Η εποχή των 8220auto-κτιρίων8221!

Tα συστήματα αυτοματισμού, τόσο για τις κατοικίες όσο και για τα κτίρια γενικής χρήσης, συμβάλλουν σημαντικά στην αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας.

Τα σύγχρονα συστήματα αυτοματισμού κτιρίων προσφέρουν μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και των εκπομπών μονοξειδίου του άνθρακα, καθώς και διασφάλιση υψηλού επιπέδου άνεσης και ασφάλειας για τους χρήστες. Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι νέες νομοθεσίες προωθούν τη χρήση τεχνολογιών ενεργειακής αποδοτικότητας.

Το Ευρωπαϊκό Πρότυπο EN 15232 «Ενεργειακή απόδοση κτιρίων - Επίδραση του Αυτοματισμού Κτιρίων, των Ελέγχων και της Κτιριακής Διαχείρισης» συντάχθηκε σε συνδυασμό με την Πανευρωπαϊκή εφαρμογή της Οδηγίας για την Ενεργειακή Απόδοση των Κτιρίων ΟΕΕΚ 2002/91/ΕΚ. Το Πρότυπο περιγράφει μεθόδους για τον υπολογισμό της επίδρασης του αυτοματισμού και της τεχνικής διαχείρισης στην ενεργειακή κατανάλωση των κτιρίων. Για τον σκοπό αυτόν έχουν θεσπιστεί τέσσερις ενεργειακές κατηγορίες, από Α έως D, όσον αφορά στα συστήματα Αυτοματισμού και Ελέγχου Κτιρίων. Στις κατηγορίες αυτές κατατάσσονται αποκλειστικά τα κτίρια που είναι εφοδιασμένα με συστήματα αυτοματισμού και ελέγχου. Τα ποσοστά της δυνητικής εξοικονόμησης σε θερμική και ηλεκτρική ενέργεια μπορούν να υπολογιστούν για κάθε κατηγορία με βάση τον τύπο και τον σκοπό κτιρίου.

Οφέλη του κτιριακού αυτοματισμού

Αυτόματος και αποδοτικός έλεγχος της θερμοκρασίας του χώρου ανάλογα με τη χρήση του ή τις ανάγκες των κατοίκων του
Σκίαση: Έλεγχος στις τέντες, τα σκίαστρα και τα ρολά σε σχέση με την ηλιοφάνεια, τη βροχή και τον αέρα.
Φωτισμός: Έλεγχος φωτισμού σε όλο το σπίτι και από κάθε δωμάτιο, ανάλογα με τις ανάγκες του χρήστη καθώς και ατομική ρύθμιση με ροοστάτη.
Ασφάλεια: Ειδοποιήσεις σε κινητό ή tablet για σπασμένα παράθυρα, ανοιγμένες πόρτες, ύπαρξη καπνού, εποπτεία μέσω webcam.

Τα συστήματα BMS και BAS

Σαν αυτοματισμό κτιρίων αναφέρουμε μια αυτοματοποιημένη διαδικασία κεντρικού ελέγχου των συστημάτων θέρμανσης, εξαερισμού και κλιματισμού, φωτισμού και άλλων συστημάτων ενός κτιρίου, ο οποίος πραγματοποιείται είτε μέσω του Συστήματος Διαχείρισης Κτιρίου (BMS) είτε μέσω του Συστήματος Αυτοματισμού Κτιρίων (BAS). Οι στόχοι της διαδικασίας αυτής είναι η βελτίωση της άνεσης των ενοίκων, αν μιλάμε για οικιακή χρήση ή των εργαζομένων για επαγγελματική, η αποτελεσματική λειτουργία των κτιριακών συστημάτων, η μείωση στην κατανάλωση ενέργειας και των λειτουργικών δαπανών.

Ένα κτίριο που ελέγχεται από τα συστήματα BAS και BMS συχνά αναφέρεται ως «έξυπνο κτίριο» ή «έξυπνο σπίτι». Η βασική λειτουργικότητα των συστημάτων είναι να διατηρούν ένα επιθυμητό επίπεδο κλίματος, να παρέχουν φως στα δωμάτια σε σχέση με τη χρήση τους ή μη (να σβήνουν τα φώτα αυτόματα σε ένα δωμάτιο που δε χρησιμοποιείται), και να δίνουν πληροφορίες για τυχόν αστοχίες συσκευών στο δίκτυο, παρέχοντας ειδοποιήσεις δυσλειτουργίας στους ενοίκους ή στο προσωπικό συντήρησης. Είναι σχεδιασμένα έτσι ώστε να μειώνουν το κόστος χρήσης και συντήρησης σε σχέση με τα κλασσικά μη αυτοματοποιημένα κτίρια. Τα περισσότερα εμπορικά και βιομηχανικά κτίρια που κατασκευάστηκαν μετά το 2000 περιλαμβάνουν BAS.

