Automatyka budynkowa - Building automation

Automatyka budynku to automatyczne scentralizowane sterowanie systemami HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja) , elektrycznymi, oświetleniowymi , zacieniającymi, kontroli dostępu , systemami bezpieczeństwa i innymi powiązanymi systemami budynku za pośrednictwem systemu zarządzania budynkiem (BMS) lub systemu automatyki budynku (BAS). ) . Celem automatyki budynkowej jest poprawa komfortu użytkowników, wydajna praca systemów budynkowych, zmniejszenie zużycia energii, zmniejszenie kosztów eksploatacji i utrzymania, zwiększone bezpieczeństwo, dokumentacja wydajności historycznej, zdalny dostęp/kontrola/obsługa oraz poprawa cyklu życia sprzętu i powiązanych mediów .

Automatyka budynkowa to przykład rozproszonego systemu sterowania – sieci komputerowej urządzeń elektronicznych przeznaczonych do monitorowania i sterowania systemami w budynku.

Podstawowa funkcjonalność BAS utrzymuje klimat budynku w określonym zakresie, zapewnia oświetlenie pomieszczeń na podstawie harmonogramu zajętości (w przypadku braku jawnych przełączników na odwrót), monitoruje wydajność i awarie urządzeń we wszystkich systemach oraz zapewnia alarmy o nieprawidłowym działaniu dla personelu technicznego budynku. System BAS powinien obniżyć koszty energii i utrzymania budynku w porównaniu z budynkiem niekontrolowanym. Większość budynków komercyjnych, instytucjonalnych i przemysłowych wybudowanych po 2000 roku zawiera BAS. Wiele starszych budynków zostało wyposażonych w nowy system BAS, zazwyczaj finansowany z oszczędności energii i ubezpieczeń oraz innych oszczędności związanych z zapobiegawczą konserwacją i wykrywaniem usterek.

Budynek kontrolowany przez BAS jest często określany jako inteligentny budynek, „inteligentny budynek” lub (w przypadku rezydencji) „ inteligentny dom ”. W 2018 roku w Klaukkala w Finlandii powstał jeden z pierwszych na świecie inteligentnych domów w postaci pięciopiętrowego apartamentowca, wykorzystujący rozwiązanie Kone Residential Flow stworzone przez KONE , pozwalające nawet smartfonowi pełnić rolę klucza do domu. Budynki komercyjne i przemysłowe historycznie opierały się na solidnych, sprawdzonych protokołach (takich jak BACnet ), podczas gdy protokoły zastrzeżone (takie jak X-10 ) były używane w domach. Ostatnie standardy IEEE (zwłaszcza IEEE 802.15.4 , IEEE 1901 i IEEE 1905.1 , IEEE 802.21 , IEEE 802.11ac , IEEE 802.3at ) oraz wysiłki konsorcjów, takie jak nVoy (który weryfikuje zgodność z IEEE 1905.1) lub QIVICON dostarczyły opartej na standardach podstawy dla heterogenicznych tworzenie sieci wielu urządzeń w wielu sieciach fizycznych do różnych celów, a jakość usług i przełączanie awaryjne gwarantuje odpowiednie wsparcie zdrowia i bezpieczeństwa ludzi. W związku z tym użytkownicy komercyjni, przemysłowi, wojskowi i inni użytkownicy instytucjonalni używają obecnie systemów różniących się od systemów domowych głównie skalą. Zobacz automatykę domową, aby uzyskać więcej informacji na temat systemów klasy podstawowej, nVoy, 1905.1, oraz głównych firmowych dostawców, którzy wdrażają lub opierają się tej tendencji do integracji standardów.

Prawie wszystkie wielopiętrowe zielone budynki są zaprojektowane tak, aby pomieścić BAS w zakresie charakterystyki oszczędzania energii, powietrza i wody. Odpowiedź na zapotrzebowanie urządzeń elektrycznych jest typową funkcją BAS, podobnie jak bardziej wyrafinowane monitorowanie wentylacji i wilgotności wymagane w przypadku „szczelnie” izolowanych budynków. Większość zielonych budynków wykorzystuje również jak najwięcej urządzeń prądu stałego o małej mocy. Nawet projekt domu pasywnego, który nie zużywa żadnej energii netto, będzie zazwyczaj wymagał BAS do zarządzania wychwytywaniem ciepła , zacienianiem i wentylacją oraz planowaniem użytkowania urządzenia.

