Od termostatu k automatizovanému riadeniu budov

Od termostatu k automatizovanému riadeniu budov

24. 08. 2021

Podľa štatistík sa budovy na celom svete na spotrebe energií podieľajú približne 40 %. Znížiť ich energetickú náročnosť, resp. zvýšiť energetickú účinnosť je preto jednou z veľkých úloh dnešnej doby. Ľudia navyše trávia vo vnútri budov veľkú časť života, a preto je veľmi dôležité vytvárať pre nich v budovách komfortné prostredie. Na to, aby bolo možné dosiahnuť vysokú mieru energetickej efektivity a súčasne aj užívateľského komfortu, je nevyhnutné celú budovu integrálne riadiť.

Komunikačný protokol BACnet

BACnet je určený pre siete automatizácie a riadenia budov. Bol navrhnutý tak, aby umožňoval komunikáciu automatizačných a riadiacich systémov budov v aplikáciách, ako je ovládanie vykurovania, vetrania a klimatizácie (HVAC), ovládanie osvetlenia, riadenie prístupu a systémy detekcie požiaru as nimi súvisiace zariadenia. Protokol BACnet poskytuje mechanizmy pre počítačovo ovládané zariadenia automatizácie budov, vďaka ktorým môže dochádzať k výmene informácií bez ohľadu na konkrétnu podobu realizovaných služieb v danej budove.

Tento tlak na prevádzkovateľov budov je ešte umocnený tým, že v stále viac digitalizovanom svete rastú očakávania, že budovy sa budú tomuto vývoju priebežne prispôsobovať. Je preto zrejmé, že na neustále sa meniace požiadavky môže reagovať adekvátne iba vysoko flexibilný a škálovateľný systém automatizácie budov. Takýmto systémom je otvorené a modulárne riešenie Desigo, ktoré spĺňa všetky tieto nároky. Pomáha vytvárať prostredie, v ktorom sa ľudia cítia príjemne a ktoré pozitívne pôsobia na ich zdravie, produktivitu aj kreativitu. To všetko pri maximálne efektívnom hospodárení s energiami.

Historické míľniky

Komfort, ktorý dnes Desigo ponúka, však nespadol zhora. Je výsledkom dlhého vývoja, ktorý začal už pred niekoľkými storočiami. Za prvý historicky doložený pokus o mechanizáciu riadenia budovy je možné považovať vynález primitívneho ortuťového termostatu Cornelia Drebbela. Tento v Londýne žijúci Holanďan vynašiel okolo roku 1600 regulačné zariadenie so spätnou väzbou, ktoré dokázalo udržiavať konštantnú teplotu v kuracej liahni. Okrem toho Drebbel vyvinul aj prvý klimatizačný systém. Na jeho živote je zaujímavé aj to, že sa zaoberal aj alchýmiou av rokoch 1610 – 1612 sa zdržiaval na pozvanie cisára Rudolfa II., známeho podporovateľa alchymistov, v Prahe. Ďalším míľnikom bol rok 1883, kedy Warren Seymour Johnson, učiteľ z amerického Milwaukee, vynašiel termostat, ktorý už niesol určité rysy toho, čo dnes označujeme za systém riadenia budovy. Johnson bol frustrovaný z toho, že v triedach nešlo regulovať výkyvy teploty. Vynašiel preto automatický viaczónový pneumatický riadiaci systém, ktorým problém vyriešil. Systém obsahoval bimetalový termostat na kontrolu priechodu vzduchu tryskou, a tým riadil pilotný regulátor. Zosilnený vzduchový signál z regulátora následne ovládal parný alebo horúcovodný ventil na tepelnom výmenníku alebo riadil klapku klimatizačného systému. Johnson si tento systém nechal v roku 1895 patentovať. Jeho riešenie sa postupne rozšírilo a vedľa škôl našlo uplatnenie aj v kancelárskych budovách, nemocniciach alebo hoteloch. Zákazok začalo rýchlo pribúdať a Johnson, aby ich dokázal uspokojiť, založil spoločnosť Johnson Electric Service Company, z ktorej sa neskôr stal koncern Johnson Controls. Vynašiel preto automatický viaczónový pneumatický riadiaci systém, ktorým problém vyriešil. Systém obsahoval bimetalový termostat na kontrolu priechodu vzduchu tryskou, a tým riadil pilotný regulátor. Zosilnený vzduchový signál z regulátora následne ovládal parný alebo horúcovodný ventil na tepelnom výmenníku alebo riadil klapku klimatizačného systému. Johnson si tento systém nechal v roku 1895 patentovať. Jeho riešenie sa postupne rozšírilo a vedľa škôl našlo uplatnenie aj v kancelárskych budovách, nemocniciach alebo hoteloch. Zákazok začalo rýchlo pribúdať a Johnson, aby ich dokázal uspokojiť, založil spoločnosť Johnson Electric Service Company, z ktorej sa neskôr stal koncern Johnson Controls.

