Instalacje inteligentne w budynkach

Spis treści

Wstęp

Definicja inteligentnego budynku

Realizacja techniczna systemu zarządzania duŜych i małych inteligentnych

budynków

Charakterystyka tematyki inteligentnego budownictwa w odniesieniu do

duŜych obiektów o charakterze handlowym lub/i biurowym

Warunki niezbędne do wdraŜania nowoczesnych technologii zarządzania

budynków modernizowanych

System zarządzania konserwacją urządzeń HVAC duŜych obiektów

Tradycyjne systemy regulacji temperatury a problemy eksploatacji obiektów

związane z technologią i jakością ich wykonania

Wielopunktowe monitorowanie temperatury z wykorzystaniem elementów

instalacji inteligentnego budynku

Przyczyny migracji od tradycyjnego sterowania systemu HVAC i oświetlenia

do systemów IBMS

10.

Zintegrowany system bezpieczeństwa inteligentnego budynku

11.

Korzyści płynące z integracji systemów w ramach IBMS

12.

Wymagania dotyczące funkcji systemu zarządzania inteligentnymi

budynkami IBMS

13.

Problemy integracji systemów w ramach IBMS

14.

Bibliografia

Instalacje inteligentne w budynkach

1. Wstęp

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie członkom Kujawsko-Pomorskiej Izby

InŜynierów Budownictwa wybranych informacji dotyczących technologii związanych

z automatyką budynkową oraz filozofii leŜącej u podstaw rozwiązań wykorzystywanych

przy projektowaniu instalacji tzw. inteligentnych budynków. Ze względu na róŜnorodność

stosowanych w tej dziedzinie technologii, praca ta ma charakter ogólny i abstrahuje od

konkretnych rozwiązań implementacyjnych.

Niniejsza praca jest kompilacją fragmentów wykładów autora z Instalacji

budynkowych

(Architektura

Urbanistyka,

WSG),

Systemów

strukturalnych

(Teleinformatyka, UTP), skryptu pt. Inteligentne budynki (w przygotowaniu) oraz prac

autora publikowanych na konferencjach naukowych. Autor podjął niniejszą tematykę,

poniewaŜ ma nadzieję, Ŝe w ten sposób przyczyni się do popularyzacji tej technologii

w Regionie.

2. Definicja inteligentnego budynku

Inteligentny budynek to zaawansowany technicznie obiekt wyposaŜony w system

czujników (sensorów) i elementów wykonawczych (aktorów) oraz zintegrowany system

zarządzania IBMS (Integrated Building Management System) znajdującymi się

w budynku instalacjami. W instalacje inteligentne mogą być wyposaŜone zarówno duŜe

budynki: biurowce, markety, budynki uŜyteczności publicznej, uczelnie, szpitale, centra

rozrywki, domy wielorodzinne (apartamentowce), obiekty przemysłowe, a takŜe małe

budynki: niewielkie biura, sklepy i domy jednorodzinne (rezydencje).

Zadaniem zintegrowanego systemu zarządzania budynku jest zapewnienie

wydajnego i taniego w eksploatacji środowiska pracy, rozrywki i odpoczynku, poprzez

optymalizację struktury, usług i zarządzania oraz dzięki wzajemnym relacjom pomiędzy

nimi. Integracja informacji pochodzącej od róŜnych systemów budynkowych umoŜliwia

maksymalizację funkcjonalności, komfortu, bezpieczeństwa oraz minimalizację kosztów

eksploatacji i modernizacji [16].

Instalacje inteligentne w budynkach

3. Realizacja techniczna systemu zarządzania duŜych i małych inteligentnych

budynków

W tradycyjnym podejściu do instalacji budynkowych stosuje się niezaleŜne

zarządzanie pracą poszczególnych podsystemów budynkowych m.in. takich, jak systemy

sterowania urządzeniami grzewczymi, wentylacyjnymi i klimatyzacyjnymi HVAC

(Heating, Ventilation, Air Conditioning), sterowanie oświetlenia, Ŝaluzji, systemu

sygnalizacji włamania i napadu, kontroli dostępu, telewizji przemysłowej. Rozbudowa lub

modyfikacja takich systemów zarządzania (sterowania) pociąga za sobą stosunkowo duŜe

nakłady. Instalacje te tworzą w budynku skomplikowaną sieć okablowania, utrudniającą jej

konserwację, modernizację i serwisowanie. W inteligentnych budynkach występuje

zintegrowany system zarządzania instalacjami budynkowymi umoŜliwiający koordynację

funkcjonowania zarządzanych urządzeń i pozwalający na ich elastyczną konfigurację

i modernizację, bez konieczności powaŜnych modyfikacji okablowania, nie pociąga ona

zatem za sobą duŜych nakładów pracy i kosztów.

Obecnie większość powstających duŜych obiektów komercyjnych jest wyposaŜona

w instalacje inteligentne lub przynajmniej ich namiastki. W wielu przypadkach takie

systemy występują obligatoryjnie w dokumentacji obiektów juŜ na etapie procedury

występowania o pozwolenie na budowę. Stosowanie systemów zarządzania w duŜych

budynkach jest nie tylko wymogiem formalnym, ale jest takŜe uzasadnione ekonomicznie,

a czas zwrotu nakładów z nimi związanych jest stosunkowo krótki.

Zupełnie inaczej sytuacja przedstawia się w przypadku małych budynków. Istnieje

stosunkowo niewiele standardów oferujących rozwiązania dla tego segmentu rynku m.in.

EIB/KNX, LCN, Lexel IHC. Niestety koszt wymienionych rozwiązań jest stosunkowo

wysoki (szczególnie w przypadku EIB/KNX), co jest najistotniejszą barierą

upowszechniania się tej technologii. Rozwiązania o mniejszych moŜliwościach

technologicznych takie, jak Lexel IHC, są znacznie tańsze, ale za to bardzo słabo

promowane i przez to mało popularne.

