Jakie komponenty wybrać na początek przygody z domem inteligentnym?

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

W budowanych dziś domach 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 zadania, do których zostało przeznaczone - kocioł grzeje, alarm włącza syrenę i wysyła sygnał do właściciela lub agencji ochrony, gdy złodziej wtargnie do budynku, korzystając z ekspresu do kawy robimy kawę itd.

W domu inteligentnym wszystkie (albo prawie wszystkie - to zależy od inwestora) sprzęty i instalacje włącza się w jeden system. Zaprogramowane urządzenia wymieniają się pozyskiwanymi informacjami i reagują zgodnie z zapisanym wcześniej wzorcem, bez udziału człowieka.

Jak to wygląda w praktyce? Standardowo czujka ruchu, będąca częścią instalacji alarmowej, po wykryciu intruza wysyła sygnał do centrali. Ta włącza syrenę i zawiadamia o włamaniu ochronę lub właściciela. W domu inteligentnym na sygnał z tego czujnika zareagują też inne, wybrane wcześniej urządzenia - rolety, oświetlenie. Po informacji o naruszeniu strefy chronionej rolety zostaną opuszczone, a oświetlenie w domu i ogrodzie włączone.

Co więcej, w smart domu ta czujka jest wykorzystywana również wtedy, gdy alarm jest rozbrojony. W zależności od tego, co zaplanuje projektant, wysyłane przez nią sygnały wpłyną na pracę oświetlenia, wentylacji, ogrzewania. Informacja, że ktoś wszedł do pokoju spowoduje 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 równocześnie. Reakcją może być nie tylko konkretne działanie, lecz także sekwencja czynności.

Sprzężonymi instalacjami łatwo zarządzać z wnętrza budynku, ale także, za pomocą np. smartfona, z dowolnego miejsca.

Domem inteligentnym zarządza się na różne sposoby, np. korzystając z panelu sterującego (fot. po lewej: ABB), albo - dzięki odpowiedniej aplikacji - ze smartfona (fot. po prawej: Satel).

Powody, dla których inwestorzy decydują się na dom inteligentny, można podzielić na trzy grupy - to większe bezpieczeństwo (domowników i budynku), oszczędności na kosztach eksploatacji oraz wyższa funkcjonalność, oznaczająca bardziej komfortowe życie. Oczywiście, nie bez znaczenia jest też moda, a dla młodszych budujących, nieznających świata sprzed ery cyfrowej, możliwość sterowania wszystkim za pomocą smartfona.

System domu inteligentnego a bezpieczeństwo

Zadania z tego obszaru realizuje głównie, choć nie wyłącznie, włączona w smart dom instalacja alarmowa.

System ma dbać zarówno o bezpieczeństwo domowników, jak i samego budynku. Dobry przykład poprawy bezpieczeństwa to typowa dla takich układów integracja działań po zarejestrowaniu awarii. W domu z alarmem wyciek gazu spowoduje jego uruchomienie (oczywiście, o ile w systemie jest odpowiednia czujka). W budynku z automatyką, ta dodatkowo odetnie dopływ gazu i zwiększy intensywność wentylacji. Podobnie w przypadku wykrycia zalania - poinformuje o zdarzeniu i zamknie główny zawór wody.

W przypadku zalania, smart dom poinformuje właściciela o zdarzeniu i zamknie główny zawór wody. (fot. Satel)

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. Smart dom sam je zamknie, zaraz po tym, jak czujnik deszczu prześle mu sygnał, że pada.

Żeby chronić dom przed włamaniem, automatyka zadba o stworzenie wrażenia, że mieszkańcy są w środku - to tzw. symulacja obecności. W różnych pomieszczeniach nieregularnie (albo odwzorowując codzienną aktywność domowników) włączy światło, telewizor, muzykę. W pochmurny dzień, po sygnale z czujnika zmierzchu, 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. Somfy)

Z kolei zastosowanie tzw. inteligentnych gniazd smart plug (nakładanych na typowe gniazda elektryczne) pozwala na zdalne odłączenie podpiętego do nich urządzenia. Co znaczy, że nie trzeba wracać do domu, gdy zostawimy włączone żelazko - odetniemy je od zasilania korzystając ze smartfona!

Inteligentne gniazdo smart plug umożliwia zdalne wyłączenie wpiętego w nie urządzenia. (fot. Fibaro)

Oszczędności w smart domu

Smart dom ma pomagać w oszczędzaniu. Służy temu np. centralne sterowanie oświetleniem, które podnosi komfort, ale i umożliwia oszczędzanie na rachunkach za prąd. To m.in. wyłączanie wybranych odbiorników (lamp, radia, telewizora itp.), po załączeniu alarmu przy opuszczaniu budynku. Albo światło podążające za mieszkańcem - punkty świetlne, które mijamy poruszając się po domu, zapalają się na sygnał z czujnika ruchu i gasną kilka chwil po tym, gdy ruch przestanie być wykrywany. To wygoda i oszczędność - tu żadna żarówka nie będzie świecić na darmo przez całą noc!

