Система управления зданием представляет собой комплекс мероприятий и программно-технических решений, обеспечивающих снижение эксплуатационных расходов за счет безаварийной и экономически эффективной эксплуатации здания.
Как правило, в сложных системах, предназначенных для управления зданием, можно выделить следующую иерархию:
Существует заблуждение, что система автоматики оборудования сама по себе и есть система управления зданием. В основу системы автоматики всего лишь заложен принцип исключения человека из цепи регулирования некоторых параметров в данном конкретном оборудовании. При этом сохраняется базовая посылка: “Если это нельзя сделать в ручном режиме, то это нельзя автоматизировать".
Нижний уровень системы управления зданием содержит различные датчики, исполнительные механизмы и контроллеры управления. Качественная работа инженерной системы невозможна без надежной и правильной работы оборудования, присутствующего в данной системе. Качество работы оборудования напрямую зависит от применяемых в контроллерах алгоритмов управления. Применяемые в автоматизации оборудования зданий контроллеры делятся на два основных типа: конфигурируемые и свободно-программируемые.
Конфигурируемый контроллер содержит в себе программу и конечный набор определенных алгоритмов, написанных производителем контроллера. Свободнопрограммируемые контроллеры содержат в себе только среду исполнения, а написание алгоритмов и программ предоставляется пользователю. В простых инженерных системах зачастую достаточно применять конфигурируемые контроллеры, так как заводские алгоритмы соответствуют алгоритмам, по которым функционирует оборудование. Если же система сложная, то может сложиться ситуация, когда, казалось бы самое элементарное действие не может быть выполнено из-за ограниченности алгоритма.
Свободнопрограммируемые контроллеры позволяют реализовать любой сколь угодно сложный алгоритм работы оборудования и, как правило, их применение единственный способ организовать совместную работу различного оборудования или даже нескольких систем.
Вне зависимости от сложности, система автоматики должна получать уставки (задания на поддержание тех или иных параметров) от человека, либо от системы автоматики другой единицы оборудования, либо от (или с помощью) системы более высокого уровня (например, системы диспетчеризации).
Без организующей системы высокого уровня система автоматики объекта остается лишь разрозненным набором оборудования, а обеспечение взаимодействия между элементами данного набора ложится на плечи человека (иными словами, инженеру придется бегать по объекту с блокнотом и нажимать кнопки, стараясь ничего не упустить).
Основная задача системы интеллектуального управления зданием — обеспечить экономически эффективное, автоматизированное (с минимальным вмешательством человека) непротиворечивое управление инженерными системами здания.
В сложившейся практике проектирования и строительства инженерные системы здания слабо взаимодействуют друг с другом. Повсеместно в современных зданиях одновременно включено отопление и кондиционирование, вентиляция работает при открытых окнах, а в помещении где никого нет, включены осветительные приборы. Для управления инженерным оборудованием здания службе эксплуатации приходится на месте проверять каждую систему в отдельности, и даже каждую единицу оборудования данной системы (например, каждый кондиционер, вентиляционную установку, насосную группу и др.). Оборудование, в соответствии с экономическими аспектами и дизайнерскими решениями, располагается в труднодоступных для обслуживания местах: кровля, подвалы, запотолочное пространство, что приводит к огромным (в человеко-часах) затратам времени на обслуживание.
Конечно, полностью исключить человека из управления зданием невозможно или экономически неоправданно. Кто-то должен проводить осмотр и контроль систем, которые не были автоматизированы или диспетчеризированы, а также реагировать и устранять аварийные ситуации, которые не могут быть устранены автоматикой.
Система интеллектуализации вкупе с системой диспетчеризации расширяет и дополняет возможности службы эксплуатации при уменьшении затрачиваемых человеко-часов, заменяя их недорогим машинным временем (компьютерам не нужно платить зарплату - их достаточно купить один раз.
Также одной из функций системы управления интеллектуального здания является сокращение времени анализа сложившейся обстановки на объекте и сужение области поиска причины неполадки.
Приведем типичный пример. Произошла авария: угроза замораживания калорифера приточной вентиляционной установки. Причинами могут быть: неисправность регулирующего водяного клапана, засорение труб теплоснабжения, утечка теплоносителя, неисправность насоса в контуре нагревателя приточной установки, снижение температуры теплоносителя в магистрали и т.д. В принципе, основываясь только на информации (которую еще нужно где-то и, главное, своевременно получить) об угрозе заморозки, человек должен посетить венткамеру, проверить множество вариантов, а в результате, возможно, и не получить информации о том, что же явилось причиной неполадок и как их устранять.