Instalacje inteligentne w budynkach

4. Charakterystyka tematyki inteligentnego budownictwa w odniesieniu do duŜych

obiektów o charakterze handlowym lub/i biurowym

Współczesne czasy stawiają coraz trudniejsze zadania przed projektantami

systemów zarządzania budynków. Ze względu na złoŜoność interakcji umieszczonych

w takich obiektach instalacji budynkowych, nazywa się je często inteligentnymi

budynkami. Wysokie ceny energii elektrycznej oraz innych nośników energii zmuszają do

tworzenia efektywniejszych systemów sterowania ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji.

Mają one zapewnić komfortowe warunki Ŝycia i pracy w obiektach, bez względu na

zmieniające się warunki zewnętrzne, przy moŜliwie niskim zuŜyciu energii.

Silna konkurencja i duŜa róŜnorodność wśród firm udostępniających w swoich

obiektach powierzchnie biurowe oraz mieszkalne sprawia, Ŝe elementem przyciągającym

potencjalnego klienta, staje się równieŜ inteligencja budynku, gwarantująca przy rozsądnej

eksploatacji, relatywnie niŜsze koszty najmu, w stosunku do obiektów starszych

technologicznie. Dla niektórych klientów istotny jest nie tylko aspekt ekonomiczny

eksploatacji budynku, ale równieŜ komfort i bezpieczeństwo, jakie wiąŜe się z integracją w

takim obiekcie wielu współpracujących ze sobą systemów. Niepokoje wywołane

konfliktami zbrojnymi i poczuciem zagroŜenia aktami terroru, a takŜe ciągle wysoka

przestępczość sprawiają, Ŝe np. istotne z punktu widzenia gospodarki narodowej obiekty

zamieniają się w istne fortece, naszpikowane kamerami, czujkami, detektorami, pętlami

indukcyjnymi i innymi urządzeniami mającymi udaremnić moŜliwe akty terroru, czy

chociaŜby wandalizmu.

ChociaŜ koszt związany z zaprojektowaniem, zakupem, instalacją i uruchomieniem

zintegrowanego systemu zarządzania budynku IBMS w danym obiekcie wydaje się duŜy,

sięga on typowo od kilku do kilkunastu procent całej inwestycji, to w zaleŜności od

przeznaczenia i charakteru budynku, zwraca się on w przypadku obiektów handlowych i

biurowych w ciągu kilku lub kilkunastu lat. Dlatego naleŜy nakłaniać inwestorów do

uwzględnienia systemu IBMS w projektach nowych obiektów i sprzeciwiać się próbom

cięć budŜetu inwestycji, skierowanym przeciwko tym systemom, poniewaŜ podnosi to

koszt eksploatacji danego obiektu.

Instalacje inteligentne w budynkach

5. Warunki niezbędne do wdraŜania nowoczesnych technologii zarządzania

budynków modernizowanych

Ze względu na urynkowienie cen nośników energii w ciągu ostatniej dekady moŜna

zaobserwować intensywną termomodernizację budynków. Niektóre budynki naleŜą jednak

do podmiotów borykających się z brakiem wystarczających środków na utrzymanie i

modernizację posiadanych obiektów. Przy wysokich kosztach energii oznacza to wysokie

koszty eksploatacyjne. Aby poprawić ten stan naleŜy przede wszystkim wykonać

docieplanie ścian i/lub stropodachów budynków, wymienić okna oraz zmodernizować

systemy HVAC. Działania te przynoszą zawsze i wszędzie doskonałe efekty i powinny one

poprzedzać inwestycje związane z modernizacją technologii zarządzania budynków,

poniewaŜ te ostatnie mogą generować odczuwalne oszczędności jedynie w budynkach

posiadających przynajmniej wybrane cechy obiektów energooszczędnych.

Dalszą redukcję kosztów eksploatacji budynków moŜna uzyskać poprzez

zainstalowanie w nich systemu IBMS. System ten najlepiej jest projektować dla obiektów,

które mają dopiero powstać, jednak z powodzeniem moŜna go wprowadzać równieŜ przy

okazji kompleksowych remontów i modernizacji starych, a nawet zabytkowych budynków.

Podmioty, które cierpią na brak środków mogą w tym przypadku skorzystać z funduszy

unijnych, jeśli tylko posiadają środki na zabezpieczenie części kosztów przewidywanych

modernizacji. MoŜna takŜe liczyć na wsparcie z innych źródeł, poniewaŜ inwestycje takie

są proekologiczne, gdyŜ umoŜliwiają istotną redukcję poboru energii cieplnej, przez to

przyczyniają się do redukcji zanieczyszczeń emitowanych przy jej pozyskiwaniu.

6. System zarządzania konserwacją urządzeń HVAC duŜych obiektów

Utrzymanie w tradycyjny sposób kontroli nad urządzeniami HVAC w rozległych

obiektach wymaga zatrudniania nie zawsze efektywnie wykorzystywanego personelu,

realizującego cykliczne przeglądy techniczne urządzeń, zgodnie z zaleceniami ich

producentów, oraz prace konserwacyjne i remontowe. Koszty eksploatacji niektórych

urządzeń budynkowych są stosunkowo wysokie, a brak regularnych przeglądów grozi

kosztowną awarią, dlatego tego typu operacje naleŜy notować w zeszytach lub rejestrować

w odpowiednio przygotowanej bazie danych. Regularne aktualizowanie takiej bazy,

ułatwia sporządzanie cyklicznych zestawień kosztów eksploatacyjnych obiektów,

planowanie zakupu części zamiennych oraz materiałów eksploatacyjnych, a takŜe

Instalacje inteligentne w budynkach

przybliŜone rozliczanie czasu pracy konserwatorów omawianych urządzeń. Tradycyjny

system zarządzania rozległymi budynkami jest zatem kosztowny. Ponadto cały proces

zarządzania naleŜy dodatkowo monitorować, aby upewnić się co do prawidłowości

wykorzystania materiałów i funduszy przeznaczonych na ten cel.

