Elektrická zařízení pro inteligentní obytné budovy

Na základě tohoto zadání koncem osmdesátých let několik evropských firem založilo společnost Instabus-Gemeinschaft, jejímž úkolem bylo vyvinout vhodný systém pro měření, řízení, regulaci a sledování provozních stavů v budovách. Základní podmínky byly dány takto:

projektování a instalace musí být jednoduché, systém musí být snadno rozšiřovatelný a musí umožnit přidání aplikací, které nebyly původně požadovány, nestejné délky větví i odchylky ve výstavbě systému nesmí působit problémy, systém musí být decentralizovaný, systém musí vyhovovat platným normám a předpisům, nároky na odbornost při projektování, instalacích a případných změnách, servisu a opravách musí odpovídat nárokům na běžného elektroinstalatéra.

Postupně se k této společnosti přidávaly další firmy a rovněž byly dodatečně definovány další možnosti tohoto systému.

Popis systému

Stále pronikavější automatizace provozně technických pochodů v budovách a přibývající integrace jednotlivých druhů technického zařízení do systémů řízení budov vedou k využívání mikroelektroniky a přenosu dat za pomoci sběrnicové techniky.

Dnešní systémová řešení účelových staveb se nabízejí pod názvem technika řízení budov a jsou to namnoze s pomocí procesorových počítačů ústředně vybudované řídicí systémy. Kromě toho se začaly používat v oblastech použití jako spínání, měření a regulace, řízení, dozor a audio/video systémy závislé na výrobci, které však vzájemně nemohly buď vůbec komunikovat, nebo jen s velkými náklady a omezenými možnostmi.

Provozně technická zařízení mají plnit právě tak v účelové výstavbě jako v bytové výstavbě stejné funkce, jako například:

• ovládání osvětlení v závislosti na osvětlení denním světlem, na výskytu osob, denní době,
• ovládání rolet/žaluzií v závislosti na osvitu sluncem, denní době, výskytu osob ve stíněném prostoru, síle větru,
• ovládání vytápění - měření a regulace, obsluha v závislosti na větrání,
• řízení a sledování odběru energií,
• oznamování, hlášení, obsluha a dozor,
• spojení technických zařízení budov se spojovacími místy k jiným systémům,
• zprostředkování hlášení zdravotní problematiky vybraných osob v daném prostoru.

Pro automatizaci funkcí se dnes používá oddělených jednotlivých systémů, čehož výsledkem je jak větší počet vodičů a tím i zvýšené nebezpečí požáru, tak stále komplikovanější vedení rozvodů. Taková elektroinstalace může být při přestavbách a změnách využití jen stěží ještě rozšířena a prakticky neexistuje možnost jednotlivé systémy vzájemně propojit. Řešení nabízí technika systémů budov se sériovým datovým sběrnicovým systémem.

Instalační sběrnicový systém EIB je k dispozici jako vzestupně kompatibilní, flexibilní a nákladově příznivý systém s funkčně jednoduchým a prostorově omezeným použitím až po rozsáhlá řešení v účelových stavbách. Přitom je celý systém od pokládání rozvodů přes zabudování a zapojení sběrnicových přístrojů až po uvedení do provozu a údržbu upraven pro snadnou montáž. S instalačním sběrnicovým systémem byl vytvořen systém, který tyto podmínky splňuje.

Zvláště se přitom musí vyzdvihnout:

kladení sběrnicových rozvodů souběžně s rozvody silnoproudu, liniové, paprskovité a stromové kladení sběrnicových rozvodů, podobně jako u silnoproudých rozvodů, použití obvyklých rozváděčů pro napájení jednotlivých obvodů, okruhy a instalačních krabic, možnost decentralizovaného zabudování pro prostorově a funkčně omezené použití, přizpůsobení funkcí změněnému využití prostorů (např. jiné členění prostorů).

Instalace sběrnicového systému

Rozvody instalačního sběrnicového systému se pokládají obdobně jako sítě silnoproudu ve formě liniové, paprskovité, případně stromové. Přitom se musí dbát na to, aby se v široce rozvětvené instalaci nevytvářely žádné okruhy; to znamená, že více liniových rozvodů nesmí být vzájemně spojeno do okruhu.

Přístroje schopné zařazení do sběrnicového systému, například určené pro ovládání různých spotřebičů a pro dozor v budově, mohou být montovány v rozváděčích jako řadové zabudované přístroje, nebo mohou být montovány jako přístroje pod omítku či povrchové, případně jsou zabudovány přímo v samotných konečných přístrojích (např. ve svítidlech). Dále dovolují kanály pro vedení rozvodů jako dosud zabudování sběrnicových přístrojů v podobě "řadového zabudování" a "pod omítkou". Všechny tyto přístroje jsou vzájemně propojeny instalačním sběrnicovým systémem.

