În ultimii ani, proiectarea clădirilor a devenit un proces oarecum asemănător cu scrierea unui program de calculator bazat pe algoritmi specifici. Acest lucru este valabil în special pentru acele instalații care sunt planificate de la început ca așa-numitele clădiri inteligente. Desigur, există proiectarea invariabilă a elementelor structurale ale clădirii și a tuturor instalațiilor sale, dar proiectantul trebuie să dedice tot mai mult timp și atenție proiectării de soluții care să integreze aceste instalații într-un sistem automat care să gestioneze funcționarea tuturor elementelor.
•Sisteme HVAC
• Automatizarea în controlul iluminatului
• Senzori pentru automatizarea clădirilor
• Controlul automatizării clădirilor
• Standardele DALI și KNX
• Avantajele automatizării clădirilor
Introducere în automatizarea clădirilor: ce este și ce face
Automatizarea clădirilor devine în prezent o componentă indispensabilă atât în locuințele private, cât și în instalațiile de servicii, publice sau industriale. Este un sistem cuprinzător care permite automatizarea și controlul de la distanță a diferitelor componente ale clădirii, cum ar fi încălzirea, ventilația și aerul condiționat (denumite colectiv HVAC), precum și sistemele de alarmă, de incendiu sau de monitorizare. Este o soluție care urmărește să asigure atât siguranța, care este funcția principală a sistemelor de gestionare a clădirilor (așa-numitul BMS, sau Building Management System), cât și confortul ocupanților, economisind în același timp energie prin gestionarea eficientă a acestor sisteme.
Automatizarea clădirilor se bazează pe diverse dispozitive și subsisteme, cum ar fi rețele de senzori, unități de control (controlere și relee), dispozitive de măsurare, actuatori și sisteme cu și fără fir. Acestea permit comunicarea și schimbul de informații între diferitele componente ale clădirii, creând un sistem coerent și funcțional.
Algoritmii și software-ul modern utilizat în casele inteligente le permit să răspundă la schimbările din interiorul și din exteriorul clădirii, reglând funcționarea sistemelor individuale. Zeci de senzori, detectoare și manometre furnizează în permanență date despre condițiile din interiorul și exteriorul clădirii, precum și despre starea instalațiilor individuale. În plus, rețeaua complexă de cabluri și fire asigură o comunicare fiabilă, depășind adesea metodele wireless. Sistemele BMS pot îndeplini numeroase sarcini, cum ar fi aprinderea și stingerea luminilor în funcție de scenarii preprogramate, controlul alarmelor, detectoarelor, zonelor de securitate, încuietorilor de uși și ferestre și iluminatului pentru a proteja proprietarii de intruși. De asemenea, acestea sunt capabile să regleze încălzirea, aerul condiționat, ventilația și jaluzelele, ajustând condițiile din fiecare cameră în funcție de schimbările meteorologice. Este important de menționat faptul că ele permit, de asemenea, controlul consumului de energie și optimizarea tuturor proceselor pentru a face economii și a obține cele mai mici emisii posibile.
Sistemul HVAC și rolul său în structura Smart Home
Automatizarea clădirilor, în special în contextul sistemului HVAC (din engleză, Heating, Ventilation, and Air Conditioning), este o soluție complexă și cuprinzătoare. HVAC, sau Încălzire, Ventilație și Aer Condiționat, este un sistem integral, care combină aceste trei instalații independente într-un întreg coerent. Principalul său scop este de a controla temperatura, umiditatea, calitatea aerului și circulația aerului în interiorul clădirii.
Sistemele HVAC oferă multe beneficii care merită evidențiate. Cea mai evidentă dintre acestea este asigurarea confortului termic și a calității aerului interior. Cu toate acestea, în prezent, se acordă o atenție sporită eficienței energetice, care se traduce prin reducerea costurilor cu energia. Prin controlul consumului de energie pentru încălzire și aer condiționat, sistemele HVAC contribuie la funcționarea durabilă a clădirilor.
De asemenea, merită subliniat rolul sistemelor HVAC în îmbunătățirea calității aerului din interior, în special în contextul recentei pandemii. Furnizorii de sisteme pun accentul pe capacitatea acestor soluții de a elimina virușii, substanțele nocive și de a preveni dezvoltarea mucegaiului. Această caracteristică devine din ce în ce mai importantă pentru utilizatori.
Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că sistemele HVAC au unele dezavantaje, cum ar fi costurile ridicate de instalare și întreținere, precum și necesitatea unei întrețineri regulate. Însă beneficiile pe care le oferă depășesc aceste dezavantaje.
Să ne uităm acum la componentele sistemului HVAC, adică la instalațiile individuale.
1. Instalație de încălzire: sistemul HVAC poate include diverse metode de încălzire, cum ar fi radiatoare, cazane, pompe de căldură, aparate de aer condiționat cu recuperare de căldură sau încălzire prin pardoseală.
2. Sistemul de ventilație: acesta asigură schimbul de aer, menținând calitatea aerului în interiorul spațiilor. Există mai multe variante de ventilație, cum ar fi gravitațională (naturală), mecanică sau un hibrid care combină primele două opțiuni.
