Концепция интеллектуального здания

Принимая решение о строительстве современного здания, инвестор и девелопер должны определиться с будущей эксплуатацией здания, а также по ряду принципиальных вопросов. В частности, по архитектурному облику, планировке помещений, этапам строительства, а также по составу инженерных систем, средствам управления, структуре инженерии здания.

Качество инженерных систем - важнейшая характеристика здания!

Главным звеном интеллектуального здания является система управления зданием. Именно благодаря ей все инженерные системы работают в едином комплексе, осуществляют между собой обмен данными, контролируются, управляются из единой диспетчерской. В современном здании устанавливается более 25 разнородных систем жизнеобеспечения, которые отличаются не только назначением и выполняемыми функциями, но и принципами работы: электрические, механические, транспортные, электронные, гидравлические и т.д. Каждая из этих систем поставляется производителем, как правило, в виде комплекта оборудования, на базе которого можно создать законченное решение с собственной системой контроля и управления.

Система управления зданием, которую называют еще системой автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования, является ядром интеллектуального здания. Она представляет собой аппаратно-программный комплекс, осуществляющий сбор, хранение и анализ данных от различных систем здания, а также управление работой этих систем через сетевые контроллеры (процессоры). Интеллектуальные сетевые контроллеры, использующие открытые протоколы и стандарты передачи данных LonWork, осуществляют контроль и управление работой подведомственных им инженерных систем, а также обмен данными с другими сетевыми контроллерами системы управления зданием. На основе собранной информации сетевые контроллеры автономно посылают управляющие команды на контроллеры инженерных систем в рамках, заложенных в них алгоритмов реакции на события в штатных или нештатных ситуациях.

Такая архитектура системы управления зданием позволяет:

в автоматическом режиме управлять работой систем вентиляции, кондиционирования, отопления, освещения и др., обеспечивая в каждом помещении наиболее комфортные условия для персонала по температуре, влажности воздуха, освещенности;
получать объективную информацию о работе и состоянии всех систем, своевременно сообщать диспетчерам о необходимости вызова сервисных специалистов в случае отклонения параметров от штатных показателей;
контролируя максимально возможное число параметров оборудования и показателей загруженности систем, перераспределять энергоресурсы между системами, обеспечивая их эффективное использование и экономию;
вводить оптимальный режим управления инженерным оборудованием с целью сокращения затрат на использование ресурсов, потребляемых инженерными системами здания (горячей и холодной воды, тепла, электроэнергии, чистого воздуха и т.д.);
обеспечивать централизованный контроль и управление при нештатных ситуациях;
осуществлять своевременную локализацию аварийных ситуаций;
оперативно принимать решения при аварийных, нештатных ситуациях (пожаре, затоплении, утечках воды, газа, несанкционированном доступе в охраняемые помещения);
вести объективный анализ работы оборудования, действий инженерных служб, подразделений охраны при нештатных ситуациях на основе информации автоматизированных баз данных, документирующих все принятые решения и многое другое.

Используя открытые протоколы обмена данными между различными системами здания, структурированные кабельные и LAN/WAN сети, сетевые контроллеры системы управления зданием позволяют создать инженерную инфраструктуру, которая имеет высокую степень открытости для наращивания и быстрой модернизации инженерных систем. В максимальной конфигурации система управления зданием сможет осуществлять централизованный мониторинг оборудования, а также управление инженерно-техническими системами здания и комплексами:

гарантированного и бесперебойного электроснабжения;
электрораспределения;
освещения (комнатного, коридорного, фасадного, аварийного);
вентиляции;
отопления;
горячего и холодного водоснабжения;
канализации, дренажа;
оперативной связи, видеоконференций;
воздухоподготовки, очистки и увлажнения;
холодоснабжения;
кондиционирования, климат-контроля;
контроля загазованности;
транспортного оборудования;
учета и контроля расходования ресурсов;
охранно-пожарной сигнализации;
противопожарной защиты, пожаротушения;
охранного видеонаблюдения;
контроля и управления доступом;
управления паркингом;
метереологии;
часофикации.

В то же время, применение Система управления зданием и ресурсосберегающего оборудования позволяет:

Вписаться в ограниченные энергомощности и исключить расходы на строительство дополнительной подстанции и прокладку силовых кабелей, особенно в центральных частях города, где муниципальные власти ограничивают владельцев зданий в объемах энергопотребления;
Сократить расходы на дорогостоящие ремонт и замену вышедшего из строя оборудования, продлить срок его службы за счет постоянного мониторинга параметров инженерных систем и своевременного проведения наладочных работ при выявлении отклонений параметров систем от нормы;
Снизить на 20% ежемесячные коммунальные платежи (вода, тепло, канализация, электроснабжение) за счет работы систем в наиболее экономном режиме и автоматического перевода инженерии здания из дневного в ночной режим работы (когда автоматически отключается освещение, кондиционеры, снижается температура отопительных батарей в комнатах, персонал которых покинул здание);
Сократить в 3 раза расходы на службу эксплуатации, поскольку большинство систем будет работать в автоматическом режиме, что снижает расходы на ремонт или замену дорогостоящего оборудования, вышедшего из строя по причине халатности персонала или ошибок оператора;
Исключить расходы на интеллектуальную надстройку систем здания при расширении числа инженерных систем, их модернизации за счет использования возможностей открытой архитектуры системы управления здания;
Снизить заболеваемость сотрудников за счет создания комфортных условий для их работы и, как следствие, сократить расходы на реабилитацию сотрудников, страховые выплаты;
Эксплуатационные аспекты концепции интеллектуального управления системами здания.

