МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплоэнергетики,

газоснабжения и вентиляции

Реферат на тему: «Система управления инженерными системами в «Умном» доме»

                                                                                
      Выполнили: ст. гр.5 СМ109

________Мухаметшин Р.М.

                                                                                            Принял: старший

                                                                                преподаватель каф. ТЭГиВ

                                                                                ___________Крайнов Д.В.

Казань 2016                 

Введение

Функция системы умный дом достигается путем интеграции климатических систем: отопление, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения, электроснабжения и т.д.,  т.е. эти инженерные системы в результате интеграции функционируют как единое целое, обеспечивая комфортные режимы климат контроля по помещениям. Реализация «умного дома» закладывается еще на этапе проектирования климатических систем. Создание полноценного климат- контроля по помещениям становится не возможным в принципе, если задача создания климат- контроля возникла только после того, как климатические системы  уже спроектированы, и отопительное, вентиляционное и охлаждающее оборудование уже заказано.

Автоматизация зданий и автоматизация инженерных систем зданий начинается уже на этапе проектирования любого современного комплекса. При разработке проектов систем автоматизации зданий решаются задачи по управлению системами отопления, электроснабжения, водоснабжения и канализации, освещения, ИКТ и др. Чем выше функциональная нагрузка, тем сложнее автоматизация инженерных систем зданий: так, в крупных торговых, промышленных и офисных комплексах к традиционным задачам автоматизации зданий добавляются такие специфические, как кондиционирование, охрана и пожаротушение, телекоммуникации и т.п.

Автоматизация зданий предполагает, что все элементы инженерных систем, имея свои локальные пункты управления, объединяются в общую диспетчерскую систему интеллектуального здания BMS.

1. Основные термины

АСУЗ — Автоматизированная Система Управления Зданием (АСУ, англ. Building Management System, BMS). Предназначена для автоматизации процессов и операций, которые реализуются в современных зданиях.

Умный дом – система, которая обеспечивает безопасность, комфорт и ресурсосбережение для всех пользователей.

SCADA (аббр. от англ. supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для обеспечения работы систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления.

1.1. Нормативные документы

1.     Гост р - автоматизированные системы управления зданий и сооружений (в разработке).

2.     Федеральный закон от 30.12.2009 № 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений.

3.     Три части в виде стандартов АВОК (Ассоциация инженеров по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике).

4.      ISO 16484-XX (BUILDING AUTOMATION AND CONTROL SYSTEMS).

2. Задачи решаемые АСУЗ

2.2. Подконтрольные системы АСУЗ

3. Преимущества применения АСУЗ

3.1. Экономический эффект использования АСУЗ

4. Насыщенность зданий АСУЗ

4.1. Уровни автоматизации АСУЗ

5. Уровни автоматизации АСУЗ

5.1. Третий уровень АСУЗ – датчики регистрации

Датчик регистрации может быть построен на основе одного из следующих физических принципов:

•      ультразвуковое отражение – «сонар»;

•      инфракрасный дальномер (инфракрасное отражение);

•      измерение инфракрасного (теплового) излучения предметов;

•      измерение емкости пространства;

•      измерение электромагнитных волн;

•      иные способы регистрации.

6. Система «Умный дом»

7. Система управления инженерными системами в умном доме

Компания INTELVISION- ведущий системный интегратор в области автоматизации зданий и инженерных систем. INTELVISION- девелопер лучшего «интеллектуального здания» в Санкт- Петербурге.

В концепцию «Интеллектуальное здание» входят в систему BMS и СМИС/СМИК. СМИС и СМИК представляют собой программно- аппаратный комплекс, обязательный к установке на опасных, особо опасных, технически сложных и уникальных объектов. Перечень подобных объектов определяется согласно ГОСТ Р 22.1.12-2005. При отсутствии СМИС и СМИК не допускается эксплуатация объектов, подпадающих под действие ГОСТ Р 22.1.12-2005. СМИС и СМИК автоматически передают критически важные сигналы объектов в ЕДДС ГО ЧС (Единую дежурно-диспетчерскую службу), что позволяет оперативно предупреждать аварийные ситуации или ликвидировать их последствия.

