Automatyka domowa - inteligentne budownictwo

Inteligentne domy, do których jeszcze kilka lat temu polscy inwestorzy podchodzili zupełnie sceptycznie, dzisiaj stają się coraz bardziej popularne. Nowoczesne systemy zainstalowane w budynkach nie tylko ułatwiają życie mieszkańcom, ale także są gwarancją oszczędności czasu i pieniędzy.

Jak się zaczęło

Ojczyzną inteligentnych systemów obsługujących budynki są Stany Zjednoczone. Pierwszym obszarem zastosowania tej techniki były obiekty przemysłowe, a następnie biurowce. Dynamicznie rozwijająca się przestrzeń publiczna poniekąd wymusiła na zarządcach tych obiektów starania o bardziej efektywną gospodarkę budynkiem. Podstawowym filarem tej tendencji była automatyzacja szeregu procesów w obiektach. W ten sposób powstał protoplasta inteligentnych systemów stosowanych w domach: BMS – Building Management System.

W późniejszych latach technika automatyzacji budynków zaczęła powoli znajdywać zastosowanie w amerykańskim budownictwie mieszkaniowym. Tutaj trafiła na podatny grunt czysto użytkowych potrzeb Amerykanów chętnie sięgających po rozwiązania pozwalające zastępować automatyką nawet najbardziej prozaiczne i codzienne czynności.

©HÖRMANN

Ogólny schemat działania

Systemy sterowania budynkiem, zarówno te pierwotne i wysoko rozwinięte popularne w obiektach przemysłowych i biurowych, jak i stosowane w domach czy mieszkaniach, mają podobny schemat budowy. Składają się z: szeregu czujników, z których każdy odpowiada za konkretny parametr oraz z jednego zintegrowanego systemu, który zarządza instalacjami na bazie informacji zebranych do systemu. Dzięki pobranym przez czujniki informacjom, system na podstawie zaprogramowanych kryteriów rozpoczyna odpowiednie działanie. Automatyka ta sprawia, że użytkownik nie musi kontrolować poszczególnych czynników. Równie ważną korzyścią jest optymalizacja działań – wszystkie instalacje są uruchamiane tylko wtedy, gdy są naprawdę potrzebne.

Dzięki temu system jest w stanie kontrolować instalacje zajmujące się: sieciami teleinformatycznymi; oświetleniem; ogrzewaniem; wentylacją, klimatyzacją i jakością powietrza; kontrolą obecności osób trzecich w pomieszczeniach objętych systemem; ochroną (monitoringiem); systemami przeciwpożarowymi; oddymianiem bądź zraszaniem; systemami kontroli dostępu oraz badania warunków atmosferycznych; obsługą urządzeń domowych (AGD, RTV); zasilaniem oraz identyfikacją. Jednostka centralna pełni rolę integratora powyższych systemów.

Inteligentne możliwości

Do najpopularniejszych instalacji w ramach inteligentnych systemów można zaliczyć sterowanie ogrzewaniem. Polega ono na umieszczeniu czujników we wszystkich pomieszczeniach, z ich pomocą instalacja grzewcza jest włączana tylko wtedy, gdy czujnik wykryje spadek temperatury poniżej zadanej wartości. Tak samo dzieje się w odwrotnej sytuacji: w momencie wykrycia zbyt wysokiej temperatury. Również wtedy jednostka sterująca automatycznie rozpoczyna schłodzenie wnętrza przez np. włączenie wentylacji czy uchylenia okien. Instalacja wyłączy się w momencie, gdy temperatura osiągnie pożądaną wartość.

Kolejnym popularnym zastosowaniem systemów automatycznego sterowania instalacjami domowymi są systemy kontrolujące obecność osób trzecich w pomieszczeniach. Ich działanie polega najczęściej na symulowaniu obecności kogoś w domu, np. przez zapalanie się oświetlenia domowego po zmierzchu. Dodatkowymi elementami są sygnały świadczące o włączeniu telewizora bądź muzyki. Bardziej zaawansowanym rozwiązaniem w tej grupie symulatorów jest odtwarzanie nagranych uprzednio odgłosów domowych i rozmów.

©HÖRMANN

System inteligentnego domu znajduje także zastosowanie w układach mających na celu alarmowanie o niepożądanej obecności osób trzecich. Za zespołem czujników w tym przypadku stoją głównie detektory ruchu lub potencjalnych oznak włamania (m.in. wybicia szyby, przekroczenia linii np. okien, drzwi czy ich otwarcia). Reakcją na dany sygnał może być włączenie alarmu lub powiadomienie firmy ochroniarskiej, policji czy właściciela. Jednocześnie może zostać uruchomiona rejestracja wideo, dzięki której powstanie materiał dowodowy.

Kolejnym elementem zintegrowanego systemu domu inteligentnego jest układ przeciwpożarowy. Bazuje on na dwóch instalacjach: czujnikach, które mają za zadanie wykryć oznaki pożaru (czujniki dymu, temperatury) oraz sieci specjalnych dysz – spryskiwaczy, które mają automatycznie się włączyć i ewentualne gasić pożar. Niezwykle istotna jest więc współpraca obu tych systemów. Kluczową rolę odgrywa tu jednostka sterująca. Musi ona na tyle szybko uruchomić zraszacze, by pożar nie rozprzestrzenił się na pozostałe pomieszczenia. W sytuacji eskalacji ognia urządzenia przeciwpożarowe są bezskuteczne. Dlatego system ten musi precyzyjnie powiadomić komputer główny o zagrożeniu.

