Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Komplexní, komfortní a úsporné řízení funkcí v budovách systémem EIB od ABB

číslo 11/2003

Komplexní, komfortní a úsporné řízení funkcí v budovách systémem EIB od ABB

Systémové instalace s komunikací po Evropské instalační sběrnici (European Installation Bus – EIB) dovolují dosáhnout skutečně minimálních provozních nákladů při optimálních pořizovacích nákladech. Základní, již značně vysokou úroveň komfortu, samozřejmou při využití systémové instalace, lze ještě dále zvyšovat.

Obr. 1.

Systémové termostaty

Kterýkoliv z široké nabídky snímačů teploty (termostatů) systémové elektrické instalace ABB i-bus®EIB lze využít pro ovládání nejen topení, ale současně i chlazení nebo ventilace (klimatizace). Každý z těchto přístrojů obsahuje kromě vlastního snímače programovatelný regulátor, u něhož se s použitím softwaru ETS nastaví nejprve regulované funkce (topení, chlazení, ventilace). Poté lze zvolit regulaci dvoustavovou, prostou i s modulovanou šířkou pulsu (Pulse Width Modulation – PWM), nebo plynulou regulaci, s možností volby žádané hodnoty teploty v širokých mezích. Jeden přístroj tedy může být současně naprogramován např. pro ovládání topení i chlazení, s volitelným rozdílem teplot pro obě tyto činnosti. Způsob nastavování požadovaných hodnot teplot zabezpečuje, že při jakýchkoliv změnách nastavení zůstanou zachovány parametricky stanovené rozdíly mezi nimi. Základní nastavovanou hodnotou přitom je žádaná teplota v místnosti pro režim topení – nastavuje se konkrétní hodnota teploty, např. 23 °C (tzv. komfortní teplota). K ní se vztahuje i parametr ručního nastavení mezí, v nichž lze komfortní teplotu měnit (např. +3 K, –1 K). Stejně tak budou zachovány rozdíly teplot mezi komfortním a klidovým (standby) režimem, popř. také mezi komfortní teplotou a teplotou nastavenou pro noční útlum. V konkrétních hodnotách teplotní stupnice se zadávají pouze teploty pro mrazovou (nebo tepelnou) ochranu. Výhodou je, že při použití jediného snímače k ovládání topné i chladicí soustavy nemůže dojít k jejich současnému provozu, což se při použití dvou vzájemně nespolupracujících soustav měření a regulace mnohdy stává.

Obr. 2.

Odpovídající typ systémového termostatu se volí podle účelu dané místnosti a designu ostatních domovních elektroinstalačních přístrojů využitých v daném prostoru. Lze zvolit např. termostat s možností ruční úpravy nastavené hodnoty a také s ruční volbou mezi klidovým a tzv. komfortním režimem buď bez zobrazení měřených a nastavených hodnot, anebo s jejich zobrazením na displeji, jak ukazují vybrané příklady provedení na obr. 1. Třeba kombinovaný snímač, na obr. 1 druhý zprava, je opatřen nejen termostatem s displejem, ale také několikanásobným tlačítkovým snímačem a infračerveným rozhraním pro dálkové ovládání. To zpravidla znamená náhradu až několika samostatných snímačů kompletovaných vždy se sběrnicovými spojkami (v nichž jsou uloženy aplikační programy a které také zabezpečují komunikaci po sběrnici) jediným kombinovaným aplikačním modulem s jednou sběrnicovou spojkou. Tato volba znamená výraznou úsporu pořizovacích nákladů na straně snímačů. Není-li žádoucí, aby osazenstvo provozních místností mohlo měnit nastavené hodnoty teploty, není tedy třeba ani znát měřenou či nastavenou hodnotu. Pokud přitom současně plně vyhovuje pouze ruční ovládání osvětlení a dalších funkcí, lze pořizovací náklady na snímače dále snížit. Postačí použít tzv. komerční termostat, který je možné uložit do několikanásobných rámečků společně s klasickými domovními spínači a dalšími přístroji, ve spojení např. s pětinásobným binárním vstupem. Termostat nedovoluje přímo přestavovat nastavenou hodnotu teploty. Je opatřen krycím víčkem v designu ostatních přístrojů, a jestliže bude potřebné změnit základní nastavení, může tak učinit např. správce budovy s použitím vizualizačního zařízení.

Obr. 3.

