Z czego się składa i jak działa instalacja inteligentna?
Z czego się składa i jak działa instalacja inteligentna?
Nowoczesny dom sam nie wyrzuci śmieci, ale przypomnieć o terminie ich odbioru, jak najbardziej może. Podobnie jak powiadomi o zapełnieniu szamba, sam podleje ogród, przysłoni okna w upalny dzień. Możliwości nowoczesnej automatyki są naprawdę duże, a do tego nie kosztuje już ona bajońskich sum.
We współczesnych domach jest coraz więcej nowoczesnych instalacji i urządzeń: wentylacja mechaniczna, klimatyzacja, zautomatyzowane kotły, żaluzje z napędem czy wreszcie nawadnianie ogrodu i rozbudowane oświetlenie. Daje to duże możliwości, ale ręczne sterowanie tym wszystkim okazuje się uciążliwe i mało efektywne. W praktyce nie wykorzystujemy wówczas całego ich potencjału.
Tu właśnie otwiera się pole do działania dla tzw. instalacji inteligentnych. Dzięki nim wszystko dzieje się automatycznie, a urządzenia współpracują zgodnie bez naszej ingerencji. Dobrze skonfigurowany system jest nie tylko wygodny, ale przynosi również oszczędności - ogrzewanie wyłącza się samo, gdy nie jest potrzebne, rolety zamykają na noc, zaś klimatyzator przestaje działać, gdy otworzymy okna.
To jednak tylko przykłady, bo istota systemu inteligentnego polega na tym, że jego funkcje można niemal dowolnie wprowadzać, zmieniać, a całość rozbudowywać w miarę potrzeb. Oczywiście pod warunkiem, że pewne minimum okablowania, czujników itp. przewidzimy w domu od razu. Warto to zrobić, bo przez ostatnich kilka lat oferta rynkowa takich systemów znacznie się poszerzyła, za to ceny wyraźnie spadły.
System inteligentny, czyli jaki?
Rozbudowane systemy automatyki bywają określane rozmaitymi nazwami:
inteligentna instalacja;
inteligentny dom, ewentualnie smart home;
system zarządzania budynkiem lub BMS od angielskiego Building management system;
automatyka budynkowa;
okablowanie strukturalne.
Za każdym razem chodzi o to samo, czyli automatykę, która nie ma wąskiego, wyspecjalizowanego celu działania, lecz służy zintegrowaniu domowych urządzeń i instalacji. Trzeba jednak uprzedzić, że określenie inteligentny w odniesieniu do urządzeń jest bardzo często nadużywane. Wszak bardzo dobrze brzmi marketingowo, więc niektóre firmy dopatrują się "inteligencji" przy najmniejszym poziomie automatyzacji i mamy "inteligentne" kotły, klimatyzatory, centrale wentylacyjne, a nawet pralki.
Jednak o systemie inteligentnym możemy mówić dopiero wówczas, kiedy rozmaite urządzenia współpracują ze sobą, wymieniając się informacjami (bezpośrednio lub przez centralę). Chociaż w praktyce granica pomiędzy po prostu "automatyką" oraz "inteligentnym domem" może być trudna do wyznaczenia.
Automatyka domowa pozwala tworzyć np. całe schematy zasilania, obejmujące wiele urządzeń na raz. Na dni powszednie i weekend ustawiamy odmienne tryby działania dla ogrzewania, wentylacji i oświetlenia. (fot. Ospel)
Jak działa system inteligentny?
Istotą inteligentnych systemów jest wymiana i współdzielenie informacji. Ten sam sygnał, np. z czujnika ruchu, może być odbierany przez wiele urządzeń i równocześnie wpływać na pracę np. oświetlenia, ogrzewania, wentylacji, cyrkulacji ciepłej wody.
Przy tym związek pomiędzy sygnałem (bodźcem) a reakcją na niego jest programowalny, czyli można go dowolnie modyfikować. A przy tym działające w domu urządzenia na bieżąco przekazują sobie informacje o stanie swojego działania i dostosowują się do nowych warunków - jeżeli np. zaczyna działać klimatyzator, to zmniejsza się intensywność wentylacji, jeśli użytkownik otworzy okno, to klimatyzacja w tym pokoju zostanie wyłączona.
