(098) 035-78-13
готовых проектов домов онлайн!

Интеллектуальное будущее зданий


Разумовский О. Мироненко Е. Интеллектуальное будущее зданий. // Ватерпас. 2000. №5-6. C.128-131

Сегодня мы становимся свидетелями изменения отношения человека к зданию. Постепенно приходит понимание, что здание — это сложный организм, который должен развиваться по определенным законам, чтобы удовлетворять растущие требования человека к комфорту, безопасности и экономически обоснованной функциональности.
Это не есть что-то принципиально новое, это давно забытые старые идеи, спроецированные на современные рыночные условия и - достижения строительных, энергетических, микроэлектронных и информационных технологий. В прошлые, досоциалистические, времена был дворник (хозяин постялого двора /ссылка на словарь Даля/). Он подметал дорожки, следил за порядком и состоянием здания, ремонтировал и был источником различной информации для обитателей. Сейчас, пройдя через социалистический реализм, мы снова возвращаемся к необходимости «дворника». Вот только его черты уже другие.
Для человека здание является неотъемлемой частью его производственной, культурной и бытовой деятельности. В рыночных условиях здание вовлекается в товарно-денежные потоки и, соответственно, имеет некоторую стоимость, требует затрат на эксплуатацию и на энергоресурсы. И поэтому в современных условиях функции сопровождения жизненного цикла здания берут на себя Автоматизированные Системы Технического и Экономического Управления Зданием (сокращенно — АСУЗ). Они-то и будут предметом нашего внимания в данной статье.
Решаемые АСУЗ задачи можно условно разбить на следующие уровни:
• Мониторинг и учет:
• параметров потребления энергетических ресурсов (в основном это вода, тепло, газ, электроэнергия);
• параметров инженерных систем (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, водоснабжения, освещения, электроснабжения и др.);
• параметров, определяющих состояние строительных конструкций и окружающей среды с целью предупреждения аварийных ситуаций.
• Управление параметрами и режимами работы инженерных систем (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, водоснабжения, освещения, электроснабжения и др.) с целью удовлетворения требований строительных и санитарных норм.
• Человеко- и бизнес-ориентированное (интеллектуальное) управление инженерными и коммуникационными системами с целью создания условий пребывания в сооружении в соответствии с заданными критериями: уровень комфорта, эффективность использования ресурсов и т.п.
Первые два уровня в той или иной степени всегда представлены в любых зданиях. Они образуют тот технологический фундамент, который является необходимым условием функционирования любого здания.
Третий уровень — «интеллектуальный» — практически отсутствует в проектируемых и существующих АСУЗ в Украине. И тому есть несколько причин. Во-первых, на этом уровне осуществляется тесная интеграция всех инженерных и коммуникационных систем, а это требует определенных технических решений, к которым не всегда готовы наши проектанты. Во-вторых, протекающие в здании бизнес-процессы (не говоря уже о поведении человека в своем доме) не всегда поддаются формализации, которая необходима для настройки поведения АСУЗ. И, в-третьх, критерии эффективности интеллектуальных решений не всегда очевидны на этапе проектирования из-за сложности самой задачи.
Но не стоит расстраиваться по поводу этих трудностей, ведь опыт внедрения интеллектуальных систем у наших соседей слева и справа свидетельствует о том, что это направление жизнеспособно и дает заказчику определенные выгоды.
Давайте перенесемся в недалекое будущее и представим себе «интеллектуальное» здание. Для начала следует определиться со смыслом термина «интеллектуальное» здание (ИЗ). Сегодня не существует точного определения этого термина. Каждый поставщик подобных решений вкладывает в него свой смысл. В результате некоторого обобщения мы находим, что под ИЗ понимается автоматизированная комплексная (охватывает инженерные и коммуникационные системы, финансово-экономические и социальные аспекты функционирования здания) система, которая:
• «чувствует», что происходит внутри и снаружи здания;
• «реагирует» таким образом, чтобы наиболее эффективным способом обеспечить эффективные с точки зрения бизнес-процессов, безопасные и комфортные условия пребывания в нем людей, сведя при этом до минимума потребление энергии и энергоресурсов;
• «объединяет» все технические, экономические и социальные подсистемы в единый организм;
• «взаимодействует» с людьми посредством применения простых и легко доступных средств общения в локальном и дистанционном режимах.
ИЗ и его владелец. ИЗ гармонизирует взаимодействие человека со зданием во всех его фазах, обеспечивая при этом оптимальную работу всех технических систем и эффективное использование всех ресурсов. На этапе проектирования владельцу и его менеджерам необходимо будет найти общий язык с архитектором и сформировать свои требования к ИЗ и критерии его эффективности.
ИЗ и архитектор. ИЗ дает возможность архитектору максимально реализовать свои идеи не только при создании формы здания, но и ввести в форму и интерьер элементы динамизма, выраженные, например, различными сценариями работы системы освещения, изменениями внутренней и внешней геометрии здания. В то же время перед архитектором стоит сложная задача по формированию перечня реализуемых ИЗ функций, которые бы гармонировали с представлениями и пожеланиями владельца будущего здания.
ИЗ и инженер-проектировщик. ИЗ требует от инженеров-проектировщиков дополнительных знаний о современных датчиках, сенсорах, исполнительных механизмах, свойствах различных материалов, системах передачи информации и принятии решений.
ИЗ и поставщик решения. Поставщик решения лучше всех осведомлен о возможностях технических средств, которые он закладывает в свои предложения. В то же время он меньше всех знает о потребностях владельца и замыслах архитектора.
Поэтому удачный проект ИЗ получается только в результате творческой работы перечисленных выше участников. Другой составляющей успеха проекта является технология построения ИЗ с точки зрения технических средств. В жизненном цикле ИЗ после ввода его в эксплуатацию начинается фаза «сближения» проектных решений с реальным поведением занимающих здание людей. Технические средства в этой фазе должны обеспечить максимальные возможности переопределения алгоритмов работы при минимальных затратах на монтажные и строительные работы.
Не стоит думать, что проект ИЗ подходит только для крупного сооружения. Со всеми своими атрибутами только с различным наполнением он применим к квартире, дому, гостинице, кафе, ресторану, офису, детским, учебным, медицинским и культовым зданиям, цехам, складам, административным зданиям, гаражам, стоянкам, местам торговли и т.п.