Umístění sběrnicových přístrojů může být libovolně přizpůsobeno požadavkům zařízení, takže je stále zabezpečeno optimální využití všech komponentů. Při umísťování přístrojů se musí vždy uvážit, které aspekty stojí v popředí. Směrem k sběrnicovému systému se přístroje v rozváděčích napájejících obvody (např. malé rozváděče, nástěnné rozváděče, parapetní kanály) propojí pomocí datové sběrnice umístěné v ochranné liště DIN. Zaklapnutím na ochrannou lištu se dosáhne kontaktu řadových zabudovaných přístrojů s datovou sběrnicí. Větší počet datových sběrnic se vzájemně propojí pomocí spojek datových sběrnic. Pro všechny ostatní sběrnicové přístroje se sběrnicové vodiče od přístroje k přístroji provléknou pomocí nástrčných svorek, přičemž je dovoleno i přímé propojení vodiče. Délka odboček se může volit volně, pokud se dodrží mezní hodnoty.

Topologie instalačního sběrnicového systému

Poněvadž má být instalační sběrnicový systém hospodárně použitelný od nejmenšího zařízení až po větší účelové stavby, člení se systém hierarchicky. Jednoduché úkoly se řeší pomocí nejmenší jednotky, sběrnicové linky. Na každé lince se může provozovat až 64 sběrnicových přístrojů. Linka může být rozšířena pomocí linkového zesilovače (LV).

Až 12 takových linek může být spojeno pomocí linkového spínače (LK) do jednoho obvodu. Pomocí spínačů obvodů (BK) může být vzájemně propojeno až 15 takových obvodů.

Dále může být instalační sběrnicový systém propojen pomocí spojovacích míst s jinými systémy techniky rozvodů.

Pro nadřazené funkce se mohou uplatnit kontroléry použití (AK). Tyto přístroje poskytují uživateli další funkce, jako:

časové funkce, zpracování průběhu řízení v závislosti na událostech, protokolování, připojení na diagnostické a programovací přístroje.

Každá sběrnicová linka musí mít vlastní napájení (SV). Z toho důvodu pracuje celý systém při výpadku jedné linky dál, takže se zvyšuje jeho pohotovost.

Rozdělení sběrnicového systému na linky a obvody má navíc tu výhodu, že lokální datový styk na jedné lince nebo v jednom obvodu neovlivňuje propustnost dat jiných linek a obvodů. Toho se docílí tím, že linkový spínač takové telegramy, které jsou určeny pouze pro účastníky jedné linky, nezasílá na jiné linky nebo obvody, případně ignoruje telegramy z jiných linek nebo obvodů, které se netýkají žádného účastníka vlastní linky. Tím je například umožněna současná komunikace uvnitř většího počtu linek. Obdobně to platí i pro spínače obvodů.

Hierarchickým členěním se stává systém přehlednějším také pro uvádění do provozu, diagnózu a údržbu. Počínaje jednou nebo několika linkami při první instalaci je možné při rostoucích požadavcích postupné rozšiřování (např. počtu účastníků, délky rozvodů systému).

Technika přenosu

Informace (např. příkazy k přepínání a hlášení) mezi jednotlivými účastníky sběrnicového systému se přenášejí pomocí telegramů. Technika přenosu je ve vztahu k rychlosti přenosu, vysílání impulsů a jejich příjmu upravena tak, že pro rozvod není nutný žádný ukončovací odpor.

Uživatelské moduly (konečné přístroje) musí být připojeny k instalačnímu sběrnicovému systému vždy pomocí spínače Bus/BA. Ten má za úkol zabezpečit bezchybnou komunikaci s ostatními účastníky sběrnicového systému.

Přístup do sběrnicového systému

Aby se zabezpečila uspořádaná součinnost účastníků sběrnicového systému, musí být jeho využívání a tím také i přístup do systému jednoznačně řízeny. U instalačního sběrnicového systému se jednotlivé informace přenášejí po sběrnicových rozvodech postupně, tj. ve stejné době na jedné lince pouze jedna informace účastníka sběrnicového systému. Z důvodů spolehlivosti byla zvolena decentralizovaná metoda přístupu do sběrnicového systému, při které každý účastník sběrnicového systému sám rozhoduje, zda a ve kterém z povolených časových úseků do sběrnicového systému vstoupí. Při 64 účastnících jedné sběrnicové linky, kteří chtějí nezávisle na sobě vstoupit do systému, může nastat překrývání. Přitom speciální úprava reguluje, aby se žádná informace neztratila a aby sběrnicový systém mohl být permanentně využíván. Pomocí dodatečného prioritního mechanismu v telegramu mohou být důležité telegramy (např. hlášení poruch) zasílány přednostně. Instalační sběrnicový systém je systém řízený událostmi, tj. telegramy se přenášejí pouze tehdy, nastane-li událost.