Jednak cały czas pamiętajmy, że to tylko przykład, bo w domu z instalacją inteligentną wzajemne powiązania poszczególnych czujników i urządzeń da się w każdej chwili zmienić. Przeprogramować można także reakcję na sygnał. Nie musi to być zresztą jedno konkretne działanie, ale nawet cała sekwencja czynności.
Podstawą działania instalacji inteligentnej jest zbieranie i wymiana informacji pomiędzy urządzeniami.
Instalacje inteligentne - sprzęt
W żargonie projektantów i wykonawców automatyki budynkowej, zarówno czujniki, jak i wszelkie manipulatory i przyciski - za pomocą których sam użytkownik może coś uruchamiać - nazywa się sensorami. Może to wydawać się dziwne, ale z ich punktu widzenia najważniejsze jest to, że jedne i drugie są źródłem sygnałów sterujących pracą instalacji. W systemie pełnią więc te same funkcje.
Druga kategoria to elementy wykonawcze, nazywane przez specjalistów aktorami. To silniki napędów, siłowniki, przekaźniki, ściemniacze - czyli to wszystko, co działa w systemie pod wpływem sygnałów. W ich przypadku konieczne są nie tylko przewody sygnałowe (które ostatecznie da się zastąpić nawet elementami bezprzewodowymi), ale przede wszystkim przewody zasilające instalacji elektrycznej. Obecnie to właśnie ta tradycyjna część okablowania w największym stopniu determinuje możliwości przyszłej rozbudowy systemu.
Przecież nawet jeżeli zdecydujemy się na układ bezprzewodowy, to radiowo prześle on wyłącznie informację o stanie urządzeń oraz polecenia włączenia, wyłączenia lub zmiany ustawień. Jednak bez zasilania z sieci elektrycznej niewiele z tego wyniknie - elementy wykonawcze (np. napędy rolet) muszą mieć zasilanie elektryczne.
Co ważne, przy doprowadzonym w pobliże okien zasilaniu, bez problemu zamontujemy w domu elektrycznie sterowane rolety i to, czy będą uruchamiane każda osobno przyciskiem na ścianie, czy też zostaną w pełni zintegrowane i poddane nadzorowi centrali, ma drugorzędne znaczenie. Jednak przy braku przewodów zasilających - już tego nie zrobimy i potrzebny będzie spory nakład prac elektroinstalacyjnych.
Rolety z napędem to typowy przykład urządzeń, które warto połączyć w system. Dzięki temu nie musimy wieczorem opuszczać każdej z osobna - wystarczy jedno polecenie albo w ogóle automatyka zrobi to za nas, sterowana czujnikiem zmierzchu. (fot. Becker Antriebe)
Okablowanie to element niezbędny, żeby urządzenia mogły w ogóle się ze sobą komunikować i działać. Jednak to, co będą w danej sytuacji robić, zależy od oprogramowania. Przypomnijmy jeszcze raz, że w takim inteligentnym domu związki - pomiędzy urządzeniami oraz pomiędzy sygnałem i działaniem, które wywołuje - z założenia nie są sztywne, zdefiniowane raz na zawsze. Siła takich układów tkwi właśnie w możliwości swobodnego modyfikowania i rozbudowywania o nowe elementy i funkcje. A to już domena programistów.
Dlatego nie dziwmy się, że zaprogramowanie jest integralną częścią tworzenia instalacji. Co więcej, to właśnie tu tkwi ogromny potencjał zwiększenia funkcjonalności, właśnie przez modyfikację powiązań pomiędzy urządzeniami oraz użycie tych samych informacji w nowy sposób.
