Czy system inteligentnego budynku to recepta na wysokie ceny gazu i prądu?

Czego dowiesz się z artykułu?

• Kiedy powstał pierwszy smart dom?
• Kiedy dom jest inteligentny?
• Jak dom inteligentny wpływa na bezpieczeństwo domowników?
• Czy system inteligentny daje oszczędności?
• Jak działa system inteligentny w domu?
• Jaki jest orientacyjny koszt montażu systemu inteligentnego w domu?

Kiedy powstał pierwszy smart dom?

O zjawisku opisywanym jako inteligentny dom (smart home) mówi się u nas od kilku lat. Używając zresztą różnych określeń: instalacja inteligentna, system zarządzania budynkiem (Building management system), automatyka budynkowa, czy właśnie inteligentny dom.

Rozwiązania pozwalające na zarządzanie budynkami zaczęto rozwijać w Stanach Zjednoczonych w latach 70. i 80. ubiegłego stulecia - w przemyśle i przy optymalizacji środowiska rozwoju roślin, później w biurowcach. Jeszcze wcześniej, bo w latach 50. powstał tam Push-Button Manor - pierwszy dom zautomatyzowany. Był w nim alarm (w garażu), czujniki ognia, a stojące w salonie radio można było wyłączyć z sypialni!

Kiedy dom jest inteligentny?

We współczesnym domu pojawia się wiele nowoczesnych urządzeń i instalacji: system alarmowy, kocioł lub inne źródło ciepła z automatyką, rozbudowane oświetlenie, mechaniczna wentylacja, żaluzje z napędem, nawet tzw. inteligentne sprzęty AGD.

Standardowo, każde z tych urządzeń wypełnia funkcję, do której zostało przeznaczone - kocioł grzeje, alarm włącza syrenę i zawiadamia właściciela lub ochronę, gdy złodziej wtargnie do budynku, ekspres do kawy robi kawę itd.

W domu inteligentnym wszystkie (albo prawie wszystkie) sprzęty i instalacje włącza się w jeden system. Odpowiednio zaprogramowane urządzenia wymieniają się pozyskiwanymi informacjami i reagują zgodnie z zapisanym wcześniej wzorcem, bez udziału człowieka.

Dlaczego warto zastosować w domu rozwiązania inteligentne?

Jak to wygląda w praktyce? Normalnie czujka ruchu, będąca częścią instalacji alarmowej, po wykryciu intruza wysyła sygnał do centrali. Ta włącza syrenę i zawiadamia o włamaniu ochronę albo właściciela budynku. W domu inteligentnym na sygnał z tego czujnika zareagują też inne urządzenia - np. rolety, oświetlenie. Po informacji o naruszeniu strefy chronionej rolety opuszczą się, a oświetlenie w domu i ogrodzie zapali.

Co więcej, czujka będzie wykorzystywana również wtedy, gdy alarm jest rozbrojony. W zależności od tego, co zaplanuje projektant, wysyłane przez nią sygnały wpłyną na pracę instalacji oświetleniowej, wentylacji, ogrzewania. Informacja, że ktoś wszedł do pokoju spowoduje np. włączenie w nim światła (w nocy) i zwiększenie intensywności wentylacji. Gdy pomieszczenie będzie puste, automatyka ograniczy jego ogrzewanie i wymianę powietrza.

Co istotne, związek między sygnałem a reakcją na niego da się zmienić. Włączenie klimatyzatora może spowodować zarówno ograniczenie wentylacji, jak i częściowe opuszczenie rolet w oknach. Albo jedno i drugie jednocześnie. Reakcję na sygnał da się przeprogramować i może nią być nie tylko konkretne działanie, lecz także sekwencja czynności. Cały system można dowolnie modyfikować i rozbudowywać.

Dlaczego wspomniałem wcześniej o ekspresie do kawy? Bo gdy wracamy z pracy do domu, automatyka - po wykryciu w jego pobliżu smartfona właściciela - nie tylko zarządzi otwarcie bramy garażowej, ale również zrobienie ulubionego latte. I nie jest to fantastyka, a już działające rozwiązania.