Dlatego niezmiernie waŜną rzeczą jest automatyzacja systemu zarządzania

konserwacją urządzeń HVAC, nawet w obiektach pozbawionych systemu IBMS. W takim

przypadku system ten jest okrojony do postaci bazy danych. Konserwator wprowadza do

niej w odpowiedni sposób informacje związane z wykonaną przez niego pracą: wymianą

części, konserwacją urządzeń, przeglądem, odczytem liczników obrotów itp. W

odpowiednich tabelach bazy danych przechowywane są Ŝywotności poszczególnych

urządzeń systemu oraz odpowiednie okresy ich obligatoryjnych przeglądów technicznych.

System wspomagania zarządzania na bieŜąco porównuje z nimi dane wprowadzane przez

konserwatorów. W ten sposób operator systemu jest zwolniony z obowiązku cyklicznego

sprawdzania, czy poszczególne komponenty systemu wymagają juŜ określonej przez

producenta wymiany bądź przeglądu, czy nie.

Zasadnicza róŜnica między pracą modułu realizującego powyŜszą funkcję

w systemach sterowanych przez IBMS, w porównaniu z systemami sterowanymi

tradycyjnie polega na tym, Ŝe w pierwszym przypadku nie trzeba cyklicznie dokonywać

odczytów informacji dotyczących pracy urządzeń i rejestrować ich w bazie danych. Dane

te są automatycznie aktualizowane w ramach funkcji samego IBMS, dzięki jego ciągłej

współpracy ze sterownikami kontrolującymi pracę tych urządzeń. RównieŜ wszelkie

informacje o awariach, przekroczeniach wartości granicznych monitorowanych

parametrów, braku wymaganych warunków do rozpoczęcia albo zakończenia określonych

procesów są zapisywane w bazie danych odpowiedniego modułu systemu IBMS. Takie

zaawansowane systemy wspomagania zarządzania konserwacją urządzeń, z jednoczesną

funkcją monitorowania i wizualizacji ich pracy, daje się zrealizować jedynie przy

współpracy z systemem IBMS.

7. Tradycyjne systemy regulacji temperatury a problemy eksploatacji obiektów

związane z technologią i jakością ich wykonania

Wiele budynków powstałych w epoce „propagandy sukcesu” jest bardzo

kosztownych w utrzymaniu. Jest to głównie spowodowane ich niską izolacyjnością

cieplną. W niektórych przypadkach brak moŜliwości precyzyjnej regulacji ogrzewania

Instalacje inteligentne w budynkach

powoduje, Ŝe pewne pomieszczenia są przegrzane, a inne niedogrzane. Pracownicy lub

mieszkańcy takiego budynku korzystają wówczas z róŜnego typu grzejników

elektrycznych. Masowe wykorzystanie takich źródeł ciepła moŜe powodować okresowe

przeciąŜenia instalacji elektrycznej oraz przekraczanie przez budynki dopuszczalnego

szczytowego poboru mocy uzgodnionego z dostawcą energii elektrycznej. W

konsekwencji moŜe to spowodować naliczanie kar pienięŜnych przez tego dostawcę. Wiele

podmiotów nie posiada systemu monitorowania poboru energii w funkcji czasu w

poszczególnych obiektach. Jest to przyczyną trudności dokonywania rzetelnej analizy

sytuacji oraz braku moŜliwości wprowadzania prób optymalizacji zuŜycia energii cieplnej i

elektrycznej oraz racjonowania energii elektrycznej w sytuacjach, w których jest to

absolutnie konieczne.

W obiektach, w których brak systemu precyzyjnego monitorowania poboru energii,

nie moŜna np. ustalić, czy w niektórych okresach sezonu grzewczego bardziej opłaca się

intensywniej ogrzewać budynki, czy realizować scenariusz „oszczędzania”, tzn. ogrzewać

mniej, licząc się jednak z duŜym dodatkowym poborem energii elektrycznej, z tytułu

intensywnego dogrzewania pomieszczeń przez pracowników. W pewnych sytuacjach

wprowadzenie takiego iluzorycznego oszczędzania moŜe przynieść właścicielowi

budynku wymierne straty, poniewaŜ koszt poniesiony z powodu zwiększonego poboru

energii elektrycznej oraz opłat karnych z tytułu przekraczania dopuszczalnego poboru

mocy przez określone budynki moŜe być wyŜszy, niŜ dopłata za intensywniejsze

ogrzewanie budynków za pomocą standardowej instalacji grzewczej.

