Elite house - лучшее электрооборудование для лучших домов

(044)222-95-81

(067)404-02-93

"Умный дом" на страже кошелька

Сегодня уже никого не нужно убеждать в необходимости экономии энергоресурсов. Природные аномалии и участившиеся катаклизмы заставляют всерьез задуматься — какую планету мы оставим нашим внукам. Превратится ли наша уютная обитель в безжизненную пустыню — или человечество все же сумеет прекратить бесконтрольное сжигание земных недр и даст возможность многострадальной планете восстановить нарушенную экосистему.

В последние годы заметно изменились тенденции строительства — как общественного, так и индивидуального. Если во время строительного бума начала 90-х, когда были отменены ограничения по площади, дома возводились по принципу «повыше, чем у соседа» и, в результате, получались огромными и малопригодными для жилья, то сегодня идет возврат к древнерусским архитектурным традициям — дом рассматривается как часть природного окружения, он уже не выделяется, но подчиняется ландшафту. Современные коттеджи распластаны по земле, «вписаны» в окружающее пространство. Без цоколя и подвалов, не выше двух этажей, с максимальным использованием подкрышного пространства. Идет переход от количества к качеству — уменьшается внутренняя площадь, но вместе с тем современные инженерные системы обеспечивают владельцам высочайший комфорт.

 

При строительстве офисных и общественных зданий также все больше внимания уделяется системам, призванным обеспечить оптимальные условия труда, комфорт и безопасность. Но с ростом технической оснащенности зданий растет и энергопотребление, поэтому все более актуальной становится задача рационального использования энергоресурсов.

В нашей статье речь пойдет о возможностях, которые открывает централизованное управление инженерными системами здания с использованием инсталляционной шины.

Зачем оркестру дирижер?

Недавно ко мне обратилась хозяйка уютной двухкомнатной квартиры, в которой незадолго до этого был сделан современный ремонт. Ситуация была следующей: на сравнительно небольшой площади двумя разными фирмами были установлены три кондиционера и система кабельного отопления «теплый пол». Все оборудование работало исправно, но в жаркие июньские дни, когда кондиционеры работали на полную мощность, самообучающийся программируемый датчик «теплого пола», добросовестно отрабатывая «свой хлеб», включал на полную мощность обогрев. И, поскольку на датчике не был предусмотрен тумблер, самой простой возможностью исправить ситуацию оказалось отключить автомат теплого пола на щитке…

Если в масштабах малометражной городской квартиры подобная проблема решается щелчком тумблера и вызывает лишь неприятный осадок от «взаимного непонимания» систем, которые призваны обеспечить наш комфорт, то в масштабах коттеджа или офиса подобные нестыковки могут ощутимо «ударить по карману». Но особенно остро задача согласования работы различных инженерных систем встает при проектировании больших сооружений — бизнес-центров, гостиниц, промышленных зданий и пр. Централизованное управление, с одной стороны, помогает избежать одновременной работы взаимоисключающих систем (тех же кондиционеров и теплого пола), с другой стороны — позволяет решить задачи, недоступные для реализации традиционными  схемами.

Приведем несколько примеров.

Правильно организованное управление жалюзи позволяет существенно сэкономить на кондиционировании помещения с большой площадью остекления (например, оранжереи или зимнего сада).

Единое управление оборудованием позволяет установить центральный выключатель — клавишу — недалеко от выхода, одним нажатием которой все здание переводится в экономичный режим: отключается освещение и бытовые приборы (остаются включенными только те, которые требуют постоянного электропитания, например, холодильники, факс и пр.), отопительные приборы переводятся в режим пониженного энергопотребления.

При проектировании здания с раздвижными перегородками большой проблемой является управление освещением, когда несколько малых помещений объединяются в большой зал. «Умный дом» позволит в этом случае синхронно управлять всеми выключателями, а когда помещение вновь будет перегорожено, каждый выключатель опять станет автономным. И это лишь одни из немногих возможностей, предоставляемых системой. Но вернемся к нашей теме.

Движение в направлении «интеллектуализации» зданий происходит и за рубежом, и в нашей стране. Абсолютно «неинтеллектуальных» зданий уже не строят. Если говорить о зданиях коммерческого назначения, то дополнительные инвестиции в проекты, предполагающие централизованное управление оборудованием, обеспечивают значительную экономию на стоимости монтажа, эксплуатации и модернизации инженерных систем в течение всего жизненного цикла объекта, который измеряется десятками лет (рис. 1).