Generalnie korzyści z posiadania inteligentnego domu da się podzielić na trzy grupy. To większe bezpieczeństwo (domowników i budynku), wyższa funkcjonalność oznaczająca bardziej komfortowe życie oraz oszczędności na kosztach eksploatacji.

Sprzężonymi instalacjami da się łatwo zarządzać, np. za pomocą smartfona - w czasie rzeczywistym i z dowolnego miejsca - co dla młodszego pokolenia, wychowanego w cyfrowym świecie, też może mieć spore znaczenie.

Smart domem można zarządzać na różne sposoby, np. za pomocą panelu sterującego (fot. z lewej: ABB) albo - dzięki odpowiedniej aplikacji - smartfona (fot. z prawej: Sukces Technology Group).

Smart dom a bezpieczeństwo

Dobrym przykładem tego, jak automatyka budynkowa zwiększa bezpieczeństwo, jest symulacja obecności. Żeby zdezorientować włamywaczy system dba o stworzenie wrażenia, że ktoś jest w domu. W różnych pomieszczeniach nieregularnie włącza światło, czy nawet telewizor, co ma imitować normalną aktywność mieszkańców. W pochmurny dzień, po sygnale z zewnętrznego czujnika zmierzchowego, zapali światła w ogrodzie. Przy dobrej, słonecznej pogodzie przysłoni żaluzje w oknach, na noc zamknie rolety zewnętrzne.

Symulacja obecności zwiększa bezpieczeństwo - w domu nikogo nie ma, ale system włącza światła tak, jakby ktoś był w środku. (fot. Fibaro)

Kolejny przykład poprawy bezpieczeństwa to typowa dla takich układów integracja rozmaitych działań po zarejestrowaniu awarii. W domu z systemem alarmowym wyciek gazu będzie powodował co najwyżej uruchomienie alarmu (oczywiście, o ile w systemie jest odpowiednia czujka). W budynku z automatyką, poza wysłaniem powiadomienia o zdarzeniu, system odetnie dopływ gazu, ewentualnie zwiększy intensywność wentylacji. Podobnie w przypadku wykrycia zalania - poinformuje o zdarzeniu i zamknie główny zawór wody.

Jeśli przed wyjściem z "normalnego" domu zapomnimy o zamknięciu okna dachowego, to w czasie ulewy, która przytrafi się pod naszą nieobecność, woda dostanie się do środka. Dom inteligentny sam zamknie okno, zaraz po tym, jak czujnik deszczu prześle mu sygnał, że pada.

Smart dom, po sygnale zalania, nie tylko poinformuje właściciela o zdarzeniu, ale też zamknie główny zawór wodociągowy. (fot. Satel)

Dom inteligentny, czyli wygoda i oszczędności

To korzyści, które często występują jednocześnie. Np. centralne sterowanie oświetleniem podnosi komfort domowników i umożliwia oszczędzanie na rachunkach za prąd. Po zaplanowaniu tzw. scen, jednym dotknięciem przycisku (ekranu smartfona albo tabletu) można włączać rozmaite konfiguracje punktów świetlnych, optymalnie dopasowane do podejmowanej właśnie aktywności.

Zupełnie inne oświetlenie jest bowiem potrzebne, gdy przygotowujemy posiłek, inne do oglądania telewizji. Jeszcze inne tworzy odpowiednią oprawę romantycznej kolacji, przy innym sprzątamy. Sceny mogą obejmować nie tylko sterowanie światłem - kolację we dwoje umili muzyka, a wybór sceny filmowej może oznaczać przygaszenie światła lub zasłonięcie okien, rozsunięcie ekranu i uruchomienie projektora. Oczywiście, każdym urządzeniem i punktem świetlnym da się sterować osobno.