8. Wielopunktowe monitorowanie temperatury z wykorzystaniem elementów

instalacji inteligentnego budynku

Formą przejściową w dochodzeniu do systemu pełnej automatycznej regulacji

komfortu powietrza w rozległych obiektach, moŜe być system ograniczony do zdalnego

monitorowania temperatury w określonych punktach obiektów. Realizacja takiego systemu

nie jest kosztowna, natomiast umoŜliwia bardzo precyzyjny wgląd w rozkład temperatur

w poszczególnych punktach określonych obiektów w funkcji czasu. Taki system pozwala

takŜe na korektę aktualnego rozkładu temperatur, moŜna takŜe za jego pomocą ustalić

obszary obiektów, w których występują największe problemy z ucieczką ciepła. MoŜe on

dawać wskazania do dalszych, termowizyjnych badań obiektu, prowadzących do ustalenia

Instalacje inteligentne w budynkach

bezpośrednich źródeł problemów i ich usunięcia. System ten moŜe dać teŜ odpowiedź na

pytania:

•

ile w przybliŜeniu moŜna zaoszczędzić w przypadku realizacji: a) docieplenia

określonych ścian budynku, b) wymiany określonych okien, c) modernizacji

systemu HVAC, d) modernizacji systemu zarządzania obiektu,

•

jaki jest szacunkowy czas potrzebny do przejścia do temperatury komfortowej z

temperatury obniŜonej (podwyŜszonej w przypadku chłodzenia) dla pomieszczeń

monitorowanych obiektów, przy określonej temperaturze zewnętrznej (nawet z

uwzględnieniem kierunku i siły wiatru),

•

jaka jest szacunkowa wielkość oszczędności z wdroŜenia pełnej automatyki

regulacji komfortu powietrza, np. o ile moŜna ograniczyć zuŜycie energii, przy

wprowadzeniu dodatkowo programów czasowych, danych z systemu kontroli

dostępu itp.

9. Przyczyny migracji od tradycyjnego sterowania systemu HVAC i oświetlenia do

systemów IBMS

W wielu starszych technologicznie budynkach sterowanie systemem HVAC i

oświetleniem wewnętrznym jest manualne. W innych obiektach odbywa się ono np. z

wykorzystaniem programów czasowych, które nie zawsze w pełni przystają do

dynamicznie zmieniających się ram czasowych eksploatacji budynku. Stosunkowo rzadko

np. przy sterowaniu pracą systemu HVAC uwzględniane są parametry związane z jakością

powietrza, a przy załączaniu oświetlenia ciągów komunikacyjnych – dane z systemu

kontroli dostępu, systemu sygnalizacji włamania i napadu lub sygnały z czujników

obecności. Takie systemy zarządzania generują dodatkowe koszty, których moŜna byłoby

uniknąć stosując integrację systemów budynkowych.

Niektóre

pomieszczenia

znajdujące

się

określonych

obiektach

są

wykorzystywane stosunkowo rzadko, a gdy juŜ są wykorzystywane, to bardzo intensywnie

– np. sale konferencyjne. W takich sytuacjach pojawia się problem z zapewnieniem

odpowiedniej jakości powietrza. Ciągłe utrzymywanie wysokiego współczynnika wymiany

powietrza i komfortowej temperatury w takich pomieszczeniach nie zawsze jest

uzasadnione ekonomicznie. Pozostaje więc manualne ustawianie parametrów powietrza,

ale jak pokazuje statystyka – bardzo często obsługa pozostawia komfortowe ustawienia

Instalacje inteligentne w budynkach

parametrów powietrza takich pomieszczeń takŜe po okresie ich eksploatacji, co generuje

niepotrzebne zuŜycie energii.

Przytoczone argumenty przemawiają za integracją systemów budynkowych, w celu

optymalizacji pracy kaŜdego z nich i redukcji globalnych kosztów eksploatacji budynku,

umoŜliwiając szybkie dostosowywanie się pomieszczeń obiektu do chwilowych wymagań.

10.

Zintegrowany system bezpieczeństwa inteligentnego budynku

Stosunkowo wysoka przestępczość w Polsce i łatwa zbywalność na rynku wtórnym

sprzętu stanowiącego m.in. wyposaŜenie biurowe, powoduje konieczność zwiększenia

wydatków na ochronę przedmiotów znajdujących się w budynkach, szczególnie zaś

budynkach inteligentnych. Łupem złodziei staje się często kosztowny sprzęt o małych

gabarytach i silnie rozwiniętym rynku wtórnym m.in.: laptopy, projektory wizyjne, sprzęt

komputerowy, sieciowy, pomiarowy. Nie brak przypadków, w których ginie nietypowy,

kosztowny i wyselekcjonowany sprzęt, a przygotowanie i precyzja działania złodziei

sugerują, Ŝe przestępstwa te mają charakter kradzieŜy na zamówienie. W związku z

powyŜszym w wielu budynkach istnieje potrzeba instalowania nowoczesnych

zintegrowanych systemów bezpieczeństwa składających się z systemów: sygnalizacji

włamania i napadu, telewizji przemysłowej CCTV, kontroli dostępu, rejestracji czasu

pracy, sygnalizacji poŜaru, gaszenia poŜaru oraz nagłośnienia alarmowego.

Do zintegrowanych systemów bezpieczeństwa niektórych budynków moŜna

równieŜ opcjonalnie zaliczyć system zarządzania parkingiem, a takŜe system

umoŜliwiający monitorowanie w czasie rzeczywistym lokalizacji w obiektach

kosztownego sprzętu mobilnego oraz ludzi.

Pełna integracja na wysokim poziomie wszystkich systemów wchodzących w skład

zintegrowanych systemów bezpieczeństwa jest kosztowna i nie zawsze jest uzasadniona

ekonomicznie. Dla uzyskania zadowalającej pracy systemu IBMS jako całości,

wysokopoziomowa współpraca niektórych par lub trójek systemów jest jednak bardziej

istotna niŜ innych. Do takich przykładowych par systemów, których współpraca przynosi

szczególnie dobre efekty naleŜą m.in. systemem telewizji przemysłowej CCTV oraz

systemem kontroli dostępu. Współpraca tych systemów umoŜliwia uzyskiwanie pełniejszej

informacji o wszystkich rejestrowanych w systemie zdarzeniach. Niestety przygotowanie

w pełni funkcjonalnego systemu w oparciu o te dwa systemy wymaga duŜego nakładu

pracy. Dzieje się tak, poniewaŜ integracja wielu systemów nie odbywa się automatycznie.

