițând monitorizarea centralizată a tuturor funcțiilor. De asemenea, ele pot trimite alerte prin e-mail primite de la senzorii conectați, astfel încât utilizatorii sistemului să fie informați, printre altele, despre defecțiuni.

Panouri de control sensibile la atingere

În contextul sistemelor smart home, comunicarea înseamnă transmiterea de comenzi către o unitate centrală, care efectuează apoi aceste acțiuni, fie că este vorba de interacțiuni imediate cu utilizatorul, fie de acțiuni programate în funcție de scenarii predefinite de utilizator. Pentru ca această comunicare să se desfășoare fără probleme, sunt necesare gateway-uri de acces sub forma unor dispozitive multimedia sofisticate, care reprezintă o extensie a tastaturilor tipice de perete. Este vorba, așadar, de panouri de control cu ecran tactil, care nu sunt dispozitive ieftine, dar care oferă un mod extrem de comod de operare a sistemului și de prezentare a informațiilor. Mai mult, modul în care comunică cu controlerul, denumit adesea „serverul de acasă”, include din ce în ce mai mult controlul prin gesturi și prin voce, ceea ce necesită prezența unei camere de înaltă rezoluție, a unui microfon și a unui difuzor în structura dispozitivului.

Panourile de control sensibile la atingere seamănă cu popularele tablete. Adesea, suprafața lor este realizată din sticlă minerală de înaltă calitate, iar carcasa, dacă există, este din aluminiu, oțel, plastic sau sticlă. Rezoluția ecranelor este, de asemenea, un aspect important – cu cât este mai mare, cu atât mai bine. Ca și în cazul celor mai bune tablete, acestea pot atinge rezoluții 4K sau Full HD. De asemenea, este important să discutăm două aspecte legate de instalare: conectarea ecranului la unitatea de control și amplasarea panoului în sine. Există două standarde disponibile pe piață: controlere principale integrate direct în panoul de control și unități de control separate conectate la panou prin intermediul unui cablu. În cazul primei opțiuni, panourile sunt puțin mai mari, iar montarea lor încastrată necesită mai mult spațiu în cutia de montaj, care trebuie să găzduiască atât un cablu de alimentare (de exemplu, 110V sau 230V AC și 24V DC), cât și un cablu suplimentar pentru conectarea la rețea.

Panourile de control BMS pentru case inteligente oferă o interfață complexă, împărțită în diferite zone care pot fi controlate și aranjate în mod independent. Acest lucru amintește de personalizarea desktop-ului pe un smartphone, permițând gruparea funcțiilor de gestionare a clădirii în anumite zone ale ecranului.

În ceea ce privește funcționalitatea, este dificil să găsești una care să nu fi fost deja inclusă în panourile de control BMS. Acestea sunt utilizate pentru a controla în mod centralizat iluminatul, jaluzelele, încălzirea, aerul condiționat, multimedia, scenele de lumină și pentru a activa simularea prezenței persoanelor în casă. În plus, fac posibilă armarea alarmei, optimizarea consumului de energie electrică, controlul ferestrelor și coordonarea activităților între instalațiile individuale (programarea programului). O funcționalitate importantă este, de asemenea, indicarea pe panou a stării fiecărei instalații conectate și a componentelor sale. Mai presus de toate, însă, aceste panouri prezintă într-un mod accesibil și grafic întregul echipament tehnic al instalației, care poate fi controlat prin împărțirea acestuia în încăperi sau în instalații și subsisteme individuale conectate la un server central.

De asemenea, panourile de control inteligente pentru locuințe oferă informații despre consumul de energie și gestionarea rezidenților, prezentând rezumate și generând statistici în funcție de parametrii stabiliți de utilizator. O astfel de funcționalitate este obținută prin faptul că atât contoarele inteligente de energie electrică cât și comutatoarele locale sunt, de asemenea, implementate în sistemele BMS.

Standarde de instalare care permit automatizarea clădirilor

Inițial, înainte de a exista standarde care să integreze toate funcțiile de gestionare inteligentă a casei, aceste soluții au fost introduse treptat, concentrându-se pe anumite tipuri de instalații și combinând elementele acestora într-un mecanism eficient. La început, existau sisteme proprietare ale ofertanților de pe piață care se concentrau în principal pe instalațiile de iluminat și pe sistemele de alarmă. Cu toate acestea, după o anumită perioadă de timp, standardul dominant în domeniul iluminatului automat a devenit sistemul DALI, menționat anterior, care acum cedează locul sistemului distribuit KNX. Însă acest lucru nu înseamnă eliminarea sa completă – DALI se integrează perfect cu KNX, folosind convertoare speciale DALI/KNX. În plus, în multe instalații, în special în cele industriale, unde doar iluminatul trebuie să fie automatizat, nu merită întotdeauna să se investească în KNX. Sistemul DALI permite ca până la 64 de sisteme electronice de alimentare să fie controlate individual prin intermediul unei linii de control cu două fire care este independentă de linia de alimentare. Are o gamă largă de posibilități, deoarece oferă o interfață universală pentru toate componentele, cum ar fi controlere de iluminat, senzori de mișcare și de prezență, dimmere digitale, sisteme de alimentare și corpuri de iluminat. Cu acest sistem, grupurile de corpuri de iluminat nu trebuie să fie atribuite în etapa de proiectare – acest lucru poate fi făcut ulterior cu ajutorul controlerului. Iluminatul este pornit aici fără a utiliza relee, prin intermediul unei linii de control.