INTEGROVANÁ PLATFORMA DESIGO CC

Na vrchole doterajšej, už veľmi dlhej histórie snáh o efektívne riadenie a automatizáciu budov stojí systém Desigo CC. Vďaka jeho škálovateľnosti a modularite ho možno využiť na automatizáciu, riadenie, dohľad a optimalizáciu prevádzky jednej alebo viacerých technológií v budovách rôznych veľkostí. Popri kompletnom portfóliu nástrojov na riadenie vykurovania, vetrania, klimatizácie či osvetlenia ponúka aj najflexibilnejší riadiaci systém pre správu budovy (BMS). Využívanie jedinej a efektívnej platformy, akou je práve Desigo CC, na správu všetkých technológií v budove tak prináša jej výrazné zjednodušenie – ako v oblasti jednotlivých pracovných postupov, tak analýzy dát či optimalizácie prevádzky celého objektu. Nie je nutné príliš zdôrazňovať, že vďaka jednotnému a unifikovanému prístupu ku všetkým technológiám, aký ponúka Desigo CC, je tiež možné dosiahnuť značné časové a finančné úspory.

Hľadanie štandardu

Prvé skutočné riadiace systémy budov fungovali na pneumatickej báze a riadila sa nimi vzduchotechnika, teda to, čo je dnes súčasťou HVAC (heating, ventilation and air conditioning). V západnom svete, najmä v metropolitných oblastiach, sa začali výraznejšie šíriť v 60. rokoch minulého storočia. 80. roky sa niesli v znamení nástupu analógových elektronických riadiacich zariadení. Tá oproti svojim pneumatickým predchodcom poskytovala rýchlejšiu odozvu a vyššiu presnosť. O skutočnej automatizácii riadenia však môžeme hovoriť až v 90. rokoch, kedy sa na scéne objavili prvé digitálne systémy označované ako Direct Digital Control (DDC). V polovici 90. rokov tiež začalo dochádzať k pripájaniu riadiacich systémov k rýchlo expandujúcemu internetu. Pretože však pre digitálnu komunikáciu tohto typu vtedy ešte neexistovali žiadne štandardy, vytvorili si výrobcovia svoje vlastné komunikačné metódy. Automatizačné systémy tak postrádali interoperabilitu a nedokázali prepájať produkty od rôznych výrobcov. To potom často znamenalo, že budova bola de facto daným technologickým dodávateľom „uzamknutá“. Na konci 90. rokov a najmä potom v prvom desaťročí nového milénia preto silneli snahy o štandardizáciu otvorených komunikačných systémov. Americký Zväz inžinierov pre vykurovanie, chladenie a klimatizáciu (ASHRAE) vtedy vyvinul komunikačný protokol BACnet, ktorý sa celosvetovo presadil a stal priemyselným otvoreným štandardom. Na vývoji tohto protokolu sa ale začalo pracovať už od roku 1987, kedy sa v americkom Nashville konalo prvé zasadnutie výboru ASHRAE zostaveného špeciálne pre prípravu BACnet. V americkom štandardizačnom systéme ANSI/ASHRAE je štandardom od roku 1995 (Standard 135), v ISO od roku 2003 (ISO 16484-5).