За счет чего достигается эта экономия?

На этапе монтажных работ система «интеллектуальное здание» не предусматривает прямых силовых проводниковых соединений между командными (настенные выключатели, терморегуляторы, датчики присутствия и движения) и исполнительными устройствами (лампы, розетки, нагреватели, кондиционеры, вентиляторы). Силовой кабель подводится только к исполнительным устройствам, связь между ними и командными устройствами осуществляется по низковольтной информационной шине. Это позволяет существенно сэкономить на силовой кабельно-проводниковой продукции и на ее монтаже.

На этапе отделочных работ, когда, например, выясняется, что какой-то светильник должен включаться еще каким-то выключателем, то нет необходимости вскрывать гипсокартон, перекрашивать стены или переклеивать обои. Достаточно просто перепрограммировать  выключатель.

В процессе эксплуатации зданий интеллектуальные системы позволяют с наибольшей отдачей использовать природные факторы и энергетические  ресурсы.

При перепланировке помещений отпадает необходимость в перепрокладке силового кабеля между командными и исполнительными устройствами (так как в системе «интеллектуальное здание» он вообще отсутствует). При установке нового оборудования достаточно подключить его к силовой и информационной шинам и внести соответствующие изменения в параметры системы (разумеется, оборудование должно быть совместимым с сетевым стандартом).

Знакомьтесь — «умный климат»!

В статье «Свет под контролем интеллекта» («СиБ», 2003, No 2(9)) упоминалось об экономии электроэнергии за счет правильной организации освещения. Напомним, речь шла о максимальном использовании дневного света, организации зонального освещения при помощи датчиков освещенности и диммеров, о применении датчиков присутствия и т.д. Но основными потребителями энергии являются системы отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК). Рассмотрим возможности построения и эффективного управления этими системами и необходимые для этого устройства (рис. 2).

Погодная станция. Одна из главных особенностей «интеллектуальных» зданий — адаптация к изменяющимся условиям окружающей среды и максимальное использование при родных условий. Погодная станция — это специальный контроллер, к которому подключаются наружные датчики температуры, освещенности, скорости ветра, осадков (рис. 3). Контроль за погодой позволяет установить оптимальный режим котельного оборудования или

 

кондиционеров, помогает правильно сориентировать пластины жалюзи для оптимального освещения, дает команду закрыть жалюзи или рольставни, чтобы избежать поломок при порывах ветра и т.д.

Котельное оборудование. На украинском рынке представлено современное котельное оборудование с блоком автоматики Buderos, Viessmann, Bosch Thermotechnic и других фирм, в состав которого входят: котел, контроллер котла, коммуникационный контроллер для удаленной диагностики и управления и насосная группа. Поддержка коммуникационным контроллером сетевого стандарта позволяет легко интегрировать отопительное оборудование в общую климатическую систему здания и систему горячего водоснабжения. Основные функции, которые

поддерживаются при этом:

•корректное  включение/выключение;

•мониторинг состояния оборудования;

•формирование начальных установок;

•переключение режимов работы.

Сервоприводы  термостатических головок (рис. 4). Устанавливаются на каждый радиатор, имеют встроенный интерфейс с информационной шиной. Не требуют отдельного питания.

Комнатный температурный контролер (термостат) (рис. 5) представляет собой ПИ-регулятор (пропорционально-интегральный регулятор) со встроенным температурным датчиком. Сравнивая температуру в помещении с заданными для различных режимов значениями, контроллер через шину подает команды в системы нагрева или охлаждения. Контроллер позволяет запрограммировать пять режимов:

•«комфортный»  —  контроллер стремится привести температуру в комнате к установленному значению;

•«дежурный» — незначительное снижение/повышение темпера туры при кратковременном отсутствии людей (скажем, в обеденный перерыв), что позволяет экономить энергию, и, в то же время, помещение может быстро перейти в комфортный режим по возвращении людей;

•«ночной» — изменение температуры на несколько градусов в период длительного отсутствия людей;

•«защита от переохлаждения/ перегрева» — при получении сигнала от датчика открытия окон или дверей регулятор «проследит», чтобы система не отапливала или не охлаждала улицу (при этом установленное значение температуры зимой понижается, например, до +7°С, а летом возрастает до +35°С);

•«точка росы» — минимально допустимая температура, при достижении которой охлаждение отключается.