System przeciwpożarowy powinien też, w przypadku uruchomienia instalacji pożarowej, podjąć decyzję o obligatoryjnym zamknięciu układów wentylacyjnych. Dzięki temu ogień zostanie stłumiony przez odcięcie dopływu świeżego powietrza. Co więcej, w momencie gdy pożar zaczyna się rozprzestrzeniać, zniszczenie instalacji gaszącej w danym pomieszczeniu, nie może powodować, że przestanie ona działać w innych częściach domu. Współczesne systemy przeciwpożarowe bazują więc na dwóch podzespołach: wykrywającym i przeciwpożarowym. Nie zawsze są one ściśle zintegrowane, np. system przeciwpożarowy może posiadać tylko funkcję powiadomienia straży pożarnej.

Popularnym rozwiązaniem jest również moduł, który reaguje na warunki pogodowe: dostosowuje do nich np. stopień uchylenia okien. Standardem staje się również regulacja temperatury pomieszczeń na podstawie amplitudy pomiarów wewnątrz i na zewnątrz budynku. Ponadto, bardziej zaawansowane układy pozwalają na identyfikację czynności wykonywanych przez domowników. W takim przypadku np. gdy dany użytkownik śpi (czujnik ruchu nie wykrywa ruchu) system wyłącza światło.

Poza budynkiem

Inteligentne systemy wykraczają także poza obręb murów. W ich skład mogą wchodzić układy ochrony całej posesji. System może dbać o cykliczne podlewanie trawników czy grządek. Tego typu układy niekoniecznie muszą być sterowane godzinowo (np. podlewanie następuje w określonej przez użytkownika porze), ale w zależności od pogody Wówczas system uruchamia się w zależności od warunków atmosferycznych (np. wilgotności powietrza). Dodatkową funkcją jest możliwość włączania instalacji ozdobnych (fontanny, cieków wodnych inicjowanych pompami).

Schemat budowy

©SATEL

Systemy inteligentnego domu powstają w oparciu o indywidualne preferencje i cechy każdej posesji. Będą dobrze spełniać swoje funkcje tylko wtedy, gdy zostaną w pełni dopasowane do konkretnego obiektu. Dlatego najlepiej jest jeśli idea domu inteligentnego pojawi się już w fazie projektowania. Wtedy architekt będzie mógł wkomponować wszystkie instalacje w budynek tak, by jak najmniej ingerowały w wystrój wnętrz. Wykonanie inteligentnego systemu powinno być konsultowane z fachowcami nie tylko w fazie projektowania, ale także montażu. Należy pamiętać, że tego typu instalacje wykonujemy na wiele lat i będziemy ich używać codziennie. Dlatego powinniśmy testować i próbować wszelkich konfiguracji. Inteligentny system ma być jak najlepiej dopasowany do naszych potrzeb.

Po tym jak wybierzemy miejsce, w którym zlokalizowane ma być centrum systemu, należy poprowadzić przewody do poszczególnych pomieszczeń i punktów w obrębie posesji. Przewody muszą łączyć wiele urządzeń i czujników, dlatego warto by były uwzględnione w projekcie. W zależności od tego na jak rozbudowany system się zdecydujemy, przewody połączą jednostkę centralną z takimi urządzeniami jak m.in.: grzejniki, lampy, wentylatory, rolety, żaluzje, czujniki ruchu. Jest to tzw. magistrala komunikacyjna.

Warto pamiętać, że możemy zdecydować się również na system radiowy – wtedy poszczególne elementy systemu będą komunikować się z jednostką centralną przez fale radiowe. Standardem staje się, że systemy inteligentnego domu są sterowane komputerowo czy za pomocą telefonów komórkowych.

Z racji skomplikowanej struktury całego systemu, warto zlecić wykonanie systemu firmie specjalizującej się w dostarczaniu kompleksowych usług w tym zakresie. Nie jest to bowiem łatwe zadanie i wymaga dużej wiedzy i doświadczenia. Nie może dziwić fakt, że popularność inteligentnych systemów zarządzania budynkiem wciąż rośnie: gwarantują one nie tylko oszczędność wykorzystywanej na co dzień energii, ale także kosztów z tym związanych. Dodatkowo podnoszą komfort użytkowania domu, zapewniają bezpieczeństwo i optymalne warunki wewnątrz.

Jerzy Filipowicz

Zdaniem eksperta

W jakim stopniu zastosowanie inteligentnych systemów wpływa na energooszczędność budynku?

System inteligentny nie tylko zwiększa komfort życia mieszkańców, ale także może przynieść realne oszczędności energii. To, w jakim stopniu będzie to możliwe, zależy przede wszystkim od funkcjonalności systemu. Największe korzyści osiągnąć można, wykorzystując sterowanie inteligentne do wszystkich głównych obszarów zużycia energii. Główna część energii zużywana jest do utrzymania komfortowej temperatury bytowej za pomocą instalacji grzewczej i klimatyzacyjnej. Optymalne gospodarowanie nią, możliwe w systemie inteligentnym, pozwala obniżyć wysokość comiesięcznych rachunków. Jest to możliwe dzięki np. automatycznemu wyłączaniu ogrzewania w pomieszczeniu, w którym uchylone zostało okno w celu przewietrzenia, za sprawą sygnału z czujek wykrywających ich otwarcie. Ponadto, ogrzewanie czy klimatyzacja może być przełączana w tryb energooszczędny z chwilą opuszczenia domu przez jego mieszkańców.

Michał Konarski,
Kierownik Działu Badań SATEL

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 01/2013
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl