Integracja instalacji HVAC w układy BMS
Ocena użytkowników: / 0
SłabyŚwietny 
Data dodania: 28.03.2018

Sterowanie instalacją HVAC w budynku może odbywać się na różnych poziomach integracji z pozostałymi systemami budynków. Coraz częściej systemy grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne są włączane w centralny system sterowania, a właściwie – zarządzania budynkiem: Building Management System

 

Building Management System (BMS) to centralny system nadzoru nad budynkiem. Łączy wszystkie instalacje budynkowe w układ złożony z czujników, których rolą jest zbieranie danych wejściowych oraz urządzeń mających za zadanie analizę i wykonanie zadanych odpowiedzi. BMS ma zapewnić efektywną współpracę instalacji oraz zarządzanie nimi z jednego miejsca. Rezultatem jest obniżenie kosztów eksploatacji obiektu (np. mniejsze zużycie energii, wcześniejsza reakcja na sytuacje awaryjne, minimalizacja ich skutków i skrócenie ewentualnych przestojów) oraz usprawnienie obsługi, przy zachowaniu komfortu użytkowników i funkcjonalności.

 

Oczywiście, nie każdy system sterowania i zarządzania instalacjami w budynku stanowi BMS. Można wyróżnić kilka poziomów sterowania instalacjami – ze szczególnym uwzględnieniem HVAC – w budynku:

 

  • Poziom 1. Każdy system funkcjonujący w budynku działa niezależnie od innych systemów, z którymi może komunikować się za pomocą połączeń fizycznych. Przykładem mogą być sterowniki i regulatory, umożliwiające optymalne wykorzystanie instalacji VAV; 
  • Poziom 2. Zintegrowane podsystemy komunikują się ze sobą za pomocą łącza szeregowego z wykorzystaniem kontrolerów. Przykładem może być zastosowanie w urządzeniach klimatyzacyjnych (np. VRF, multi-split) płyt sterujących z odpowiednimi gniazdami, które umożliwiają połączenie urządzeń poprzez proste sygnały napięciowe i beznapięciowe np. z instalacją przeciwpożarową, kontraktonami okiennymi, kartami hotelowymi czy wentylacją; 
  • Poziom 3. Istnieje dostęp do informacji przesyłanej między systemami za pomocą sieci LAN. Przykładem jest integracja co najmniej dwóch systemów klimatyzacyjnych poprzez interfejsy producenta urządzeń oraz stosowanie tzw. sterowników uniwersalnych (np. dla fan coili, belek i sufitów grzewczo- chłodzących, VAV), które mogą być rozszerzane o dodatkowe moduły i cyfrowe czujniki wielofunkcyjne (temperatura, wilgotność, natężenie światła, ruch, stężenie CO2), tworząc jednolity system obejmujący HVAC oraz sterowanie oświetleniem i żaluzjami; 
  • Poziom 4. Połączenie wszystkich urządzeń i systemów przez magistralę systemową (KNX, LonWorks, BACnet).

 

 

  Pełen BMS umożliwia więc: 

 

  • gromadzenie w jednym miejscu danych, informacji, sygnałów oraz stanów z wszystkich systemów integrowanych w budynkach; 
  • stałą kontrolę nad wszystkimi objętymi systemem urządzeniami i instalacjami w budynku i jego otoczeniu oraz ich regulację w czasie rzeczywistym, co prowadzi do zmniejszenia kosztów energii, optymalizacji zużycia mediów, a także podniesienia bezpieczeństwa, funkcjonalności i komfortu; 
  • utrzymanie oraz administrację budynkami z jednolitym interfejsem operatorskim; 
  • archiwizację danych w centralnej bazie danych, co umożliwia bieżące raportowania, a także analizę wzorców zużycia energii i mediów, dzięki czemu można zaplanować dalszą optymalizację całego systemu.

 

 

W kontekście zarządzania instalacjami technicznymi budynku można też spotkać pojęcie BAS (Building Automation System). Jest to system centralnego sterowania i nadzoru instalacji technicznych w budynku, obejmujący instalacje automatyki dla wentylacji, klimatyzacji, ciepła, chłodu czy oddymiania oraz (w ograniczonym stopniu) instalacje elektryczne. Coraz częściej BAS stanowi element BMS.

 

 

2017 12 26 1

Rys. 1. BMS daje możliwość integracji i zarządzania wszystkimi instalacjami teletechnicznymi w budynku. Fot: Jana Tanmia Resources Sdn Bhd

 

 

Elementy niezbędne do funkcjonowania systemu BMS Sensory (czujniki) zbierają wszelkie dane o budynku i jego użytkownikach. Wśród czujników ważnych dla sterowania systemami HVAC i ich integracji z pozostałymi systemami, wymienić należy: 

 

  • czujniki temperatury (wewnętrznej, zewnętrznej, powietrza obiegowego, wody lodowej etc.); 
  • czujnik CO2, który umożliwia sterowanie udziałem świeżego powietrza, zależnie od liczby użytkowników i stężenie dwutlenku węgla w danym pomieszczeniu;
  • czujnik obecności, umożliwiający zmianę trybu pracy danej strefy, zależnie od obecności osób w pomieszczeniu. Czujniki obecności uzupełniają dziś rozwiązania wykorzystujące techniki mikrolokalizacji (identyfi kowanie bliskości telefonów komórkowych, wyposażonych w odpowiednie aplikacje); 
  • czujnik wilgotności, dający możliwość określenia punktu rosy oraz sterowania sekwencjami nawilżania/osuszania;
  • kontrakton – magnetyczny czujnik otwarcia okna lub drzwi;
  • czujniki specjalistyczne, w tym czujniki jakości powietrza (np. „smogowe”, badające ilość cząstek PM2.5 w powietrzu) lub wykrywające wycieki czynników chłodniczych.