Временные переключатели. Специальные устройства — обычно это двух- или четырехканальные таймеры, которые позволяют организовать работу оборудования по нескольким программам (годовая, недельная, суточная, конкретная дата, диапазон дат) с учетом перехода на зимнее/ летнее время.

Датчики движения и присутствия. Позволяют переключать режимы работы оборудования в зависимости от наличия людей в помещении.

Системы вентиляции и кондиционирования. Наиболее гибкие возможности по управлению имеет система типа фанкойл в сочетании с центральным бойлером и чиллером (рис. 6). Подобные системы позволяют в каждом помещении индивидуально управлять температурой воздуха и режимами вентиляции. При этом можно отказаться от водяного отопления. Подобные системы смонтированы в процессе реконструкции столичного универмага «Украина» — для регулирования температуры по периметру здания за подвесным потолком установлены 608 четырехтрубных фанкойлов, которые будут включаться утром незадолго до прихода посетителей.

При раздельных системах отопления и кондиционирования используются кондиционеры, имеющие внешний интерфейс, — например, мульти-сплит-система серии Mr.Slimm (Mitsubishi Electric) с интерфейсным модулем K-IFU. Режимы работы внутренних блоков индивидуально формируются с учетом текущего состояния помещения через специальный шлюз, подключенный к интерфейсному модулю.
В системе вентиляции возможно управление вентиляторами, заслонками и контурами нагрева наружного воздуха. EIB-версию подобных устройств для управления климатом в помещении предлагает, например, Landis & Staefa.

Датчики СО2 , смешанных газов (продуктов курения), влажности служат для контроля состояния воздуха в помещениях и подают команды в систему вентиляции.
Сегодня на украинском рынке представлен полный спектр датчиков, контроллеров, приводов и устройств согласования. К примеру, оборудование стандарта EIB представлено на украинском рынке такими компаниями, как ABB, Siemens, Gira, Jung, Merten, Schneider Electric.

«Откуда дровишки?»

Важным фактором энергосбережения является контроль за энергопотреблением. Специальные контроллеры (например, SMS-16 ABB) позволяют защитить электрические цепи и их владельцев сразу от двух бед: от перерасхода электроэнергии и от перегрузки электроцепей, уменьшая риск пожара и поломки трансформаторной подстанции или ее составляющих.
Защита от перерасхода необходима в случае, если предприятию установлен лимит электроэнергии и за его превышение приходится платить по более высокому тарифу. В случае превышения лимита или расчетной мощности автоматика отключит все второстепенные нагрузки — скажем, часть коридорных светильников. Причем графики отключений или их порядок может изменяться в зависимости от времени суток, что позволяет с максимальной эффективностью использовать преимущества тарифных зон.

Для учета использованной электро- и теплоэнергии (в случае подключения к тепловым магистралям) используются современные средства учета. Многотарифные электронные счетчики электроэнергии («Телекарт», «Скайтекс», АВВ и др.) позволяют организовать учет электроэнергии по многотарифной схеме, которая действует в Украине с 2001 го-да. Большинство электронных счетчиков через встроенный интерфейс могут передавать информацию об энергопотреблении.
Статические ультразвуковые расходомеры Ultraflow 65-S/R и электронные теплосчетчики Multical UF датской компании Kamstrup (дистрибьютор — компания «Техномер») уже установлены во многих киевских зданиях компанией «Энергоналадка» (подразделение АК «Киевэнерго»). Через интерфейс счетчик передает данные о температуре и расходе теплоносителя, а также об аварийных ситуациях.

Где подстелить соломку?

Мы перечислили факторы, позволяющие при помощи технологии «умный дом» сократить строительные и эксплуатационные расходы. Но самыми неприятными обычно становятся непредвиденные затраты — на ликвидацию последствий прорывов труб, возгораний, визитов «незваных гостей» и пр. «Интеллектуальное» здание призвано свести к минимуму риск подобных затрат. Система настолько гибка и универсальна, что без особых усилий (и практически без дополнительных затрат) в нее можно интегрировать аварийную сигнализацию (тем более, что инфракрасные датчики присутствия и движения сами по себе реагируют на возникновение очагов пожара и нежданных визитеров). Кроме этого, входящие в систему датчики протечки и аварийные электроклапаны позволяют контролировать безопасность технологических и жилых помещений. Открытость системы дает возможность подключения к ней любых дополнительных (как бинарных, так и аналоговых) устройств — будь то датчик задымленности или газоанализатор, электронные весы или устройство считывания карт доступа в помещения, электрозамки или системы оповещения.
Используя возможности централизованного управления, можно без труда обнаружить, скажем, аварии в системе водоснабжения — для этого достаточно сформировать статистику расхода воды в разное время суток, и если окажется что в здании никого нет, а расход воды значительный, то путем анализа показаний датчиков во всем здании можно локализовать и предотвратить аварию.