Помимо значительного снижения численности персонала, обслуживающего инженерные системы здания, за счет максимальной автоматизации процессов управления и контроля работы систем жизнеобеспечения, владелец интеллектуального здания может рассчитывать на получение следующих выгод:

Увеличится в 2 раза срок бесперебойной работы инженерных систем за счет автоматического поддержания оптимальных условий работы оборудования;
При возникновении аварийных ситуаций операторы, осуществляющие контроль работы оборудования, будут иметь полную информацию о работе каждой системы и рекомендации по выбору оптимального и наиболее безопасного выхода из ситуации. При этом большая часть задач будет решать автоматика здания;
При появлении сбоев в работе оборудования Система управления зданием будет своевременно информировать службы эксплуатации, отвечающие за работу данного оборудования, а также главную службу эксплуатации и смежные подразделения;
Расходы на техническое обслуживание оборудования и инженерных систем будут минимальными; поскольку мониторинг параметров всех систем осуществляется круглосуточно и при своевременном вызове сервисных бригад, случаи серьезного ремонта оборудования будут исключены;
Все действия автоматики и операторов систем протоколируются, поэтому вероятность возникновения ситуаций коллективной безответственности за остановку или сбой в работе оборудования близка к нулю.

Экологические аспекты автоматизации инженерно-технических систем

Использование энергосберегающего оборудования, интеллектуальных систем управления и экологически чистых технологий поддержания комфортных условий в помещениях интеллектуального здания позволят:

создать безопасные для здоровья, экологически чистые условия работы сотрудников компании или, например, фирм-арендаторов помещений бизнес-центра;
снизить число заболеваний сотрудников за счет обеспечения тех климатических условий в помещениях (температура, влажность воздуха, освещенность рабочих мест), которые наиболее комфортны для их обитателей, поскольку BMS отслеживает привычки людей по каждому помещению в отдельности;
повысить престижность работы в компании, работающей в интеллектуальном здании, а также конкурентные преимущества для бизнес-центра по сравнению с другими центрами;
снизить расходы компании на восстановление работоспособности персонала, страховые выплаты и лечение заболеваний.

Весь перечень инженерных систем

Механические инженерные системы
- Системы вентиляции
  - Система общеобменной вентиляции
  - Система дымоудаления
  - Система подпора воздуха
- Система охлаждения и кондиционирования
- Система теплоснабжения
  - Система отопления , ЦТП , ИТП
  - Система теплоснабжения вентиляционных установок
  - Системы водоснабжения и канализации
  - Система холодного водоснабжения
  - Система горячего водоснабжения
  - Система подогрева питьевой воды
  - Система водоочистки питьевой воды
  - Система водоочистки для увлажнителей приточных установок
  - Система подготовки воды для холодильной техники (градирен)
  - Система хозяйственно-бытовой (фекальной) канализации
  - Система производственной (безфекальной) канализации
  - Система ливневой канализации
- Механические противопожарные системы
  - Система автоматического водяного пожаротушения (АПТ)
  - Система противопожарного водопровода (пожарные краны)
  - Системы газового пожаротушения
  - Система порошкового пожаротушения
  - Система мелкодисперсного пожаротушения
- Другие механические системы
  - Система удаления выхлопа газа дизельной электростанции
  - Система охлаждения дизельной электростанции
  - Система топливоснабжения дизельной электростанции
Электрические инженерные сети зданий
- Система среднего напряжения 10 (20) кВ
  - Встроенные распределительные, соединительные пункты (РП, СП)
  - Встроенные трансформаторные подстанции (ТП)
  - Система кабельных каналов и закладных устройств
  - Кабельные сети
- Система распределения низкого напряжения 0,4 кВ
  - Шинные мосты и магистральные шинопроводы
  - Щитовое оборудование (ГРЩ, ВРУ, АВР, щиты распределительные)
  - Система кабельных каналов и закладных устройств
  - Кабельные, розеточные сети зданий
- Система электроосвещения
  - Рабочее освещение
  - Аварийное освещение (эвакуационное и освещение безопасности)
  - Наружное и архитектурное освещение
  - Светоограждающие конструкции
  - Система управления освещением
- Система бесперебойного электропитания (ИБП)
- Система гарантированного электропитания (дизельная электростанция)
- Система молниезащиты и заземления
Слаботочные инженерные системы
- Автоматика и диспетчеризация здания
  - Автоматизированная Система управления технологическими процессами инженерного оборудования (АСУТПИО)
  - Система диспетчеризации внутреннего инженерного оборудования (СДИО)
  - Система мониторинга инженерных систем в интересах МЧС РФ (СМИС)
- Комплекс технических средств безопасности (КТСБ)
  - Система автоматической пожарной сигнализации (САПС)
  - Система оповещения о пожаре и управления эвакуацией (СОУЭС) Автоматика противопожарных систем (АПС)
  - Система сбора и обработки информации для систем безопасности (ССОИ)
  - Система охранно-тревожной сигнализации (СОТС)
  - Система контроля и управления доступом (СКУД)
  - Система контроля доступа и платной парковки
  - Система телевизионного наблюдения (СТН)
  - Системы обнаружения диверсионно-террористических средств (досмотровая система на входах и въездах в здание, система обнаружения металлических предметов и взрывчатых веществ, система защиты от взрыва)
  - Система видеодомофонной связи для апартаментов
  - Система управления движением
- Телекоммуникационные системы
  - Структурированная кабельная сеть (СКС)
  - Локальная вычислительная сеть (ЛВС)
  - Система телефонной связи (автоматическая телефонная станция (АТС))
  - Система вещательного телевидения
  - Система кабельного телевидения
  - Система спутникового телевидения
  - Система радиотелефонной и радиопоисковой связи для технических служб и охраны здания
  - Система оперативной диспетчерской телефонной связи для служб эксплуатации и безопасности (Интерком)