Технология проектирования
Одним из факторов успешного проекта ИЗ является создание команды специалистов — представителей владельца, архитекторы, инженеры-проектировщики и поставщик решения (назовем их разработчики ИЗ). Хотим сразу же отметить, что технологии и критерии проектирования АСУЗ на «интеллектуальном» уровне для зданий производственного назначения и жилья принципиально отличаются по своему внутреннему наполнению. Если для зданий первой категории можно изначально сформулировать некоторые общие критерии эффективности и цели, то для зданий, предназначенных для жизни людей, требуется искать некий баланс между экономической эффективностью, уровнем безопасности и комфорта, и, что самое сложное, — следует учитывать психологические и социальные особенности жильцов ввиду того, что отношение человека к автоматической системе, «живущей параллельно» с ним на работе и дома, может быть совершенно противоположным.
Последовательность этапов работы по проектированию ИЗ выглядит следующим образом (речь идет о проектировании третьего «интеллектуального» уровня АСУЗ):
• определение функционального назначения помещений, зон прилегающей территории, схем перемещения людей и ресурсов (например, материальных ценностей, автотранспорта);
• определение состояний, в которых могут находиться помещения и зоны (табл. 1);
• определение инженерных и коммуникационных систем, возможностей по управлению режимами их работы в составе комплексной АСУЗ;
• для каждого состояния помещения или зоны назначаются режимы работы инженерных и коммуникационных систем (табл. 2);
• определяются факторы, инициирующие смену состояний помещений и зон (такими факторами могут быть: команды пользователя, время суток и сезон, события, фиксируемые различными датчиками и др.);
• определяются действующие лица и их полномочия при взаимодействии с АСУЗ (табл. 3);
• формируются сценарии поведения здания в зависимости от последовательности возникающих событий и команд пользователей;
• с учетом требований по оформлению интерьера и особенностей строительных конструкций формируются технические спецификации на датчики и сенсоры (табл. 4), исполнительные механизмы (табл. 5) и интерфейсы с пользователем;
• далее их состав оптимизируется с учетом одновременного использования в различных задачах;
• формируются спецификации на функциональные модули мониторинга, данные которого используются впоследствии для анализа функционирования АСУЗ;
• проектируются коммуникации и способы соединения с инженерными системами.