Когда выгоден «умный дом»?

По данным эксплуатации уже существующих объектов, можно провести сравнения трех вариантов конфигурации «умного дома»: простая, комфортабельная и конфигурация класса «люкс».
Если заменять существовавшее ранее стандартное решение на систему «умный дом» в простой конфигурации, ограничившись центральным управлением освещением и жалюзи, то использование этой системы просто нерентабельно — высокая стоимость устройств в несколько раз превысит стоимость электромонтажных работ по традиционной технологии автоматизации.
Если применить комфортную конфигурацию (добавив зональное регулирование температуры), то положение резко изменится. Шинное оборудование обеспечивает в этом случае значительно большие возможности, чем при реализации функции центрального управления освещением и жалюзи традиционным способом.
Снижение затрат на электромонтажные работы при этом почти полностью компенсирует более высокую стоимость материалов и компонентов системы.
Преимущество в цене в полной мере проявляется в том случае, если речь идет о конфигурации класса «люкс». Система «умный дом» имеет неоспоримое преимущество в тех случаях, когда помимо вышеперечисленных появляются требования по установке информационного табло, функций контроля помещений и систем здания автономной охранной сигнализацией, контроля наличия напряжения, протечек воды, пожарной сигнализации и т.п. Хотя составляющие системы несколько дороже обычных компонентов, стоимость инсталляционных работ в этом случае значительно ниже по сравнению с затратами на проектные, электромонтажные и наладочные работы по традиционной технологии автоматизации.

Вывод прост — чем выше требования, тем рентабельнее использование инсталляционной шины. При этом следует учитывать, что использование системы не только позволит существенно снизить эксплуатационные расходы, но и продлит срок службы электросети и приборов, сделает их эксплуатацию надежной и безопасной.

Проектируем офис XXI века

«Теория должна быть подкреплена практикой!» — решили мы на малом редакционном совете и обратились к ряду киевских компаний, проектирующих системы комплексной автоматизации зданий на базе оборудования различных фирм, с просьбой привести расчет комплектации и высказать пожелания по предложенному проекту.
Для рассмотрения был взят некий «виртуальный офис» (рис. 7) — тем, кто успел побывать у нас в редакции, планировка может показаться знакомой :).
К проекту нами были выставлены следующие требования.

Отопление — центральное, под каждым окном — отдельный радиатор.
Освещение:
•в помещении 1 — лампа накаливания 40 Вт;
•в помещении 2 — две группы люминесцентных ламп по 200 Вт каждая;
•в помещении 3 — одна группа люминесцентных ламп 300 Вт;
•в помещении 4 — одна группа люминесцентных ламп 100 Вт;
•в помещении 5 — одна группа люминесцентных ламп 150 Вт;
•в помещении 6 — одна группа люминесцентных ламп 400 Вт.
Вентиляция — в помещении 6, однофазный асинхронный двигатель 250 Вт.

Необходимые функции:
•для помещения 1 — включение света по сигналу датчика присутствия;
•для помещения 2 — режимы работы отопления «рабочий», «перерыв», «ночной», «проветривание»; освещение с поддержанием постоянного уровня освещенности по зонам 1 и 2; поддержание «ориентационного» освещения в зоне 1 в рабочем режиме офиса; включение и выключение вентилятора в помещении 6;
•для помещений 3, 4 и 5 — режимы работы отопления «рабочий», «перерыв», «ночной», «проветривание»; освещение с поддержанием постоянного уровня освещенности;
•для помещения 6 — освещение с включением и выключением по сигналу датчика присутствия.

