В каких зданиях приятно находиться? В зданиях, отличающихся красивой архитектурой? Возможно. В зданиях, где интерьер радует глаз? Пожалуй. В зданиях, где работают приятные люди? Да, конечно. Но может ли человек чувствовать себя комфортно, если ему не обеспечены соответствующие условия пребывания? Увы, всем нам нужны оптимальный температурный режим, хорошее качество воздуха, достаточное освещение, ощущение безопасности. Это благотворно отражается на здоровье, а также влияет на производительность труда.
Интеллектуальное здание, оснащенное современными системами автоматизации для поддержания необходимых комфортных условий, – это именно то здание, где находиться действительно приятно. В нем и архитектура воспринимается интереснее, и глаз радуется, и с людьми работа плодотворнее. Современное здание с его сложными системами жизнеобеспечения можно сравнить с живым организмом. Оно «дышит» при помощи системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Его трубные «артерии» подают тепло и живительную влагу. А интеллектуальная система автоматизации, построенная на современной элементной базе, получает информацию от «нервных окончаний» – датчиков температуры, давления, влажности и т.д. и работает как «центральная нервная система». Обрабатывая информацию в своем «мозгу», она посылает команды к исполнительным органам: электроприводам насосов и вентиляторов, исполнительным механизмам воздушных заслонок и регулирующих клапанов. У здания есть душа – это человек, для которого оно существует, для которого и создаются комфортные условия.
В современных зданиях, оснащенных сложными инженерными системами, которые потребляют большое количество тепловой и электрической энергии, энергосбережение стало насущной потребностью. Ведь для поддержания оптимальных условий, соответствующих действующим санитарным нормам, можно затрачивать ее гораздо меньше, чем это обычно происходит. Поэтому «умная» система автоматизации в первую очередь обязана решать задачу экономии энергии, но не в ущерб комфортной среде обитания. Достичь экономии можно, лишь выполнив основное условие: подавать энергию в помещение в строгом соответствии с фактической потребностью. Расточительность дорого обходится. Так, повышение температуры обогрева на 1°С ведет к увеличению потребления энергии на 6%. К зданию подводятся электричество, тепло и вода, которые затем распределяются и потребляются внутри его через системы отопления и горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, освещения и др. Его энергетические характеристики определяются фактически потребляемым или расчетным количеством энергии, необходимым для различных инженерных систем. Оценку качества здания по энергоэффективности можно сделать, основываясь на уровне автоматизации этих систем. Чем выше уровень автоматизации, тем больше возможность извлечь резервы экономии энергии в инженерных системах. Чем энергоэффективнее работают инженерные системы, тем выше уровень энергоэффективности здания в целом.
Система отопления. Если система отопления не автоматизирована, то она неэнергоэффективна. Если автоматизировать тепловой пункт здания и подавать тепло одинаковой температуры в разные помещения, станет ли система энергоэффективной? Нет, не станет. Все помещения разные, и у них разная потребность в обогреве: в одних подаваемое тепло окажется избыточным – и человек станет открывать окна, выбрасывая часть тепловой энергии наружу, в других будет ощущаться недостаток тепла – и человек включит дополнительный электрообогрев, чем увеличит потребление электроэнергии. Как быть? Необходим индивидуальный подход. Только при индивидуальном комнатном регулировании поступления тепла с помощью радиаторных вентилей или комнатных контроллеров можно выполнить основное условие энергоэффективности – использовать энергию в строгом соответствии с фактической потребностью, а также санитарными нормами и индивидуальными ощущениями комфорта. Но и это еще не все. Остаются дополнительные резервы экономии. В системе автоматизации здания существует коммуникация между контроллерами и центральной станцией управления. Это позволяет использовать дополнительные специальные функции энергосбережения, интегрированные с учетом потребности, с учетом присутствия людей. Когда человек находится в помещении, там должны поддерживаться оптимальные комфортные условия. Если же человек отсутствует, целесообразно уменьшить подачу энергии, поскольку необходимость поддержания комфортных условий отпадает. За этим должны следить приборы и средства «умной» системы автоматизации. Не только в отдельных помещениях, но и в зданиях, где ночью отсутствуют люди, надо снижать температурную уставку в системе отопления. При этом расход теплоносителя сокращается в несколько раз. В утренние часы, когда температурная уставка автоматически возвращается к комфортному уровню, может возникнуть неприятное явление, выраженное в появлении пиковой нагрузки. Система автоматики к этому готова. Специальная функция контроля разности температур обраток первичного и вторичного контуров отопления позволяет сглаживать пиковую нагрузку.