Технические решения
Мы не ставили перед собой задачи в рамках этой статьи описывать существующие на сегодняшний день технические решения, а хотим остановиться на технологии European Installation Bus (EIB) — европейской инсталляционной шине, которая обеспечивает:
• снижение затрат на энергию до 30%;
• легкое подключение ранее установленного оборудования;
• гибкое и быстрое расширение системы и ее адаптацию под требования клиента в любое время без серьезных затрат на переделку уже существующих коммуникаций;
• минимизацию расходов на сопровождение и развитие АСУЗ;
• богатство технических решений (на рынке существует более 4000 устройств, сертифицированных на совместимость с технологией EIB).
В предыдущих номерах (№ 1(26)/2000, №3(28)/2000) уже эта технология уже была кратко описана. На сегодняшний день эта технология является международным стандартом, который поддерживается в рамках одно
именной ассоциации EIBA (www.eiba.com) более чем 120 производителями различного оборудования по всему миру. Ассоциация отметила в этом году 10-летний юбилей своего существования.
С точки зрения технологии EIB АСУЗ представляет собой децентрализованную структуру, состоящую из:
• устройств фиксации событий (датчика, сенсора, приемника и передатчика команд и т.д.) (см. табл.4.);
• исполнительных механизмов (вентилей, задвижек, выключателей, пр.) (см. табл.5.).
• интерфейсов для взаимодействия между собой и с другими подсистемами:
• по проводным каналам связи;
• по силовым проводам сети 220 В;
• телефонным и радиоканалам;
• посредством инфракрасного излучения, голоса;
• по локальным и глобальным компьютерным сетям;
Одной из особенностей этой технологии является то, что переменное напряжение 220 В подводится только к потребителям электроэнергии. За счет этого повышается электробезопасность, упрощается схема электроснабжения, экономится кабель.
Такой подход делает систему управления более надежной, гибкой к изменениям состава и параметров решаемых задач, экономически эффективной в процессе эксплуатации и развития. Практически неограниченный спектр датчиков и исполнительных механизмов позволяет реализовывать всевозможные замыслы владельцев и дизайнеров.

Таблица 1 Примеры состояния помещений.
НаименованиеОписание
ВыключеноИнженерные подсистемы выключены (обесточены) - ничто не работает, кроме охранно-пожарной сигнализации. Вывод из этого режима осуществляется вручную
ПассивноеИнженерные подсистемы в ждущем режиме. Вводятся в действие по сценарию/команде. Например, напряжение на определенных группах розеток отключено, освещение отключено, вентиляция выключена, отопление на минимально допустимом уровне, двери заблокированы.
ДежурноеИнженерные системы находятся в «приторможенном» режиме — например, работают на 50% своей мощности.
РабочиеРабочие режимы, когда отрабатываются различные сценарии и команды пользователя
ИндивидуальныеРазновидность «рабочего» режима, когда отрабатываются индивидуальные сценарии или команды, ориентированные на определенного пользователя или группу пользователей
ОбслуживаниеРежим, когда на объекте производится уборка или техническое обслуживание: подается напряжение на определенные розетки, яркое основное освещение, дополнительное освещение в определенных местах, вентиляция работает интенсивнее и прочее.
ОбработкаСанитарная обработка помещений — специальные режимы освещения, вентиляции, др.
АварийноеСпециальные сценарии работы инженерных подсистем