3. Aer condiționat: această instalație este responsabilă de reglarea temperaturii și a umidității aerului din interiorul clădirilor. În funcție de necesități, pot fi utilizate diferite structuri, cum ar fi sistemele split sau multi-split, printre altele.
Ventilația ca o componentă a sistemului HVAC – soluții tipice
Ventilația este procesul de furnizare de aer proaspăt și, în același timp, de eliminare a aerului contaminat. Pentru a asigura eficacitatea și eficiența energetică, ne îndreptăm din ce în ce mai mult spre ventilația mecanică cu recuperare. Cu această soluție, putem obține performanțe constante, indiferent de condițiile meteorologice sau de caracteristicile clădirii. O componentă cheie a acestui sistem este recuperatorul sau schimbătorul de căldură, care recuperează energia termică din aerul viciat evacuat.
În cazul unor instalații bine proiectate și executate, recuperatorul poate recupera până la 95% din căldură. Cu toate acestea, pentru a obține astfel de rezultate, unitatea de tratare a aerului trebuie să fie controlată automat. Soluțiile moderne permit, de asemenea, ca sistemul să fie controlat de la distanță prin intermediul unei tablete, al unui smartphone sau al unui computer, folosind aplicații dedicate sau un browser web. Datorită acestui control automat, ne putem bucura de un confort extraordinar, de exemplu prin creșterea temperaturii în casă cu puțin timp înainte de a ne întoarce dintr-o absență îndelungată iarna.
Pentru ca unitatea de tratare a aerului și toate componentele sale, inclusiv schimbătorul de căldură, să funcționeze așa cum este descris mai sus, este necesară echiparea sistemului cu controlere automate. Controlerele sunt de obicei amplasate în interiorul panoului de control, iar interfețele, cunoscute și sub numele de tastaturi, sunt montate pe pereți în locații selectate de utilizator. Este important să nu confundați tastaturile cu controlerele propriu-zise. Manipulatoarele sunt dispozitive cu care utilizatorii au contact direct și pe care le folosesc pentru a controla unitatea de tratare a aerului. Acestea pot varia de la panouri simple cu butoane fizice până la ecrane tactile cu cristale lichide asemănătoare smartphone-urilor sau tabletelor. Indiferent de aspectul lor, tastaturile sunt dispozitive folosite pentru a comunica cu controlerele actuale. Acestea sunt întotdeauna conectate la panoul de control (la controler) cu ajutorul unor cabluri de joasă tensiune și sigure, cum ar fi UTP categoria 5. Prin intermediul acestor conducte, utilizatorii comunică deciziile către controler, care este esențial pentru funcționarea sistemului de ventilație, acționând, printre altele, încălzitoarele, răcitoarele, amortizoarele, ventilatoarele și schimbătorul de căldură în sine.
Sistemele moderne de ventilație și recuperare oferă numeroase opțiuni pentru gestionarea parametrilor de funcționare. Controlul de zi cu zi se poate face manual, folosind o tastatură sau un dispozitiv portabil, dar există și o opțiune de programare care permite implementarea unor programe specifice, care acoperă cicluri de funcționare zilnice, săptămânale sau lunare. Toate acestea sunt posibile datorită unei rețele extinse de senzori care furnizează informații despre condițiile predominante din clădire, cum ar fi temperatura (senzori în conducte), umiditatea (higrometre în conducte), concentrația de CO2 (senzori pentru conducte și încăperi, bazați pe un analizor cu infraroșu) și presiune (transmițătoare de presiune diferențială cu mai multe domenii.
După cum s-a menționat deja, controlul parametrilor de funcționare a sistemului de ventilație se realizează în casele inteligente în mod automat sau manual prin intermediul diferitelor interfețe. Cu toate acestea, indiferent de metoda de control aleasă, lista de parametri controlați este întotdeauna interesantă și lungă. Printre cele mai importante aspecte controlate de sistemele de automatizare a clădirilor se numără:
• Capacitatea de ventilație, care este de obicei controlată prin selectarea unuia dintre mai multe intervale sau într-un mod uniform. Este, de asemenea, un control indirect al consumului de energie electrică, unde o gamă de capacitate mai mică înseamnă un consum mai mic de energie. În cazul controlului automat al capacității, sistemul ia decizii pe baza informațiilor furnizate de senzori;
• Recuperarea căldurii în unitatea de tratare a aerului, reglată în funcție de temperatură prin manipularea clapetei de by-pass (by-pass recuperator);
• Temperatura aerului care intră în incintă, care este modelată prin tratarea finală cu încălzitorul;
• Cantitatea de aer proaspăt care intră în incintă și cantitatea de aer care este eliminată (funcția de ventilație), unde controlul se realizează prin reglarea clapetelor, a clapetelor de închidere și a ventilatoarelor, precum și prin controlul duratei de timp în care aceste componente funcționează,
• Presiunea aerului, care este rezultatul funcționării simultane a mai multor componente ale sistemului.
Text elaborat de Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
https://www.tme.eu/ro/news/library-articles/page/53469/automatizarea-cladirilor-hvac-i-multe-altele/