А причиной могло послужить снижение давления газа в газовой магистрали. В результате автоматика ГРУ отключает газоснабжение объекта, как следствие - отключение котлов и снижение температуры теплоносителя за счет быстрого отбора тепла вентиляционными установками.
Поставить такой диагноз, не выходя из офиса, может человек, вооруженный системой диспетчеризации, охватывающей все оговоренные системы. Далее, зная истинную причину внештатной ситуации в системе вентиляции, персонал может предпринять необходимые восстановительные действия.
Указанный выше путь не полностью соответствует современным требованиям эксплуатации зданий. Для достижения максимальной экономической эффективности деятельность службы эксплуатации должна быть проактивной - т.е. направленной не на устранение последствий аварийной ситуации, а на недопущение таковой.
Еще одной функцией системы принятия решений ("интеллекта здания") является недопущение развития неблагоприятных для здания ситуаций с помощью превентивных действий в соответствии с заложенными в систему сценариями.
Если бы в приведенном выше примере на объекте присутствовала, в дополнение к системе диспетчеризации, система интеллектуального принятия решений, то последняя, получив информацию об остановке котельной, сама бы приняла решение (с подтверждением у оператора) об отключении приточной вентиляции, что не позволило бы потратить ставшее ограниченным ресурсом тепло. Радиаторы системы отопления еще долго бы оставались горячими (тепловая инерционность современных зданий достаточна для того, чтобы при пропадании теплоснабжения не разморозить здание в течение нескольких дней), а те десять минут, в течение которых система вентиляции, используя последние остатки тепла, создавала комфортные условия для персонала (после чего аварийно отключилась, так и не выполнив своих функций), приведут в конечном итоге к неопределенно долгому периоду дискомфорта персонала, снижению производительности труда. А в случае снижения среднесменной температуры в рабочей зоне ниже допустимых величин (СанПиН 9-80 РБ 98) работникам придется собрать вещи и уйти домой до более теплых времен.
В основе интеллектуального здания лежит тесная интеграция систем автоматики как можно большего количества инженерных систем. Так, грамотная интеграция системы освещения (оборудованной датчиками движения, присутствия, сумеречными датчиками) с системами вентиляции и кондиционирования может обеспечить экономию электроэнергии не только за счет экономичной работы освещения, но и за счет отключения кондиционирования в помещениях без персонала, а перевод вентиляции в режим пониженного энергопотребления позволит сэкономить тепловую энергию зимой. Правильная интеграция энергопотребляющих систем и системы учета энергоресурсов позволит автоматически перераспределять нагрузку и ограничивать потребление энергии таким образом, чтобы во время пиковых нагрузок не были превышены лимиты на электрическую или тепловую энергию.
Приведем следующий пример. Собственнику здания пришел счет на круглую сумму: превышение лимитов потребления электроэнергии. Если на объекте нет развернутой системы технического учета хотя бы по группам потребителей, такая картина грозит стать хронической, так как вычислить, откуда взялись лишние киловатты, практически невозможно. Если же система учета есть, то можно выделить виновника и принять меры для перераспределения нагрузки. При наличии системы диспетчерского контроля и управления подобная задача решается заданием соответствующих расписаний работы оборудования за счет снижения комфортности или допустимого разброса каких-либо параметров.
Но такой подход требует постоянного внимания со стороны службы эксплуатации - нужно вернуть расписания работы в исходное состояние, если превышение нагрузки прекратилось.
А ведь можно сэкономить человеко-часы, если бы система управления зданием автоматически держала на контроле суммарное энергопотребление объектом, определяла в соответствии с приоритетами группу потребителей, которую в данный момент было бы безопаснее всего отключить, причинив наименьший дискомфорт, и информировала бы диспетчера о том, что вся работа за него уже сделана.
Конечно, не должно складываться впечатление, что такая система есть некая форма искусственного интеллекта. На сегодня системы интеллектуализации зданий объединяют в себе опыт проектировщика, инсталлятора, наладчиков, службы эксплуатации, финансового отдела и др. Инвестиции в интеллектуальное здание окупятся в течение нескольких лет, ведь деньги, за которые был куплен опыт", будут потрачены всего один раз, а не будут утекать каждый месяц на оплату раздутого штата службы эксплуатации, устранение неполадок, которые можно было предотвратить, и на оплату счетов за энергию по удвоенным тарифам.