Inteligentny dom włączy dyskretne podświetlenie ciągów komunikacyjnych (drogi do pokoju dziecka albo do toalety), gdy czujnik ruchu wykryje, że w nocy wstaliśmy z łóżka. Kiedy zajrzymy do pokoju malucha, automatycznie zapali się przygaszone światło, o intensywności zaprogramowanej wcześniej np. na 10% standardowej. Czujki ruchu pozwolą na wyeliminowanie konieczności włączania kolejnych punktów świetlnych, kiedy idziemy przez dom - światło może teraz podążać za mieszkańcem.

Wygodne i ekonomiczne jest również automatyczne wyłączenie wybranych odbiorników prądu (np. wszystkich lamp, radia, telewizora itp.), po załączeniu alarmu przy opuszczaniu budynku.

W domu inteligentnym można programować rozmaite sceny świetlne. Wnętrze jest wówczas oświetlone w zależności od naszej aktywności - inaczej, gdy przygotowujemy posiłek, inaczej podczas romantycznej kolacji. (fot. ABB)

Automatyka pozwala na zsynchronizowanie podnoszenia rolet w sypialni (lub całym domu) z budzikiem, a ich opuszczania np. z włączeniem alarmu. Czujnik temperatury może wysyłać sygnał do ich zamknięcia podczas upałów (żeby w środku panował przyjemny chłód) lub mrozów (aby dom się nie wyziębiał), zaś stacja pogody współpracująca z instalacją da znać, że mają zostać zamknięte na czas burzy z gradem.

Przy odpowiednim wyposażeniu całość można obsługiwać głosowo. Wystarczy wypowiedzieć ustaloną komendę, aby system aktywował alarm, zablokował drzwi i opuścił rolety. Na hasło "oglądamy telewizję" włączy się telewizor, zaprogramowana scena świetlna, zasuną zasłony.

Do instalacji można wpiąć także urządzenia AGD: piekarnik, pralkę, zmywarkę. Dla oszczędności ta ostatnia rozpocznie pracę podczas tańszej taryfy energetycznej, a żeby nikogo nie fatygować, sama się otworzy. Spore oszczędności może generować wyłączanie ogrzewania po osiągnięciu zadanej temperatury, czy kiedy wszyscy opuszczą dom.

Do systemu inteligentnego budynku dodaje się też najczęściej podlewanie ogrodu. Zraszacze może uruchamiać aplikacja pobierająca z Internetu dane o pogodzie, zaś czujnik wilgotności na rabacie zasygnalizuje, gdy ziemia będzie już wystarczająco mokra - i nawadnianie zostanie zakończone.

Pod nieobecność domowników instalacja inteligentna - kierując się wskazaniami czujnika wilgotności gleby - zadba o podlewanie ogrodu. (fot. Satel)

Technika domu inteligentnego

W żargonie projektantów i wykonawców automatyki budynkowej, czujniki oraz wszelkie manipulatory i włączniki, za pomocą których użytkownik może coś uruchamiać, nazywa się sensorami. Dla instalatorów jest istotne, że wszystkie są źródłem sygnałów sterujących pracą systemu. Na sygnały z sensorów reaguje druga grupa urządzeń, czyli elementy wykonawcze, nazywane przez specjalistów aktorami (aktory, nie aktorzy). To silniki napędów, siłowniki, przekaźniki, ściemniacze, czyli wszystko, co działa po otrzymaniu sygnału z sensora. Niezbędne do ich funkcjonowania jest zasilanie, trzeba zatem doprowadzić do nich instalację elektryczną.

Systemy domu inteligentnego występują jako scentralizowane lub nie (rozproszone). W opcji pierwszej zbieranie, przetwarzanie i wymiana danych odbywa się za pośrednictwem głównego modułu, czyli centrali. Czujniki i urządzenia są względem niej elementami peryferyjnymi - dostarczają informacje albo wykonują konkretne, proste polecenia: włącz, wyłącz zwiększ moc o 20%. Taki system łatwiej przeprogramować, lecz awaria jednostki centralnej oznacza wyłączenie całej instalacji. Chociaż nadal możemy używać kotła czy centrali wentylacyjnej sterując nimi ręcznie.