Dobrze zaprogramowany system będzie reagował, dostosowując się do okoliczności. Jeżeli np. wykryje ruch na schodach w środku nocy, uruchomi jedynie słabsze oświetlenie, które nie będzie nas oślepiać. Sygnał z tej samej czujki kilka godzin wcześniej spowodowałby włączenie mocnego, głównego źródła światła. (fot. Zamel)
System bogaty w funkcje nie musi wcale oznaczać, że będziemy musieli zainwestować w mnóstwo drogiego sprzętu. Nic nie stoi na przeszkodzie, żeby np. sterowanie pracą kotła uwzględniało nie tylko sygnały ze sterownika pogodowego, lecz również pobrane z Internetu dane o sile i kierunku wiatru,zachmurzeniu, przewidywanych zmianach pogody. Przecież właśnie z takiej prognozy pogody korzysta znakomita większość użytkowników smartfonów.
Nawet takie funkcje, jak częściowe opuszczenie rolet zewnętrznych, da się wprowadzić wyłącznie dzięki programowaniu, nie wydając ani złotówki na dodatkowe czujniki. Wystarczy posłużyć się informacją o tym, jak długo musi pracować napęd, żeby roletę opuścić do końca.
Ponadto system inteligentny może bazować na sygnałach czujników, które i tak są w domu. Przykładowo czujka ruchu może dostarczać informacje i do centrali alarmowej, i do systemu sterowania oświetleniem.
Jednak to, że funkcje można zmieniać, nie zmienia faktu, że podstawą budowy każdego systemu powinien być profesjonalnie przygotowany projekt - określający, co system ma robić. Trzeba np. zdefiniować priorytety dla poszczególnych sygnałów.
Wyobraźmy sobie, że czujnik stężenia tlenku węgla wysyła sygnał do systemu wentylacji mechanicznej, że potrzebne jest przewietrzenie garażu. W tym samym czasie czujniki obecności osób oraz temperatury - dla zmniejszenia strat ciepła - ograniczają wentylację garażu, bo akurat nikogo tam nie ma. Projektant musi zatem zdecydować, który z takich sygnałów instalacja ma potraktować jako ważniejszy.
Wykrycie nadmiernego stężenia tlenku węgla może nie tylko uruchamiać ostrzegający nas alarm, ale również spowodować intensywniejsze wietrzenie, a nawet otwarcie okien, jeżeli mają siłowniki. (fot. Satel)
System inteligentny - kablowo czy bezprzewodowo?
Komunikacja w ramach systemu może odbywać się kablowo lub bezprzewodowo. W praktyce coraz powszechniejsze są instalacje mieszane, w których równocześnie korzysta się z obu sposobów wymiany informacji. Często specjaliści od razu polecają takie mieszane systemy.
Kable układa się na początkowym etapie tworzenia instalacji, łącząc jej newralgiczne elementy, ewentualnie takie, w przypadku których komunikacja bezprzewodowa mogłaby działać słabo - ze względu na znaczną odległość, czy też rozdzielenie grubymi murami i masywnymi stropami. Jednak 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). W drugim przypadku układa się np. przewody czterożyłowe zamiast trójżyłowych. Dodatkowy przewód (zwany magistralą) pozwala na równoczesne przesyłanie wielu sygnałów, zatem jest współdzielony przez wszystkie urządzenia, podobnie jak w samochodowej sieci CAN. Zużywa się go stosunkowo niewiele, dlatego na etapie układania instalacji najlepiej wykonać przynajmniej samo okablowanie niejako na zapas.
Elementy instalacji inteligentnej mogą się też komunikować bezprzewodowo. W kraju popularność zdobył pracujący w ten sposób system Xcomfort, stosuje się też bezprzewodową (i uproszczoną) odmianę standardu KNX. Czujniki i łączniki z przyciskami w takiej instalacji nie wymagają okablowania, ale elementy wykonawcze, np. siłowniki, muszą mieć doprowadzone zasilanie.
Niewątpliwą zaletą instalacji bezprzewodowych jest łatwość montażu w już istniejących obiektach oraz możliwość zmiany lokalizacji czujników i przycisków, a także możliwość założenia ich w nietypowych miejscach, np. na szybie. Docenia się to szczególnie przy zmianie aranżacji pomieszczeń i przesuwaniu ścianek działowych.
