Řešení pro řízení budov

Automatizace budov - význam a funkce

Dnešní uživatelský standard moderních budov:
energetická efektivita, inteligentní řízení, flexibilita,
komfort a bezpečnost

Úvod do teorie

Požadavky investorů i nájemců na inteligentní řízení budov a zejména jejich energetickou náročnost se stále zvyšují. Majitelé nebo provozovatelé budov požadují komfort, bezpečnost, systém řízení, monitoring spotřeby energií a pokud možno co největší flexibilitu.

Moderně vybavená budova z pohledu řízení budovy (někdy označováno jako tzv. "Inteligentní budova") je jeden komplexní integrovaný celek, ve kterém jsou systémy propojeny do jedné komunikační/vizualizační platformy a řízené technologie jsou schopny spolu vzájemně komunikovat. Srdcem budovy je zcela jednoznačně řídicí sytém nazývaný MaR (provozní soubor měření a regulace) nebo také někdy označován anglickým názvem BMS (Building Management System).

Systém měření a regulace zajišťuje zejména řízení připojených technologií TZB (technických zařízení budov) jako jsou vytápění, větrání/vzduchotechnika, klimatizace, chlazení.

Pojem TZB se nejčastěji do angličtiny překládá jako HVAC (heating, ventilation aircondition cooling).

Výběr ze základních funkcí řídicího systému měření a regulace:

  • řízení připojených akčních členů (např. uzavírání ventilů, klapek)
  • sběr dat o stavu řízených technologií (např. polohy ventilů)
  • snímání fyzikálních hodnot pomocí připojených senzorů/snímačů (jako např. teploty, tlaky)
  • měření odchylek hodnot, regulace (např. porovnání skutečné a požadované teploty v místnosti)
  • provádění výkoných povelů řízeným technologiím (např. jako reakce na neočekávané provozní stavy)
  • sběr dat a trendů různých hodnot různého typu (např. pro následné analýzy a manažerská rozhodnutí)
  • zajištění řízení technologií ve stejném čase (hodnota času pro různé technologie je stejná)
  • přenos dat do jiných systémů (např. integrace řízení osvětlení, žaluzií, výtahů, přístupových systémů)
  • archivace dat a vizualizace pro obsluhu (což je zejména funkce tzv. řídicí centrály)

Význam řídicí centrály (někdy se používájí i názvy např. SCADA, nebo vizualizační systém)

V naší oblasti existuje vžitý mýtus, že řízení systémů se odehrává v tzv. řídicí centrále čili v podstatě v počítači na dispečinku. Toto v naprosté většině případů není pravda. Řízení procesů (tedy regulace) se odehrává o jednu tzv. řídicí úroveň níže a to na úrovni tzv. regulátorů (jiné názvy nebo synonyma: podstanice, DDC controller, PLC atd.). Samotná řídicí centrále je jen jakýmsi "oknem do systému a úložištěm dat".

Hlavní funkce řídicí centrály:

  • sběr a archivace snímaných hodnot nebo jinak získaných dat (například automatizovaným výpočtem)
  • vizualizace hodnot a stavů procesů (tzv. MMI - Man Machine Interface)

Komponenty řídicí centrály:

1) Hardware komponenty:

  • klasické: počítač se standardním příslušenstvím typu tiskárna, přídavné disky, monitor
  • doplňkové: laptop, iPad, tablet, atd.

2) software komponenty:

  • operační systém SW (nejčastěji OS typu MS Windows jako standard dodávka s PC)
  • firmware: softwarové prostředí výrobců řídicích systémů nebo vizualizačních systémů
  • uživatelský SW: naprogramovaná konkrétní aplikace např. realizační firmou pro dodávku systému MaR

Systém MaR často zprostředkovává vazby a výměny dat s ostatními systémy nebo technologiemi budov jako zabezpečovací systém, přístupový systém, kamerový systém, systém řízení osvětlení, ovládání rolet a žaluzií, systém záložního napájení důležitých technologií, řízení výtahů, regulace motorů frekvenčními měniči, obnovitelné zdroje energie, rekuperační jednotky a rozvody elektrické energie v celé budově.

Veškeré důležité informace z těchto systémů jsou následně ukládány na jednom místě (v řídicí centrále) a jsou zpracovávány do jednodušších výstupů nebo manažerských přehledů různých hodnot a stavů. Řídicí systémy inteligentních budov na některé změny stavu reagují automaticky a ty kvalitnější z nich mají automatické nebo naprogramované optimalizační SW funkce. Po vyhodnocení takto získaných dat můžeme zvolit vhodný režim provozu budovy podle konkrétních potřeb a požadavků s následnou optimalizací spotřeby.

V dnešní době, kdy jsme všichni tlačeni směrem k úsporám energií je nanejvýše vhodné mít v budově kvalitní systém měření spotřeby elektrické energie, tepla/chladu, vody či plynu.
V současnosti je možné pomocí systému MaR řídit i spotřebu elektrické energie tj. např. regulovat včasné odpínání nepotřebných elektro zátěží (tzn. správně definovat a rozložit odběrový diagram spotřeby elektrické energie) a zejména pak řídit osvětlení budovy a místností.

Nezbytnou součástí moderní inteligentní budovy je i využití nových technologií a postupů jako například tzv. freecooling, akumulace chladu do pláště budovy nebo tzv. pasivních systémů pro budovy, jako jsou například moderní izolační materiály, kvalitní pláště, řízené otevírání oken, sběr a využití dešťové vody. Velmi důležité je ale také vliv chování osob, dispoziční řešení stavby a využití objektu atd.

Význam MaR pro servis:

Málokdy si uvědomujeme, že životnost budov je cca více jak 50 let a v průběhu celého životního cyklu budovy je potřeba technologie budov monitorovat a řídit. Žádná inteligentní instalace se neobejde bez pravidelné servisní údržby a korekcí ze strany odborného servisu. Jen tak lze dosáhnout kvalitního, optimálního a úsporného provozu budovy.