BMS – предназначена для централизованного мониторинга, диспетчеризации и управления оборудованием инженерных систем и включает в себя такие под системы как:

-система Диспетчеризации инженерных систем.

-система Автоматизации инженерных систем.

Главной задачей системы управления зданием (BMS) является создание комфортных параметров климата в помещениях здания в сочетании с повышенными стандартами надежности и безопасности.

7.1. Система управления зданием (BMS)

-обеспечивает получение оперативной информации о состоянии и параметрах инженерных систем.

-обрабатывает текущую информацию и управляет инженерными  системами здания и их оборудованием с заданными режимами работы.

-проводит документирование и регистрацию параметров процессов инженерных систем, а также действий диспетчерских служб.

-осуществляет автоматизированный учет эксплуатационных ресурсов инженерного оборудования и контроль технического обслуживания.

7.2. Использование системы управления здания (BMS) позволяет

-повысить надежность, безопасность и качество функционирования оборудования инженерных систем.

-снизить затраты на обслуживание оборудования.

-эффективно организовать работу вашего бизнеса на счет разграничения полномочий и ответственности эксплуатационных служб.

7.3. Система управления здание (BMS) обеспечивает

-автоматическое управление

-регулирование, необходимые блокировки.

-защиты от аварийных режимов.

-централизованный автоматический контроль и дистанционное управление  работой инженерных систем в зависимости от выполняемых ими функций.

8. Область применения системы управления зданием (BMS)

8.1. Контроль и управление электроснабжением и освещением

-непрерывный контроль значений параметров электрической сети (ток, напряжение, частота) с сохранением данных при развитии аварийной ситуации для последующего анализа.

-обнаружение аварийных и предаварийных ситуаций.

-автоматическое переключение на резервное или автономное электроснабжение автоматическая установка режимов освещения (рабочее, аварийное, эвакуационное, наружное, декоративное освещение фасадов) в соответствии с заданными сценариями.

8.2. Контроль и управление водоснабжением

-контроль и управление давлением и температурой.

-управление насосами и контроль их функционирования.

-контроль за состоянием фильтра.

8.3. Контроль и управление вентиляцией и кондиционированием

-автоматическое поддержание заданных параметров температуры и влажности приточного воздуха в магистральных воздуховодах в соответствии с заданными сценариями.

-контроль загрязнения фильтров.

-контроль и управление работой вентиляторов.

-контроль и управление работой фанкойлов

-автоматическое сценарное управление электроприводом воздушных заслонок, а так же обеспечение их закрытия при отключении электропитания установки.

8.4. Контроль и управление отоплением

-автоматическое сценарное регулирование температуры теплоносителя в подающем трубопроводе в зависимости от температуры наружного воздуха, графика теплосети на вводе в здание и других условий.

-контроль и поддержка сценариев заданной температуры и вл-ти в помещениях.

-контроль давления теплоносителя в трубопроводах.

-контроль функционирования насосов и защита от холостого хода.

-контроль состояния теплообменников, степени их загрязнения.

8.5. Диспетчеризация управления, мониторинга, учета и визуализации

-мониторинг и учет параметров потребления энергетических ресурсов (тепло, газ, электроэнергия, вода)

-мониторинг и учет параметров инженерных систем (отопления, вентиляции,  и кондиционирование воздуха, водоснабжения, освещения, электроснабжение и т.д.)

-визуализация работы всех систем на мониторе рабочей станции диспетчерского пульта.

-управление системами посредствам панели и компьютера.

9. «Умный дом» на примере климат- контроля

Далее будут описаны подходы, которые используются при создании систем управления и обеспечения климат- контролем в «умном доме».

Климат контроль в системе отопления:

Климатические системы проектируются с возможностью анализа температуры и влажности с помощью специальных датчиков технических помещений, в которых необходимо поддерживать заданные климатические параметры. (См рис.1, Вверху термостат для управления климатом, внизу температурный датчик).