Режимы работы освещения:
•«рабочий» режим предусматривает поддержание постоянного освещения на рабочих местах на уровне 500 Люкс;

•«ориентационный» (при отсутствии людей) — на уровне 100 Люкс.
Режимы работы отопления:
•«рабочий» — поддержание установленной на термостате температуры;
•«перерыв» — снижение температуры на 3 градуса;
•«ночной» — снижение температуры на 6 градусов;
•«проветривание» — отключение радиаторов.
Перевод в ночной режим производится вручную центральным выключателем. При этом:
•свет в офисе отключается;
•отопление переводится в режим «ночной»;
•отключается все электропитание, кроме холодильника (помеще-ние 2) и факса (п. 4);
•отключается вентилятор в п. 6.
Перевод в рабочий режим происходит автоматически, когда приходит первый сотрудник (по сигналу датчика присутствия в помещении 1).
Разработчикам было предложено составить спецификацию оборудования. Задание не было заочным тендером. Сравнивать оборудование разных производителей — занятие бессмысленное. Во-первых, устройства с одинаковым названием могут существенно отличаться по выполняемым функциям и, соответственно, по цене. Во-вторых, стоимость системы во многом определяется ценой командных устройств — сенсорных панелей и пр., а их выбор — вопрос не технический, а, скорее, эстетический.
Мы стремились выяснить примерный диапазон цен, чтобы ответить на вопрос — сколько, все-таки, стоит комфорт и какие факторы являются определяющими при установке подобного оборудования.
Результаты расчетов приведены в таблицах 1–3.
В сравнительной таблице представлено оборудование трех производителей: Jung и Merten (Германия) — на основе инсталляционной шины EIB и фирмы Lexel (Schnеider Electric) — на основе системы IHC (Intelligent House Control). Система IHC, в отличие от технологии EIB, является централизованной — все управление оборудованием производится центральным контроллером. Применяется для автоматизации небольших (до 500 кв. м) зданий, преимущественно частных домов.
Некоторые выводы
1. В нашем случае, как показали расчеты, стоимость оборудования разных производителей отличается несущественно, хотя этот пример нельзя рассматривать как типичный из-за высокой насыщенности командных и исполнительных устройств на сравнительно малой площади.
2. Система, которую мы предложили в качестве «технического задания», является базовой. В нее можно легко инсталлировать, скажем, оборудование для кондиционирования и вентиляции. Если дополнительно установить телефонный контроллер, система даже подобной комплектации может решать охранную и противопожарную задачи.
3. Функция энергосбережения в нашем «виртуальном офисе» не является определяющей при выборе централизованной системы управления. Подобная система в крупных офисах и производственных помещениях, когда происходит синхронное управление большими группами светильников и радиаторов, по расчетам специалистов, может экономить до 50% энергоносителей. В нашем же случае малая суммарная мощность ламп и центральное отопление не позволят достичь большой экономии. Тем не менее, попробуем в первом приближении рассчитать окупаемость нашей системы.
Так, при площади офиса 100 кв. ми действующих тарифах оплата за отопление составит 960 грн. в год (152 евро). Годовая же плата за расходуемую электроэнергию, при суммарной мощности ламп 1390 Вт и среднесуточном времени работы 6 ча-сов, составит 791 грн. (151 евро).
Если автоматика позволит уменьшить энергопотребление на 50%, оборудование окупится примерно за 40 лет.
При установке кондиционеров суммарной мощностью 6 кВт и их работе 100 дней в году по 10 часов дополнительная плата составит 936 грн. (176 евро) в год, и при 50% экономии общая окупаемость составит 25 лет.
Если система будет выполнять функции охраны офиса с возможностью дозвона на централизованный пульт, это нам сэкономит как минимум 120 евро в год (плюс экономия на стоимости охранного оборудования!) — в этой ситуации система окупится за 17 лет.
Если автоматика позволит обойтись без охранника, то система окупится примерно за 3 года.
В нашей ситуации цена оборудования приблизительно равна стоимости ремонта офиса бизнес-класса. Если система позволит избежать какой-либо экстремальной ситуации, приводящей к порче помещения или оборудования, она окупит себя сразу!
4. Основная задача централизованного управления оборудованием в предложенном проекте — повышение уровня комфорта. Экономический эффект от создания оптимальной рабочей обстановки трудно поддается подсчетам — здесь уже работает «человеческий фактор». Правильно настроенная система позволит лишний раз не отвлекаться от работы, снизить утомляемость и, в конечном счете — улучшить настроение!

Михаил ВЕТРИНСКИЙ