Все инженерные системы могут подключаться к системе управления зданием одновременно или поэтапно. Отладка оптимальных алгоритмов работы инженерии и системы управления интеллектуального здания осуществляется в первые месяцы работы в здании людей, поскольку Система управления зданием должна накопить определенный объем режимах работы инженерных систем. Программное обеспечение Системы управления зданием уже настроено на прием, обработку, систематизацию данных о работе различных инженерных систем. Оно имеет интерфейсы для работы с сетевыми контроллерами, интерфейсы отображения информации о работе каждой системы интеллектуального здания. Экономические аспекты автоматизации инженерных систем

Применение системы управления зданием удорожает общую стоимость инженерии здания на 20-50 долларов США на 1 квадратный метр общей площади здания. Конкретная стоимость зависит от размеров здания и технических требований к работе инженерных систем. Расчеты сделаны без учета стоимости самого инженерного оборудования, которое использует открытые протоколы обмена данными и будет установлено в здании.

Итог

Основное преимущество технологии LonWorks заключается в том, что это открытая система. Любой производитель, системный интегратор или конечный пользователь может получить к ней авторизованный доступ. Данную технологию поддерживают более 350 членов ассоциации LonMark International.Именно из-за универсальности и открытости технология Lon Works и получила столь широкое распространение в мире, особенно в системах автоматизации инженерных систем здания.

Коммуникационной средой в сети LON (Local Operating Network) может служить радиоэфир, кабель типа «витая пара», коаксиальный кабель, электропроводка или другие проводники, поскольку для сетей LonWorks производятся приемопередатчики под множество видов передающей среды. Скорость передачи данных в LON-сети варьируется в зависимости от типа канала и достаточна для организации сложных систем автоматизации. Передачу данных по различным каналам связи обеспечивает открытый протокол LonTalk, описываемый 7-уровневой сетевой моделью взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection).

Любое LonWorks-устройство обменивается информацией с другими устройствами сети через коммуникационную среду. Такими устройствами могут быть контроллеры, IP-серверы, маршрутизаторы, адаптеры (LON, Ethernet и PCI) и различные датчики. Каждое Lon Works-устройство обязательно имеет интеллектуальный Neuron Chip– специальную микросхему, поддерживающую протокол LonTalk и содержащую в памяти программу управления устройством. Для идентификации любого LON-оборудования в сети в каждом чипе прошит его уникальный адрес. В настоящее время Neuron Chip производят партнеры Echelon – компании Motorola и Toshiba.

Для программирования LonWorks сети используется, как правило, ПО LonMaker, позволяющее производить значительное число операций по управлению сетью, не обращаясь к другому инструментарию. LonMaker обеспечивает проектирование сети, ввод LON-устройств в эксплуатацию, тестирование сети и устройств, создание отчетов и многое другое. В настоящий момент LonWorks-оборудование Echelon активно используется для автоматизации зданий по концепции «Интеллектуальное здание» и автоматизации технологических процессов в различных прикладных областях: в управлении энергетикой, на железнодорожном и авиатранспорте, в автоматизации производства и коммунальной инфраструктуры. Echelon – член ассоциации «LonMark International»

Международная ассоциация LonMark International была основана 36 компаниями в мае 1994 г, а сегодня технологии LonWorks поддерживают более 350 компаний-производителей, объединенных в эту ассоциацию. LonMark International является некоммерческой ассоциацией и объединяет производителей, интеграторов, разработчиков приложений и конечных пользователей. В задачи ассоциации входит выработка технических рекомендаций, создание рабочих групп по конкретным областям промышленности, сертификации продукции, предоставление информации об устройствах LonWorks и программных средствах. Членами «LonMark International» являются такие известные фирмы, как Honeywell, WAREMA Electronic, Johnson Controls, SVEA, Schneider Electric, Philips, Siemens Building Technologies, LOYTEC, Gesytec, Samsung Electronics., Kenmark Real Estate Group, Fuji Electric, Somfy, LG Electronics.