System automatyki

Termin system automatyki budynkowej , w luźnym znaczeniu, odnosi się do każdego elektrycznego systemu sterowania, który służy do sterowania systemem ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji budynków (HVAC). Nowoczesny BAS może również sterować oświetleniem wewnętrznym i zewnętrznym, a także ochroną, alarmami przeciwpożarowymi i w zasadzie wszystkim, co jest elektryczne w budynku. Stare systemy sterowania HVAC , takie jak termostaty przewodowe 24 V DC lub sterowanie pneumatyczne, są formą automatyzacji, ale brakuje im elastyczności i integracji nowoczesnych systemów.

Autobusy i protokoły

Większość sieci automatyki budynkowej składa się z głównej i wtórnej magistrali, która łączy sterowniki wysokiego poziomu (zwykle wyspecjalizowane w automatyce budynku, ale mogą to być ogólne programowalne sterowniki logiczne ) ze sterownikami niższego poziomu, urządzeniami wejścia/wyjścia i interfejsem użytkownika (znanym również jako urządzenie interfejsu ludzkiego). Otwarty protokół ASHRAE BACnet lub otwarty protokół LonTalk określają sposób współdziałania większości takich urządzeń. Nowoczesne systemy wykorzystują SNMP do śledzenia zdarzeń, opierając się na dziesięcioleciach historii z protokołami opartymi na SNMP w świecie sieci komputerowych.

Fizyczna łączność między urządzeniami była historycznie zapewniana przez dedykowane światłowód , Ethernet , ARCNET , RS-232 , RS-485 lub niskoprzepustową sieć bezprzewodową specjalnego przeznaczenia . Nowoczesne systemy opierają się na wieloprotokołowych, heterogenicznych sieciach opartych na standardach, takich jak ta określona w standardzie IEEE 1905.1 i zweryfikowana przez znak audytu nVoy . Obejmują one zazwyczaj tylko sieci oparte na protokole IP, ale mogą korzystać z dowolnego istniejącego okablowania, a także integrować sieci zasilające przez obwody prądu przemiennego, obwody prądu stałego Power over Ethernet o małej mocy, sieci bezprzewodowe o dużej przepustowości, takie jak LTE i IEEE 802.11n i IEEE 802.11. AC i często integrują je za pomocą specyficznego dla budynku bezprzewodowego otwartego standardu mesh ZigBee ).

Zastrzeżony sprzęt dominuje na rynku kontrolerów. Każda firma posiada sterowniki do konkretnych zastosowań. Niektóre z nich są zaprojektowane z ograniczonym sterowaniem i brakiem interoperacyjności, na przykład proste, pakowane jednostki dachowe do HVAC. Oprogramowanie zazwyczaj nie integruje się dobrze z pakietami innych dostawców. Współpraca odbywa się tylko na poziomie Zigbee/BACnet/LonTalk.

Obecne systemy zapewniają interoperacyjność na poziomie aplikacji, umożliwiając użytkownikom mieszanie i dopasowywanie urządzeń różnych producentów oraz integrację z innymi kompatybilnymi systemami sterowania budynkiem . Zwykle opierają się one na protokole SNMP , od dawna używanym w tym samym celu do integracji różnych urządzeń sieciowych w jedną spójną sieć.

Rodzaje wejść i wyjść

Czujniki

Wejścia analogowe służą do odczytu pomiaru zmiennej. Przykładami są czujniki temperatury , wilgotności i ciśnienia, którymi mogą być termistor , 4–20 mA , 0–10 V lub platynowy termometr oporowy (rezystancyjny czujnik temperatury) lub czujniki bezprzewodowe .

Wejście cyfrowe wskazuje, że urządzenie jest włączone lub wyłączone. Niektóre przykłady wejść cyfrowych będzie przełącznik stykowy drzwi prądową, przepływ powietrza przełącznik lub odłączeniu napięcia przekaźnik styku (styk). Wejścia cyfrowe mogą być również wejściami impulsowymi zliczającymi impulsy w określonym czasie. Przykładem jest przepływomierz turbinowy przesyłający dane o przepływie jako częstotliwość impulsów na wejście.

Nieinwazyjne monitorowanie obciążenia to oprogramowanie opierające się na cyfrowych czujnikach i algorytmach do wykrywania urządzeń lub innych obciążeń na podstawie elektrycznych lub magnetycznych charakterystyk obwodu. Jednak wykrywa zdarzenie za pomocą środków analogowych. Są one niezwykle ekonomiczne w eksploatacji i przydatne nie tylko do identyfikacji, ale także do wykrywania stanów nieustalonych podczas rozruchu , usterek linii lub urządzeń itp.