 

                (Рис. 1)                                                         (Рис. 2)

На основании этих параметров температуры и влажности система управления «Умный дом», используя заложенные в нее алгоритмы климат контроля, подает сигналы управления на сервоприводы приборов и контуров отопления или воздушные клапаны вентиляционной системы с системой охлаждения. (См. рис.2.). Система управления «Умный дом» управляет сервоприводами отопительной системы для обеспечения климат- контроля в помещениях.
9.1. Универсальные структуры управления инженерными системами

Суть этого подхода заключается в следующим:

-в случае выхода из строя главного контроллера управления системы «Умный дом» каждая инженерная система по- прежнему сохраняет функции управления, но управление осуществляется уже не в комплексе уже с другими системами, а по отдельности;

-управление каждой инженерной системой в отдельности осуществляется с помощью штатных органов управления этой системы. (Рис. 3). Управлять климатом можно с помощью штатных термостатов системы отопления.

  

                  Рис. 3                                                Рис. 4

9.2. Климат- контроль в системе вентиляции

К примеру в помещении поднялась температура воздуха и система управления это расценила, как «жарко». В результате сервоприводы на приборах отопления прекращают подачу теплоносителя или же система вентиляции увеличивает подачу воздуха в помещения, чтобы большими порциями воздуха с заданной температурой снимать возникающие в помещении теплоизбытки. (Рис. 4).

Для управления климатическими параметрами системы вентиляции используются удобные сенсорные панели управления «умного» дома. (Рис. 5).

 

                        Рис. 5                                                    Рис. 6

Нужно сказать что система вентиляции может выполнять и системы отопления, и системы кондиционирования. К тому же применяемые нами современные системы вентиляции способны выполнять рекуперацию тепла и холода. Суть рекуперации состоит в том, что теплый вытяжной воздух может отдавать тепловую энергию холодному приточному или наоборот, более холодный вытяжной воздух  может охлаждать горячий приточный воздух, что возможно в жаркое летнее время.

Реализация режимов климат- контроля на прямую влияет на обеспечение оптимальных режимов энергопотребления климатических систем. Системы отопления и кондиционирования в «умном» доме с корректным режимами климат контроля никогда не работает «навстречу друг другу» и не расходуют энергию дома. Речь идет о том, что система отопления знает о работе системы кондиционирования, и не охлаждает тот воздух, который нагревает система отопления.

Управление климатическими параметрами в помещениях осуществляется с помощью специализированных климатических контроллеров и термостатов, а так же при помощи многофункциональных систем управления климатом «умного» дома. На рис 6 представлены термостаты, которые позволяют самостоятельно производить локальный климат- контроль в помещении. При подключении к системы управления «умный дом» это контроллеры реализуют глобальные функции управления климатом по всему дому или по этажам.(Эти термостаты могут управлять климатом самостоятельно и в составе системы управления «умный дом»

Следующим примером является термостаты, которые подключаются к специальным контроллерам или к системе управления «умный дом». (Рис. 7) (Эти термостаты работают только в составе системы управления климатом).

                                 Рис. 7

Здесь рассмотрены лишь некоторые функции «умного» дома, также модели термостатов могут быть разными.

Лучше всего энергосберегающие функции системы управления климатом проявляет себя при обеспечения климат- контроля в большом загородном доме или коттедже. Так же система «Умный дом» может управлять котельной.

Вывод

Изучив материал, можно сказать, что система «умный дом» имеет пользу в инженерных системах. Но, нельзя забывать, что везде есть исключения. Основным решением применения системы «умный дом» будет зависеть:

-от результатов расчета.

-от формы и предназначения здания, или дома.

-от финансовых возможностей заказчика.

Экономический эффект использования АСУЗ

В данное время имеется наглядная экономия применения системы «Умный лом».

Автоматизация одного из крупнейших бизнес-центров в Европе British Airways в Хармондсворте, при общей стоимости проекта около 302 млн. евро, позволяет экономить до 24 млн. евро ежегодно. Экономия получается за счет более эффективной работы всех систем комплекса зданий, а также за счет увеличения производительности работы персонала приблизительно на 20%