Instalacje inteligentne w budynkach

W tym przypadku w trakcie konfiguracji i uruchamiania systemu naleŜy wskazać

komponenty poszczególnych systemów, które mają ze sobą współpracować. Wiele działań

naleŜy przy tym przetestować w obiekcie. Zadanie to moŜe okazać się czasochłonne i

mudne, jednak efekt końcowy moŜe wprowadzić w osłupienie nawet zawodowego

włamywacza przygotowanego, z racji wykonywanej profesji, do wielu niespodzianek w

pracy.

Jest wiele ciekawych przykładów, którymi moŜna zilustrować integrację niektórych

podsystemów wchodzących w skład systemu bezpieczeństwa. MoŜna sobie wyobrazić

sytuację, w której przestępca pragnie wynieść z budynku np. dyskretnie zabezpieczony

niewielki lecz bardzo kosztowny sprzęt pomiarowy. Wówczas najbliŜsze urządzenia

zaprojektowane do wykrywania tego typu zdarzeń informują o tym fakcie IBMS. W

zaleŜności od konfiguracji systemu generowany jest natychmiast głośny lub cichy alarm,

pracownik ochrony uzyskuje informację o tym zdarzeniu poprzez radiotelefon z

syntetyzera mowy zintegrowanego z IBMS. System jednocześnie przeszukuje bazę danych

struktury obiektu w poszukiwaniu wszystkich kamer przemysłowych znajdujących się w

pobliŜu miejsca wykrycia zdarzenia, następnie włącza ciągłe nagrywanie obrazu z tych

kamer z najlepszą jakością. W zaleŜności od zadanych parametrów dla tego typu zdarzeń,

IBMS moŜe włączać lub cyklicznie przełączać światła we wszystkich pomieszczeniach i

ciągach komunikacyjnych sąsiadujących z miejscem zdarzenia. Istnieje równieŜ

moŜliwość takiego sparametryzowania pracy systemu, aby wszystkie sterowane

elektrycznie drzwi, dla osób poruszających się z miejsca zdarzenia na zewnątrz obiektu,

otwierały się z pewnym opóźnieniem lub pozostały zamknięte przez określony czas. Aby

zapobiec wybuchowi paniki w obiekcie, w którym miało miejsce omawiane zdarzenie,

moŜna odtwarzać cyklicznie informacje ostrzegawcze, z wykorzystaniem systemu

nagłośnienia alarmowego.

W przypadku obiektów wyposaŜonych w zintegrowany system zarządzania

budynkami, zawierający zintegrowany systemem bezpieczeństwa, istnieją bardzo duŜe

moŜliwości tworzenia scenariuszy zachowań systemu. Jednak naleŜy pamiętać o tym, aby

przed końcowym zatwierdzeniem funkcjonowania takich scenariuszy upewnić się co do

skuteczności ich działań, podczas praktycznych prób w obiekcie. NaleŜy teŜ pamiętać o

tym, Ŝe realizacja takich scenariuszy w Ŝadnym przypadku nie powinna powodować

paniki, ani stwarzać zagroŜenia dla osób pozostających w obiekcie, nie wyłączając

domniemanych przestępców.

Instalacje inteligentne w budynkach

Skomplikowane scenariusze zachowań systemu IBMS, w wybranych sytuacjach,

są realizowalne tylko w przypadku zapewnienia wysokopoziomowej integracji systemów

wykorzystanych przy ich realizacji. Niestety taka integracja jest dość kosztowna,

szczególnie w przypadku, gdy niektóre podsystemy IBMS pochodzą od róŜnych,

konkurujących ze sobą producentów.

W wielu przypadkach moŜna uznać za zadowalające niskopoziomowe

„twardodrutowe” połączenie określonych systemów. Niestety informacja przekazywana

np. przez połączenie wyjścia cyfrowego jednego systemu i wejścia cyfrowego następnego

systemu, moŜe przenosić jedynie wartość binarną. W przypadku, gdy przekazywanie

binarnej informacji nie jest wystarczające, moŜna wykorzystać kilka takich wyjść i wejść.

11.

Korzyści płynące z integracji systemów w ramach IBMS

W nowoczesnych, inteligentnych budynkach obok zarządzania m.in. systemem

HVAC oraz oświetleniem występują zintegrowane systemy bezpieczeństwa składające się

z systemów: sygnalizacji włamania i napadu, telewizji przemysłowej CCTV, kontroli

dostępu, rejestracji czasu pracy, sygnalizacji poŜaru, gaszenia poŜaru oraz nagłośnienia

alarmowego. Incydentalnie moŜna równieŜ spotkać systemy zarządzania parkingiem i

systemy monitorowania w czasie rzeczywistym połoŜenia sprzętu oraz ludzi.

KaŜdy z wymienionych systemów wyparł lub właśnie wypiera tradycyjne sposoby

rozwiązywania charakterystycznych dla siebie problemów. Stosowanie kaŜdego z tych

systemów jest uzasadnione względami ekonomicznymi. Nie trzeba przecieŜ nikogo

przekonywać, Ŝe nawet bardzo kosztowny biometryczny system kontroli dostępu okaŜe się

po kilkunastu latach eksploatacji tańszy i bardziej niezawodny od stu portierów

ulokowanych przy stu wewnętrznych drzwiach do poszczególnych stref budynku

biurowego. KaŜdy z omawianych systemów z osobna umoŜliwia obniŜenie kosztów

eksploatacji centralnie zarządzanych obiektów. Kolejne oszczędności pojawiają się

w momencie, gdy systemy te przestaną działać obok siebie, a zaczną działać razem, w

ramach systemu IBMS. Dopiero wówczas moŜliwe jest prawdziwie inteligentne

funkcjonowanie bogato wyposaŜonego obiektu.