Таблица 2 Примерный перечень действующих лиц.
Действующее лицоДоступные возможности
Владелец - взрослый человек, владеющий всем или частью здания и полностью контролирующий происходящие процессы.Все возможности по управлению и переопределению (в пользовательских терминах) сценариев на контролируемой им территории.
Служащий - взрослый человек, выполняющий производственные функции и пользующийся определенными ресурсами ИЗ (напр., рабочие комнаты, комната для копирования, зона на парковке, ...).Имеет доступ к местам своего пребывания (напр., спальня, столовая, санузел, сад, гараж) и ограниченные возможности по управлению комфортом
Гость — взрослый человек, временно находящийся в доме и пользующийся некоторыми его ресурсами (напр., комната, спортзал, бассейн, ...).Имеет доступ к местам своего пребывания (напр., спальня, столовая, санузел, сад, гараж) и ограниченные возможности по управлению комфортом
Ребенок — постоянно или временно находится в доме, является объектом повышенного внимания и ограничен в пользовании некоторыми ресурсами. Возраст ребенка определяет степень даваемой ему свободы.
Домработник — лицо, выполняющее обслуживание здания и имеющее определенные права по взаимодействию со всеми подсистемами ИЗ.Имеет некоторые возможности, связанные с выполнением служебных обязанностей (напр., уборка, работа с детьми и т.п.).
Охранник — лицо, ответственное за реализацию охранных функций в доме и прилегающей территории.Имеет некоторые возможности, связанные с выполнением служебных обязанностей, которые могут различаться в зависимости от полномочий охранника (контроль наружный, в доме, вкл./выкл. охранных функций и т.п.).
Техник — инженер, обслуживающий определенные подсистемы ИЗ в рамках договоров на обслуживание.Имеет доступ только к некоторым подсистемам, которые он обслуживает (напр., электрик, сантехник, и т.п.).
Специалист— инженер, который сопровождает систему управления ИЗ, кодирует сценарии в соответствии с указаниями Владельца, возможными замечаниями и пожеланиями других действующих лиц.Имеет права системного администратора, которому доступна вся система ИЗ.

Таблица 3 Примеры работы инженерных подсистем в некоторых помещениях.
Освещение Типовые сценарии работы освещения
а) «Пассивный» режим — никого нет в помещении;
б) «дежурный» режим — ограниченное освещение для различения контуров предметов, дверей, ступенек;
в) «рабочие» режимы;
г) «обслуживание» — уборка, техническое обслуживание, когда требуется яркое освещение;
д) «обработка» - специальное освещение для дезинфекции помещений.
Отопление

