Automatizace inteligentních budov Ing. Ondřej Nývlt

Transkript

1 Automatizace inteligentních budov Ing. Ondřej Nývlt

2 2/18 Program 1. Inteligentní budova 2. Automatizace budov základnídělení A. Otevřenost B. Centralizovanost 3. Automatizace budov příklady A. Xcomfort/Nikobus, Ego n, inels B. LON C. KNX D. BACnet E. DALI F. EnOcean G. OpenTherm H. DAMIC

3 3/18 Inteligentní budova IB původ v USA, později v Japonsku (integrace počítačového řízení) Definice závislá na oboru jinápro stavebního inženýra a elektroinženýra: Multidisciplinární přístup k projektu stavby tak, aby byly optimálním způsobem splněny požadavky jak vlastníka tak uživatelů budovy Inteligentní budova není pasivní ani nízkoenergetická budova Základní úlohy automatizace inteligentní budov: Řízení vytápění, chlazení a vzduchotechniky Řízení osvětlení Řízení energetické soustavy budovy Řízení výtahů Zabezpečovací systém včetně přístupového systému EPS Speciální kapitolou je domovní automatizace

4 4/18 Kategorie budov Kategorie Popis kategorie Příklady S M L malé budovy a domácnosti domácnosti středně velké budovy velké budovy a komplexy nemocnice, školy, hotely, malé a střední kancelářské objekty, domovy důchodců velké kancelářské komplexy, vysoké školy, letiště Každá kategorie jiné priority a požadavky: S: 1. bezpečnost (požární alarm, detekce vniknutí, úniky vody ) 2. komfort 3. šetření energie a ekonomicky efektivní využití zdrojů M: 1. snížení nákladů na provoz a opravy, efektivní využití energie 2. flexibilita prostoru 3. komfort a bezpečnost nejběžnější využití automatizace L: 1. nízké provozní náklady, návratnost investice pokrytí celého spektra úloh Ekologické požadavky Zelené budovy

5 5/18 Domovní automatizace Větší důraz na komfort Co inteligentní domácnosti dnes nabízí: Vyšší uživatelský komfort řízení osvětlení, stmívání, inteligentní žaluzie a rolety, řízení vytápění (HVAC) na základě dat z meteostanice, ventilace, řízení elektroniky (spínání), možnost ovládání dálkovým ovladačem, hlasové ovládání Vzdálená správa a vizualizace PC/PDA/mobilní telefon přes web Zabezpečení (EZS,EPS,CCTV) s komunikací přes GSM; detekce pohybu a vniknutí; rozbití oken; simulace přítomnosti Efektivní management zdrojů a energie > šetření a nízké náklady > nízkoenergetické budovy Propojení s audiovizuálním systémem Flexibilita Jednodušší kabeláž

6 6/18 Základní dělení systémů Otevřenost systému: 1. Otevřený standard (KNX, LON, DALI ) 2. Uzavřený systém 1 výrobce (Xcomfort, Ego n) Centralizovanost: 1. Centralizovaný (Ego n) 2. Decentralizovaný (KNX, LON, Xcomfort ) 3. Hybridní (Nikobus) Komplexnost: 1. Komplexní řídicí systém budov (KNX,LON,Xcomfort, Ego n) 2. Specializovaný systém/sběrnice na jednu oblast (DALI, OpenTherm) Přenosové médium: 1. Twisted pair/rs Powerline 230V 3. RF/infra red 4. Ethernet

7 7/18 Otevřenost Otevřený systém: Specifikace veřejně dostupná (zdarma) IEC, ANSI, ISO, EN standardy Kladny a zápory: + konkurence a velký výběr > flexibilita + akademický vývoj cena Příklady: KNX EN 50090, ISO/IEC 14543, Lon ANSI/CEA 709.1, BACnet ASHRAE/ANSI 135 ISO Uzavřený systém: Specifikace není veřejná interní ve firmě Kladny a zápory: + jednoduchá instalace a programování + cena závislost na výrobci velmi omezená variabilita Příklady: ABB Ego n, Moeller Xcomfort

8 8/18 Centralizovanost Centralizovaný systém (topologie či řízení) Celý systém řídí jediná centrální jednotka (nebo několik málo) Dříve přímé spojení, dnes využitísběrnice + není třeba chytrých senzorů bez sběrnice délka, cena, nepřehlednost kabeláže citlivost na poruchu centrální jednotky Příklady: Ego n (8 centrálních jednotek), některé systémy s PLC Distribuovaný systém: Jednotky po celé budově obsahují inteligenci + distribuovaná inteligence robustní řešení + vždy sběrnice Příklady: LON, KNX Hybridní systém MoellerNikobus kvazicentrální jednotky

9 9/18 Uzavřené systémy Xcomfort Moeller Plně decentralizovaný a bezdrátový (868.3 MHz) systém Vhodný pro rekonstrukce Všechny základní typy úloh řízení v domě Možnost řízení přes GSM či vizualizace z PC/PDA Aktory i senzory umí routování rozšíření dosahu Konfigurace pomocí PC ale i bez ( šroubovákem ) Nikobus Moeller Hybridní systém kabelová obdoba Xcomfort Vstupy (senzory) spojeny sběrnicí Výstupy hvězdicově napojeny ke kvazicentrální jednotce Konfigurace pomocí PC či pomocí šroubováku Simulace obývání; propojení s EZS, EPS; ozvučení místností

10 10/18 Uzavřené systémy Ego n ABB Centralizovaný sběrnicový (4 žilový kabel) systém (původ ČR) Konfigurace pomocí PC ale i bez ( tlačítkový mód ) Primární sběrnice (max 700m) max64 zařízení (senzory a aktory) Sekundární sběrnice (max 2000m) řídicí moduly (max 8); TCP/IP modul; GSM modul; modul logických funkcí atd. Řízení svítidel, HVAC, žaluzií, detekce pohybu, vizualizace PDA/PC, simulace přítomnosti, péče o trávník a bazén inels Český centralizovaný sběrnicový (CIB) systém Možnost připojené PLC Foxtrot Tecomat Nabídka služeb jako ostatní uzavřené systémy (+ ovládání hlasem) Možnost spojení s jinými systémy LON, MODBUS atd.