W układzie rozproszonym poszczególne urządzenia są autonomiczne. Choć połączone w sieć, same interpretują trafiające do nich sygnały i odpowiednio modyfikują sposób działania. Każde z nich ma własną elektronikę - prosty układ wykonawczy, reagujący na sygnał w rodzaju włącz/wyłącz tutaj nie wystarczy. Takich sprzętów jest na rynku mniej i są droższe. W systemie rozproszonym awaria eliminuje tylko uszkodzony element.

Mając dom inteligentny w każdej chwili można zdecydować, że chcemy, żeby było w nim jeszcze cieplej. (fot. Fibaro)

System domu inteligentnego po kablu lub drogą radiową

W systemach domu inteligentnego komunikacja odbywa się na dwa sposoby: "po kablu" bądź drogą radiową. Coraz częściej spotyka się też instalacje mieszane, w których równocześnie korzysta się z obu dróg wymiany informacji. Kable układa się pod tynkiem na początkowym etapie tworzenia systemu, łącząc jego kluczowe elementy, ewentualnie takie, w przypadku których komunikacja bezprzewodowa mogłaby działać słabo (ze względu na znaczną odległość albo rozdzielenie grubymi murami czy stropami). Od razu przewiduje się możliwość rozbudowania całości o elementy bezprzewodowe.

Do przesyłania sygnałów może służyć dodatkowy przewód systemowy (np. w popularnym w Europie systemie KNX) lub dodatkowa żyła zwykłego przewodu elektrycznego (jak w systemie LCN - Lutron). W drugim przypadku, układa się przewody czterożyłowe zamiast trójżyłowych. Dodatkowy przewód systemowy (zwany magistralą) pozwala na równoczesne przesyłanie wielu sygnałów i jest współdzielony przez wszystkie urządzenia. Zużywa się go stosunkowo niewiele, dlatego na etapie układania instalacji najlepiej wykonać okablowanie niejako na zapas.

Szafa rozdzielcza - tu zbiega się okablowanie wszystkich instalacji (w tym przypadku dość rozbudowanych), w które wyposażono inteligentny dom. (fot. J. Werner)

Elementy instalacji inteligentnej mogą komunikować się również bezprzewodowo. W naszym kraju popularność zdobył pracujący w ten sposób system Xcomfort, polskie Fibaro (standard Z-Wave), stosuje się też bezprzewodową (i uproszczoną) odmianę standardu KNX. Czujniki i łączniki w takiej instalacji nie wymagają okablowania, ale elementy wykonawcze, np. siłowniki, muszą mieć doprowadzone zasilanie. Układ bezprzewodowy prześle radiowo informację o stanie urządzenia i polecenie podjęcia działania, np. zamknięcia okna. Ale jeśli siłownik, który mógłby je domknąć, nie będzie podłączony do prądu, wiele z tego nie wyniknie.

Zaletą instalacji bezprzewodowych jest łatwość montażu w już istniejących obiektach oraz możliwość zmiany lokalizacji czujników i włączników, ewentualnie umieszczenia ich w nietypowych punktach.

Koszty systemu domu inteligentnego

Bezprzewodowa instalacja inteligentna do średniej wielkości mieszkania to wydatek kilku tys. zł. Rozbudowana, do sterowania oświetleniem, ogrzewaniem, wentylacją mechaniczną, może kosztować do 10% wartości gotowego domu. Za zaawansowany system, w którym zarządzamy klimatyzacją, żaluzjami, siłownikami automatycznie zamykającymi okna zapłacimy powyżej 100 tys. zł.

Koszty można jednak ponosić stopniowo, rozbudowując system etapami. Często trudno zresztą od razu zdecydować, jakie funkcje i urządzenia będą przydatne, a z których można zrezygnować.

Redaktor: Janusz Werner
fot. otwierająca: Salus Controls