Sterownica

Wyjścia cyfrowe sterują prędkością lub położeniem urządzenia, takiego jak przemiennik częstotliwości , przetwornik IP ( prąd do pneumatyki ) lub siłownik zaworu lub przepustnicy . Przykładem jest zawór ciepłej wody otwierający się o 25% w celu utrzymania wartości zadanej . Innym przykładem jest przemiennik częstotliwości, który powoli rozpędza silnik, aby uniknąć trudnego rozruchu.

Wyjścia analogowe służą do otwierania i zamykania przekaźników i przełączników, a także do sterowania obciążeniem na polecenie. Przykładem może być włączenie świateł parkingowych, gdy fotokomórka wskazuje, że na zewnątrz jest ciemno. Innym przykładem może być otwarcie zaworu poprzez umożliwienie przejścia 24VDC/AC przez wyjście zasilające zawór. Wyjścia analogowe mogą być również wyjściami impulsowymi emitującymi częstotliwość impulsów w określonym przedziale czasu. Przykładem jest licznik energii obliczający kWh i odpowiednio emitujący częstotliwość impulsów.

Infrastruktura

Kontroler

Kontrolery to zasadniczo małe, specjalnie zaprojektowane komputery z funkcjami wejścia i wyjścia. Sterowniki te są dostępne w różnych rozmiarach i możliwościach do sterowania urządzeniami powszechnie stosowanymi w budynkach oraz do sterowania podsieciami sterowników.

Wejścia umożliwiają sterownikowi odczyt temperatury, wilgotności, ciśnienia, przepływu prądu, przepływu powietrza i innych istotnych czynników. Wyjścia umożliwiają kontrolerowi wysyłanie sygnałów sterujących i sterujących do urządzeń podrzędnych oraz do innych części systemu. Wejścia i wyjścia mogą być cyfrowe lub analogowe. Wyjścia cyfrowe są również czasami nazywane dyskretnymi w zależności od producenta.

Sterowniki stosowane w automatyce budynkowej można podzielić na trzy kategorie: programowalne sterowniki logiczne (PLC), sterowniki systemowe/sieciowe oraz sterowniki terminali. Jednak może istnieć również dodatkowe urządzenie w celu zintegrowania systemów innych firm (np. autonomiczny system AC) z centralnym systemem automatyki budynkowej.

Sterowniki urządzeń końcowych zwykle są przystosowane do sterowania oświetleniem i/lub prostszymi urządzeniami, takimi jak pakietowa jednostka dachowa, pompa ciepła, skrzynka VAV, klimakonwektor itp. Instalator zazwyczaj wybiera jedną z dostępnych wstępnie zaprogramowanych osobowości najlepiej dopasowaną do urządzenia być kontrolowanym i nie musi tworzyć nowej logiki sterowania.

Okupacja

Zajętość to jeden z dwóch lub więcej trybów pracy systemu automatyki budynkowej. Inne popularne tryby to tryb wolny, poranna rozgrzewka i nocna obniżka.

Obłożenie jest zwykle oparte na harmonogramach pory dnia. W trybie obecności system BAS ma na celu zapewnienie komfortowego klimatu i odpowiedniego oświetlenia, często ze sterowaniem strefowym, tak aby użytkownicy po jednej stronie budynku mieli inny termostat (lub inny system lub podsystem) niż użytkownicy po przeciwnej stronie Strona.

Czujnik temperatury w strefie przekazuje informację zwrotną do sterownika, dzięki czemu może on w razie potrzeby zapewnić ogrzewanie lub chłodzenie.

Jeśli jest włączony, tryb porannej rozgrzewki (MWU) następuje przed zajętością. Podczas porannej rozgrzewki system BAS stara się doprowadzić budynek do wartości zadanej dokładnie w czasie, gdy jest on zajęty. BAS często uwzględnia warunki zewnętrzne i doświadczenia historyczne, aby zoptymalizować MWU. Nazywa się to również zoptymalizowanym startem .

Obejście to ręcznie inicjowane polecenie do BAS. Na przykład wiele czujników temperatury montowanych na ścianie będzie wyposażonych w przycisk, który wymusza przejście systemu w tryb obecności na określoną liczbę minut. Tam, gdzie są obecne, interfejsy sieciowe umożliwiają użytkownikom zdalne zainicjowanie nadpisania w BAS.

