Bina otomasyonu

Bina otomasyonu, bir binanın HVAC (ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme), elektrik, aydınlatma, gölgeleme, Erişim Kontrolü, Güvenlik Sistemleri ve Bina Yönetim Sistemi (BYS) veya Bina Otomasyon Sistemi (BOS ) gibi birbiriyle ilişkili diğer sistemlerin otomatik merkezi kontrolüdür. Bina otomasyonunun temel amacı,  kullanıcı konforunu artırmak, bina sistemlerinin verimli çalışmasını sağlamak, enerji tüketimini azaltmak, işletme ve bakım maliyetlerini azaltmak ve güvenliği artırmaktır.

Bina otomasyonu, bir binadaki sistemleri izlemek ve kontrol etmek için tasarlanmış elektronik cihazların bilgisayar ağı olan dağıtılmış bir kontrol sistemine örnektir.

BAS temel olarak binanın sıcaklığını belirli bir aralıkta tutar, oda doluluk programına göre aydınlatma sağlar, tüm sistemlerdeki cihazların performansını ve arızalarını izler ve bina bakım personeli için arıza alarmları sağlar.   BAS ile kontrol edilen binanın, kontrol edilmeyen bir binaya kıyasla bina enerji ve bakım maliyetleri daha az olmalıdır. 2000 yılından sonra inşa edilen ticari, kurumsal ve endüstriyel binaların çoğu  BAS içerir. Birçok eski bina, genellikle enerji ve sigorta tasarrufu ve önleyici bakım ve arıza tespiti ile ilgili diğer tasarruflarla finanse edilmiş yeni bir BAS ile güçlendirilmiştir.

BAS tarafından kontrol edilen bir binaya genellikle, "akıllı bina" , konut ise  " akıllı ev " adı verilir. 2018'de dünyanın ilk akıllı evlerinden biri Finlandiya'nın Klaukkala şehrinde , KONE tarafından oluşturulan Kone Residential Flow çözümünden yararlanılarak  inşa edilmiştir.

Çok katlı yeşil binaların neredeyse tamamı enerji, hava ve su tasarrufu özellikleri için bir BAS içerecek şekilde tasarlanmıştır. Elektrikli cihaz talep yanıtı, iyi yalıtılmış binalarda gerekli olan  gelişmiş havalandırma ve nem izleme gibi  BAS'ın tipik bir işlevidir. Çoğu yeşil bina, mümkün olduğunca çok sayıda düşük güçlü DC cihazı kullanır. Hiçbir net enerji tüketmemesi amaçlanan  pasif ev tasarımı bile, tipik olarak ısı yakalama, gölgeleme ve havalandırma ile cihaz kullanımını planlamak için bir BAS gerektirecektir.

Otomasyon sistemi 
Bina otomasyon sistemi terimi, bir binanın ısıtma, havalandırma ve klima (HVAC) sistemini kontrol etmek için kullanılan herhangi bir elektrik kontrol sistemini ifade eder. Modern BAS ayrıca iç ve dış aydınlatmanın yanı sıra güvenliği, yangın alarmlarını ve  binadaki elektrikle ilgili her şeyi kontrol edebilir. Eski HVAC kontrol sistemleri (kablolu termostatlar veya pnömatik kontroller gibi ) modern sistem esnekliğinden ve entegrasyonundan yoksun bir otomasyon şeklidir.

Veri yolları ve protokoller 
Bina otomasyon ağları veri yolundan,  girdi / çıktı cihazlarından ve  kullanıcı ara yüzünden oluşur. .ASHRAE'nin açık protokolü BACnet veya açık protokol LonTalk, bu tür aygıtların çoğunun birlikte nasıl çalışacağını belirler. Modern sistemler, bilgisayar ağ dünyasında SNMP tabanlı protokollerle onlarca yıllık geçmişe dayanan olayları izlemek için SNMP kullanır.

