Inteligentní budova (III)

Uzavřený televizní okruh (CCTV)
Uzavřený televizní okruh (průmyslová televize) zajišťuje monitorování daných prostorů pomocí kamer, přenos a případně záznam signálu pro další zpracování. Určujícími podmínkami jsou pro návrh systému jsou:

• požadavek na typ kamer - černobílé nebo barevné, polohování kamery, zoom
• typ snímané scény
• podmínky provozu - vlivy počasí, světelné podmínky, možnost poškození
• kvalita výstupního signálu a typ archivace
• způsob zpracování signálu - počet a vybavení vyhodnocovacích pracovišť

V současné době se nejvíce využívají kamery s vestavěným 1/3" CCD čipem. Jednotlivé kamery se liší napájením, rozlišovací schopností, možností ovládání uzávěrky objektivu apod. Samostatnou skupinu tvoří digitální kamery, vyznačující se velmi kvalitními parametry, které jsou rovněž často vybavovány vestavěnými detektory reagujícími na změnu podmínek ve snímaném prostoru. Kamery mohou být instalovány na pevných nebo pohyblivých držácích. Příslušenstvím kamer jsou rovněž kryty, které chrání kameru před klimatickými vlivy a poškozením. Scény snímané kamerou jsou zobrazovány na monitorech. Pomocí zařízení pro digitální zpracování signálu (multiplexerů) lze na jednom monitoru zobrazit obraz z několika kamer, dočasně zobrazit obraz jen z některé kamery a elektronicky měnit formát obrazu. Ve spolupráci s videorekordérem je možné záznamy kamer archivovat. Je možné používat více monitorů, rozmístěných podle požadavků uživatele a různým způsobem kombinovat připojení jednotlivých kamer na různé monitory.

Systémy CCTV lze integrací provázat se systémy zabezpečovací signalizace (EZS) nebo přístupovými systémy. Potom je možné např. na základě informace ze systému EZS přepnout na kameru snímající danou zónu, ovládat polohovací hlavice kamer nebo sepnout odpovídající režim videorekordéru. Zařízení rovněž umožňuje vyhodnocovat nepřetržitou přítomnost signálu z jednotlivých kamer a při jeho ztrátě, způsobené poruchou nebo poškozením kamery, vyhlásit ve spolupráci se systémem EZS poplach.

Řízení osvětlení a ovládání žaluzií
Správné osvětlení je jedním z klíčových parametrů, které vytvářejí komfortní pracovní prostředí. Je samozřejmostí, že osvětlení musí splňovat ergonomické standardy, to však samo o sobě k vytvoření světelné pohody nepostačuje. Úkolem systémů řízení osvětlení moderních budov je proto plnit individuální a proměnlivé požadavky jednotlivých osob na způsob a kvalitu osvětlení jejich pracovního místa. Osvětlení chodeb, schodišť a ostatních komunikací, které bývá rozděleno do okruhů odpovídajících členění budovy, může být automaticky ovládáno z řídícího systému budovy podle definovaných časových programů a s návazností na úroveň denního světla, programy úspory energie nebo funkci zabezpečovacího či přístupového systému.

Podmínkou pro možnost požadovaného řízení osvětlení je samozřejmě vybavení příslušných napájecích vývodů v rozvaděčích spínacími prvky. Takové zapojení rozvaděče, stejně jako rozdělení svítidel do jednotlivých světelných okruhů odpovídajících funkčním zónám budovy, musí být zabezpečeno již v příslušném projektu. Systémy osvětlení komfortních budov bývají realizovány jako kompletní funkční celek specializovanými dodavateli a vybaveny vlastním řídícím systémem, který je integrován do řídícího systému budovy.

V současné době se začíná v budovách s vyšším standardem uplatňovat komplexní řešení, spojující regulaci osvětlení a ochranu proti oslnění v jednotlivých místnostech budovy tak, aby v nich bylo dosaženo optimálního osvětlení pracoviště při maximálním využití denního světla.

Okna jednotlivých místností jsou vybavena žaluziemi s natáčivými lamelami. Servomotory nastavují lamely horní a dolní části žaluzií do požadovaného úhlu, vypočítaného v programu řídícího systému v závislosti na poloze slunce v dané roční a denní době. Horní část žaluzie odráží světlo na odraznou plochu na stropě místnosti, odkud rozptýleně dopadá na pracovní plochu a rovnoměrně osvětluje místnost, a dolní část zabraňuje přímému oslnění pracovníka.

Poloha slunce - azimut a elevační úhel - se v programu řídícího systému vypočítává pro každé konkrétní okno vzhledem k zeměpisné poloze objektu a aktuálnímu datu, ve výpočtu se zohledňuje např. i zastínění fasády okolními budovami. Vzhledem k tomu, že nastavení úhlu lamel musí být pro dosažení požadovaného účinku prováděno s velkou přesností, jsou servomotory vybaveny snímači signalizujícími do řídícího systému jejich skutečnou polohu.

Ovládání žaluzií je v řídícím systému kombinováno s řízením umělého osvětlení, ovládáním otevírání oken a též s řízením klimatizace v místnosti.

K ovládání a kontrole všech funkcí slouží uživateli multifunkční ovladač s displejí, umístěný obvykle na stěně u dveří, který slouží současně jako čidlo prostorové teploty. Na něm lze formou výběru z menu zvolit automatický nebo manuální režim, případně vybrat některé z předvolených nastavení pro různou pracovní aktivitu v dané místnosti (tzv. scény). K ovládání jednotlivých zařízení přímo z pracovního místa uživatele lze použít dálkový infračervený ovladač, příslušný přijímač kombinovaný s čidlem přítomnosti osob a světelným senzorem je umístěn na stropě místnosti.

