Serijal o domotici, koji Centar za arhitekturu Beograd objavljuje u saradnji sa kompanijom Cubo Control iz Beograda, nastavljamo pričom o sistemima za termoregulaciju i klimatizaciju. Pogledajte i prethodne postove na ovu temu ovde. 

Postrojenja koja regulišu temperaturu u zatvorenom prostoru i obezbeđuju prijatne termičke uslove za korisnika prostora mogu biti raznorodna, na primer može se koristiti vazduh za prenos toplote, ali i voda ili gas, dok sami terminali mogu biti radijatori ili paneli, termokonvektori ili fan coil sistemi.

Razvoj i pad cene standardnih kućnih klima sistema je doveo do njihove ogromne zastupljenosti – ovi uređaji su jeftini, obezbeđuju grejanje i provetravanje, ali i filtriranje i sušenje vazduha. Mogućnost upravljanja temperaturom u različitim prostorijama i zonama je odavno dostupna, ali termoprogramatori koji se obično koriste imaju brojne nedostatke koje manje-više svi poznajemo: loše se adaptiraju na promene željenog režima rada diktirane od strane korisnika, potrebno je često menjanje režima temperature i vlažnosti itd. Jedan od osnovnih problema kod ovakvih sistema leži u činjenici da oni imaju najčešće samo jedan temperaturni senzor koji meri temperaturu unutar prostorije, dok informacija o spoljašnjoj temperaturi i vlažnosti nije dostupna. Sa druge strane, domotički sistem koristi ove vredne informacije kako bi u svakom trenutku ostvarivao optimalni algoritam upravljanja.

Za uvođenje domotičkog sistema termoregulacije nisu neophodni veliki zahvati: dovoljno je ugraditi termoprogramatore, senzore i aktuatore. Kao što je u ovom Priručniku već više puta pomenuto, osnovna prednost domotičkih sistema se dobija upravo iz inteligentne razmene podataka o komunikaciji različitih uređaja.

Termoprogramatori su klasični digitalni regulatori sa tastaturama za programiranje (ili se mogu programirati preko računara) i povezani su, posredstvom softvera, sa senzorima koji prikupljaju analogne parametre ambijenta (temperaturu, vlažnost) i sa lokalnim aktuatorima koji su direktno povezani sa terminalima uređaja koji vrši neposrednu termoregulaciju (elektroventili koji su montirani na radijatore, na primer). Senzori i aktuatori preko sistemske magistrale (KNX) komuniciraju sa upravljačkom jedinicom i analiziraju podatke, upoređuju očitavanja sa željenim vrednostima parametara i generišu upravljački signal ili eventualne alarme u slučaju nepredviđenog ponašanja.

U opštem slučaju, ovakva razmena podataka omogućava upravljačkom sistemu da izvršava različite tipove upravljanja i da samostalno donosi određene odluke:

Podešavanje temperature;

Tip regulisanja (grejanje/hlađenje);

Uključivanje ili isključivanje određenog radnog režima;

Podešavanje tajmera.

Sa druge strane, centralni upravljački sistem, a samim tim i sve ostale pametne komponente u prostoru imaju na raspolaganju sledeće informacije:

Temperaturu u određenoj prostoriji ili zoni;

Željenu temperaturu;

Podatak o tipu akcije (grejanje/hlađenje/sušenje);

Da li je regulisanje aktivno ili isključeno;

Podaci o tajmeru i slično.

Ipak, uslovno rečeno, najzabavniji ali svakako i najkorisniji aspekti uključivanja sistema klimatizacije u sistem domotike se dobijaju kada se ostvaruje komunikacija sa drugim podsistemima: senzorima koji detektuju prisustvo ili odsustvo osoba u prostoriji, otvaranje i zatvaranje prozora i slično. Veći broj osoba u prostoriji će povećati potrebu za intervencijama sistema za hlađenje i sušenje vazduha leti, otvaranje prozora bi trebalo da isključi eventualno aktivne klima sisteme radi uštede energije i tako dalje.

Sposobnost sistema da inteligentno „barata“ podacima o vremenskim prilikama, paralelno sa stanjem prostora je zapravo kičma cele komunikacije. Praćenje meteoroloških prilika i efikasno adaptiranje jednostavno nije moguće konvencionalnim sistemom klimatizacije.

Važno je da se istakne činjenica da je za pravilno očitavanje temperature i vlažnosti neophodno da senzori budu dobro postavljeni, van uticaja zračenja ili vazdušnog strujanja, dalje od izvora svetlosti i slično. Sa druge strane, uparivanje sistema klimatizacije sa ostalim podsistemima u okviru jednog programa uštede energije može da uključuje i upravljanje roletnama, zavesama, uz regulaciju osvetljenosti i protoka svežeg spoljašnjeg vazduha. Ova komunikacija se može obavljati i bežično, preko wireless mreže.