 

2017 12 27 1

Rys. 2. Building Management Systems to nie tylko system zarządzania, ale również układ elementów wykonawczych realizujących założone cele. Fot. Schneider Electric

 

 

Czujniki są często zintegrowane – np. w jednej obudowie mogą się znaleźć czujnik dymu, temperatury i wilgotności.

 

Aktory, czyli elementy wykonawcze realizują konkretne zadania zlecone przez system. Są to np. zawory regulacyjne czy regulatory bezpośredniego działania, używane do regulacji temperatury, ciśnienia, różnicy ciśnień, przepływu czy poziomu wód. Występują one także jako wielofunkcyjne (np. do jednoczesnej regulacji różnicy ciśnień i przepływu wody sieciowej w węźle). Warto też wskazać sterowniki cyfrowe (regulatory DDC, Direct Digital Control), które pełnią podobną funkcję, ale często zastępują znaczną liczbę układów regulacji konwencjonalnej.

 

Do aktorów zalicza się także urządzenia, takie jak kotły czy wentylatory nawiewu. Dla włączenia aktora w system BMS ważne jest zastosowanie napędów o zmiennej częstotliwości (VFD, Variable Frequency Drives), które wyposażone są w rozwiązania kontrolujące prędkość i moment obrotowy silników prądu zmiennego (falowniki). Warto zauważyć, że duże nagromadzenie rozwiązań VFD może powodować ich wzajemne oddziaływania i zakłócenia elektromagnetyczne, co wymaga stosowania odpowiednich zabezpieczeń, np. filtrów zakłóceń.

 

System zarządzania, stanowiący rozwiązanie mikroprocesorowe decyduje o pracy zintegrowanych instalacji. Punktem wyjścia jest zebranie sygnałów od wszystkich czujników. Na tej podstawie, system nakazuje działania poszczególnych aktorów – m.in. włączenie, wyłączenie, czy zmianę parametrów pracy. Funkcję tę pełni serwer operacyjny (główny), który zbiera dane z instalacji technicznych w czasie rzeczywistym, za pośrednictwem koncentratorów sygnałowych i rozdzielnic sterująco-monitorujących oraz umożliwia archiwizację danych.

 

System prezentacji (stacja robocza) występuje coraz częściej jako web client, czyli rozwiązanie dostępne z przeglądarki, bez konieczności instalowania dodatkowego programu. Umożliwia wizualizację instalacji i monitoring jej działania, wraz ze zmiennością w czasie (trendy), pozwala administrować alarmami i zdarzeniami oraz tworzyć raporty i dane wyjściowe, np. listy zużycia energii. Umożliwia także zdefi niowanie poziomów uprawnień (dostępu), np. recepcjonista uzyskuje uprawnienia tylko w zakresie monitoringu, natomiast operator, administrator budynku lub systemu, najemca – do zarządzania „podsystemem”.

 

 

2017 12 27 2 

Rys. 3. Przykładowa wizualizacja systemu monitoringu i sterowania pracą centrali wentylacyjnej (Alerton Ascent Compass). Fot. Alerton

 

 

Protokoły BMS

 

(...)

 

 

Możliwości integracji systemów HVAC z BMS

 

(...)

 

 

Przykładowe zadania BMS, a systemy HVAC

 

(...)

 

 

Podsumowanie

 

Systemy HVAC coraz częściej włącza się w zintegrowany układ zarządzania budynkiem. Taki centralny system nadzoru nad budynkiem BMS (Building Management System), łączący wszystkie instalacje budynkowe w jedne układ, pozwala efektywnie monitorować i zarządzać poszczególnymi instalacjami, eliminując ich wzajemny wpływ na siebie – niekorzystne oddziaływanie. Rezultatem jest obniżenie kosztów eksploatacji obiektu oraz usprawnienie codziennego użytkowania oraz obsługi technicznej z uwzględnieniem prac serwisowo- konserwacyjnych.

 

 

2017 12 29 1

Rys. 7. Systemy BMS dają możliwość w pełni zarządzania zużyciem energii przez poszczególne systemy, czy też najemców, zarówno pochodzącej z sieci energetycznej jak i ze źródeł odnawialnych. Fot: https://blog.schneider-electric.com 

 

 

Współczesne rozwiązania pozwalają na integrację elementów wykonanych w różnych standardach komunikacji, co umożliwia stworzenie jednego systemu z instalacji rozproszonych.

 

 

 

Joanna RYŃSKA
– dziennikarka branżowa

 

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

  • Pompy ciepła 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2015

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2016

  • Pompy ciepła 2014

  • Pompy ciepła 2012

  • Pompy ciepła 2013

  • Termografia w podczerwieni 2009

Reklama
  • omii

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.