Εμπορικά και βιομηχανικά κτίρια βασίζονται σε πρωτόκολλα ετερογενούς δικτύωσης πολλών συσκευών όπως το BACnet, ενώ για οικιακή χρήση υπάρχουν πρωτόκολλα ειδικών σκοπών (όπως το Χ-10 ή εκείνα που προέρχονται από μεγάλους κατασκευαστές κτιριακού αυτοματισμού (έξυπνοι θερμοστάτες, κ.λπ.) που χρησιμοποιούνται στα σπίτια. Κοινοπραξίες όπως nVoy ή η QIVICON έχουν αποτελέσει το θεμέλιο για αυτή την ετερογενή δικτύωση πολλών συσκευών για διάφορους σκοπούς. Στην Ευρώπη χρησιμοποιείται ευρέως το πρότυπο KNX, καθώς είναι το μόνο σύστημα το οποίο συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης (EN50090) και τα Παγκόσμια Πρότυπα (ISO/IEC 14543) για τον Οικιακό Αυτοματισμό. Χρησιμεύει, μάλιστα, σαν δείγμα ποιότητας για τους κατασκευαστές κτιρίων.

Πού και πώς εφαρμόζεται ο αυτοματισμός

Οι παράγοντες που επηρεάζουν περισσότερο και πρέπει να ληφθούν υπόψη, προκειμένου να επιτύχουμε το μέγιστο όφελος από τη χρήση συστημάτων αυτοματισμού, είναι ο έλεγχος του φωτισμού και του κλιματισμού. Οι δυνατότητες παρέμβασης διαφοροποιούνται κατά πολύ και μπορεί να αφορούν:

τη χρήση σε επιμέρους τομείς (έλεγχος στο δωμάτιο που χρησιμοποιείται),
την αυτόματη απενεργοποίηση/ προσαρμογή των συσκευών μέσω χρονοδιακόπτη ή ανάλογα με τις περιβαλλοντικές παραμέτρους (φωτισμός, θερμοκρασία, κλπ.),
την πρόληψη της υπερφόρτωσης,
τον αυτόματο έλεγχο των συσκευών ασφαλείας για την ηλιακή ακτινοβολία
το άνοιγμα/κλείσιμο των φωτιστικών, καθώς και πολλές άλλες λειτουργικές καταστάσεις.

Επομένως, οι πραγματικές δυνατότητες για τη βελτιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης ενός κτιρίου εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένων των χαρακτηριστικών κατασκευής του αλλά και την προβλεπόμενη χρήση του, τη γεωγραφική θέση στην οποία βρίσκεται, καθώς και την έκθεση σε κλιματικούς παράγοντες, όπως για παράδειγμα, από την ηλιακή ακτινοβολία. Για αυτούς τους λόγους λοιπόν, το ποσοστό της πιθανής εξοικονόμησης ενέργειας πρέπει να υπολογίζεται ξεχωριστά για κάθε κτίριο που εξετάζεται.

Τα συστήματα HVAC

Τα βασικά τμήματα ενός ολοκληρωμένου συστήματος αυτοματισμού κτιρίου είναι η θέρμανση, ο εξαερισμός και ο κλιματισμός (HVAC). Τα συστήματα HVAC μπορούν να ταξινομηθούν γενικά ως εξής: μόνο θέρμανσης, μόνο εξαερισμού, μόνο δροσισμού ή τέλος, στα συστήματα κλιματισμού.

Όσον αφορά τα συστήματα θέρμανσης χώρων, αυτά στηρίζονται συνήθως σε μία κεντρικά τοποθετημένη θερμαντική μονάδα ή αντλία θερμότητας, στην οποία αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου που χρησιμοποιείται για τη διανομή της θερμότητας στους χώρους που πρέπει να θερμανθούν.

Στα συστήματα κλιματισμού, υπάρχουν τρεις γενικές κατηγορίες, με πολλές διαθέσιμες παραλλαγές για την κάθε μία:

Συγκεντρωμένα (ή κεντρικά) συστήματα αέρα, στα οποία όλα τα φορτία θέρμανσης ή/και ψύξης παράγονται σε ένα κεντρικό δωμάτιο εγκαταστάσεων και μεταβιβάζονται στα δωμάτια με τη βοήθεια ενός δικτύου αγωγών.
Μερικώς συγκεντρωμένα συστήματα αέρα/νερού, στα οποία ο κεντρικά δροσισμένος ή ζεσταμένος αέρας δροσίζεται ή θερμαίνεται περαιτέρω τη στιγμή που εισέρχεται στα δωμάτια.
Τοπικά συστήματα, στα οποία όλες οι διαδικασίες εκτελούνται τοπικά, στους χώρους που υπάρχει ανάγκη να κλιματισθούν.

Παράδειγμα Εφαρμογής:

Σε μια συμβατική εγκατάσταση άντλησης και εξαερισμού, ο ηλεκτροκινητήρας της αντλίας θερμότητας τροφοδοτείται απευθείας από τη γραμμή παροχής και λειτουργεί στις ονομαστικές στροφές του. Με έναν ρυθμιστή τοποθετημένο μεταξύ του αυτόματου διακόπτη και του κινητήρα, η εξοικονόμηση του κόστους ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί να φτάσει από 15% έως 50% ανάλογα με την εγκατάσταση. Πρόκειται για ένα ποσοστό ιδιαίτερα υψηλό αν σκεφτούμε ότι το ποσοστό της καταναλισκόμενης ενέργειας για θέρμανση σε κτίρια και κατοικίες αγγίζει το 64%, σύμφωνα με μελέτη της ΕΛ.ΣΤΑΤ. Η απόσβεση της επένδυσης είναι συνήθως αρκετά σύντομη, μεταξύ 9 και 24 μηνών.

