Городок в табакерке — устройство «умного дома»
Помните сказку Одоевского с таким названием? Там мальчик попадает внутрь музыкальной шкатулки и знакомится с ее устройством. А не хотите ли вы познакомиться поближе с устройством «умного дома», с той его частью, которая не на виду?
Как вы полагаете, какая составная часть «умного дома» требует для своей реализации наибольших затрат? Сам «интеллект», электронные «мозги», их логика? Или коммутации, кабельная разводка, согласование работы разных устройств? Ничего подобного! Наиболее весомую часть «умного дома» – не менее 70% от стоимости – составляют исполнительные устройства: сервоприводы, всевозможные управляемые заслонки, клапаны, регуляторы – те самые пружинки и молоточки, которые повстречались мальчику, угодившему в «городок в табакерке». Все эти устройства спрятаны в монтажном шкафу, и вы не видите их работу. Но нажав на кнопку пульта или выбрав команду на тач-панели, вы приводите в действие невидимый глазу механизм. Срабатывают нужные реле, работают моторчики, и вы получаете, не задумываясь, как бы сам собой, требуемый результат: повышается или понижается температура в помещении, изменяются световые сцены, включается то или иное оборудование…
Давайте посмотрим, как работает одна из важнейших систем жизнеобеспечения – система управления климатом «умного дома», которая включает в себя подсистемы отопления, кондиционирования и вентиляции.
Жизнь без конфликтов
Каждая из перечисленных подсистем, как правило, уже имеет свою автономную систему управления, и задача состоит в том, чтобы грамотно вписать ее в общую систему управления «умным домом». Но прежде всего необходимо решить, какие именно функции управления необходимы заказчику. Ведь зачастую люди приходят с самыми различными, порой экзотическими требованиями. Сделать-то можно все, но встает вопрос цены. Ведь, как мы уже сказали, для каждой задачи управления нужны свои невидимые потребителю исполнительные устройства, а их стоимость и монтаж могут оказаться неприемлемо высокими. И поэтому тщательная проработка технического задания специалистами совместно с заказчиком – пожалуй, самая важная часть всей работы.
Первая опасность, грозящая при некорректном сведении воедино различных автономных систем управления, – их работа вразнобой или «наперегонки» друг с другом. Скажем, возможен конфликт между отоплением и кондиционированием, когда они начинают между собой соревнование – кто кого. Результат – неустойчивая температура в помещении, непомерный расход электроэнергии, выработка ресурса и поломки.
Разумеется, эта и другие возможности конфликтов в работе подсистем известны и учитываются на этапе проектирования. В частности, для отопления и кондиционирования проблема решается следующим образом: если включено отопление и нужно понизить температуру, то кондиционер не включится, а будет снижена мощность котла или уменьшен поток горячей воды через радиаторы; напротив, если работает кондиционер и надо повысить температуру, то, прежде всего, он перейдет в менее интенсивный режим или будет выключен.
Важный вопрос
Сохраняются ли гарантии производителей инженерного оборудования в том случае, если мы вмешиваемся в работу их автономных систем управления, подсоединяя к системе «умного дома» и дополняя исполнительными устройствами?
Ведущие производители оборудования предусматривают такую возможность, предлагая свободно программируемые контроллеры и управляющие входы, а также аппаратуру для согласования разных протоколов. Важен грамотный выбор оборудования, подходящего для вашего «умного дома». Сделать его помогут специалисты, которым вы доверили наделить свое жилище интеллектом.
Подсистема отопления
Она обычно включает в себя систему нагрева воды для горячего водоснабжения, радиаторного или иного способа отопления помещений, а также для систем «теплых полов» и антиобледенительных устройств.
Как правило, автономная система управления котельным оборудованием позволяет выставлять режим работы котла и, соответственно, температуру теплоносителя в зависимости от уличной температуры, но не предусматривает зонального регулирования. Включение ее в достаточно «продвинутую» систему управления «умным домом» позволяет устанавливать требуемую температуру в каждом помещении.
За работой подсистемы следят датчики температуры и давления в контурах отопления, а датчики температуры на улице и в помещениях позволяют отслеживать выполнение заданных температурных условий в доме в зависимости от времени года, метеоусловий и времени суток.
Некоторые заказчики просят сделать так, чтобы помещение автоматически проветривалось, как только состав воздуха в нем становится неудовлетворительным. Такая возможность есть, и необходимые для этого датчики стоят сравнительно недорого.
Именно такой подход к вентиляции необходим в гараже, где следует отслеживать содержание СО и СН. Если вы забыли заглушить мотор в автомобиле, то «умный дом» не только предупредит вас сигналом, но и сам начнет проветривать загазованное пространство.
Подсистема кондиционирования
Подсистема кондиционирования, состоящая из нескольких наружных и внутренних блоков, имеет свой управляющий процессор. Но не все производители предоставляют возможность подключения к системе «умный дом». Это нужно иметь в виду при выборе оборудования. Фирма-инсталлятор обязательно ориентирует заказчика в этом вопросе.
К примеру, одна из фирм предлагает системы кондиционирования со своей собственной шиной для подключения нескольких наружных и внутренних блоков и устройства управления. Но предусмотрена и возможность коммутации с шинной системой заказчика при помощи специального коммутационного контроллера.