System inteligentny może obejmować bardzo wiele domowych urządzeń i instalacji. To, czy będą się komunikować bezprzewodowo, czy też dzięki ułożonym przewodom, jest sprawą drugorzędną.
System inteligentny z centralą czy bez?
System inteligentny może być scentralizowany. W takim wariancie zbieranie, przetwarzanie i wymiana informacji odbywa się zawsze za pośrednictwem głównego modułu (centrali, swoistego komputera). Taki system łatwiej przeprogramować, bo wszystkie istotne operacje odbywają się w centrali. Czujniki i urządzenia są dla niej elementami peryferyjnymi - dostarczającymi informacji albo wykonującymi konkretne, proste polecenia w rodzaju włącz, wyłącz, zwiększ moc o 20%. Jednak awaria jednostki centralnej oznacza wyłączenie całej instalacji.
W systemie zdecentralizowanym poszczególne urządzenia są autonomiczne. Choć połączone w sieć, same interpretują trafiające do nich sygnały i odpowiednio modyfikują swój sposób działania. Oznacza to, że każde urządzenie musi mieć własną elektronikę, służącą przetwarzaniu sygnałów. Prosty układ wykonawczy, reagujący na konkretny sygnał w rodzaju włącz lub wyłącz, będzie tu bezużyteczny. Takich sprzętów jest na rynku mniej i są droższe. Jednak dzięki decentralizacji awaria eliminuje tylko uszkodzone urządzenie, choć jeśli jest to np. czujnik temperatury w automatyce pogodowej, to i tak jego uszkodzenie utrudnia pracę wielu innych elementów.
Jak widać, nie można jednoznacznie stwierdzić, który wariant jest lepszy. Wybór będzie zależał od przekonań klienta oraz tego, który akurat system zaspokoi jego oczekiwania.
Koszt systemu inteligentnego zależy głównie od tego, jak wieloma urządzeniami chcemy sterować. Może to być np. oświetlenie wewnętrzne i zewnętrzne, rolety. (fot. Archipelag)
Ile to kosztuje?
Instalacja inteligentna, pozwalająca na sterowanie oświetleniem, ogrzewaniem i wentylacją mechaniczną, to wydatek co najmniej 20 000 zł na urządzenia, ich montaż i zaprogramowanie. Jednak ceny zaawansowanych instalacji, w których możliwe jest sterowanie np. klimatyzacją, żaluzjami czy nawet siłownikami automatycznie zamykającymi okna, przekraczają 100 000 zł. Cena to nie tylko materiały i montaż, ale również zaprogramowanie instalacji - co najmniej 20% całości.
Jednak koszty możemy ponosić stopniowo, rozbudowując system etapami. Taki układ ma tę zaletę, że z początku trudno zwykle zdecydować, jakie funkcje i urządzenia naprawdę będą przydatne, z których zaś możemy zrezygnować. Przykładowo, wielu użytkowników dochodzi do wniosku, że rozbudowane manipulatory do komunikacji z systemem, ekrany dotykowe, piloty itp. są właściwie nieużywane, bo najwygodniej im i tak sterować za pomocą telefonu z odpowiednią aplikacją.
Dzięki odpowiedniej aplikacji możemy sterować niemal wszystkim w domu za pomocą telefonu. Dla wielu osób to najwygodniejsza opcja. (fot. Eaton Electric)
Redaktor: Jarosław Antkiewicz fot. otwierająca: Eaton Electric
Człowiek wielu zawodów, instalator z powołania i życiowej pasji. Od kilkunastu lat związany z miesięcznikiem i portalem „Budujemy Dom”. W swojej pracy najbardziej lubi znajdywać proste i praktyczne rozwiązania skomplikowanych problemów. W szczególności propaguje racjonalne podejście do zużycia energii oraz zdrowy rozsądek we wszystkich tematach związanych z budownictwem.
W wolnych chwilach, o ile nie udoskonala czegoś we własnym domu i jego otoczeniu, uwielbia gotować albo przywracać świetność klasycznym rowerom.
Skomentuj