Daljinsko upravljanje sistema klimatizacije, grejanja i hlađenja, ali i trenutno očitavanje svih parametara je moguće obavljati preko standardnih internet protokola, telefonom, tabletom, računarom ili sa zidnog dodirnog panela.

Na ovom mestu ćemo samo pomenuti da se i kvalitet vazduha, definisan preko provetrenosti i nivoa ugljendioskida, sve češće uključuje u upravljanje i to posredstom ventilatora ili prečistača vazduha.

Ugradnja kalorimetra (merača utrošene toplotne energije) ne povlači nikakve grube radove. Reč je o protokomeru koji ima i dve temperaturne sonde (za ulazni i izlazni fluid). Ugradnja ovakvih uređaja u Srbiji već u toku (na primer u Novom Sadu) i kada se preleže dečje bolesti i sistem naplate u potpunosti pojednostavi i automatizuje (što u dobroj meri zavisi i od pojedinačnih toplana), može se očekivati smanjenje troškova i do 40%, a nešto niža smanjenja troškova će biti gotovo izvesna u narednih nekoliko godina. Podaci o utrošku energije se prosleđuju KNX magistralom do centralnog procesora i, osim uštede toplotne energije, korisnik prostora dobija i izuzetno precizna očitavanja u realnom vremenu i mogućnost adaptacije ciklusa grejanja. Treba napomenuti i da se uvođenje ovakvih sistema u mnogim zemljama EU već podstiče nižim porezima, u skladu sa prelaskom građevine u viši energetski razred.

Podrazumeva se da su pravilno projektovani sistemi u potpunosti uklopljeni u enterijer na način koji ne narušava estetiku objekta, kao i da su namenski pozicionirani tako da najbolje i najefikasnije odgovore vašoj dinamici, ritmu, nameni prostorije, ali i promenljivim vremenskim uslovima.

Na kraju, sistemi grejanja se mogu pogodno modifikovati tako da obuhvate i funkciju odmrzavanja i uklanjanja (topljenja) snega sa ulaznog stepeništa ili prostora ispred zgrade, postavljanjem cevi ispod površine tla i njihovim aktiviranjem u slučajevima predviđenim programom, što predstavlja veliku prednost posebno za starije ili slabije pokretne osobe u zimskim periodima.

Oblast klimatizacije, grejanja i provetravanja je posebna inženjerska disciplina, bogate prošlosti i uzbudljive budućnosti. Detaljnije izlaganje ove problematike uveliko prevazilazi potrebe ovog teksta. Dovoljno je znati da, kao i za većinu drugih oblasti u kojima se primenjuju savremena domotička rešenja, u domenu KGH lepeza rešenja je izuzetno bogata i raznovrsna: bilo da je reč o već postojećoj infrastrukturi i rešenjima, bilo da je objekat tek u fazi projektovanja, sistem automatizacije je moguće uspešno implementirati, vodeći računa o ograničenjima, budžetu, vrsti KGH sistema, projektnim uslovima i nameni objekta.

Autori teksta su doc. dr Radiša Jovanović i dr Marko Aleksendrić, mašinski inženjeri koji iza sebe imaju brojne objavljene naučne radove iz različitih oblasti upravljanja. Bave se programiranjem, projektovanjem i dizajnom, te spajanjem najrazličitijih tehnologija iz oblasti nauke, mašinstva i programiranja.  

Cubo Control je inženjerski i programerski studio koji voli tehnologiju, automatiku, italijanski dizajn, ali i programiranje računara i najrazličitijih stvari: od roletni do mobilnih telefona, od temperature podruma do brodskih motora. Nastao je sa željom da se na jednom mestu objedini ponuda kvalitetnih rešenja po povoljnim cenama iz oblasti savremene automatike, sa posebnim akcentom na domotici i industrijskoj automatici, kroz pažljiv izbor vrhunskih proizvođača i uz širenje savremenih i konkretnih koncepata komfora i energetske efikasnosti.

Treći nastavak serijala o domotici, koji Centar za arhitekturu Beograd objavljuje u saradnji sa kompanijom Cubo Control iz Beograda, posvećen je klimatizaciji, grejanju i hlađenju uz primenu savremenih domotičkih sistema. Ako ste propustili neki od ranijih tekstova, možete ih pronaći ovde. 

Temperatura i vlažnost kao i protok vazduha su najvažniji parametri koji određuju nivo konfora, odnosno osećaja ugodnosti. Sistemi za reprodukovanje veštačkih uslova klime u zgradama su vremenom evoluirali i profilisale su se dve velike grupe. Sa jedne strane je oblast često nazivana building automation odnosno automatski sistemi instalirani na nivou cele zgrade koji već imaju duboke korene i tradiciju, te oprobana i robusna rešenja. Sa druge strane domotika (kućna automatizacija, pametna kuća ili home automation) su rešenja zastupljena i na nivou pojedinačnog stana, kuće, ali savršeno primenjiva i na čitave zgrade.

