Автоматизация и диспетчеризация зданий как средство повышения их энергоэффективности

АВТОМАТИЗАЦИЯ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ ЗДАНИЙ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ

BUILDING AUTOMATION AND DISPATCHING CONTROL AS A MEAN TO INCREASE ENERGY EFFICIENCY

О.Д.Самарин, Е.А.Гришнева O.D.Samarin, E.A.Grishneva

ФГБОУ ВПО МГСУ

Рассмотрены основные решения no снижению энергопотребления зданий. Дан анализ энергосберегающего потенциала автоматизации и диспетчеризации здания и его инженерных систем.

The main approaches for energy saving in buildings are considered. The analysis of energy saving potential of automation and dispatching control of a building and its engineering systems is given.

Необходимость комплексного подхода к осуществлению энерго- и ресурсосберегающих мероприятий при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и в первую очередь систем обеспечения их микроклимата не подлежит сомнению и обусловлена главным образом сокращением запасов минерального сырья и ископаемого органического топлива и, как следствие, их постоянным удорожанием [1].

Все вновь возводимые здания должны строиться с использованием определенного набора энергосберегающих мероприятий, касающихся всех составляющих энергетического баланса. Особенно это актуально в условиях действия Федерального закона «Об энергосбережении ...» [2]. В качестве основных можно отметить следующие инженерные решения [1 - 3]:

• Снижение трансмиссионных теплопотерь через оболочку зданий:

• Замена окон на энергоэффективные;

• Дополнительная теплоизоляция несветопрозрачных наружных ограждений;

• Оборудование систем механической вентиляции устройствами утилизации теплоты вытяжного воздуха.

• Улучшение изоляции воздуховодов и трубопроводов.

• Модернизация систем автоматизации и оснащение их энергосберегающими приборами и средствами.

• Перенос температурных уставок на границы комфортных диапазонов.

Одним из наиболее перспективных способов, позволяющих решить проблему

энергосбережения, является автоматизация здания и его инженерных систем. Она позволяет существенно уменьшить потребление тепловой и электрической энергии, как за счет прекращения ее нерационального использования, так и благодаря утилизации вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). К ним относятся, в частности, бытовые тепловыделения и теплопоступления от солнечной радиации, теплота вентиляционных выбросов и канализационных стоков и т.д.

6/2011 мвВЕСТНИК

Европейским комитетом по стандартизации был разработан новый Европейский стандарт EN 15232 [4]. Данный документ применяется к конкретным функциям автоматизации зданий, которые оказывают влияние на энергоэффективность по многим аспектам. Автоматизация инженерных систем, помимо управления оборудованием и регулирования различных параметров, должна выполнять и комплекс интегрированных энергосберегающих функций, направленных на предотвращение нерационального использования энергии и увеличения выбросов углекислого газа в атмосферу. Система автоматизации должна непрерывно получать информацию об использовании энергии инженерными системами, распознавать ее недопустимый перерасход и немедленно реагировать, не снижая при этом комфортность внутреннего микроклимата в обслуживаемых помещениях. В следующей таблице приведена классификация систем автоматизации в соответствии с требованиями [4].

Классы для систем автоматизации зданий Энергоэффективность

A Соответствует высоким энергетическим характеристикам.

B Соответствует передовым энергетическим характеристикам.

C Соответствует стандарту. (Используется для сравнения).

D Соответствует неэффективным энергетическим характеристикам.

Процедура подсчета потребности энергии в здании учитывает характеристики различных инженерных систем, назначение объекта, его конструктивные особенности и параметры наружного климата в районе строительства. Наибольшие возможности экономии энергии существуют в так называемых «интеллектуальных зданиях» [5]. Такие здания с интеграцией различных систем и их индивидуальным регулированием имеют значительные возможности для энергосбережения. При этом системы автоматизации наивысшего класса «A» обеспечивают снижение энергопотребления в офисных помещениях в объеме до 30 процентов. Подобные интегрированные системы предусматривают не только автоматизацию отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, но также управление электроснабжением, регулирование освещения, оптимальное открытие солнцезащитных устройств, контроль наличия людей в помещении и др.

Способность таких систем непрерывно регистрировать и анализировать объем потребляемой энергии позволяет владельцам зданий в полной мере реализовать существующий потенциал энергосбережения и оценивать эффективность принятых для этого

Дальнейшим развитием данной идеи является диспетчеризация зданий. В самом деле, в любом жилом доме, торговом или офисном здании, а также бизнес-центре имеется значительный объем инженерного оборудования, который к тому же продолжает непрерывно увеличиваться. Это происходит по той очевидной причине, что с каждым днем неуклонно повышаются требования к уровню комфорта во время пребывания человека в здании.

Инженерное оборудование в совокупности образует систему жизнеобеспечения здания. В общем случае, подобная система включает в себя следующие подсистемы [3]:

• отопление и охлаждение;

• вентиляция и кондиционирование воздуха;

• холодное и горячее водоснабжение (ХВС и ГВС);

• охранно-пожарная сигнализация и видеонаблюдение;

• электроснабжение;

• лифтовое оборудование (вертикальный транспорт).