Niektóre budynki wykorzystują czujniki obecności do aktywacji oświetlenia lub klimatyzacji. Biorąc pod uwagę możliwość długiego czasu realizacji, zanim pomieszczenie stanie się wystarczająco chłodne lub ciepłe, klimatyzacja często nie jest inicjowana bezpośrednio przez czujnik obecności.

Oświetlenie

Oświetlenie może być włączane, wyłączane lub ściemniane za pomocą automatyki budynku lub systemu sterowania oświetleniem w oparciu o porę dnia lub za pomocą czujnika obecności, fotoczujników i timerów. Typowym przykładem jest włączenie świateł w pomieszczeniu na pół godziny od momentu wykrycia ostatniego ruchu. Fotokomórka umieszczona na zewnątrz budynku może wykrywać ciemność i porę dnia oraz modulować światła w biurach zewnętrznych i na parkingu.

Oświetlenie jest również dobrym kandydatem do reagowania na zapotrzebowanie, ponieważ wiele systemów sterowania zapewnia możliwość przyciemniania (lub wyłączania) świateł w celu skorzystania z zachęt i oszczędności związanych z DR.

W nowszych budynkach sterowanie oświetleniem może być oparte na cyfrowym adresowalnym interfejsie oświetleniowym (DALI) magistrali polowej . Lampy ze statecznikami DALI są w pełni ściemniane. DALI może również wykrywać awarie lamp i stateczników w oprawach DALI i sygnalizować awarie.

Zacienienie i przeszklenie

Zacienienie i przeszklenie to podstawowe elementy systemu budynku, które wpływają na komfort wizualny, akustyczny i termiczny użytkowników oraz zapewniają mieszkańcom widok na zewnątrz. Zautomatyzowane systemy zacieniania i przeszklenia to rozwiązania do kontrolowania zysków ciepła słonecznego i olśnienia. Odnosi się do wykorzystania technologii do sterowania zewnętrznymi lub wewnętrznymi urządzeniami zaciemniającymi (takimi jak żaluzje i rolety) lub samym przeszkleniem. System aktywnie i szybko reaguje na różne zmieniające się dane zewnętrzne (takie jak energia słoneczna, wiatr) oraz zmieniające się środowisko wewnętrzne (takie jak temperatura, natężenie oświetlenia i wymagania użytkowników). Systemy zacieniania i przeszklenia budynków mogą przyczynić się do poprawy temperatury i oświetlenia, zarówno z punktu widzenia oszczędności energii, jak i komfortu.

Cieniowanie dynamiczne

Dynamiczne urządzenia zacieniające umożliwiają kontrolę światła dziennego i energii słonecznej wchodzącej do środowiska zabudowanego w zależności od warunków zewnętrznych, zapotrzebowania na światło dzienne i pozycji nasłonecznienia. Typowe produkty to żaluzje , rolety , żaluzje i żaluzje. Są one najczęściej instalowane po wewnętrznej stronie systemu przeszklenia ze względu na niskie koszty utrzymania, ale mogą być również stosowane na zewnątrz lub w połączeniu obu.

Centrale wentylacyjne

Większość urządzeń klimatyzacyjnych miesza powietrze powrotne i powietrze zewnętrzne, więc wymagana jest mniejsza temperatura/wilgotność. Może to zaoszczędzić pieniądze, używając mniej wody schłodzonej lub podgrzanej (nie wszystkie centrale klimatyzacyjne wykorzystują obiegi wody lodowej lub gorącej). Do utrzymania zdrowego powietrza w budynku potrzebna jest pewna ilość powietrza zewnętrznego. Aby zoptymalizować efektywność energetyczną przy jednoczesnym utrzymaniu zdrowej jakości powietrza w pomieszczeniach (IAQ) , wentylacja sterowana zapotrzebowaniem (lub kontrolowana) (DCV) dostosowuje ilość powietrza zewnętrznego na podstawie zmierzonych poziomów zajętości.

Analogowe lub cyfrowe czujniki temperatury mogą być umieszczane w przestrzeni lub pomieszczeniu, kanałach powietrza wywiewanego i nawiewanego , a czasem powietrza zewnętrznego. Siłowniki umieszczone są na zaworach wody gorącej i lodowej, przepustnicy powietrza zewnętrznego i powietrza powrotnego. Wentylator nawiewny (i powrót, jeśli dotyczy) jest uruchamiany i zatrzymywany w zależności od pory dnia, temperatury, ciśnienia w budynku lub kombinacji.