11 11/18 LonWorks Velmi univerzální a obecný standardizovaný distribuovaný systém automatizace Původně designován hlavně pro aplikace v automobilech (90. léta) Hlavní využití v budovách Populárnější v USA než v EU (v EU především Schneider Electric) Založený na síti chipů Neuron 6 fyzických vrstev TP, Powerline 230V, optický kabel, RF, IR, koaxiální kabel Pokrytí veškerých potřeb pro automatizaci budov (neomezené možnosti) Nevýhody cena pro malé domy; univerzalita Firmy (>500): ABB, Honeywell, Loytec, WAGO, Thermokon, Schneider, Somfy I české firmy ZPA, ATD Oblasti použití: řízení vlaků, vozů metra; automatizace budov; průmyslová výroba; řízení pouličního osvětlení, čerpacích stanic

12 12/18 Konnexbus Nejvýznamnější standard v Evropě (80% trhu) konkurence LON Několik standardů ISO/IEX, CEN EN, CENELEC EN, GB/Z (Čína) Významný akademický vývoj 50 univerzit Gateway a propojení se všemi ostatními systémy/protokoly Pokrytí veškerých požadavků na řízení budov (od kancelářských budov po rodinné domy) včetně efektivního využití energie atd. 5 fyzických vrstev Twisted Pair, Powerline 230V, Infra red, RF, Ethernet Nevýhodou cena pro domovní automatizaci > větší projekty Konfigurace modulárním nástrojem ETS 3.0 vydávaný KNX Association Firmy (>100) ABB, GIRA, Siemens, Hager, WAGO, Buderus, Viessmann, Somfy Přes 7000 produktů Aplikace: Pouliční osvětlení Salzburg; Heathrow Terminal 5; výletní loď MS Bele de l Adriatique

13 13/18 BACnet Vyvinutý ASHRAE a ANSI v USA pro účely automatizace budov (1995) Zaměření na vyšší úroveň (především úroveň managementu a automatizace) Protokol založený na objektech objekty, vlastnosti, služby Nezávislý na fyzické vrstvě: LonTalk, RS 485, ARCNET, Ethernet, RS 232 i KNX TP Nezávislý na speciálních chipech Oblasti použití: řízení osvětlení, HVAC, video systémy, EZS, EPS Opět mnoho firem a gateway pro jiné protokoly

14 14/18 DALI Specializovaný protokol a sběrnice na řízení osvětlení Náhrada za stmívání 1 10V Vlastnosti: 1. Master slave (mono i multimaster) 2. Libovolná topologie dvoudrátové sběrnice,1200 b/s, max 300m jedna linka 3. Na jedné lince max 64, do max 16 skupin a 16 scén 4. Výhody: zpětná vazba, sběrnice, libovolná topologie, rozšířenost 5. Nevýhody: pouze pro pomalé změny, cena, počet zařízení Aplikace: Calle 30 osvětlení vnitřního okruhu Madridu ( světelných zdrojů) Terminál Heatrow světelných zdrojůřízených DALI/KNX Katedrála v Kolíně nad Rýnem Osvětlení divadel Propojení KNX, BACnet, LON, Xcomfort, Nikobus, DMX512, Modbus, PLC Firmy (>40) ABB, WAGO, Philips, Tridonic, Zumbotel

15 15/18 EnOcean Kompletně bezdrátová sběrnice MHz, dosah 30m 300m Funguje i jako samostatný systém s distribuovanou inteligencí Častěji ale používán pro vzdálené I/O (senzory i aktuátory) Mnoho jednotek bezbateriových a bezúdržbových > ekologie Zdroje energie: a) Baterie a síťové napájení (gateway, opakovače) b) Energie ze stisku tlačítek deformace piezoelektrického krystalu c) Solární energie d) Tepelná energie (Peltierův článek) e) Rotační pohyb a vibrace Oblasti použití: a) Řízení osvětlení (včetně stmívání), HVAC b) Detekce přítomnosti, otevření oken c) Automobily i průmysl (rotační pohyb a vibrace jako zdroje energie) d) Hlasovací systémy Firmy (>100) Siemens (autor 2001), WAGO, Osram, Thermokon, VIPA, Steute

16 16/18 OpenTherm Specializovaný otevřený protokol pro řízení vytápění (boilerů a kotlů) PTP spojení termostatu s boilerem (master slave) Nově MPTP více kontrolérůřídí 1 kotel/boiler (multimaster slave) Master jednotky napájeny po komunikačním vedení ze slave jednotky Komunikační vedení: dvoudrát s necitlivostí na polaritu, max 50m Dvě verze protokolu: OT/ a OT/+ Existující napojení na BACnet, Lon, Modbus, WWW, KNX RF Firmy (>40) Honeywell(autor 1996), Viessmann, Hager, Siemens

17 17/18 Damic Nejnovější projekt katedry řídicí techniky: DAMIC Distribuovaný sběrnicový systém založený na opensource protokolu ulan Řízení osvětlení, vytápění, detekce otevření oken atd. Vzdálená správa a vizualizace přes web

18 Děkuji za pozornost