Giriş ve çıkış türleri

Sensörler 
Analog girişler, değişken bir ölçümü okumak için kullanılır. Örneğin sıcaklık, nem ve basınç sensörleri ; termistör, 4–20 mA, 0–10 volt veya platin dirençli termometre (direnç sıcaklık detektörü) veya kablosuz sensörler olabilir.

Dijital giriş, bir cihazın açık olup olmadığını gösterir. Doğası gereği dijital girişin bazı örnekleri, 24 V DC / AC sinyali, akım anahtarı, hava akış anahtarı veya volta içermeyen röle kontağıdır. Dijital girişler, belirli bir süre boyunca darbelerin frekansını sayan darbe tipi girişler de olabilir. Örneğin türbin debimetre,  bir girişe darbelerin frekansı olarak dönüş verilerini iletir.

Müdahalesiz yük izleme , devrenin elektriksel veya manyetik özelliklerinden cihazı veya diğer yükleri keşfetmek için dijital sensörlere ve algoritmalara dayanan bir yazılımdır. Ancak olayı analog bir yolla tespit eder. Bu yöntem  son derece uygun maliyetlidir  ve sadece tanımlama için değil, aynı zamanda başlangıç geçişlerini, hat veya ekipman arızalarını vb. tespit etmek için  de kullanışlıdır.

Kontroller 
Dijital çıkışlar, değişken frekanslı sürücü, I-P ( akımdan pnömatiğe ) dönüştürücü veya bir valf veya damper çalıştırıcı gibi bir cihazın hızını veya konumunu kontrol eder. Örnek olarak bir ayar noktasını korumak için% 25'e kadar açılan bir sıcak su vanası verilebilir. Başka bir örnek olarak , sert bir başlatmayı önlemek için bir motoru yavaşça hızlandıran değişken frekanslı bir sürücü verilebilir.

Analog çıkışlar, röleleri ve anahtarları açıp kapatmak ve komut üzerine bir yükü sürmek için kullanılır. Bir fotosel dışarının karanlık olduğunu gösterdiğinde park yeri ışıklarının yanması buna bir örnektir.24VDC / AC'nin vanayı çalıştıran çıkıştan geçmesine izin vererek bir vanayı açması da buna bir örnektir. Analog çıkışlar, belirli bir süre boyunca  darbe frekansı yayan  bir darbe tipi çıkışlar da olabilir. Örnek olarak, kWh'yi hesaplayan ve buna göre bir darbe frekansı yayan bir enerji ölçer verilebilir.

Altyapı

Kontrolör 
Denetleyiciler (kontrolörler), küçük, giriş ve çıkış kapasitesine sahip, amaca yönelik  bilgisayarlardır. Çeşitli boyutlarda olabilen bu kontrolörler, genellikle binalarda bulunan cihazları ve kontrolörlerin alt ağlarını kontrol etme yeteneğine sahiptirler.

Girişler, bir kontrol cihazının sıcaklık, nem, basınç, akım akışı, hava akışı ve diğer önemli faktörleri okumasına izin verir. Çıkışlar, denetleyicinin komut ve kontrol sinyallerini bağımlı cihazlara ve sistemin diğer bölümlerine göndermesine izin verir. Girişler ve çıkışlar dijital veya analog olabilir. Üreticiye bağlı olarak dijital çıktılara bazen ayrık da denir.

Bina otomasyonu için kullanılan kontrolörler üç kategoride gruplanabilir: Programlanabilir mantık kontrolörleri (PLC'ler), sistem/ağ kontrolörleri ve terminal birimi kontrolörleri. Bununla birlikte, üçüncü şahıs sistemlerini (örneğin bağımsız bir AC sistemi) merkezi bir bina otomasyon sistemine entegre etmek için ek bir cihaz da mevcut olabilir.