Centrale wentylacyjne o stałej objętości

Mniej wydajnym typem centrali wentylacyjnej jest „centrala wentylacyjna o stałej objętości” lub CAV. Wentylatory w CAV nie mają regulatorów prędkości. Zamiast tego CAV otwierają i zamykają przepustnice i zawory doprowadzające wodę, aby utrzymać temperaturę w pomieszczeniach budynku. Ogrzewają lub schładzają pomieszczenia, otwierając lub zamykając zawory wody lodowej lub gorącej, które zasilają ich wewnętrzne wymienniki ciepła . Generalnie jeden CAV obsługuje kilka pomieszczeń.

Centrale wentylacyjne o zmiennej objętości

Bardziej wydajną jednostką jest „ jednostka uzdatniania powietrza o zmiennej objętości powietrza (VAV)” lub VAV. VAV dostarczają sprężone powietrze do skrzynek VAV, zwykle jedną skrzynkę na pomieszczenie lub obszar. Obsługa powietrza VAV może zmienić ciśnienie w skrzynkach VAV, zmieniając prędkość wentylatora lub dmuchawy z napędem o zmiennej częstotliwości lub (mniej wydajnie) przesuwając łopatki kierujące wlotu do wentylatora o stałej prędkości. Ilość powietrza determinowana jest potrzebami przestrzeni obsługiwanych przez skrzynki VAV.

Każda skrzynka VAV dostarcza powietrze do małej przestrzeni, takiej jak biuro. Każde pudełko ma przepustnicę, która jest otwierana lub zamykana w zależności od tego, ile ogrzewania lub chłodzenia jest wymagane w jego przestrzeni. Im więcej skrzynek jest otwartych, tym więcej powietrza jest potrzebne i większa ilość powietrza jest dostarczana przez centralę VAV.

Niektóre skrzynki VAV mają również zawory ciepłej wody i wewnętrzny wymiennik ciepła. Zawory ciepłej i zimnej wody są otwierane lub zamykane w zależności od zapotrzebowania na ciepło dostarczanej przez nie przestrzeni. Te ogrzewane skrzynki VAV są czasami używane tylko na obwodzie, a strefy wewnętrzne służą tylko do chłodzenia.

Minimalny i maksymalny CFM musi być ustawiony na skrzynkach VAV, aby zapewnić odpowiednią wentylację i właściwą równowagę powietrza.

Centrala wentylacyjna (AHU) Kontrola temperatury powietrza wylotowego

Jednostki wentylacyjne (AHU) i jednostki dachowe (RTU), które obsługują wiele stref, powinny automatycznie zmieniać WARTOŚĆ NASTAWIONĄ TEMPERATURY POWIETRZA NA WYLOTU w zakresie 55 F do 70 F. Regulacja ta zmniejsza zużycie energii na chłodzenie, ogrzewanie i wentylator. Gdy temperatura zewnętrzna jest poniżej 70 F, w strefach o bardzo małych obciążeniach chłodniczych, podniesienie temperatury powietrza nawiewanego zmniejsza wykorzystanie dogrzewania na poziomie strefy.

Systemy hybrydowe VAV

Inną odmianą jest hybryda systemów VAV i CAV. W tym systemie strefy wewnętrzne działają jak w systemie VAV. Strefy zewnętrzne różnią się tym, że ogrzewanie jest dostarczane przez wentylator grzewczy umieszczony centralnie zwykle z wężownicą grzejną zasilaną z kotła budowlanego. Ogrzane powietrze jest kierowane do zewnętrznych dwukanałowych skrzynek mieszających i przepustnic sterowanych przez termostat strefowy, żądający schłodzonego lub ogrzanego powietrza w zależności od potrzeb.

Centralny zakład

Potrzebna jest centralna instalacja do zasilania w wodę central wentylacyjnych. Może zasilać instalację wody lodowej , ciepłej wody i wody skraplacza , a także transformatory i zasilacz pomocniczy do zasilania awaryjnego. Jeśli są dobrze zarządzane, często mogą sobie nawzajem pomagać. Na przykład, niektóre elektrownie wytwarzają energię elektryczną w okresach szczytowego zapotrzebowania za pomocą turbiny gazowej, a następnie wykorzystują gorące spaliny turbiny do podgrzewania wody lub zasilania chłodziarki absorpcyjnej .

System wody lodowej

Woda lodowa jest często używana do chłodzenia powietrza i wyposażenia budynku. System wody lodowej będzie wyposażony w agregat (y) i pompy . Analogowe czujniki temperatury mierzą przewody doprowadzające i powrotne wody lodowej . Agregaty chłodnicze są włączane i wyłączane sekwencyjnie, aby schłodzić dostarczaną wodę lodową.

Agregat to agregat chłodniczy przeznaczony do wytwarzania chłodnej (schłodzonej) wody do celów chłodzenia pomieszczeń. Schłodzona woda jest następnie cyrkulowana do jednej lub więcej wężownic chłodzących znajdujących się w centralach wentylacyjno-klimatyzacyjnych, klimakonwektorach lub jednostkach indukcyjnych. Dystrybucja wody lodowej nie jest ograniczona limitem separacji 100 stóp, który dotyczy systemów DX, dlatego systemy chłodzenia oparte na wodzie lodowej są zwykle stosowane w większych budynkach. Kontrola wydajności w systemie wody lodowej jest zwykle osiągana poprzez modulację przepływu wody przez wężownice; w ten sposób wiele wężownic może być obsługiwanych z jednego agregatu chłodniczego bez uszczerbku dla sterowania jakąkolwiek pojedynczą jednostką. Chillery mogą działać na zasadzie sprężania pary lub na zasadzie absorpcji. Agregaty chłodnicze z kompresją pary mogą wykorzystywać konfiguracje sprężarek tłokowych, odśrodkowych, śrubowych lub rotacyjnych. Chillery tłokowe są powszechnie stosowane dla wydajności poniżej 200 ton; Chillery odśrodkowe są zwykle używane w celu zapewnienia większej wydajności; Chillery obrotowe i śrubowe są rzadziej stosowane, ale nie są rzadkie. Odprowadzanie ciepła z agregatu chłodniczego może odbywać się za pomocą skraplacza chłodzonego powietrzem lub wieży chłodniczej (oba omówione poniżej). Agregaty chłodnicze z kompresją pary mogą być połączone ze skraplaczem chłodzonym powietrzem, aby zapewnić agregat chłodniczy, który byłby instalowany poza przegrodą budynku. Chillery z kompresją pary mogą być również zaprojektowane do instalowania oddzielnie od agregatu skraplającego; normalnie taki agregat chłodniczy byłby zainstalowany w zamkniętej centralnej przestrzeni zakładu. Chillery absorpcyjne są przeznaczone do instalowania oddzielnie od agregatu skraplającego.

System wodny skraplacza

Wieże chłodnicze i pompy służą do dostarczania chłodnej wody ze skraplacza do agregatów chłodniczych . Ponieważ dopływ wody przez skraplacz do agregatów wody lodowej musi być stały, w wentylatorach wieży chłodniczej powszechnie stosuje się napędy o zmiennej prędkości w celu kontrolowania temperatury. Właściwa temperatura wieży chłodniczej zapewnia prawidłowe ciśnienie w głowicy czynnika chłodniczego w agregacie. Stosowana nastawa wieży chłodniczej zależy od używanego czynnika chłodniczego. Analogowe czujniki temperatury mierzą przewody zasilające i powrotne skraplacza.

System ciepłej wody

System ciepłej wody dostarcza ciepło do centrali wentylacyjnej budynku lub nagrzewnic skrzynkowych VAV wraz z nagrzewnicami ciepłej wody użytkowej ( podgrzewacz wody ). System ciepłej wody będzie miał kocioł ( kocioł ) i pompy. Analogowe czujniki temperatury są umieszczone w przewodach zasilających i powrotnych ciepłej wody. Do sterowania temperaturą obiegu wody grzewczej zwykle stosuje się pewien typ zaworu mieszającego. Kocioł(y) i pompy są włączane i wyłączane sekwencyjnie w celu utrzymania zasilania.