Принцип индивидуальной подачи энергии в каждое отдельное помещение с учетом фактической потребности применим не только для поддержания температурного комфорта с помощью обогрева или охлаждения. Он также весьма эффективен для систем воздухообмена в помещениях и для систем освещения.
Системы воздухообмена. Оптимальная подача наружного воздуха в помещение регламентируется по действующим санитарным нормам. При расчетах обычно исходят из того, что в помещении будет находиться максимальное количество человек. На самом деле оно может постоянно меняться в течение дня. Это относится к спортзалам, кинотеатрам, торговым центрам, аудиториям и другим общественным местам. Поэтому максимальная подача свежего воздуха без учета реальной потребности неразумна. Намного рациональнее регулировать величину воздухообмена в помещении в зависимости от фактической необходимости в конкретное время.
Как этого добиться? Наиболее эффективным решением является установка в обслуживаемом помещении датчика СО2 наряду с уже имеющимся датчиком температуры. Датчик СО2 – отличный индикатор наличия людей в помещении и интенсивности их занятий. В период времени, соответствующий максимальному количеству людей, вентиляционная система должна работать с полной нагрузкой. По мере их уменьшения концентрация в воздухе выдыхаемого углекислого газа сокращается, потребность в воздухообмене снижается, и датчик СО2 сообщает системе о необходимости уменьшения подачи наружного воздуха вплоть до полной остановки вентиляционной системы, если при этом другие показатели комфортных условий, как например температура, соответствуют норме.
Системы освещения. Энергосбережение в системах освещения помещений основано на максимальном использовании дневного света. Проникая через окно, свет распределяется внутри помещения неравномерно. Но интенсивность освещения можно регулировать по зонам благодаря датчикам освещенности и электронным потенциометрам (диммерам), плавно меняющим мощность светильников, для поддержания равномерного освещения в соответствии с санитарными нормами. При этом необходимо осуществлять контроль наличия людей с помощью детектора присутствия или системы контроля доступа, чтобы автоматически выключать свет в отсутствие человека. Объявление «Уходя, гасите свет!» становится неактуальным. Аналогичным образом можно регулировать освещение в соответствии с фактической потребностью, но используя несколько иные приборы и средства, и в других помещениях: коридорах, лестничных клетках, местах общего пользования и т.д.
Важным инструментом экономии энергии является функция затенения, выполняемая автоматическими жалюзи. Порой в жаркие летние дни прямые солнечные лучи не только ослепляют глаза и засвечивают экран компьютера, но и нагревают воздух в помещении, заставляя систему охлаждения работать с максимальной нагрузкой. В этом случае «умная» система автоматики расставляет приоритеты и определяет систему ценностей. Она «знает», что затраты энергии на охлаждение выше затрат на освещение и плавно прикрывает жалюзи до тех пор, пока суммарные затраты энергии на охлаждение и освещение не станут минимальными. Так на протяжении всего светового дня постоянно поддерживается режим максимальной экономии.
Энергомониторинг. Использование системы непрерывного энергомониторинга позволяет контролировать потребление энергии в здании. Одной из важных ее составляющих является так называемый Green Building Monitor – экран, установленный на стене в фойе общественного здания. На него постоянно в течение суток выводятся на всеобщее обозрение данные о метеоусловиях в городе за предыдущие дни с прогнозом на ближайшие дни, а также информация о том, сколько в здании потребляется тепла, электричества и воды в рабочие и нерабочие часы и сколько при этом выделяется CO2 в атмосферу. Даются рекомендации по сокращению энерго- и ресурсопотребления. Демонстрируется достигнутая за определенный промежуток времени экономия в единицах измерения энергии и в денежном выражении, а также количество СO2, на которое были сокращены выбросы в атмосферу.
Данная информация выполняет образовательную функцию. Она привлекает внимание пользователей к проблеме энергосбережения и мотивирует их к разумному использованию энергии в повседневной жизни. Меняется отношение людей и к проблемам экологии.
Энергосбережение – самый экологически чистый источник энергии, поскольку не загрязняет окружающую среду вредными выделениями парниковых газов. К тому же это весомая часть снижения эксплуатационных издержек, поскольку создает облегченный режим работы оборудования, уменьшая его износ и удлиняя срок службы. Энергосбережение с помощью интеллектуальной системы автоматизации упрощает задачи эксплуатационного персонала, делая его труд интеллектуальным.