Standardem jest obecnie wysokopoziomowa współpraca systemu kontroli dostępu z

systemem telewizji przemysłowej np. system kontroli dostępu moŜe opatrywać nagraniem

video rekord w bazie danych, dokumentujący nieudaną próbę otwarcia określonych drzwi

za pomocą sfałszowanej lub uniewaŜnionej karty identyfikacyjnej.

Instalacje inteligentne w budynkach

Z kolei współpraca systemu kontroli dostępu i sterowania systemem HVAC moŜe

mieć wydźwięk ekonomiczny. Np. włączanie komfortowej temperatury i wentylacji w

określonym pomieszczeniu budynku moŜe rozpoczynać się dopiero w momencie

logowania w systemie karty identyfikacyjnej odpowiedniego pracownika, a od momentu

jej wylogowania temperatura tego pomieszczenia będzie utrzymywana na poziomie

obniŜonym (ekonomicznym). Sterowanie ogrzewaniem / klimatyzacją oraz wentylacją

pomieszczeń biurowych zajmowanych przez kilku pracowników da się łatwo

zaimplementować z wykorzystaniem prostych funkcji logicznych AND oraz OR.

Im więcej jest zintegrowanych systemów w nowoczesnym budynku, lub

kompleksie budynków, tym więcej potencjalnych moŜliwości realizacji scenariuszy

oszczędzania energii i zwiększania bezpieczeństwa zasobów obiektu.

12.

Wymagania dotyczące funkcji systemu zarządzania inteligentnymi budynkami

IBMS

W okresie tworzenia zrębów koncepcji systemu IBMS niezmiernie istotna jest

prawidłowa współpraca projektanta i inwestora. Ma ona na celu rozpoznanie

rzeczywistych potrzeb i oczekiwań inwestora co do funkcjonalności, komfortu,

bezpieczeństwa, optymalizacji kosztów eksploatacji i dających się przewidzieć przyszłych

modernizacji projektowanego obiektu. Dla niektórych inwestorów waŜna jest takŜe

moŜliwość monitorowania i optymalizacji efektywności pracy ludzi oraz śledzenie zmian

ich miejsca w obiekcie.

Większość inwestorów ma doskonałą wizję koncepcji architektonicznej obiektu, ale

nie wszyscy są w stanie sprecyzować swoje oczekiwania co do systemu IBMS. Dlatego na

etapie tworzenia koncepcji obiektu rolą projektanta jest przedstawienie listy funkcji, które

powinny być i takich, które opcjonalnie mogą być realizowane przez taki system. WaŜne

jest przy tym określenie przybliŜonych kosztów realizacji wyszczególnionych wariantów

systemu IBMS. KaŜdy inwestor ma własną wizję funkcjonowania projektowanego obiektu

i powinien wybrać taki zestaw funkcji systemu IBMS, których implementacja najbardziej

przystaje do tej wizji i jednocześnie takich, których sfinansowanie mieści się w ramach

budŜetu określonego dla systemu IBMS.

PoniŜej przedstawiono propozycję listy najwaŜniejszych funkcji systemu IBMS dla

kompleksu przykładowego budynku:

monitoring i rejestracja temperatury, wilgotności i jakości powietrza:

Instalacje inteligentne w budynkach

w wybranych punktach obiektów,

w określonych punktach na zewnątrz obiektów,

w wybranych punktach systemu wentylacji,

monitoring, rejestracja i regulacja pracy systemu HVAC w funkcji zadanych

parametrów powietrza takich, jak temperatura, wilgotność i jakość powietrza,

monitoring i sterowanie klapami oddymiającymi w celu szybkiego przewietrzenia

obiektów,

monitoring i sterowanie oświetlenia ciągów komunikacyjnych wewnętrznych, oraz

oświetlenia zewnętrznego,

monitoring, sterowanie i rejestracja pracy wind:

wysyłanie komunikatów alarmowych w przypadku stwierdzenia

uszkodzenia wind,

wysyłanie komunikatów alarmowych w przypadku uszkodzenia wind i

uwięzienia w nich uŜytkowników, automatyczne powiadamianie

administratora i pracownika obsługi technicznej obiektu,

monitoring i rejestracja poboru opomiarowanych mediów przez poszczególnych

najemców powierzchni biurowych / mieszkalnych:

energii elektrycznej, ciepła / chłodu, gazu, wody i innych centralnie

dostarczanych mediów,

wykonywanie cyklicznych tabelarycznych zestawień zuŜycia

opomiarowanych mediów w zadanych przedziałach czasu,

monitoring i rejestracja stanu instalacji wodno-kanalizacyjnej:

zliczanie łącznego poboru wody z wodociągów i porównywanie go z łączną

ilością wody pobieraną przez poszczególnych odbiorców oraz systemy

techniczne obiektów,

sygnalizacja sytuacji awaryjnych i automatyczne odcinanie zasilania

określonego obiektu / obiektów w wodę, w przypadku stwierdzenia

powaŜnej awarii,

monitoring i rejestracja stanu instalacji elektrycznej w wybranych punktach

obiektów:

monitoring rozdzielnic,

monitoring stanu zasilania dedykowanego (dla wybranych urządzeń

komputerowych i telekomunikacyjnych),

monitoring zasilania awaryjnego,

Instalacje inteligentne w budynkach

monitoring i rejestracja globalnego poboru mocy w obiekcie / obiektach,

automatyczna realizacja scenariuszy wyłączeń zadanych urządzeń w określonych

obiektach, w celu okresowego zmniejszenia poboru mocy, w przypadku zbliŜania

się go do wartości granicznej określonej w umowie przez dostawcę energii

elektrycznej,

realizacja scenariusza sterowania poborem mocy przez obiekt / obiekty w

przypadku, gdy pojawiają się problemy z zasilaniem w energię elektryczną:

sterowanie pracą agregatów prądotwórczych,

wyłączenia zadanych urządzeń w celu zmniejszenia poboru energii,

komunikacja z innymi systemami w budynkach ze szczególnym

uwzględnieniem zintegrowanego systemu bezpieczeństwa,

monitorowanie i sterowanie oświetlenia awaryjnego, itd.,

moŜliwość lokalnego i zdalnego sterowania i kontroli oraz wizualizacji stanu

systemów budynkowych za pomocą róŜnych mediów transmisyjnych (sieci

komputerowej, sieci telekomunikacyjnej) w celu:

uzyskiwania szczegółowych danych dotyczących bieŜącego stanu

określonych urządzeń,

cyklicznego archiwizowania uzyskiwanych danych,

zarządzanie konserwacją urządzeń budynkowych:

zliczanie rzeczywistego czasu pracy wybranych urządzeń lub ich

określonych komponentów,

cykliczne porównywanie uzyskanych czasów pracy określonych urządzeń

z informacjami o czasach planowych przeglądów serwisowych lub wymian

elementów podlegających zuŜyciu proporcjonalnemu do czasu eksploatacji,

generowanie komunikatów o konieczności dokonywania planowych

przeglądów serwisowych lub wymian określonych komponentów,

odpowiednio zorganizowany system potwierdzania i rejestracji dokonanych

planowych przeglądów serwisowych i wymian określonych komponentów,

wraz z zerowaniem czasu pracy wymienionych komponentów,

opcjonalnie moŜliwość rejestracji czasu występowania awarii określonych

urządzeń i ich stwierdzonych źródeł oraz wykonanych napraw,

rejestracja czasu pracy pracowników:

Instalacje inteligentne w budynkach

rejestracja czasu pracy na podstawie danych o logowaniu i wylogowywaniu

kart identyfikacyjnych poszczególnych pracowników w momencie

przychodzenia do pracy i wychodzenia z pracy,

realizacja parametryzowanych zestawień i raportów dotyczących godzin

pracy poszczególnych pracowników, absencji, spóźnień itp.,

zintegrowanie funkcji tego modułu z modułem płacowym firmy,

współpraca z ogólnie dostępnym systemem informacyjnym umoŜliwiającym

dynamiczne tworzenie i przekazywanie informacji na temat:

mapki budynku z uwzględnieniem informacji dotyczących jego najemców,

telefonów wewnętrznych do nich przypisanych,

obecności pracowników poszczególnych firm na podstawie danych systemu

kontroli dostępu,

rezerwacji i dostępności powierzchni współdzielonych np. sal

konferencyjnych itp.,

współpraca z ogólnie dostępnym systemem interkomowym przewidzianym do:

pomocy osobom niepełnosprawnym ruchowo, np. zgłaszającym prośbę

o pomoc w pokonaniu barier architektonicznych,

zgłaszania zdarzeń wyjątkowych np. konieczności wezwania pomocy

medycznej, policji, staŜy poŜarnej, pogotowia gazowego itd.,

zgłaszania awarii windy lub innych systemów budynkowych,

zgłaszania zapytań przez osoby poszukujące określonej informacji,

monitoring systemu sygnalizacji poŜaru i systemu nagłośnienia alarmowego i

ewakuacyjnego:

realizacja standardowych zadań wynikających z integracji systemu IBMS

z systemem sygnalizacji poŜaru i systemem nagłośnienia alarmowego i

ewakuacyjnego: realizacja przez system IBMS specjalnego scenariusza,

przewidzianego w takiej sytuacji przez odpowiednie przepisy,

monitoring systemu sygnalizacji włamania i napadu:

realizacja standardowych zadań wynikających z integracji systemu IBMS

z systemem sygnalizacji włamania i napadu,

istnieje wiele moŜliwych scenariuszy, które moŜna uruchamiać w

przypadku stwierdzenia włamania i/lub napadu, np. system IBMS moŜe w

danym obszarze włączać lub cyklicznie przełączać określone źródła światła,

Instalacje inteligentne w budynkach

po wykryciu przez zintegrowany system bezpieczeństwa wtargnięcia

intruzów do obiektów poza godzinami ich normalnej pracy,

włączanie świateł po zapadnięciu zmroku, w mało uczęszczanych ciągach

komunikacyjnych i obszarach, po wykryciu przez zintegrowany system

bezpieczeństwa obecności w nich uŜytkowników, w standardowych

godzinach funkcjonowania obiektów,

monitoring systemu telewizji przemysłowej CCTV:

realizacja standardowych zadań wynikających z integracji systemu IBMS

z systemem telewizji przemysłowej CCTV,

włączanie świateł po zapadnięciu zmroku, w mało uczęszczanych ciągach

komunikacyjnych, po wykryciu przez system telewizji przemysłowej CCTV

obecności uŜytkowników, w standardowych godzinach funkcjonowania

obiektów,

w ramach integracji systemu telewizji przemysłowej CCTV, systemu

kontroli dostępu, systemu sygnalizacji włamania i napadu oraz IBMS

moŜna realizować cały szereg wspólnych działań podejmowanych przez

wymienione systemy pod kontrolą IBMS.

Przedstawione powyŜej propozycje funkcji zintegrowanego systemu zarządzania

budynkami IBMS w Ŝadnym wypadku nie wyczerpują listy jego moŜliwych do

zaimplementowania działań, są one jedynie wstępną próbą zakreślenia jego

podstawowych, quasi-inteligentnych zachowań.

13.