Czujki ruchu służą również do sterowania oświetleniem - to nie tylko wygoda, ale i oszczędność. (fot. Satel)

Przeczytaj

Może cię zainteresować

Jak nie dopuścić do wybuchu gazu w domu? Ergonomiczny i bezpieczny dom - rozwiązania smart home System domofonowy dla budownictwa jedno- i wielorodzinnego...

Dowiedz się więcej

• Jak oszczędzać energię elektryczną? Inteligentne technologie, które dbają o nasz budżet
• Czym jest inteligentny budynek?
• Dlaczego i w jaki sposób dbać o bezpieczeństwo we własnym domu?
• Jak osiągnąć Idealną temperaturę w mieszkaniu z poziomu smartfona
• Bezpieczny dom z systemami kontroli dostępu - o tym warto wiedzieć!

Zobacz więcej Zobacz mniej

Światło w pokoju dziecka, które nie lubi zasypiać po ciemku, może wyłączać się automatycznie, o ustalonej porze. Maluch bez obaw zaśnie przy lampce, która przestanie zużywać prąd, kiedy nie będzie już potrzebna.

Oszczędnościom sprzyja także wpięcie w system domu inteligentnego sprzętów AGD. Nie jest to jeszcze zjawisko powszechne, ale zdarza się coraz częściej. Dla przykładu połączona ze smart domem zmywarka włączy się podczas tańszej taryfy energetycznej. A żeby nie fatygować domowników, sama się otworzy. Podobnie jak pralka, która dodatkowo prześle na smartfona informację, że zakończyła pranie.

Inteligentne urządzenia AGD włączą się podczas tańszej taryfy energetycznej i poinformują o zakończeniu pracy. (fot. Bosch)

Oszczędności można uzyskać również na ogrzewaniu, które wyłącza się po osiągnięciu zadanej temperatury, albo kiedy wszyscy opuszczą dom na kilka godzin. Żeby wspomóc system grzewczy, automatyka może - po sygnale z czujnika temperatury - opuszczać zewnętrzne rolety, aby dom się nie wychładzał. Podczas upałów to samo działanie ograniczy jego nadmierne nagrzewanie.

Wygoda w mieszkaniu z systemem smart dom

Po zaplanowaniu tzw. scen, jednym dotknięciem przycisku (ekranu smartfona, tabletu) można włączać rozmaite konfiguracje punktów świetlnych, optymalnie dopasowane do podejmowanej właśnie aktywności (to również element centralnego sterowania oświetleniem). 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.

Dla naszej wygody i bezpieczeństwa, inteligentny dom włączy dyskretne podświetlenie ciągów komunikacyjnych (drogi do pokoju dziecka czy 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.

Automatyka pozwala na zsynchronizowanie podnoszenia rolet w sypialni (lub całym domu) z budzikiem, a ich opuszczania np. z włączeniem alarmu. Jak już wspomnieliśmy, 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, opuścił rolety. Na odpowiednie hasło włączy się telewizor, zaprogramowana scena świetlna, zasuną zasłony.

W każdej chwili (np. wtedy, gdy już leżymy w łóżku, albo gdy dopiero co wyszliśmy na zakupy) możemy sprawdzić, czy nie zapomnieliśmy wyłączyć światła w kuchni albo na strychu. Wystarczy spojrzeć na smartfona i w razie potrzeby kliknąć odpowiednią ikonkę.

W aplikacji zarządzającej oświetleniem można również włączyć funkcję geolokalizacji. Kiedy telefon właściciela zostanie namierzony przed posesją, otworzy się brama wjazdowa i włączy światło na podjeździe lub przy wejściu, w zależności od tego, jak zaplanujemy scenę powrotu do domu.

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)

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. 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.

Projektanci automatyki budynkowej urządzenia sterujące (tu jest nim smartfon) nazywają sensorami. Na polecenia z sensorów reagują urządzenia wykonawcze, czyli aktory. Tutaj aktorem jest siłownik otwierający i zamykający okno. (fot. Siegenia)

Systemy domu inteligentnego występują jako scentralizowane lub 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.

W smart domach 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).

Do przesyłania sygnałów może służyć dodatkowy przewód systemowy (np. w popularnym 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.

Smart dom to także kilometry kabli - tu przewody zbiegają się w miejscu, w którym będzie szafa rozdzielacza. (fot. J. Werner)

Gdy chodzi o komunikację bezprzewodową, to w naszym kraju popularność zdobył pracujący w ten sposób system Xcomfort, 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.

Dom inteligentny - co musisz wiedzieć, zanim się zdecydujesz?

Dom inteligentny - wdrożenie i uruchomienie systemu Grenton

Redaktor: Janusz Werner
fot. otwierająca: Fibaro