Еще одной функцией системы управления, без которой не видится продуктивная эксплуатация объекта, является сбор и анализ данных. Без знания о динамике состояния инженерного оборудования и информации о расходе ресурсов у инженерной службы нет возможности предпринять осознанные действия по улучшению работы инженерных систем. Если у вас нет данных о том, что происходило ранее и что происходит в данный момент, вы не можете сравнивать и делать выводы о том, к чему привело то или иное решение. Без данных невозможно провести анализ эффективности и сделать выводы об улучшении тех или иных энергопотребителей. Часто инженерная служба чинит то, что заявлено неработающим, и даже не интересуется остальным оборудованием, а оптимальным было бы предупредить проблему. Когда проблема появилась, остается один путь - лечить симптомы. Важно помнить, что основная задача инженера - недопустить неисправность, а не устранить ее. К сожалению, на множестве объектов у инженерных служб нет возможности работать иначе - у них нет данных для анализа. Невозможно эффективно работать, планировать и искать пути экономии без анализа работы систем.
Данные может анализировать несколько человек или даже один, но в группе, занимающейся анализом, всегда должен присутствовать главный инженер. При всей полноте данных он может доверить устранение проблем тем, кто должен приехать, а ссам осредоточиться на главном - заставить здание работать лучше при меньших затратах (чем сейчас), искать проблемные места и строить прогнозы, основываясь на цифрах, а не на догадках.
При наличии данных и умении понимать их у инженера есть все необходимое для того, чтобы перейти от режима реагирования к преагированию: увидитеть вопрос и решить его до того, как он превратится в проблему или прямые убытки. Инженерная служба должна работать не больше, а умнее. Постоянно бегать по объекту с отверткой и ключом может позволить себе только некомпетентный инженер, не руководствующийся основополагающим принципом: “Сначала думать, затем делать".
Мало кто из собственников здания знает, сколько стоит работа объекта за один час, а эта информация, доступная в режиме реального времени, помогла бы найти пути экономии. Для успешного нахождения точек, где возможно снижение затрат, необходимо смотреть не на конкретное оборудование (например, чиллер), а на всю систему в целом (затраты на перекачивание холодоносителя насосами, потребление электроэнергии вентиляторами фэнкойлов, потребление электроэнергии вентиляторами градирен и др.). Может оказаться, что в примере с чиллером выгоднее не повышать температуру воды (для снижения энергопотребления компрессорами чиллера), а напротив - понизить ее, позволив помещениям охладиться быстрее, вентиляторам фэнкойлов отключиться после достижения желаемой температуры воздуха, насосам циркуляции уменьшить обороты (так как уменьшилось потребление холодоносителя). В конечном итоге время работы компрессоров чиллера (и, соответственно, энергопотребление) может оказаться меньше, чем в случае увеличения температуры воды.
Информация о потреблении энергии (скажем, за каждые 10 минут) объектом и каждой системой в отдельности позволит провести оптимизацию и увидеть результат изменения настроек сразу же: в цене за час работы системы или всего объекта в целом. В обычном же случае вы получите счет в конце месяца, и нет гарантии того, что вы увидите, как повлияло то или иное изменение в работе системы на общий счет.
Данные о потреблении, выделенные по арендным зонам, помогут более точно построить цену на занятое место. Дифференциация по цене может позволить проводить более эффективную политику сдачи в аренду и тем самым - привлечь клиентов. Подобная практика поможет держать в узде тех клиентов, которые безответственно относятся к потребляемым ресурсам (лишний киловатт напрямую скажется на арендной плате), в тоже время менее требовательные к ресурсам арендаторы не будут оплачивать чужие счета.
Как правило, инженерная служба всячески пытается поддерживать у владельца здания мнение, что человек не справится с потоком данных, которые будут протоколироваться. Здесь можно ответить, что не один человек и не все данные сразу будет анализировать. Информацией могут воспользоваться как техники и привлеченные обслуживающие организации, так и менеджеры эксплуатационной службы. Важен не сам поток данных, а возможность получить любую нужную информацию для сравнения.
Ответ на вопрос “Кому это нужно?" такой же, как и на вопрос “Кому это выгодно?". Любой проект интеллектуализации здания должен обеспечивать возврат инвестиций, и главная цель внедрения системы интеллектуального управления — экономическая выгода. Данная система позволяет снизить затраты на фонд зарплаты службы эксплуатации. Автоматизация исключает человека из цепочки управления. Диспетчеризация снижает количество необходимого персонала за счет централизованного сбора данных и управления. Грамотная интеграция в систему интеллектуализации позволяет еще больше снизить численность вовлеченного в управление инженерными системами персонала, так как человеко-часы, необходимые для выполнения данной работы, превращаются в недорогое машинное время. Если строит будущий собственник здания, то он должен быть напрямую заинтересован в создании грамотного проекта и системы, которая позволит сэкономить деньги и быстро окупится.
