Automatizace inteligentních budov Ing. Ondřej Nývlt

Automatizace inteligentních budov

Ing. Ondřej Nývlt Katedra řídicí techniky Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze

2/18

Program 1. Inteligentní budova 2. Automatizace budov – základní dělení A. Otevřenost B. Centralizovanost 3. Automatizace budov – příklady A. Xcomfort/Nikobus, Egon, iNels B. LON C. KNX D. BACnet E. DALI F. EnOcean G. OpenTherm H. DAMIC Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov

Katedra řídicí techniky Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze

3/18

Inteligentní budova  IB – původ v USA, později v Japonsku (integrace počítačového řízení)  Definice závislá na oboru – jiná pro 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 Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


4/18

Kategorie budov Kategorie Popis kategorie Příklady S malé budovy a domácnosti domácnosti M

L

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 Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


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

Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


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‐485 2. Powerline 230V 3. RF/infra‐red 4. Ethernet



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 164845

 Uzavřený systém:  Specifikace není veřejná – interní ve firmě  Kladny a zápory: + jednoduchá instalace a programování + cena závislost na výrobci velmi omezená variabilita  Příklady: ABB Egon, Moeller Xcomfort Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


8/18

Centralizovanost  Centralizovaný systém (topologie či řízení)  Celý systém řídí jediná centrální jednotka (nebo několik málo)  Dříve přímé spojení, dnes využití sběrnice + není třeba „chytrých“ senzorů bez sběrnice délka, cena, nepřehlednost kabeláže citlivost na poruchu centrální jednotky  Příklady: Egon (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 – Moeller Nikobus  kvazicentrální jednotky Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


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 Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


10/18

Uzavřené systémy Egon ABB  Centralizovaný sběrnicový (4žilový kabel) systém (původ ČR)  Konfigurace pomocí PC ale i bez („tlačítkový mód“)  Primární sběrnice (max 700m) – max 64 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. Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


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… Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


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 – TwistedPair, Powerline 230V, Infrared, 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 Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


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, RS485, ARCNET, Ethernet, RS232 i KNX TP  Nezávislý na speciálních chipech  Oblasti použití: řízení osvětlení, HVAC, video systémy, EZS, EPS  Opět mnoho firem a gateway pro jiné protokoly



14/18

DALI  Specializovaný protokol a sběrnice na řízení osvětlení  Náhrada za stmívání 110V  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 (73.000 světelných zdrojů)  Terminál Heatrow 5 – 120.000 světelných zdrojů řízených 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… Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


15/18

EnOcean  Kompletně bezdrátová sběrnice 868.3 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… Ondřej Nývlt – Automatizace inteligentních budov


16/18

OpenTherm  Specializovaný otevřený protokol pro řízení vytápění (boilerů a kotlů)  PTP spojení termostatu s boilerem (masterslave)  Nově MPTP – více kontrolérů řídí 1 kotel/boiler (multimasterslave)  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…



17/18

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



Děkuji za pozornost


Automatizace inteligentních budov Ing. Ondřej Nývlt

Recommend Documents