Od inteligentnych (zautomatyzowanych) instalacji elektrycznych, oprócz komfortowej obsługi wymaga się również realizacji funkcji oszczędności energii. Typowe i najczęściej spotykane rozwiązania to zastosowanie czujników ruchu do wyłączania oświetlenia w pomieszczeniach, w których nikt nie przebywa, kontrolowania jasności i w miarę możliwości minimalizacji energii zużywanej na doświetlanie pomieszczenia ponad aktualne zapotrzebowanie czy też utrzymywanie zadanej temperatury w poszczególnych pomieszczeniach.

Instalacje zautomatyzowane potrafią jednak znacznie więcej. Dają nam szerokie możliwości opomiarowania budynku. W przypadku sterowania temperaturą, dają możliwość indywidualnego sterowania w każdym pomieszczeniu niezależnie. Czujniki i regulatory temperatury wbudowane są w przyciski sterujące, te same którymi załączamy światło i otwieramy rolety (fot. 1). Taka realizacja ogranicza ilość urządzeń, jakie należy zainstalować w domu. Jest to oszczędne i estetyczne. Wymaga jednak przemyślanego montażu. Nie możemy zainstalować takiego urządzenia w dowolnym miejscu, np. na nasłonecznionej ścianie, ponieważ otrzymamy nieprawdziwy pomiar temperatury. Możemy oczywiście zainstalować dodatkowy, niezależny od przycisku, systemowy czujnik temperatury w odpowiednim dla danego pomiaru miejscu. Takie rozwiązanie jest często realizowane w przypadku sterowania ogrzewaniem podłogowym. Czujnik wbudowany w przycisku zainstalowanym ponad metr nad podłogą, nie zawszy daje optymalny pomiar temperatury, potrzebny do właściwego sterowania ogrzewaniem. Dużo lepsze efekty daje umieszczenie dodatkowego czujnika bezpośrednio w podłodze. System ma tym samym informacje o temperaturze samego grzejnika (jakim jest podłoga). Zabezpiecza to również przed przegrzaniem samej podłogi, co może prowadzić np. do zniszczenia parkietu.

Z punktu widzenia użytkownika najistotniejsza jest jednak temperatura pomieszczenia, a nie podłogi. Dlatego system podczas realizacji algorytmu sterowania powinien uwzględniać również zmierzoną temperaturę powietrza w pomieszczeniu (np. z wspomnianego wcześniej czujnika wbudowanego w przycisk). Najlepszym rozwiązaniem jest porównanie temperatury zmierzonej „w podłodze” i temperatury zmierzonej przez czujnik umieszczony nad nią (w przycisku). Daje to systemowi dodatkowe możliwości. Na przykład regulator podczas maksymalnego wzrostu temperatury „pilnuje”, aby odbywał się on płynnie, nie przekraczając maksymalnej, dopuszczalnej dla materiału z jakiego wykonany jest parkiet.

Tego typu sterowanie wymaga odpowiedniego opomiarowania. Nie jest tu obojętne rozmieszczenie czujników. Powinno być ono ściśle przemyślane i zaplanowane, pod kątem ich późniejszej eksploatacji. Sterowanie temperaturą jest jednym z przykładów, w których istotne jest kompetentne zaprojektowanie systemu pomiarowego w zautomatyzowanej, domowej instalacji elektrycznej. Kolejnym przykładem jest pomiar zużycia energii elektrycznej. Pomiar taki jest podstawą wszelkich koncepcji związanych z jej oszczędzaniem. Zasada jest prosta. Aby oszczędzać trzeba mieć informacje gdzie energia jest zużywana niepotrzebnie. Np. jeżeli mamy jeden licznik zużycia energii elektrycznej w domu, wiemy ile sumarycznie jej zużywamy. Nie wiemy natomiast ile energii zużywają poszczególne urządzenia.

Jeśli byśmy mieli informację, które elementy pobierają najwięcej energii, można byłoby zastanowić się nad tym, kiedy takie urządzenie powinno działać a kiedy może być wyłączone. Np. jeśli oświetlenie ogrodu załączane i wyłączane jest przez czujnik zmierzchowy, można na podstawie pomiarów ustalić, że stanowi to duże zużycie energii i optymalizować czas jego działania (np. wyłączyć połowę opraw od godz. 1.00 do 4.00 rano). Tego typu decyzje można podejmować tylko w oparciu o szczegółowe pomiary. Generalna zasada jest taka, że im więcej informacji posiadamy, tym lepiej możemy zoptymalizować zużycie energii w budynku. W przypadku systemu KNX, producenci urządzeń przeznaczonych do kontroli obwodów elektrycznych, wyposażają te urządzenia w elementy pomiarowe (fot. 2). Dla przykładu - do sterowania oświetleniem za pomocą przekaźników można zastosować urządzenia posiadające moduł pomiaru prądu, jaki jest przez ten przekaźnik załączany. Pomiar ten można od razu przetworzyć na interesujące nas jednostki, np. zużycie energii w kWh (fot. 3).

Pomiary mogą być wykorzystywane również w innych celach. Możemy je archiwizować i przedstawiać w postaci wykresów. Służą do tego celu specjalne serwery, które wyposażone są w odpowiednią ilość pamięci. Dane te mogą później służyć, np. do analizy poboru prądu przez poszczególne obwody. Można również monitorować i archiwizować inne parametry, takie jak temperatura w pomieszczeniach, natężenie oświetlenia, prędkość wiatru opady deszczu (fot. 4).

Pomiary tego typu są szczególnie ważne w przypadku budynków energooszczędnych. Na podstawie analizy danych historycznych można optymalizować algorytmy sterowania ogrzewaniem uwzględniające ciepło dostarczane przez promieniowanie słoneczne o danej porze dnia czy roku.

Możliwość kompleksowego opomiarowania budynku rodzi nowy dział projektowania systemów sterowania – inteligentne systemy pomiarowe w budynku (smart metering). W przypadku wiodących systemów sterowania automatyką budynkową, moduły spełniające te wymagania stają się standardem i nie wymagają ponoszenia dodatkowych kosztów związanych z zastosowaniem dodatkowych urządzeń.

Andrzej Stachno Certyfikowane Centrum Szkoleniowe KNX Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechnika Wrocławska

Terminy szkoleń KNX:

28.02 – 03.03.2013 - Wrocław

---