Автоматизация. Интеллектуальное здание

Современное здание представляет собой сложный комплекс инженерных, телекоммуникационных и информационных систем, основная задача которых заключается в создании эффективных, комфортных и безопасных условий работы.
Для оптимального функционирования здания необходима комплексная система управления инженерной, телекоммуникационной и информационной инфраструктурой здания (освещение, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, электро-, водоснабжение, структурированная кабельная система, телефония, компьютерные сети и др.).

• «чувствует», что происходит внутри здания и снаружи его;
• объединяет все инженерные и коммуникационные подсистемы в единый слаженно работающий организм;
• реагирует таким образом, чтобы наиболее эффективным способом обеспечить безопасные и комфортные условия работы, снижая до минимума потребление энергии и ресурсов;
• адаптируется к любым изменениям в технической и организационной инфраструктуре;
• взаимодействует с людьми естественным и интуитивно понятным способом, где бы они ни находились относительно здания.

За этими пятью аспектами системы управления стоит не только система мониторинга и управления работой оборудования, но и система менеджмента здания, которая следит и управляет ресурсами здания как частью бизнес-процесса компании-владельца или управляющей компании (планирование и проведение различных видов обслуживания помещений и оборудования, управление счетами за энергоресурсы, информационные и телекоммуникационные услуги и т. п.).

Такое сочетание позволяет точно учитывать движение материальных и финансовых ресурсов в здании, анализировать и оптимизировать их.

Наличие такой системы управления придает зданию «интеллект» и делает его максимально пригодным в деловой и частной жизни людей.

Экскурс в историю

Надо отметить, что в зданиях наиболее дорогостоящими системами являются климатические системы - системы кондиционирования, отопления, вентиляции. Кроме того, и это более важно, расходы на эксплуатацию этих систем в зданиях являются одними из самых высоких по сравнению с прочими издержками. Именно поэтому работу климатического оборудования старались автоматизировать в США изначально. В то время как в Европе, где климат в целом является умеренно-континентальным, алгоритмы управления климатическим оборудованием достаточно просты. Например, даже сейчас, когда процессы глобального потепления изменяют климатическую карту Европы, кондиционер в Германии не является обязательным атрибутом систем вентиляции помещений. А ведь это страна, в которой находится множество компаний, занимающихся автоматизацией зданий.

Таким образом, исторически сложилось так, что системы автоматизации, созданные в Европе ориентированы на управление различным электрооборудованием, в то время как системы родом из США - климатическим оборудованием.

В 1973 – 74 годах в Манчестере, штат Нью-Хэмпшир, США построено федеральное 6-этажное здание общей площадью 16350м² с подземной двухъярусной автостоянкой. При проектировании этого здания были применены такие энергосберегающие технологии как зависимое от сторон света и розы ветров расположение здания, уменьшенная площадь остекления, двухслойная конструкция наружных стен, солнцезащитные козырьки на окнах, максимально возможное использование естественного освещения, в т.ч. и «открытой» планировкой внутренних помещений, снижение потерь на подогрев наружного воздуха путем рециркуляции, использование резервуаров для хранения охлажденной и нагретой воды, использование солнечной радиации.

В 1973 – 1979 годах был построен комплекс «ECONO-house» в Отаниеми, Финляндия. Первая секция, построенная в 1973 году имела площадь 8 090м² (объем 28900м³), вторая – 4700 м² (объем 14800м³) – в 1979 году. Основными энергосберегающими решениями здания «ECONO-house» были приняты:

• эффективное использование внутреннего объема здания для минимизации площади ограждающих конструкций и уменьшение через них теплопотерь;
• эффективная теплоизоляция ограждающих конструкций для уменьшения теплопотерь;
• высокая теплоемкость ограждающих конструкций для накопления тепла и повышения теплоустойчивости здания;
• аккумулирование тепла солнечной радиации в основании здания для снижения нагрузки на систему отопления;
• применение вентилируемых окон для уменьшения теплопоступлений в летнее время и уменьшение теплопотерь в зимнее время;
• минимальные утечки воздуха (герметичность здания) и низкий расход наружного воздуха в системе вентиляции для снижения затрат энергии на отопление здания;
• эффективное освещение для снижения затрат электрической энергии;
• система автоматического управления оборудованием климатизации и освещением для оптимизации и учета потребления энергии.

Ежегодное удельное теплопотребление (Рис. 1) первой секции здания «EKONO-house» составило 124кВт^.ч/м². Это на 50% ниже удельного теплопотребления административных зданий, построенных в Финляндии в то время. Подобные здания в США имели еще большее удельное теплопотребление.

Расход тепла (Рис. 2) во второй секции (1979 год) здания «EKONO-house» распределялся следующим образом:

• теплопотери за счет теплопередачи — 35%;
• теплопотери за счет негерметичности здания (с утечками воздуха) — 30%;
• затраты тепла на подогрев приточного воздуха — 20%;
• затраты тепла на горячее водоснабжение (ГВС) — 15%.

Ежегодное удельное электропотребление (Рис. 3) первой секции (1973 год) составило 79кВт^.ч/м², что также ниже электропотребления подобных зданий в Финляндии или США.

Распределение электропотребления (Рис. 4) во второй секции (1979 год) следующее:

• потребление электрической энергии системой освещения здания — 44%;
• потребление электрической энергии вентиляторами и насосами — 42%;
• потребление электрической энергии прочим оборудованием — 14%.

Таким образом, удельное теплопотребление второй секции (1979 год) здания «EKONO-house» составляет 70кВт^.ч/м², удельное электропотребление — 57кВт^.ч/м², что составляет примерно одну треть от энергопотребления традиционных зданий подобного типа.

©ООО «БАСИС-Украина»