Oblast klimatizacije, grejanja i provetravanja je svakako odgovorna za prvi, neposredni osećaj kada se uđe u prostoriju, bilo da je u pitanju stan, kuća ili poslovni prostor. Prva stvar koju ćemo osetiti – da li nam je toplo ili hladno, da li je zagušljivo ili prijatno provetreno, da li je vazduh suviše vlažan – to je upravo konačni rezultat sistema koji u narednim redovima ukratko ilustrujemo.

Buđenje u prijatno ugrejanom stanu, sa blago povišenom temperaturom kupatila, odleđenim prilazom kući ili stanu zimi. Povratak kući nakon vrelog podneva i ulazak u sveže provetren stan, blago ohlađen i osušen. Automatsko isključivanje grejanja ili hlađenja i otvaranje prirodnih kanala provetravanja u slučaju lepog vremena. Blagovremena signalizacija kvara na radijatoru ili klima uređaju, emailom i sms-om: Ovo su samo neke od mogućnosti dobro implementiranog automatskog sistema ventilacije, grejanja i provetravanja.

A sada malo o tehničkim karakteristikama samih sistema:

Osnovna podela sistema za grejanje, provetravanje i klimatizaciju se može izvršiti prema fizičkim veličinama, kojima je moguće upravljati:

Grejanje/hlađenje prostora: upravlja se samo temperaturom;

Termoventilacija: osim temperature upravlja se i kretanjem (brzinom) vazduha;

Klimatizacija (air conditioning): upravlja se i održavaju se određene vrednosti tri parametra: temperature, brzine strujanja i vlažnosti vazduha.

Jasno je da efikasnost upravljanja svake od navedenih veličina zavisi u ogromnoj meri od odabranog rešenja, kao i od kvaliteta i tipa samog regulatora. Osim toga, svako rešenje klimatizacije i grejanja povlači i određene zadatke koje je potrebno uspešno rešiti: arhitektonski uklopiti u enterijer, obezbediti brzu isplativost investicije (što je mnogo lakše u okvirima šireg projekta automatizacije), maksimalno redukovati troškove uz obezbeđivanje projektnih uslova.

Monitoring (praćenje) kretanja temperature ambijenta mora da obuhvati i termodinamičko modeliranje prostora, odnosno da uzme u obzir i termičku inerciju, da obezbedi relativno jednostavne algoritme vremenskog upravljanja u slučajevima dužeg odsustva iz prostorija, kao i mogućnost daljinskog upravljanja.

Ipak glavne prednosti uvođenja upravljanja klimatizacijom i grejanjem u domotički sistem, poput konfora, dolaze do izražaja u potpunosti tek kada se u sistem uključi i praćenje potrošnje energije, toplotne i električne. Ovakav sistem obezbeđuje stalno praćenje troškova, omogućava značajne uštede, a predstavlja i najsigurniji način da se blagovremeno utvrde i otklone eventualni kvarovi na sistemu.

Sistemi sa BUS tehnologijom (a, pre svega, KNX sistemi) omogućavaju izuzetno lako uključivanje i merenje svih neophodnih parametara, kao i primenu najrazličitijih algoritama regulacije – dovoljno je instalirati merače koji su u stanju da komuniciraju sa KNX protokolom i aktuatore koji će izvršavati zadate komande na uređajima zaduženim za klimatizaciju i grejanje. Ovakvim pametnim sistemima je moguće upravljati podnim i zidnim grejanjem, toplotnim pumpama, podnim i plafonskim fan coil sistemima i kotlovima, uz optimalne performanse koje zadovoljavaju različite kriterijume: ugodnosti, uštede energije i smanjenja zagađenja.

Autori teksta su doc. dr Radiša Jovanović i dr Marko Aleksendrić, mašinski inženjeri koji iza sebe imaju brojne objavljene naučne radove iz različitih oblasti upravljanja. Bave se programiranjem, projektovanjem i dizajnom, te spajanjem najrazličitijih tehnologija iz oblasti nauke, mašinstva i programiranja.  

Cubo Control je inženjerski i programerski studio koji voli tehnologiju, automatiku, italijanski dizajn, ali i programiranje računara i najrazličitijih stvari: od roletni do mobilnih telefona, od temperature podruma do brodskih motora. Nastao je sa željom da se na jednom mestu objedini ponuda kvalitetnih rešenja po povoljnim cenama iz oblasti savremene automatike, sa posebnim akcentom na domotici i industrijskoj automatici, kroz pažljiv izbor vrhunskih proizvođača i uz širenje savremenih i konkretnih koncepata komfora i energetske efikasnosti.