Součástí elektronického zabezpečení budovy mohou být také okenní kontakty, které po dobu větrání zablokují topení či chlazení místnosti a navíc mohou podávat informace do vizualizačního zařízení. Otevře-li se okno např. v zimním období, je zcela logické, že termostat vyšle informaci o snížení teploty v místnosti. Následuje plné otevření ventilů topení, tedy plýtvání tepelnou energií. Má-li systém informaci o otevření okna, využije ji k uzavření ventilů v dané místnosti. Při poklesu teploty pod hodnotu zvolenou jako základ pro mrazovou ochranu se ventily otevřou, protože důležitější již je ochrana majetku než úspora energie. Současně lze odeslat např. výstražnou zprávu SMS majiteli nebo správci objektu. Reakci systému na kritickou situaci stanoví uživatel či investor podle potřeby. Praxe ukazuje, že v porovnání s jinak dokonale regulovanými nezávislými řídicími systémy takto lze ušetřit až asi 8 % tepelné energie.

Snímače přítomnosti osob

Dalších výrazných úspor energií lze dosáhnout použitím snímačů přítomnosti osob, především ve školách, kancelářích a dalších podobných objektech. Tyto snímače se montují na strop (obr. 2). Jde o pasivní spínače reagující na infračervené záření kombinované se snímači intenzity osvětlení. Ve vazbě na stmívací akční členy je tak možné nejen spínat osvětlení v závislosti na přítomnosti osob, ale i regulovat je na stálou intenzitu. Touto samočinnou regulací lze ušetřit asi 40 až 50 % energie potřebné na osvětlování a ještě dalších asi 9 % v závislosti na přítomnosti. Tento údaj vychází z obvyklého chování osazenstva komerčních a podobných prostor – po příchodu rozsvítí bez ohledu na skutečnou potřebu. Jestliže nezapomenou, zhasnou po skončení pracovní doby. Obvykle se také nezdržují vypínáním osvětlení po dobu nepřítomnosti, vynucené účastí na interních či externích poradách, na pracovních cestách, při jednáních se zákazníky mimo kancelář, po dobu oběda apod. Snímač přítomnosti plně respektuje tyto zvyky, ale současně reguluje a spíná osvětlení podle skutečné potřeby. A navíc může poskytovat doplňující informace i systému vytápění (chlazení). V době nepřítomnosti snižuje požadavek příslušné místnosti na energii přepnutím z komfortního do klidového režimu činnosti. Tím zajistí další úsporu v průměru asi 8é energie.

Obr. 4. Obr. 5.

Ovládání žaluzií

V objektech opatřených venkovními žaluziemi s natáčivými lamelami lze snadno dosáhnout takové jejich činnosti, aby spolupracovaly se systémem zajišťujícím stálou intenzitu osvětlení a tím zabránily růstu nákladů na osvětlování (obr. 3). Takto lze docílit další, až 12% úspory tepelné energie. Na sluneční straně mohou být lamely natočeny tak, aby v zimním období odrážely maximum slunečního tepla do vnitřního prostoru, v letním období naopak do venkovního prostoru. Tím se snižuje spotřeba energie na vytápění i chlazení. Plynulé nastavování lamel žaluzií anebo také výšky jejich svinutí nebo rozvinutí je možné parametricky nastavit v aplikačním programu nové řady žaluziových akčních členů, a to variantně s možností přímého silového ovládání (obr. 4).

Obr. 6.

Systémová instalace ABB i-bus®EIB umožňuje také např. současně s aktivací zabezpečení objektu vyvolat libovolné centrální nebo jinak definované funkce. Tak je možné vypnout veškeré osvětlení, aktivovat program imitující přítomnost v objektu po dobu dovolené atd. Činnost systému lze naprogramovat třeba i pro případ narušení objektu neoprávněnou osobou. Tehdy budou vytaženy všechny žaluzie a rozsvítí se veškeré osvětlení, aby hlídací služba mohla zvnějšku zkontrolovat stav jednotlivých oken a také posoudit, zda se v objektu někdo nezdržuje.

Ovládání topidel

Vraťme se k řízení klimatizačních funkcí. Topení často bývá teplovodní, a při jeho regulaci je tedy nutné řídit jednak teplotu vody (např. jiným regulačním systémem spolupracujícím se systémem ABB i-bus®EIB) a jednak její průtok jednotlivými topidly, někdy i s regulací rychlosti předávání tepla do místností při použití ventilátorů. Ze široké nabídky přístrojů pro systémovou instalaci ABB i-bus®EIB je zapotřebí vybrat vždy takové prvky, s jejichž využitím lze optimálně vyřešit danou aplikaci. V některých případech bude výhodné použít jednonásobné polovodičové spínací akční členy topení (mohou ovládat i několik paralelně zapojených ovládacích hlavic ventilů) kombinované s dvojnásobnými binárními vstupy pro připojení okenních kontaktů nebo jiných binárních snímačů podle obr. 5.