Problemy integracji systemów w ramach IBMS

W zaleŜności od przyjętego rozwiązania moŜna wyróŜnić kilka wariantów

integracji systemów wchodzących w skład IBMS. W przypadku, gdy pochodzą one

od tego samego producenta lub posiadają zgodne interfejsy komunikacyjne, istnieje

moŜliwość ich integracji na wysokim poziomie. Ewentualne problemy związane

z integracją tych systemów są stosunkowo łatwe do rozwiązania.

W niektórych sytuacjach, gdy systemy nie współpracują ze sobą na wysokim

poziomie, moŜna zrealizować integrację niskopoziomową (tzw. „twardodrutową”),

tzn. integrację polegającą na przekazywaniu pomiędzy określonymi systemami informacji

za pomocą wyjść i wejść binarnych lub analogowych.

Instalacje inteligentne w budynkach

Z punktu widzenia wypadkowej jakości systemu IBMS najkorzystniejsza jest

sytuacja, w której wszystkie lub prawie wszystkie kluczowe systemy budynkowe, takie jak

zarządzanie systemem HVAC, system sygnalizacji włamania i napadu, kontroli dostępu

oraz sygnalizacji poŜaru, umoŜliwiają wysokopoziomową komunikację między sobą.

W ten sposób moŜna uniknąć problemów podczas uruchamiania i eksploatacji systemu i

uzyskać większe moŜliwości w procesie integracji systemów.

Bibliografia

[1] Drop D, Jastrzębski D, Współczesne instalacje elektryczne w budownictwie

jednorodzinnym z wykorzystaniem osprzętu firmy Moeller,

Biblioteka COSIW SEP 2002

[2] Grad P., Koncepcja nisko-budŜetowego zintegrowanego systemu zarządzania

obiektami uczelni, Systemy zarządzania w budynkach inteligentnych

IB@zarządzanie, AGH Kraków 2005, pp. 21-30.

[3] Grad P., Wojciechowski M., The 128-channel multipurpose I/O controller for

intelligent building systems, 4-th International Congress on INTELLIGENT

BUILDING SYSTEMS, AGH Kraków 2006, pp. 35-44.

[4] Markiewicz H, Instalacje elektryczne,

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 2003

[5] Mielczarek W, Komputerowe systemy pomiarowe Standardy IEEE-488.2 i SCPI,

Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 2002

[6] Nawrocki W, Komputerowe systemy pomiarowe,

Wydawnictwo Komunikacji i Łączności 2002

[7] Niestępski S, Parol M, Pasternakiewicz J, Wiśniewski T,

Instalacje elektryczne. Budowa, projektowanie i eksploatacja,

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 2001

[8] red. Niezabitowska E., Mikulik J.: Budynek inteligentny Tom II, Podstawowe systemy

bezpieczeństwa w budynkach inteligentnych, Politechnika Śląska, 2002.

[9] red. Niezabitowska E., Wybrane elementy facility management w architekturze,

Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.

[10] Petrykiewicz P, Nowoczesna instalacja elektryczna w inteligentnym budynku,

Biblioteka COSIW SEP 2001

Instalacje inteligentne w budynkach

[11] Rak R, Wirtualny przyrząd pomiarowy realne narzędzie współczesnej metrologii,

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 2003

[12] Rebizant W, Metody inteligentne w automatyce zabezpieczeniowej,

Prace Naukowe Instytutu Energoeletryki Politechniki Wrocławskiej 2004

[13] Sroczan E, Nowoczesne wyposaŜenie techniczne domu jednorodzinnego.

Instalacje elektryczne, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne 2004

[14] Włodarczyk J., Podosek Z., Systemy teletechniczne budynków inteligentnych, Oficyna

Wydawnicza Cyber, Warszawa 2002

Inne źródła informacji – materiały niepublikowane:

[15] ZałoŜenia projektowe w zakresie zintegrowanego systemu zarządzania budynku

(IBMS), Kupczyk T, Politechnika Wrocławska 2004/2005,

[16] Inteligentny Budynek, Kupczyk T, Politechnika Wrocławska 2004/2005,

[17] Zasady projektowe / koncepcja IBMS, Kupczyk T, Politechnika Wrocławska

2004/2005,

[18] Wpływ rewolucji informatycznej na projektowanie budynków publicznych –

inteligentne budownictwo, Kupczyk T, Politechnika Wrocławska 2004/2005,

[19] Audyt potrzeb, Kupczyk T, Politechnika Wrocławska 2004/2005.

[20] Grad P., Koncepcja zintegrowanego systemu zarządzania oraz bezpieczeństwa

obiektów wyŜszej uczelni, Studia Podyplomowe Zintegrowane Systemy Bezpieczeństwa

w Inteligentnym Budynku, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki, Wrocław

2005

Inne źródła informacji – portale internetowe:

•

www.eib.pl

•

lcn.pl

•

techom.com

•

www.boschsecurity.com

•

www.facility-manager.pl

•

www.honeywell.com.pl

•

www.ibms.pl

•

www.johnsoncontrols.com (cgproducts.johnsoncontrols.com)

•

www.nti.pl

Instalacje inteligentne w budynkach

•

www.modbus.pl

•

www.sibt.com.pl

•

www.sbc-support.ch

•

www.schneider-electric.pl

•

www.ultrak.pl

•

www.vidicon.pl

Inne źródła informacji – materiały szkoleniowe:

•

Automatyczna regulacja systemów wentylacji i klimatyzacji, Zawada B, Kidawa Z,

Honeywell, Politechnika Warszawska,

•

Wybrane aplikacje sterownika Excel 50 w ciepłownictwie, Honeywell,

•

Sterownik Excel 50, Instrukcja uŜytkownika, Honeywell 1997,

•

Excel 50, Sterownik cyfrowy, Honeywell 1997.