Pre vyššiu bezpečnosť

V súčasnej dobe je vyvíjaný nový štandard BACnet Secure Connect (BACnet/SC), ktorý by mal existujúci BACnet/IP nahradiť. Jedná sa o zabezpečenú, šifrovanú spojovú vrstvu, ktorá je navrhnutá tak, aby spĺňala nároky a zásady na modernú komunikačnú vrstvu prepájajúcu automatizačnú a riadiacu úroveň automatizácie budovy, pričom zároveň spĺňa všetky požiadavky v rámci kybernetickej bezpečnosti. Vývoj tohto nového štandardu si vynútila rastúcu potrebu používať štandardizované a často už existujúce sieťové IP infraštruktúry pre komunikáciu cez BACnet. Nový protokol s možnosťou šifrovanej komunikácie by teda mal byť kľúčovým bezpečnostným prvkom v sieťových technológiách budov, resp. v internete vecí budov (Building Internet of Things – BIoT). Vedľa BACnet existujú ešte ďalšie veľmi používané protokoly, napríklad EIB/KNX, Modbus, LON alebo M-Bus. V tejto súvislosti je pritom potrebné spomenúť skutočnosť, že Európska inštalačná zbernica EIB (European Installation Bus) vznikla z elektroinštalačnej zbernice Instabus firmy Siemens. Jej prostredníctvom už mohli byť bez problémov prepájané zariadenia rôznych výrobcov. Následné vytvorenie štandardu KNX znamenalo, že sa pôvodne rýdzo európska zbernica EIB stala medzinárodne uznávanou technológiou.

Flexibilné Desigo

Riešenie Desigo od spoločnosti Siemens sa vyznačuje veľkou otvorenosťou. Jeho obrovskou výhodou je, že ako základnú komunikačnú platformu využíva práve protokol BACnet. Ten najefektívnejším spôsobom spája automatizačné a riadiace úrovne budovy. Desigo ale aktívne využíva aj ďalšie otvorené štandardy, ako je KNX, Modbus, M-Bus, DALI-2 a ďalšie.

Room Automation

Riešením, ktoré integruje riadenie vykurovania, vetrania, klimatizácie, osvetlenia a tienenia do jedného koordinovaného a kompaktného celku, je Desigo Room Automation. Nielenže dokáže vytvárať optimálnu vnútornú klímu (riadenie teploty, relatívnej vlhkosti a koncentrácia oxidu uhličitého), ale vie tiež maximálne efektívne využívať denné osvetlenie. Veľkou prednosťou celého systému je rad ovládačov rodiny Total Room Automation (TRA) pre integrované riadenie jednotlivých miestností. Prevádzkovatelia aj užívatelia tak majú možnosť aktívne sa zapojiť do hospodárenia s energiami, ktorého výsledkom je trvalé zníženie energetickej náročnosti i nákladov na údržbu. Systém TRA zaisťuje riadenie kúrenia, vetrania a klimatizácie, riadenie osvetlenia a ovládania žalúzií a súčasne optimalizuje spotrebu energie pomocou inovačnej funkcie s názvom RoomOptiControl, ktorá automaticky detekuje nadbytočnú spotrebu energie v miestnosti a používateľa na ňu upozorní.

Desigo Control Point

Desigo Control Point je systém na ovládanie a monitorovanie vykurovania, vetrania, klimatizácie, osvetlenia a tienenia v menších a stredne veľkých objektoch. Umožňuje dohľad nad technológiami prostredníctvom dotykových panelov umiestnených na dverách rozvádzačov alebo kdekoľvek v miestnostiach. Vďaka svojmu komplexnému poňatiu je určený ako na ovládanie primárnych zdrojov tepla, chladu a vzduchotechniky, tak na ovládanie jednotlivých miestností, ako sú napríklad kancelárske priestory, zasadacie miestnosti alebo konferenčné sály.

Desigo PXC

Riešením určeným na reguláciu a monitorovanie zdrojov tepla, chladu a vzduchotechniky je produktové portfólio Desigo PX. Vyznačuje sa vysokou spoľahlivosťou a rozsiahlou funkcionalitou spĺňajúcou všetky nároky na riadiaci systém budovy. Portfólio procesných podstaníc Desigo PXC určených na reguláciu kotolní, výmenníkových staníc, strojovní vzduchotechnik a ďalších technických zariadení budov už niekoľko rokov úspešne nadväzuje na svojich predchodcov Unigyr, Visonik alebo Integral.

Sdílet článek

Chcete vediet viac? Napíšte nám

Odoslaním formulára súhlasím so spracovaním osobných údajov. Vyplnené osobné údaje budeme spracovávať za účelom spracovania vášho dopytu alebo dotazu. Vďaka tomu vám budeme môcť čo najskôr odpovedať a vyriešiť vašu požiadavku. Pre viac informácií kliknite tu.