Типовые сценарии работы отопления
а) «пассивный» режим - никого нет в помещении -отопление отключено;
б) «дежурный» режим - минимально достаточное отопление для минимизации времени выхода на «рабочие» режимы;
в) «рабочие» режимы.
Функции контроля:
а) контроль утечки теплоносителя;
б) контроль внештатного появления воды.
Электроснабжение Типовые группы электрических нагрузок
а) бытовые — однофазные — без дополнительных средств обеспечения качества и надежности
б) технологические одно/трехфазные - надежное и качественное электроснабжение.
Типовые функции
а) подача напряжения на розетки по сценариям и командам;
б) включение/выключение нагрузок по сценариям и командам;
в) безопасное электроснабжение во влажной среде.
Функции контроля
а) защита от замыкания, утечки на землю, пр.;
б) симметричность трехфазной линии.
Вентиляция и кондиционирование воздухаТиповые функции
а) регулирование температуры и влажности воздуха, поступающего в систему воздуховодов приточной вентиляции;
б) поддержание параметров воздуха в пределах санитарных норм и специальных требований за счет управления кондиционерами-доводчиками;
в) перевод систем приточной и вытяжной вентиляции в энергосберегающие режимы работы в часы пониженных нагрузок, а также отработка заданных алгоритмов включения/выключения местных вентиляционно-кондиционирующих установок;
г) перевод систем в аварийные режимы функционирования в предопределенных ситуациях (напр., удаление дыма).
Доступ к ресурсам Типовые функции
а) идентификация персонала/посетителя (индивидуальный код, ...);
б) вкл./выкл. доступа к ресурсам по коду пользователя, по сценарию;
в) регистрация использования ресурсов;
г) оповещение (через систему ТКМ) о внештатных ситуациях.
Телекоммуникации Типовые функции
а) видеонаблюдение;
б) передача голоса/данных по внутренней телефонной/радио сети;
в) информационное взаимодействие с абонентами во внешнем мире по телефонной/радио сети, компьютерным сетям (локальным, Internet);
г) связь со специализированными службами [пожарной, безопасности, газо-, водо-, электроснабжения, др.).

Таблица 4 Перечень применяемых датчиков.
НаименованиеОписание
Датчик температурыПостоянно измеряет температуру и сравниваете пороговым значением
Датчик освещенностиПостоянно измеряет уровень освещенности и сравнивает с одним или двумя пороговыми значениями
Датчик движенияФиксирует движение в своей зоне действия
Датчик водыФиксирует наличие воды
Датчик пожараФиксирует повышение температуры и появление дыма
Датчик угарного газаФиксирует наличие угарного газа
Датчик природного газаФиксирует присутствие в воздухе природного газа
КонтактФиксирует открытие/закрытие окна, двери, "вкл./выкл." выключателя, другое событие типа "да/нет"
ТаймерОтсчитывает временные интервалы для временных программ включения/выключения
СчетчикУниверсальный счетчик чего-либо: событий, электро-, теплоэнергии, расхода энергоносителя, и т.п.
Голосовая командаРаспознавание голосовых команд на разных языках
Внешняя командаПрием внешних команд по электронной почте, от компьютера, из телефонной сети и др.
ИдентификацияИдентификация действующего лица по карточке, паролю, отпечаткам пальцев, пр.
ВидеонаблюдениеФиксация и обработка изображений с видеокамер

Таблица 5 Перечень применяемых исполнительных механизмов.
НаименованиеОписание
РелеЗамыкание/размыкание контактов, коммутация электрических цепей
Электропривод Управление электро- и сервоприводом, связанным с вентилем, клапаном, насосом, заслонкой, жалюзями/шторами и т.п.
Дим мерПлавная регулировка яркости галогенных, люминесцентных ламп и ламп накаливания
КомандаЦифровая команда, которая передается на интеллектуальные устройства

 
Поиск проекта:
Поиск проекта по коду:


НАШИ ПРОЕКТЫ
НАШИ ПРОЕКТЫ | проектов домов
Проект недели
Проект недели | проектов домов
Код: 020-10
Общая площадь: 247.31 м.кв
Жилая площадь: 98.22 м.кв
 
Проект месяца
Проект месяца | проектов домов
Код: Z99
Общая площадь: 126.9 м.кв
 
Стоимость: 9960 грн.
Проект года 1
Проект года 1 | проектов домов
Код: Zx24
Общая площадь: 166.1 м.кв
 
Стоимость: 13920 грн.
Проект года 2
Проект года 2 | проектов домов
Код: h-217
Общая площадь: 217.45 м.кв
Жилая площадь: 109.87 м.кв
 
Проект года 3
Проект года 3 | проектов домов
Код: 005-08
Общая площадь: 260 м.кв
Жилая площадь: 124 м.кв
 
 
 
 
g