Система диспетчеризации позволяет наблюдать, контролировать различные процессы, происходящие на удаленных объектах, изменять параметры устройств, которые обслуживают данные объекты, а также просматривать протоколы их работы. Поэтому система диспетчеризации позволяет организовать тесное взаимодействие между различными подсистемами инженерного оборудования, а, кроме того, она также осуществляет их автоматизированный оперативный контроль и управление.

Стандартная система диспетчеризации состоит из шкафов автоматики и диспетчерского пункта. В шкафу автоматики размещается блок контроля, оснащенный модулями ввода-вывода, который обеспечивает функции управления, а также сбора данных с определенного инженерного оборудования.

Диспетчеризация делает работу систем жизнеобеспечения гораздо более эффективной, практически сводя к нулю объем нерационального использования ресурсов. Кроме того, при этом осуществляется детальный контроль всех технологических участков, что позволяет заметно снизить расходы на энергоносители и дает возможность получать при этом дополнительную прибыль.

Диспетчеризация обеспечивает учет потребления ресурсов, современный сервис, согласованную работу всевозможных автономных систем, входящих в инфраструктуру дома, офиса, здания или поселка, а также производит многоуровневое оповещение в случае возникновения аварийной ситуации.

Более высокий уровень управления предусматривает глубокую интеграцию частных и общедомовых, а также поселковых систем и сервисов. В этом и состоит главная идея концепции «Интеллектуальный жилой комплекс». В частности, центральный диспетчерский пульт предоставляет пользователям следующие весьма широкие возможности:

• интуитивные сенсорные панели контроля/управления всеми инженерными системами;

• учет энерго- и водопотребления;

• контроль состояния систем вентиляции и кондиционирования воздуха, контроль температуры в квартирах (коттеджах);

• контроль открытия окон в квартирах (коттеджах) в отсутствие хозяев в холодный период года;

• контроль системы электроснабжения (автоматов защиты, дистанционного обесточивания квартиры (коттеджа) или отдельных цепей);

• контроль утечек воды и возможность дистанционного отключения водоснабжения для квартир (коттеджей).

Таким образом, реализация концепции интеллектуального жилого комплекса при новом строительстве позволит добиться значительного сокращения энергопотребления и облегчит выполнение норм ФЗ-261 [2] в части обеспечения необходимых классов энергоэффективности при безусловном соблюдении требований безопасности в соответствии с Ф3-384 [6] и сохранении необходимой комфортности внутреннего микроклимата, устанавливаемой действующими нормами [7].

6/2Q11 мвВЕСТНИК

Литература:

1. О.Д.Самарин. Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффективность. - М.: Изд-во АСВ, 2009. - 296 с.

2. Закон РФ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» №261-ФЗ от 23 ноября 2009 г.

3. В.А.Комков, Н.С.Тимахова. Энергосбережение в жилищно-коммунальном хозяйстве. -М.: ИНФРА-М, 2010. - 320 с.

4. EN 15232, Energy performance of buildings — Impact of Building Automation, Controls and Building Management.

5. Е.А.Гришнева. Повышение энергоэффективности строительства объектов недвижимости с использованием концепции «Умный дом». // «ACADEMIA», 2010, № 3, с. 439 - 444.

6. Закон РФ «Технический регламент "О безопасности зданий и сооружений"» № 384-ФЗ от 30 декабря 2009 г.

7. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. - М.: ГУП ЦПП, 1999.

Literature:

1. Samarin O. D. Thermal physics. Energy saving. Energy efficiency. - M.: ASV Publishers, 2009. - 296 p.

2. Federal Law of the Russian Federation "On energy saving and increasing of energy efficiency and on correcting several Acts of the Russian Federation" №261-ФЗ from 2009, November the 23-th.

3. EN 15232, Energy performance of buildings — Impact of Building Automation, Controls and Building Management.

4. V.A.Komkov, N.S.Timakhova. Energy saving in housing and public service. - M.: INFRA-M Publisers, 2010. - 320 p.

5. E.A.Grishneva. Increasing of energy efficiency of building construction using the concept of "Intellectual house". // «ACADEMIA», 2010, № 3, p. 439 - 444.

6. Federal Law of the Russian Federation "Technical Rules "On safety of buildings and structures"" № 384-ФЗ from 2009, December the 30-th.

7. National standard 30494-96. "Residential and public buildings. Indoor conditions". State Unitary Company Center of Design Products, Moscow 1999.

Ключевые слова: энергосбережение, энергоэффективностъ, управление, автоматизация, диспетчеризация

Keywords: energy saving, energy efficiency, control, automation, dispatching control

Тел./факс автора: +7

E-mail автора: samarin1@mtu-net.ru

Рецензент: Зам. ген. директора ОАО «КТБЖБ», к.т.н. О.А. Ларин