Instalacja i integracja napędów o zmiennej częstotliwości może obniżyć zużycie energii przez pompy obiegowe budynku do około 15% tego, co były używane wcześniej. Przetwornica częstotliwości działa poprzez modulację częstotliwości energii elektrycznej dostarczanej do silnika, który zasila. W USA sieć elektryczna wykorzystuje częstotliwość 60 Hz lub 60 cykli na sekundę. Napędy o zmiennej częstotliwości są w stanie zmniejszyć moc i zużycie energii silników poprzez obniżenie częstotliwości energii elektrycznej dostarczanej do silnika, jednak zależność między mocą silnika a zużyciem energii nie jest liniowa. Jeśli przemiennik częstotliwości dostarcza prąd do silnika z częstotliwością 30 Hz, moc wyjściowa silnika będzie wynosić 50%, ponieważ 30 Hz podzielone przez 60 Hz to 0,5 lub 50%. Zużycie energii silnika pracującego z częstotliwością 50% lub 30 Hz nie wyniesie 50%, lecz około 18%, ponieważ zależność między mocą wyjściową silnika a zużyciem energii nie jest liniowa. Dokładne proporcje mocy wyjściowej silnika lub herców dostarczane do silnika (które w rzeczywistości są tym samym) oraz rzeczywiste zużycie energii kombinacji przemiennik częstotliwości/silnik zależą od sprawności przemiennika częstotliwości. Na przykład, ponieważ przemiennik częstotliwości sam potrzebuje zasilania, aby komunikować się z systemem automatyki budynku, uruchomić wentylator chłodzący itp., gdyby silnik zawsze pracował na 100% z zainstalowanym przemiennikiem częstotliwości, koszt eksploatacji lub zużycie energii elektrycznej faktycznie by idź z zainstalowanym nowym przemiennikiem częstotliwości. Ilość energii zużywanej przez napędy o zmiennej częstotliwości jest nominalna i nie warto jej brać pod uwagę przy obliczaniu oszczędności, jednak trzeba było zauważyć, że przetwornice częstotliwości same zużywają energię. Ponieważ przetwornice częstotliwości rzadko pracują na 100% i spędzają większość czasu w zakresie 40% wydajności, a teraz pompy są całkowicie wyłączane, gdy nie są potrzebne, przetwornice częstotliwości zmniejszyły zużycie energii przez pompy do około 15% tego, czego używali wcześniej.

Alarmy i zabezpieczenia

Wszystkie nowoczesne systemy automatyki budynkowej posiadają możliwości alarmowe. Wykrycie potencjalnie niebezpiecznej lub kosztownej sytuacji na niewiele się zda, jeśli nikt, kto może rozwiązać problem, nie zostanie powiadomiony. Powiadomienie może odbywać się za pośrednictwem komputera (e-mail lub wiadomość tekstowa), pagera , połączenia głosowego telefonu komórkowego, alarmu dźwiękowego lub wszystkich innych. Dla celów ubezpieczenia i odpowiedzialności wszystkie systemy przechowują dzienniki, kto został powiadomiony, kiedy i jak.

Alarmy mogą natychmiast powiadamiać kogoś lub powiadamiać tylko wtedy, gdy alarmy osiągają pewien próg powagi lub pilności. W obiektach z kilkoma budynkami chwilowe awarie zasilania mogą powodować setki lub tysiące alarmów z wyłączonych urządzeń – należy je stłumić i rozpoznać jako objawy większej awarii. Niektóre lokalizacje są zaprogramowane tak, aby alarmy krytyczne były automatycznie ponownie wysyłane w różnych odstępach czasu. Na przykład powtarzający się alarm krytyczny ( zasilania awaryjnego w trybie „bypass”) może rozbrzmiewać po 10 minutach, 30 minutach, a następnie co 2 do 4 godzin, aż do rozwiązania alarmów.

Typowe alarmy temperatury to: przestrzeń, powietrze nawiewane, dostawa wody lodowej, dostawa ciepłej wody.
Czujniki ciśnienia, wilgotności, biologiczne i chemiczne mogą określić, czy systemy wentylacyjne uległy awarii mechanicznej lub zostały zakażone zanieczyszczeniami, które mają wpływ na zdrowie ludzi.
Przełączniki różnicy ciśnień można umieścić na filtrze, aby określić, czy jest brudny lub w inny sposób nie działa.
Alarmy stanu są powszechne. Jeśli wymagane jest uruchomienie urządzenia mechanicznego, takiego jak pompa, a wejście stanu wskazuje, że jest ono wyłączone, może to oznaczać awarię mechaniczną. Lub, co gorsza, usterka elektryczna, która może stanowić zagrożenie pożarem lub porażeniem prądem.
Niektóre siłowniki zaworów mają wyłączniki krańcowe wskazujące, czy zawór się otworzył, czy nie.
Czujniki tlenku węgla i dwutlenku węgla mogą stwierdzić, czy ich stężenie w powietrzu jest zbyt wysokie z powodu problemów z pożarem lub wentylacją w garażach lub w pobliżu dróg.
Czujniki czynnika chłodniczego można wykorzystać do wskazania możliwego wycieku czynnika chłodniczego.
Czujniki prądu mogą być używane do wykrywania warunków niskiego prądu spowodowanych ślizganiem się pasków wentylatora, zapychaniem się filtrów w pompach lub innymi problemami.