Standardul DALI a intrat pe piață cam în momentul în care în Europa se lucra la crearea unui sistem paneuropean pentru alimentarea cu energie și gestionarea tuturor aparatelor electrocasnice, care să fie nu numai foarte versatil și capabil să se extindă în continuare, ci și stabil și sigur. Această siguranță a fost concepută pentru a elimina riscul care apare atunci când unitatea centrală, sau controlerul principal, cedează. Și trebuie amintit că acesta a fost și este încă călcâiul lui Ahile al tuturor celorlalte sisteme a căror arhitectură se bazează pe centralizare. Primul pas a fost crearea standardului BEI, în spatele căruia s-a aflat asociația EIBA. Asociațiile europene precum EHSA, BatiBUS și Konnex și CENELEC au fost, de asemenea, prompte în aprobarea standardului. Ultimele două asociații au avut o influență deosebită în administrația Uniunii Europene, ceea ce a condus la elaborarea de standarde europene relevante. Din punct de vedere cronologic, acestea au fost următoarele:

în 2003 este creat standardul european EN 50090 (standarde aprobate pentru comunicațiile TP pe perechi torsadate și PL pe rețea),
în mai 2006, standardul este completat de standardul de comunicare RF (unde radio),
în noiembrie 2006, protocolul, împreună cu mijloacele de comunicare (TP, PL, RF, IP), devine un standard internațional (ISO) pentru automatizarea clădirilor și echipamentelor (standardul ISO/IEC 14543-3),
în același an, organizația europeană de standardizare CEN a recunoscut KNX ca standard pentru sistemele automate de control al clădirilor, publicând specificațiile KNX ca standardele EN 13321-1 și EN 13321-2,
în cele din urmă, în 2007, China a recunoscut, de asemenea, standardul KNX prin publicarea propriului său standard GB/Z 20965.

Standardul KNX, care este acum acceptat pe scară largă, este susținut de aproximativ 500 de producători de echipamente, inclusiv mărci bine cunoscute, cum ar fi ABB, GIRA, HAGER, JUNG, PHILIPS, SCHNEIDER, SIEMENS, WAGO, ZENNIO. Cu această gamă largă de dispozitive și accesorii cu etichetă KNX, automatizarea practic a oricărei clădiri cu acest sistem devine extrem de ușoară.

Una dintre ipotezele cheie ale sistemului KNX este structura sa distribuită. Datorită acestei abordări inovatoare, întregul sistem KNX funcționează întotdeauna corect, cu excepția componentelor care se defectează. Acest lucru este în contrast puternic cu sistemele centralizate, unde defectarea unei singure componente duce adesea la oprirea completă a sistemului.

Sistemul KNX se bazează pe circuite de control de 24 V care sunt complet separate de sursa de alimentare. Toate informațiile necesare pentru funcțiile de control, măsurare, monitorizare și reglare sunt trimise la fiecare receptor prin intermediul unei singure magistrale care înconjoară întreaga casă. Fiecare receptor este echipat cu un modul de microprocesor și cu un tip de memorie corespunzător, care constituie sursa de informații și furnizează energie. O astfel de soluție creează un sistem descentralizat de automatizare a locuinței bazat pe relații de la egal la egal.

Standardul KNX oferă posibilitatea de a obține un confort extraordinar și economii considerabile prin integrarea tuturor instalațiilor clădirii, cum ar fi iluminatul, HVAC, controlul ferestrelor și al obloanelor etc. Cu ajutorul senzorilor și al valorilor de prag preprogramate, este posibil, de exemplu, să se coboare automat jaluzelele atunci când soarele este puternic, să se închidă ferestrele atunci când afară se răcește brusc și să se pornească simultan încălzirea prin pardoseală în anumite încăperi. Combinațiile posibile sunt practic nelimitate și depind întotdeauna de semnalele detectate de senzori și de deciziile utilizatorilor.

Avantajele automatizării clădirilor

Inițial, dezvoltarea sistemelor de gestionare a clădirilor (BMS) a fost catalizată de dorința de a spori siguranța ocupanților clădirilor. Mai târziu, accentul a fost pus mai mult pe confort, iar astăzi cel mai important atu al acestor sisteme este economia de energie și ecologia. De fapt, cele trei argumente sunt interconectate și, prin sinergie, aduc și mai multe beneficii utilizatorilor.

Pe scurt, cele mai semnificative și incontestabile avantaje ale sistemelor de management al clădirilor (BMS) includ:

creșterea eficienței energetice a clădirilor și a economiilor, ceea ce este deosebit de important având în vedere criza energetică din Europa,
creșterea confortului utilizatorilor prin automatizarea majorității funcțiilor clădirii,
securitate îmbunătățită, datorită monitorizării de la distanță a diferitelor sisteme din clădire și a detectării rapide a defecțiunilor,
gestiunea holistică a clădirii prin integrarea diferitelor sisteme într-un mod de funcționare automată și care le permite utilizatorilor să controleze și să facă modificări de la distanță.

În schimb, dezavantajele automatizării clădirilor care sunt adesea subliniate de adversarii săi, cum ar fi costurile inițiale ridicate (costul de introducere a sistemului) și complexitatea și necesitatea de a instrui personalul pentru operarea și întreținerea acestuia), sunt de fapt caracteristici, nu dezavantaje. La urma urmei, nu este deloc un dezavantaj să trebuiască să plătești mai mult pentru o calitate mai bună a vieții. Creșterea costurilor este în mod natural asociată cu obținerea unui rezultat peste medie, dar o astfel de investiție aduce atât beneficii măsurabile (economii și emisii reduse), cât și nemăsurabile (confort și siguranță excepționale).

Text elaborat de Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

https://www.tme.eu/ro/news/library-articles/page/53469/automatizarea-cladirilor-hvac-i-multe-altele/