Terminal ünitesi kontrolörleri genellikle aydınlatma ve/veya paket çatı ünitesi, ısı pompası, VAV kutusu, fan coil vb. gibi daha basit cihazların kontrolü için uygundur. Kurulumcu,  tipik olarak kontrol edilecek cihaza  önceden programlanmış mevcut kişiliklerden en uygun olanını seçer. Kurulumcu yeni kontrol mantığı oluşturmak zorunda değildir.

Doluluk 
Doluluk, bir bina otomasyon sistemi için iki veya daha fazla işletim modundan biridir. Dolu Olmayan, Sabah Isınma ve Gece Ayarı modları da diğer yaygın modlardır.

Doluluk genellikle günün saatlerine bağlıdır. Kullanım modundaki BAS'ın amacı,  bir binanın bir tarafındaki kullanıcıların diğer taraftaki kullanıcılardan farklı bir termostata sahip olması için, genellikle bölge tabanlı kontrolle  yeterli sıcaklık ve aydınlatma sağlamaktır.

Bölgedeki bir sıcaklık sensörü, gerektiğinde ısıtma veya soğutma sağlayabilmesi için kontrolöre geri bildirim sağlar.

Aydınlatma 
Günün saatine, doluluk sensörüne, fotosensörlere ve zamanlayıcılara bağlı olarak aydınlatma açılabilir, kapatılabilir veya kısılabilir. Tipik bir örnek, son hareket algılandıktan sonra bir alandaki ışıkları yarım saat süreyle açmaktır. Bir binanın dışına yerleştirilen bir fotosel, karanlığı ve günün saatini algılayabilir ve dış ofisler ile otoparktaki ışıkları modüle edebilir.

Gölgeleme ve camlama 
Gölgelendirme ve camlar bina sistemindeki temel bileşenlerdir. Bina sakinlerinin görsel, akustik ve termal konforunu etkiler ve bina sakinlerine dış mekan görünümü sağlar. Otomatik gölgeleme ve camlama sistemleri ile güneş ısısı kazanımlarını ve parlamayı kontrol edilir.  Sistem, değişen dış mekan verilerine (güneş, rüzgar gibi) ve değişen iç ortama (sıcaklık, aydınlatma ve yolcu talepleri gibi) aktif ve hızlı bir yanıt verir. Bina gölgeleme ve camlama sistemleri, hem enerji tasarrufu hem de konfor açısından termal ve aydınlatmanın iyileştirilmesine katkıda bulunabilir.

Dinamik gölgeleme 
Dinamik gölgelendirme cihazları, gün ışığı ve güneş enerjisinin dış ortam koşullarına, gün ışığı taleplerine ve güneş pozisyonlarına göre yapılı ortama girmesini sağlar. Yaygın ürünler arasında jaluziler ve panjurlar bulunur. Düşük bakım maliyeti nedeniyle çoğunlukla cam sisteminin iç tarafına monte edilirler, ancak dış cephede veya her ikisinin bir kombinasyonu olarak da kullanılabilirler.

Merkezi Tesis 
Klima santrallerine su sağlamak için merkezi bir tesise ihtiyaç vardır. Soğutulmuş su sistemi, sıcak su sistemi ve kondenser su sistemi ile acil durum gücü için transformatörler ve yardımcı güç ünitesi kullanılabilir.

Soğutulmuş su sistemi 
Soğutulmuş su genellikle bir binanın havasını ve ekipmanını soğutmak için kullanılır. Soğutulmuş su sisteminde soğutucu lar ve pompalar bulunacaktır. Analog sıcaklık sensörleri, soğutulmuş su besleme ve dönüş hatlarını ölçer. Soğutucu(lar), soğutulmuş su kaynağını soğutmak için sırayla açılır ve kapanır.