K získání údajů o vnějších podmínkách se využívá senzorová jednotka, zajišťující informace o venkovní teplotě, dešťových srážkách a síle a směru větru. Součástí jednotky je též přijímač časového signálu. Tyto údaje jsou pak využívány ke korekci nastavených hodnot řídícího systému.

K realizaci tohoto způsobu řízení se využívá technologie LONWorks, která umožňuje propojit zařízení různých výrobců do homogenní řídící sítě, propojené jedinou komunikační sběrnicí.

Využitím výše uvedeného způsobu regulace se dosáhne optimálního osvětlení pracoviště podle skutečné potřeby v průběhu celého pracovního dne při současné výrazné úspoře jak investičních, tak i provozních nákladů.

Management energetického hospodářství
Není-li provoz systémů zabezpečujících kvalitu prostředí v moderních budovách optimalizovaný z hlediska spotřeby energií, může být výsledkem značné zvýšení provozních nákladů. Zdánlivě je regulace spotřeby energie problémem ryze ekonomickým a organizačním. Určité úspory lze skutečně dosáhnout vhodnou organizací práce a časovým rozvrhem aktivity pracovišť a doby provozu energeticky náročných spotřebičů, k efektivnímu řešení této problematiky je však nezbytná technická podpora integrovaného řídícího systému budovy.

K dosažení úspor energie u jednotlivých technologických zařízení budovy je možné využívat následujících postupů:

a) vytápění, chlazení, vzduchotechnika:

vzájemné vazby v řízení vytápění a chlazení, které zabezpečují optimální součinnost těchto systémů (systémy nepracují "proti sobě") řízením výkonu zdrojů tepla a chladu podle okamžité potřeby na odběr, rozložením celkového výkonu zdrojů tepla a chladu do více výkonových stupňů, aby bylo možné respektovat časově proměnné požadavky na jejich výkon řízení vnitřního klimatu budovy s ohledem na vnější povětrnostní podmínky využíváním systémů s proměnným průtokem vzduchu podle skutečné potřeby ve větraných prostorech (VAV boxy) snižování spotřeby pravidelným krátkodobým vypínáním zařízení, neboť většina zařízení je výkonově dimenzována pro nejhorší možný případ - např. ventilátory VZT jednotek mohou být vypnuty na 10 minut každou hodinu, aniž by se to projevilo na kvalitě prostředí

b) osvětlení:

využíváním energeticky úsporných zdrojů aplikací časových programů pro řízení osvětlení chodeb a schodišť, automatická regulace osvětlení podle intenzity denního světla vytvořením více světelných okruhů s daném prostoru tak, aby mimo hlavní provozní dobu bylo možné prostřednictvím řídícího systému snížit úroveň osvětlení

Dále je možné prostřednictvím řídícího systému realizovat časové programy např. pro zapínání a vypínání zásuvek pro kopírovací přístroje, úklidové mechanismy, osvětlení interiérových rostlin, zavlažování trávníků a další funkce.

K důležitým funkcím řídícího systému budovy patří sledování hodnoty technického maxima, smluvně dohodnutého s dodavatelem elektrické energie. Systém zabezpečuje dodržování (nepřekročení) této hodnoty. Vzhledem k tomu, že porušení sjednaných podmínek je dodavatelem energie výrazně penalizováno, je tato funkce z hlediska provozních nákladů velmi významná. Systém porovnává ve stanovených časových krocích (řádově desítky sekund) skutečnou a ideální spotřebu a při překročení přípustné hodnoty odpojí podle předem definované tabulky priorit některý ze spotřebičů.

Regulační algoritmy umožňují odpínání zátěží nejen podle okamžité spotřeby, ale též podle jejího trendu, tj. podle očekávané spotřeby na konci čtvrhodiny. Priority při odpojování zátěží mohou být trvale definovány nebo může být použito cyklicky se obměňujícího pořadí v jednotlivých časových intervalech, případně mohou být oba způsoby kombinovány.

Systém musí respektovat též specifické podmínky při ovládání některých spotřebičů, např. uvažovat dobu rozběhu a doběhu u těžkých strojů, nepřerušitelnost určitých technologických procesů a pod. Ideálními spotřebiči pro automatickou regulaci spotřeby jsou setrvačné spotřebiče s dlouhou časovou konstantou, na jejichž funkci nemá krátkodobé odpojení výrazný vliv ani je nepoškozuje - např. topidla, topné kabely, elektrické kotle, boilery, vyvíječe páry, chladírny a mrazírny, čerpadla, ventilátory a kompresory. Vhodné jsou i spotřebiče, jejichž výkon lze redukovat ve stupních. Regulačním zásahem lze jejich výkon omezit při zachování funkce - např. sekce svítidel, topidel nebo jedno ze souboru čerpadel.

Naopak nepřípustné je automatické vypínání bezpečnostního osvětlení a větrání, zabezpečovacích systémů, výtahů, eskalátorů, počítačů a některých dalších pracovních strojů. U těchto spotřebičů lze příslušné výstupy regulačního algoritmu považovat za varování a pokyn k ručnímu vypnutí, které může při dodržení stanoveného postupu provést obsluha. Není účelné krátkodobě odpojovat ani drobné kancelářské spotřebiče, kdy přínos nebývá vyvážen potřebnými investicemi do elektoinstalace.

Je nutné si uvědomit, že tato regulace nepřináší absolutní úsporu elektrické energie - krátkodobě odpojené spotřebiče odeberou většinou potřebnou energii později - ale úsporu na platbách při nižším sjednaném technickém maximu odběru.

Nezbytnou podmínkou k efektivnímu řízení energetického hospodářství je spolupráce uživatele, který musí při definování tabulky priorit a ostatních podmínek algoritmů řízení uplatnit vlastní požadavky na funkci jednotlivých technologických zařízení budovy.