Точки возврата инвестиций можно разделить на две основные группы:
Добавление интеллектуальных функций позволит уменьшить затраты на энергоресурсы и затраты на обслуживание. Интеллект здания позволит сократить и наиболее оптимально управлять людскими ресурсами и затратами на обслуживающий персонал (такую экономию очень легко подсчитать, а уменьшение энергопотребления говорит само за себя).
Единая система управления и диспетчеризации, в которую сводятся все энергетические показатели работы
объекта, может помочь своевременно выявить и устранить случаи нерационально используемых энергетических
ресурсов, и обеспечит слежение в реальном времени за потреблением энергии различными инженерными
системами.
Если хозяин здания занимает его, то вышеприведенные аргументы работают в полную силу. Если хозяин здания сдает его в аренду, то выгода появляется только от сокращения затрат на обслуживание. Расходы на энергоресурсы ложатся на плечи арендаторов. Также комфорт почувствуют арендаторы, а не хозяин здания. Но два последних пункта могут сместить приоритет на данное здание в конкурентной борьбе на рынке недвижимости.
Рост цен на энергоносители приводит к тому, что растет плата за обслуживание здания, а значит, арендная плата для нанимателей. Более разумное управление энергоресурсами (возможное только при полном знании потребления на объекте и соответствующих проектных решениях) и современные технологии позволят быть более привлекательными для арендаторов за счет более низкой арендной платы.
Предоставляя безопасное, защищенное и комфортное окружение (как физически: температура, освещение, качество воздуха, влажность; так и эмоционально: уверенность, удобность, застрахованность), можно добиться того, что персонал будет фокусироваться на работе, а не на отсутствии комфорта или окружении. Увеличение производительности труда даже на несколько минут в день может привести к существенной отдаче в финансовой области (к сожалению, такую экономию немного труднее посчитать и оценить.
Чтобы снизить затраты на создание интеллектуальной системы управления зданием, важно проработать концепцию интеллектуальной интеграции систем еще на архитектурной стадии проектирования - до начала проектирования строительных чертежей инженерных систем. Создание службы эксплуатации здания уже на этапе завершения строительства позволит осуществлять осознанный контроль за пусконаладочными работами, а заказчик получит именно ту систему, которую хотел.
Успех проекта интеллектуального управления зданием во многом зависит от опытности и гибкости проектной организации и, в еще большей степени, от квалификации интегратора систем автоматики. Мировой опыт показывает, что наиболее эффективные системы создаются в том случае, когда проектирование инженерных систем и системы управления зданием, а также последующий монтаж и наладка проводятся одной организацией. Такой подход позволяет избежать ошибок и упущений при согласовании проектов, недопустить размывания ответственности (что очень характерно для строительной отрасли на постсоветском пространстве), и обеспечивает наивысшую степень заинтересованности подрядчика в успешном завершении проекта.
Более подробную информацию по проектным работам можно получить в разделе проектирование.Сколько времени нужно для полного завершения наладочных работ, что нужно для их проведения и в какое время они должны проводиться для удовлетворения потребностей конечного пользователя? Для ответа на данный вопрос необходимо лучше разобраться, какое место в создании системы занимают пусконаладочные работы.
Пусконаладка наиболее важный этап в построении системы интеллектуального здания. Без правильных пусконаладочных работ невозможно получить систему, удовлетворяющую Заказчика. К сожалению, данные работы проводятся последними, и всегда время на их проведение значительно сокращается от заявленного проектировщиками и разработчиками системы. Логично предположить, что формальное завершение пусконаладочных работ к установленным сокращенным срокам приведет к ухудшению качества конечной системы. Только поставщик системы управления зданием знает, сколько нужно времени для проведения пусконаладочных работ, и, как только данное время утверждено, не следует допускать каких-либо причин для сокращения сроков данных работ
Заметим, что многие системы невозможно настроить раньше, чем здание населено и работает, также невозможно
настроить кондиционирование зимой, а отопление летом.
Более подробную информацию по пусконаладочным работам можно получить в разделе пуско-наладочные работы.
Компанией СТС-Климат введены в эксплуатацию следующие системы управления зданиями:
На данный момент в разработке системы управления зданиями в трех бизнес-центрах и элитном коттеджном поселке.