Stavba telegramu a adresování

Telegram se sestává ze sledu znaků, přičemž se znaky se vzájemně souvisejícím informačním obsahem sdružují do polí.

Data kontrolního a zabezpečovacího pole jsou nezbytná pro hladký telegramový styk a vyhodnocují je oslovení účastníci. Adresové pole obsahuje adresu zdroje a adresu cíle. Adresa zdroje je vždy jednoznačná fyzikální adresa. Udává, ve kterém obvodu a na které lince sběrnicového systému je odesílající přístroj zařazen. Fyzikální adresa se při projektování sběrnicovými spínači jednou pevně přiřadí a používá se jen pro uvedení do provozu a pro obslužné funkce.

Adresou cíle je nebo jsou stanoveni partneři pro komunikaci. Tím může být jednotlivý přístroj nebo skupina přístrojů, které jsou připojeny na vlastní sběrnicové lince, na jiné lince, nebo rozděleny na více sběrnicových linkách. Přístroj může náležet do více skupin. Skupinová adresa stanoví základní komunikační vztahy v systému.

Datové pole slouží k přenosu užitkových dat jako např. příkazů, hlášení, veličin pro nastavení, měřených hodnot atd.

Souhrn

Instalační sběrnicový systém jako dvoudrátový systém nahrazuje dosud převažující obvyklé hvězdicové rozvody uvnitř budov pro různé řídící úkoly. Použité vodiče jsou vodiče MSR nebo spojové vodiče, které jsou standardně k dispozici. Sběrnicový systém je decentralizovaný systém, který může být vybudován od "malozařízení" až k obsáhlému systému pro měření, řízení, dozor a hlášení uvnitř budovy. Podstatná data systému jsou:

jeden žilový pár pro přenos signálu a napájení, kladení vodičů ve formě liniové, paprskovité a stromové, ukončovací odpor není potřebný, 64 přístrojů na jednu sběrnicovou linku, až 15 sběrnicových obvodů, volně definovatelné skupiny přístrojů, decentralizovaný postup při přístupu do sběrnicového systému. Popisy použití Uvedené popisy použití ukazují výhody jednotlivých použití při aplikaci instalačního sběrnicového systému. Ovládání osvětlení a ovládání rolet/žaluzií V rámci techniky systémů budov se používá stejně ovládání osvětlení jako ovládání žaluzií a/nebo rolet. Oba tyto druhy použití mohou být uzavřenými okruhy, ale také mohou být funkčně propojeny. Osvětlení, případně žaluzie a/nebo rolety mohou být přitom zapínány a/nebo stmívány, případně ovládány: z místa, centrálně, dálkově ovládány pomocí infračerveného záření, v závislosti na čase, v závislosti na jasu, v závislosti na pohybu. Výhodami pro uživatele v oblasti ovládání osvětlení a ovládání rolet/žaluzií jsou: zapínání ovládané podle jasu, podle času a podle potřeby, tím lze snížit náklady na energii; podmínky osvětlení ve vnitřním prostoru se dají přizpůsobit pomocí ovládání osvětlení a žaluzií v závislosti na jasech, na časovém průběhu a na potřebě tak, že se docílí pohody podle aktuálních požadavků; ovládání osvětlení a žaluzií se může při změněném využití prostoru jednoduše a flexibilně přizpůsobit bez zásahu do rozvodů. Technická zařízení budov mohou být připojením dalších přístrojů na stávající síť přizpůsobena dodatečným požadavkům. Dále poskytuje tato technika možnost kontrolovat a přepínat zařízení pro osvětlení a žaluzie z centrálního místa. To je dosažitelné ve srovnání s konvenčním řešením s podstatně nižšími náklady na rozvody a přístroje. Ovládání vytápění Ovládáním vytápění se má spotřeba energie pro vytápění udržovat tak nízká, jak je jen možné, to znamená bez újmy na pohodě pro uživatele vytápěných prostorů. Optimální provoz otopné soustavy se docílí zejména "inteligentním" ovládáním: nastavení doby vytápění podle doby využití, individuálně pro každý prostor; nastavení teploty individuálně pro každý prostor podle využití (např. v době odpočinku vyšší teplota než v době s tělesnou činností); odpojení celého otopného zařízení nebo přechod na pouhé temperování v dobách, kdy se budova nepoužívá. Různé funkce, jako např. ovládání žaluzií, dozor nad okny a ovládání vytápění, mohou vzájemně mezi sebou komunikovat a tím vícenásobně využívat senzorů, nebo vyměňovat mezi sebou důležitá data pro obě využití. Také napojení dálkového dozoru nebo dálkového ovládání je možné bez problémů pomocí instalačního sběrnicového systému. Řízení odběru Je to cílevědomé zacházení s elektrickou energií z důvodů ochrany životního prostředí, omezení nákladů nebo/a bezpečnosti. Primárním cílem řízení odběru je hospodárné a zdroje šetřící využití energie, vyráběné pro zásobování elektřinou v oblasti průmyslu, drobných provozovnách, objektech občanské vybavenosti, administrativních budovách i v domácnostech. Pod pojem řízení odběru spadají však také opatření k zábraně přetížení proudových obvodů. Řízením odběru se rozkládá spotřeba energie elektrických přístrojů do časových úseků, ve kterých se obvykle odebírá jen méně energie. Přesouvají se špičky spotřeby elektřiny do doby sedel její spotřeby. Rovnoměrné zatížení sítě, při kterém nemusí být udržovány v pohotovosti žádné kapacity pro špičkové zatížení, představuje důležitý přínos k ochraně životního prostředí. Řízení odběru však také zajišťuje, že do sedel spotřeby bude přesunut pouze provoz těch spotřebičů, u kterých časový posun provozu neznamená žádná nepřiměřená omezení a/nebo zatížení. Také při odpojení spotřebičů z provozně bezpečnostních důvodů, např. aby se zabránilo přetížení proudových obvodů, musí řízení odběru pracovat tak, aby nemělo pro uživatele žádné přímo pozorovatelné důsledky. V oblasti průmyslu se již po léta používá hlídání maxim pomocí mikroprocesorů, jejichž povely k odpojení (reléové výstupy) se převádějí přes výkonovou ochranu. V zahraničí v soukromé oblasti se v některých krajích používá relé přetížení, jejichž použitím se má zabránit proudovému přetížení. Kromě toho mohou být např. tarifní signály z podniku pro zásobování elektrickou energií uživatelem elektrické energie dekódovány a převedeny přes relé, aby se tím uvedly do provozu vybrané elektrické spotřebiče. Takto může být bez problémů provoz elektrických spotřebičů přeložen do doby, ve které jsou náklady na energii znatelně nižší. Zapojením známých metod řízení odběru do techniky systémů budov mají všichni, kdo se podílejí na využívání elektrické energie, další výhody: Jinak obvyklé nákladné rozvody od relé HDO, relé přetížení a hlídačů maxim atd. k jednotlivým elektrickým provozním zařízením se redukuje na položení sběrnicových rozvodů. Tím je jednoduchým způsobem umožněno zapojit do řízení zatížení mnoho malospotřebitelů. Při konvenčních řešeních se od toho obvykle se zřetelem na náklady pro rozvody upouští. Při změnách v průběhu provozu může být řízení odběru přizpůsobeno novým průběhům beze změn rozvodů. Zejména při optimalizaci řízení odběru má velký význam protokolování provozního chování elektrických provozních zařízení, neboť z toho mohou být odvozeny zpětné závěry např. pro modifikaci priorit. Zde poskytuje sběrnicový systém tu výhodu, že umožňuje protokolovat a zviditelnit provozní chování všech zařízení v provozu napojených na sběrnicový systém. Hlášení, obsluha, dozor Instalační sběrnicový systém umožňuje uskutečnit řešení nezávislá na výrobci. V obytných a občanských budovách se má často provozní stav různých zařízení nejen zjišťovat, ale také hlásit. To se vztahuje jak na vnitřní, tak i na vnější prostor takové budovy. K tomu se počítají zejména: provozně technická hlášení (oznamování provozního stavu), technické poplachy, dozor nad obvodovými konstrukcemi budovy, dozor nad osobami (hlášení pohybu). Instalační sběrnicový systém lze použít multifunkčně: všechny prvky pro hlášení, obsluhu a dozor mohou jediným vodičem nejen přijímat informace, ale také posílat příkazy a hlášení všem ostatním účastníkům. To vede k přehledným instalacím a k úsporám nákladů. V praxi to znamená, že týmž sběrnicovým vodičem, kterým se ovládá např. žaluzie nebo osvětlení, jsou také přenášeny informace pro dozor nad zařízením, např. hlášení o otevřených dveřích a oknech, hlášení o pohybu uvnitř budov i mimo budovy, hlášení poruch otopné a klimatizační techniky, hlášení poruch výtahů, dozor nad nádržemi topných olejů. Propojením do jednoho systému minimalizuje instalační sběrnicový systém náklady na vodiče a rozvody. Souhra mezi původcem signálu a hlášením, případně oznámením může být flexibilitou sběrnicové techniky volně přiřazena - například při změně využití nebo při stanovení nových dat pro hlášení.     Reklama Newsletter Přihlaste se k odběru newsletteru a my vám každý týden pošleme přehled toho nejlepšího z TZB-info! více o newsletteru E-mail jsem člověk jsem robot Odeslat