Подсистема вентиляции
В подсистеме вентиляции основным оборудованием, которым нужно управлять, являются заслонки, вентиляторы, рекуператоры и другие средства увлажнения, подогрева или охлаждения воздуха, фильтры. Датчики температуры и давления в воздуховодах позволяют следить за режимом работы подсистемы.
Подсистема вентиляции позволяет не только проветривать помещение, но и регулировать влажность. Если датчик влажности регистрирует излишнюю сухость воздуха, то в воздуховод подается пар и влажность в помещении увеличивается.
Автоматика призвана осуществлять контроль и учет работы инженерных систем:
контроль и предотвращение протечек воды и утечек газа;
подсчет потребленных энергоресурсов;
контроль фильтров и насосов системы водоподготовки;
контроль уровней воды в системе канализации и стоков, управление насосным и дренажным оборудованием;
раннее и аварийное предупреждения о необходимости вызова сервисных служб по системам фильтрации и канализации;
управление набором воды в джакузи, пруд, бассейн, фонтан и контроль ее уровня;
температурный режим джакузи и бассейна;
управление насосным оборудованием для бассейна, фонтана;
управление роллставнями, жалюзи, шторами и стеклами с изменяемой освещенностью.
Наша справка
Режимы работы подсистемы вентиляции обычно выбираются в зависимости от времени суток, метеоусловий и количества людей в помещении: когда, к примеру, у вас гости, то требуется более интенсивное проветривание. Режим может устанавливаться вручную или по таймеру, а может и сам «умный дом» при помощи датчиков определить, есть ли люди в комнате, и задать нужный режим.
Чем рынок богат?
В настоящее время на рынке представлено множество брендов интеллектуальных систем управления инженерным оборудованием с разным уровнем возможностей. Вот некоторые из них.
Европейская шина EIB предлагает открытый стандарт, в соответствии с которым выпускает оборудование более 200 производителей.
Австралийская компания Clipsal предлагает шинную систему C-BUS с соответствующим инженерным оборудованием. Эта система изначально проектировалась как домашняя, в нее заложены принципы простоты и модульности, что, с одной стороны, обеспечивает наглядность и прозрачность, но с другой – увеличивает стоимость.
Система ICP-CON проектировалась для промышленности, в нее заложены принципы глубокой программируемой логики, что позволяет строить крупные системы с распределенным интеллектом. Контроллеры выполнены исключительно для шкафного монтажа и имеют большое количество входов и выходов на отдельные компоненты. Это позволяет более экономично проектировать системы больше чем на пару-тройку простейших задач, да и стоимость отдельных контроллеров ниже за счет более массового производства.
Шинная система LON Works также разрабатывалась для промышленности, причем делался упор на управление климатом в здании. Поэтому с ней удобно сопрягается климатическое оборудование разных производителей.
Все вышеперечисленные системы позволяют реализовать любые функции управления, в том числе локально для разных помещений. Более простые системы не предоставляют такой возможности.
Правда, компания Bticino – разработчик системы My home – в ближайшее время намеревается представить на российском рынке специальный модуль для управления водяным отоплением, который позволит раздавать различные температуры по помещениям, меняя через общую шину пороговые параметры для конечных устройств, а также логический контроллер, для которого можно написать свою программу. Это позволит сделать полноценную систему «умный дом» для коттеджа, но не более – из-за ограничений протокола на число шинных устройств.
Американская система Х 10 – простая и недорогая. Ее особенность состоит в том, что все управляющие сигналы передаются по существующей силовой проводке. С этим связан и основной недостаток – на ее основе нельзя строить системы охраны и безопасности, т. к. не гарантируется 100-процентная доставка сообщений по назначению.
Диспетчеризация
Комфортная жизнь в «умном доме» создается и поддерживается множеством инженерных систем, и всеми ими надо управлять, чтобы они не работали вразнобой, а также следить за их состоянием, вовремя обнаруживать отклонения в работе и аварии и правильно на них реагировать.
В сказке мальчик неосторожно обошелся с пружиной – все сломалось и «городок в табакерке» умер. Чтобы этого не произошло с «умным домом», необходима диспетчеризация инженерного оборудования. Это значит, что сводится воедино работа автоматики систем газо- и водоснабжения, бассейнов, джакузи, жалюзи, роллставней, дренажа, канализации, сауны и других инженерных устройств.
В случае аварии «умный дом» оповещает хозяев и одновременно совершает некоторые необходимые действия: перекрывает воду или газ, отключает вентиляцию и т. п. Если же речь идет не об аварийных ситуациях, а лишь о выходе некоторых параметров за заданные границы или о необходимости изменения этих границ, то возможны две стратегии. Более простая заключается в том, что данные о работе всех инженерных систем сводятся воедино на общую панель управления или на отдельно стоящий диспетчерский пункт – как пожелает заказчик. В этом случае главная задача диспетчеризации – информирование. Владелец дома сам решает, как поступить в той или иной ситуации – скажем, отрегулировать котел вручную или вызвать мастера.
Вторая возможная стратегия – максимальная автоматизация всего оборудования. При всех преимуществах такой подход может привести к непомерному удорожанию проекта.
В том и другом случаях имеется возможность дистанционного съема информации и управления работой систем по мобильному телефону или через Интернет. Например, вы с работы можете проверить, отключены ли электрические нагрузки в доме, или приказать «умному дому» подготовиться к вашему приезду – натопить баню, включить подогрев полов.
Алексей Рябов