Kondenser su sistemi 
Soğutma kuleleri ve pompalar , soğutuculara soğuk kondenser suyu sağlamak için kullanılır. Soğutuculara kondenser su beslemesinin sabit olması gerektiğinden, sıcaklığı kontrol etmek için soğutma kulesi fanlarında yaygın olarak değişken hızlı sürücüler kullanılır. Uygun soğutma kulesi sıcaklığı, soğutucuda uygun soğutucu kafa basıncını sağlar. Kullanılan soğutma kulesi ayar noktası, kullanılan soğutucuya bağlıdır. Analog sıcaklık sensörleri, kondenser su besleme ve dönüş hatlarını ölçer.

Sıcak su sistemi 
Sıcak su sistemi, binanın klima santrali veya VAV kutusu ısıtma bobinlerine ve evsel sıcak su ısıtma bobinlerine (kalorifer) ısı sağlar. Sıcak su sisteminde kazanlar ve pompalar bulunur. Sıcak su besleme ve dönüş hatlarına analog sıcaklık sensörleri yerleştirilmiştir. Isıtma suyu devre sıcaklığını kontrol etmek için genellikle bir tür karıştırma vanası kullanılır. Kazan(lar) ve pompalar, beslemeyi sürdürmek için sırayla açılır ve kapanır.

Alarmlar ve güvenlik 
Tüm modern bina otomasyon sistemleri alarm özelliklerine sahiptir. Bildirim,  bir bilgisayar (e-posta veya metin mesajı), çağrı cihazı, cep telefonu sesli araması, sesli alarm veya bunların tümü aracılığıyla yapılabilir. Sigorta ve sorumluluk amaçlarıyla tüm sistemler, kimin, ne zaman ve nasıl bilgilendirildiğinin kayıtlarını tutar.

Güvenlik sistemleri bir bina otomasyon sistemine kilitlenebilir. Doluluk sensörleri varsa hırsız alarmı olarak da kullanılabilirler. Güvenlik sistemleri genellikle kasıtlı olarak sabote edildiğinden dolayı bazı dedektörler veya kameralar pil yedeğine,  kablosuz bağlantıya ve bağlantı kesildiğinde alarmları tetikleme özelliğine sahip olmalıdır. Modern sistemler genellikle bu tür pilleri şarj edebilen ve kesintide yedek iletişim gibi  kablosuz uygulamalar için kablosuz ağları ücretsiz tutan Ethernet üzerinden güç kullanır.

Yangın alarm panelleri ve ilgili duman alarmı sistemleri genellikle bina otomasyonunu geçersiz kılmak için kabloludur. Örneği,: duman alarmı etkinleştirilirse, binaya hava girmesini önlemek için tüm dış hava damperleri kapanır ve bir egzoz sistemi yangını izole edebilir. Benzer şekilde, elektrik arıza tespit sistemleri, tetiklediği alarmların sayısı veya bunun rahatsız ettiği kişilerden bağımsız olarak tüm devreleri kapatabilir. Fosil yakıt yakma cihazları ayrıca, yavaş basınç düşüşleri tespit edildiğinde (bir sızıntıyı olabilir) veya binanın hava beslemesinde fazla metan tespit edildiğinde kapanan doğal gaz besleme hatları gibi kendi aşırı sürüşlerine sahip olma eğilimindedir.

Oda otomasyonu 
Oda otomasyonu, bina otomasyonunun bir alt kümesidir ve benzer bir amacı vardır; merkezi kontrol altında bir veya daha fazla sistemin konsolidasyonudur, ancak bu durumda bir odadadır.

Oda otomasyonunun en yaygın örneği, oda işlevini tanımlayan çok sayıda cihazın ( video konferans ekipmanı, video projektörleri, aydınlatma kontrol sistemleri, genel seslendirme sistemleri vb.) ) odanın elle çalıştırılmasını çok karmaşık hale getirir. Oda otomasyon sistemlerinin, her işlemi kontrol etmenin birincil yolu olarak bir dokunmatik ekran kullanması yaygındır.

Ayrıca bakınız 

 Kontrol Mühendisliği
 dijital ev

Kaynakça 

Sürdürülebilir şehir planlaması
Bina otomasyonu