Άλλα συστήματα για ολοκληρωμένο κτιριακό αυτοματισμό

Εκτός από τα συστήματα HVAC, ο κτιριακός αυτοματισμός επεκτείνεται και σε διάφορους άλλους τομείς. Μεταξύ άλλων, μερικά τέτοια είναι ο φωτισμός, η διαχείριση ενέργειας και ο αυτόματος έλεγχος γενικών καθηκόντων, η πυροπροστασία και η ασφάλεια κτιρίου.

Φωτισμός

Ο έλεγχος του φωτισμού επιτρέπει εξοικονόμηση από 60% όταν μιλάμε για μεγάλα κτίρια (π.χ. ξενοδοχεία), ενώ μπορεί να φτάσει και το 20% για οικίες και μικρότερα κτίρια. Η αλλαγή των παλαιών λαμπτήρων με λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας ή με τους τεχνολογικά εξελιγμένους λαμπτήρες led είναι ένα πρώτο βήμα. Επιπλέον, η χρήση αποδοτικών συσκευών οι οποίες ανάβουν και σβήνουν τα φώτα όταν είναι απαραίτητο και προσαρμόζουν το φωτισμό ανάλογα με τους παρευρισκόμενους ανθρώπους ή/και με το φυσικό φωτισμό είναι ένα επίσης, σημαντικό στάδιο. Αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί με την αλλαγή των χειροκίνητων διακοπτών με προγραμματιζόμενους χρονοδιακόπτες, με διακόπτες ανίχνευσης παρουσίας, με ροοστάτες με ανιχνευτή φωτεινότητας ή με ροοστάτες με ανιχνευτή φωτεινότητας και ανίχνευση παρουσίας και μπορεί να εξοικονομήσει ανάλογα με τον τύπο του διακόπτη από 10 έως 43% ετησίως στην κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος.

Διαχείριση ενέργειας και αυτόματος έλεγχος καθηκόντων

Ρύθμιση ηλεκτρικών ρολών και περσίδων συνδυάζοντας τις απαιτήσεις σε φωτισμό και τις συνθήκες κλιματισμού στον χώρο.
Χρονοπρογραμματισμός χρήσης συσκευών (π.χ. καφετιέρες) σε ώρες που είναι απαραίτητες και μόνο.
Με το πάτημα ενός κουμπιού να σβήνουν όλα τα φώτα και οι συσκευές που δεν χρειάζεται να λειτουργούν ή να είναι stand – by.
Ανίχνευση ανοικτών παραθύρων και θυρών, ώστε η θέρμανση ή ο κλιματισμός να σταματούν ή να λειτουργούν οικονομικά.
Αυτόματη λειτουργία θέρμανσης – κλιματισμού με βάση τις απαιτήσεις ανά χώρο π.χ. με τοπικούς θερμοστάτες και όχι με έναν για ολόκληρη την εγκατάσταση.
Ρύθμιση της θερμοκρασίας ανά χώρο ανάλογα με την ανθρώπινη παρουσία. Σε περίπτωση απουσίας, η θέρμανση ή ο κλιματισμός λειτουργούν οικονομικότερα.
Με χρήση κατάλληλων αισθητήρων (θερμοκρασίας, υγρασίας, ανέμου κλπ), το σύστημα θέρμανσης – κλιματισμού προσαρμόζει τη λειτουργία του λαμβάνοντας υπόψη και αυτές τις συνθήκες, αποτρέποντας π.χ. την άσκοπη λειτουργία της θέρμανσης σε μια ζεστή μέρα.
Αυτόματος τρόπος επιλογής πηγών ενέργειας π.χ. για ζεστά νερά χρήσης με στόχο πάντα τον οικονομικότερο και πιο φιλικό για το περιβάλλον τρόπο.

Φωτιά, προστασία ανθρώπινης ζωής και εκκένωση καπνού

Εγκατάσταση αισθητήρων θερμότητας και πυκνότητας καπνού, με άμεση ειδοποίηση της πυροσβεστικής υπηρεσίας, αυτόματα, ακόμα και αν οι ένοικοι απουσιάζουν από το σπίτι.

Ασφάλεια κτιρίου και έλεγχος πρόσβασης

Απομακρυσμένος έλεγχος κτιρίου, ειδοποιήσεις για παραβιάσεις στην περίμετρο του κτιρίου και άμεση ενημέρωση του ιδιοκτήτη για πιθανή διάρρηξη με ταυτόχρονη ειδοποίηση των αστυνομικών αρχών.

Άρθρο του κ. Δημήτρη Σπανού - Μηχανικού Ενεργειακής Τεχνολογίας Τ.Ε.