Systemy bezpieczeństwa mogą być połączone z systemem automatyki budynkowej. Jeśli obecne są czujniki obecności, mogą być również używane jako alarmy antywłamaniowe. Ponieważ systemy bezpieczeństwa są często celowo sabotowane, przynajmniej niektóre detektory lub kamery powinny mieć podtrzymanie bateryjne i łączność bezprzewodową oraz możliwość wyzwalania alarmów po odłączeniu. Nowoczesne systemy zazwyczaj wykorzystują technologię Power-over-Ethernet (która może obsługiwać kamerę typu Pan-tilt-zoom i inne urządzenia o mocy do 30-90 watów), która jest w stanie ładować takie baterie i zapewnia swobodę sieci bezprzewodowych dla prawdziwie bezprzewodowych aplikacji, takich jak tworzenie kopii zapasowych komunikacja w przerwie.

Centrale przeciwpożarowe i związane z nimi systemy sygnalizacji dymu są zwykle połączone na stałe, aby obejść automatykę budynku. Na przykład: jeśli czujnik dymu jest aktywowany, wszystkie przepustnice powietrza zewnętrznego zamykają się, aby zapobiec przedostawaniu się powietrza do budynku, a system wyciągowy może odizolować płomień. Podobnie, systemy wykrywania usterek elektrycznych mogą wyłączać całe obwody, niezależnie od liczby alarmów, które to wyzwala lub osób, które są tym niepokojem. Urządzenia do spalania paliw kopalnych mają również tendencję do posiadania własnych nadrzędnych funkcji, takich jak przewody doprowadzające gaz ziemny , które wyłączają się w przypadku wykrycia powolnych spadków ciśnienia (wskazujących na wyciek) lub w przypadku wykrycia nadmiaru metanu w dopływie powietrza do budynku.

Dobre BAS są świadome tych nadpisań i rozpoznają złożone warunki awarii. Nie wysyłają nadmiernych ostrzeżeń ani nie marnują cennego zasilania awaryjnego na próby ponownego włączenia urządzeń, które zostały wyłączone przez te nadrzędne funkcje bezpieczeństwa. Słaby BAS, prawie z definicji, wysyła jeden alarm na każde ostrzeżenie i nie rozpoznaje żadnego ręcznego, przeciwpożarowego lub elektrycznego lub paliwowego obejścia bezpieczeństwa. W związku z tym dobre BAS są często budowane na systemach bezpieczeństwa i przeciwpożarowych.

Bezpieczeństwo informacji

Wraz z rosnącym spektrum możliwości i połączeń z Internetem Rzeczy , systemy automatyzacji budynków były wielokrotnie zgłaszane jako podatne na ataki, co pozwalało hakerom i cyberprzestępcom na atakowanie ich komponentów. Budynki mogą być wykorzystywane przez hakerów do mierzenia lub zmiany ich otoczenia: czujniki umożliwiają inwigilację (np. monitorowanie ruchów pracowników lub nawyków mieszkańców), a siłowniki umożliwiają wykonywanie działań w budynkach (np. otwieranie drzwi lub okien intruzom). Kilku producentów i komitety rozpoczęło ulepszanie funkcji bezpieczeństwa w swoich produktach i standardach, w tym KNX, ZigBee i BACnet (zobacz najnowsze standardy lub standardowe wersje robocze). Jednak badacze zgłaszają kilka otwartych problemów związanych z bezpieczeństwem automatyki budynków.

Automatyka pokojowa

Automatyka pokojowa jest podzbiorem automatyki budynkowej i ma podobny cel; jest to konsolidacja jednego lub więcej systemów pod scentralizowaną kontrolą, choć w tym przypadku w jednym pomieszczeniu.

Najczęstszym przykładem automatyki pokojowej jest sala konferencyjna, prezentacja korporacyjnej apartamenty i sale wykładowe, gdzie operacja na dużą liczbę urządzeń, które definiują funkcję pokoju (takich jak wideokonferencji wyposażenia, projektorów wideo , oświetlenie systemów sterowania , systemów nagłośnieniowych systemów itp ) sprawiłoby, że ręczna obsługa pokoju byłaby bardzo skomplikowana. Powszechne jest, że systemy automatyki pomieszczeń wykorzystują ekran dotykowy jako główny sposób sterowania każdą operacją.

Zobacz też

Protokoły i standardy branżowe

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Multimedia związane z automatyką budynków na Wikimedia Commons
v:Building Automation Zapewnia zasoby szkoleniowe dla profesjonalistów w tej dziedzinie

Languages

In other projects