Obr. 7.

Mohou být využity také např. čtyřnásobné polovodičové spínací akční členy konstruované pro montáž do rozvodnic anebo univerzální rozhraní společně s elektronickým relé. Při použití kterékoliv z těchto „elektronických„ variant, tedy přístrojů se spínáním výkonu elektronickým prvkem (triakem), je možné využití plynulé regulace (nastavené jednak aplikačním programem termostatu a jednak přiřazením odpovídajících komunikačních objektů tohoto akčního členu a termostatu), a to s pomocí ovládacích hlavic s termoelektrickým pohonem „alfa„. Hlavice jsou sice určeny pro dvoustavové řízení, ale aplikační programy těchto přístrojů jsou vytvořeny tak, aby četností a hustotou ovládácích pulsů byla, při využití tepelně setrvačných vlastností ovládací hlavice, udržována poloha hlavice v potřebném úhlu otevření ventilu. Tak lze dosáhnout plynulé regulace levněji než při použití elektromotorických ovládacích hlavic s přímou komunikací po sběrnici. A má-li být souběžně v činnosti několik ovládacích hlavic umístěných ve společném prostoru, které jsou tedy součástí jedné regulační smyčky, lze na výstup příslušného akčního členu paralelně připojit i několik hlavic. V porovnání s cenou srovnatelného počtu elektromotorických hlavic je řešení s dvoustavovými hlavicemi řádově levnější, a to při plně srovnatelných funkčních schopnostech.

Někdy může být výhodnější kombinovat připojení binárních snímačů k některým vstupům několikanásobného univerzálního rozhraní při využití jeho některých výstupů a naopak k připojení elektronických relé pro spínání několika paralelně zapojených ovládacích hlavic topení (obr. 6). Aplikační program univerzálního rozhraní dovoluje parametrický výběr funkce připojených tlačítkových snímačů (např. běžných tlačítkových ovladačů) podle aktuální potřeby.

Obr. 8.

Stále častěji se využívají konvektory (fan coil), k jejichž správné činnosti je pro zabezpečení nuceného předávání tepla třeba přepínat několik rychlostí ventilátorů a ovládat hlavice ventilů v okruhu topení, popř. chlazení. K tomu se využívají běžné čtyřnásobné nebo šestinásobné spínací akční členy se speciálními aplikačními programy. Zpravidla slouží tři výstupy pro přepínání rychlosti otáčení ventilátoru a další ovládá hlavici ventilu. Možná je i kombinace čtyřnásobného spínacího akčního členu pro řízení otáček a elektronického spínacího akčního členu pro ovládací hlavice (obr. 7).

Komunikační rozhraní

Pro komunikaci s jinými řídicími systémy, např. s řídicím systémem teplovodního kotle, jsou určena různá rozhraní umožňující vzájemnou výměnu potřebných informací. Mnohé kotle bývají řídicím systémem s takovým rozhraní vybaveny, u jiných je nutné rozhraní vybudovat alespoň ve zjednodušené formě, např. jako binární komunikaci bezpotenciálovými kontakty. V rozsáhlých objektech mohou vedle sebe existovat různé řídicí systémy využívající sítě jako např. EIB a LAN (Local Area Network). I v takovýchto případech lze zabezpečit potřebnou komunikaci různými komunikačními prostředky, mezi něž patří např. rozhraní IG/S 1.1 nebo 6186L, přístroji ukázanými na obr. 8. Může tak být zabezpečena komunikace i po síti Ethernet.

Široké pole aplikací EIB

V systémové instalaci EIB lze řídit téměř všechny funkce potřebné pro provoz budov a jejich okolí (venkovní osvětlení, vyhřívání chodníků apod.). Samozřejmá je také možnost spolupráce s jinými řídicími systémy prostřednictvím vhodných rozhraní. Decentralizace celého systému se stavebnicovou koncepcí umožňuje nejen snadné rozšiřování a změny instalací při měnících se požadavcích na jejich činnost, ale třeba i jeho postupnou výstavbu, v souladu s postupně narůstajícími požadavky na zvyšující se úroveň komfortu i se snahou o úspory provozních nákladů.

Ing. Josef Kunc, ABB s. r. o.

ABB s. r. o. Elektro-Praga
Resslova 3
466 02 Jablonec nad Nisou
tel.: 483 364 111
fax: 483 312 059
http://www.abb.com/cz

Inzerce zpět