Az okos berendezések jelenlegi világában az épületgépész szakma jövője is ebben az okos világban van. Ha a szakmagyakorlók rendszeresen és elfogadható időráfordítással foglalkoznak az okos világhoz kapcsolódó ismeretek elsajátításával, akkor abba fájdalommentesen belenőhetnek, és később nem vesztik el megrendelőiket. Cikkünk németnyelvű nyomtatott és internetes publikációk segítségével abban kíván segítséget nyújtani, hogy néhány alapismeret megtárgyalása után konkrét fejlesztési eredményeket is bemutasson az okos fűtések, intelligens megoldások, és digitális szabályozások területén.
Miben rejlik az alapvető kihívás az okos otthonok esetén?
Az alapvető kihívás abban rejlik, hogy az okos otthonokhoz két, kompletten különböző világot kell egyesíteni. Az egyik oldalon van az elektronika világa. Itt a gyártmányok életciklusai néhány évet, időnként csak néhány hónapot tesznek ki. A másik oldalon található az épületgépész szakma. Ezen a területen, például egy fűtési rendszer létesítésének magas beruházási költségei miatt ahhoz vagyunk szokva, hogy évtizedekben gondolkozzunk. Nyilvánvaló, hogy az a fűtés, amit tíz év múlva ki kell cserélni, az nem egy jó fűtés.
Az elektronikai ipar rendszerint olyan megoldásokat kínál, amelyek rövid élettartamra vannak szánva. Ilyenek például az okos termosztátok. A gyártóspecifikus megoldásoknál gyakran előfordul, hogy az „A“ rendszer nem kommunikál a „B“ rendszerrel, vagy csak egy közvetítőegységen keresztül jön létre a kommunikáció. Ez a mi szakmánk esetében azt jelentheti, hogy a végfelhasználónak egy másik applikációt kell megnyitnia a nappalijában lévő elektronikus termosztáthoz, mint a hálószobában lévő, más típusú termosztáthoz.
Elhanyagolható-e az épületautomatizálás energiafelhasználása?
A szakemberekben felmerül a kérdés, hogy a fűtési-, szellőzési-, klímatechnikai-, árnyékolási- és világítási berendezések automatizálási rendszerei nem több energiát fogyasztanak-e, mint amennyit megtakarítanak. Egy tanulmány szerint az épületautomatizálás önfogyasztása semmi esetre sem olyan kicsi, hogy az elhanyagolható lenne. Eddig azonban hiányoztak az erre vonatkozó konkrét számértékek.
A svájci Energiaügyi Szövetségi Hivatal megrendelésére készített tanulmány szerint a helyiségautomatizálási rendszerek fajlagos önfogyasztása primeroldali épületautomatizálás nélkül mintegy 1,5 – 5 kWh/(m2 ∙ a) értéket tesz ki. Feltűnően nagy az olyan tipikus berendezések áramfelhasználása, mint a kapcsolókészülékek, szelep- és csappantyú-meghajtások, a világítások buszrendszerei, de ide sorolhatók az automatizálási állomások, az I/O-modulok (bemenet/kimenet-modulok), a relék és szenzorok is.
„Az épületautomatizálás önfogyasztása” címmel végzett svájci vizsgálat egyik fontos megállapítása a következő: „Normál esetben ez az önfogyasztás összehasonlítva a „Standard felhasználási feltételek az energia- és épülettechnikában” című SIA 2024 számú műszaki információban a fűtési-, szellőzési-, klímatizálási- és világítási rendszerek számszerűsített energiafelhasználásával 6 – 12%-ot tesz ki.” A minimális energiaigényű épületek eseten (idetartoznak a passzívházak és a svájci Minergie-P standard szerinti épületek) az épületautomatizálás önfogyasztása a követelményértéknek akár 16 – 36%-a is lehet.
A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az épületautomatizálási rendszerek nagy stand-by áramfogyasztású és kis hatásfokú komponenseinek alkalmazása révén az önfogyasztás szükségtelenül nagy lesz. Ez azután jelentősen csökkentheti a szabályozás- és vezérléstechnikai funkciók révén elérhető energetikai hasznot. Az épületautomatizálási tervezőknek ezért a jövőben fokozott mértékben figyelembe kell venniük az önfogyasztás szempontját, annak érdekében, hogy az épületautomatizálásban rejlő energetikai hasznokat teljes mértékben kiaknázzák. A gyártók és forgalmazók számára fontos megjegyzés: az épületautomatizálási rendszerek önfogyasztása nem hanyagolható el, ha hitelesen akarnak energiamegtakarítási technikákat eladni.
A képre kattintva a diagram nagyobb méretben is megjelenik.
Az épületautomatizálás önfogyasztásának minimalizálása
Az épületautomatizálás önfogyasztását a teljesség igénye nélkül a következő módszerekkel lehet minimalizálni:
- A készülékek energiafelhasználását is mérlegelve kis önfogyasztású készülékeket kell választani. A gyártmány szerint ugyanis az önfogyasztás értéke jelentős szórást mutat, például a motoros szelepek esetén.
- Egy összmegoldást kell tervezni az épületgépészeti szakágak szerinti több rendszer helyett, így csak egy szerverre van szükség a teljes management-rendszerhez. Továbbá ennél az összmegoldásnál ugyanaz a szenzor több szakág részére is szolgáltathat adatokat.
- A komponenseket feszültségmentesen kell kapcsolni. Ez mindenek előtt a fűtési és hűtési szelepekre érvényes.
- Tervezzünk be árammérőket és hőmennyiség-mérőket, ugyanis az energiamonitoring előfeltétele az üzemoptimalizálásnak, és jobb átláthatósághoz vezet.
- Az épületmanagement-rendszer kiszolgálására nem kell feltétlenül egy szerver, gyakran egy mini-számítógép is megteszi.
- Az I/O-modulok esetén kerüljük a 0(4)…20 mA-es jeltípust, és a modulméretet a követelményeknek megfelelően válasszuk ki.
- A buszrendszereknél az adatkommunikációra standard-protokollt használjunk.
Mi a helyzet a biztonsággal és az adatvédelemmel?
Az okosházakban kialakított, hálózatba kötött fűtési rendszerek kétség kívül nagy mennyiségű adattal dolgoznak. Ez kényszerűen felveti az adatvédelem problémáját. Hogy az okoslázak lakói mennyire fontosnak tartják az adatvédelmet, azt jól alátámasztja a mára már több, mint 2.200 tagvállalattal rendelkező, németországi digitális egyesület, a Bitkom 2022-ben végzett vizsgálata. Ennél a vizsgálatnál a megkérdezettek 47%-a tart az okosház-technikájukat érintő hekkertámadásoktól, 37%-uk pedig az az adataikkal történő visszaélésektől.
Természetesen az okosházból származó nem minden adathoz lehet kívülről hozzáférni. Vannak azonban olyan adatok, amelyeket kifelé kell közölni, például egy betörés-jelzést a rendőrség felé, vagy egy segítségre szoruló személy elesését a mentők felé. A fűtés területén pedig értelme lehet a pillanatnyi fogyasztásra vonatkozó adatok kifelé való közlésének egy központi szerver felé. A Bitkom az adatokat hét fokozatba sorolta be, és csak a negyedik fokozattól kezdve jutnak ki az adatok a házból a felhőbe. Egy virtuális intelligens erőmű létrehozása érdekében nyilvánvalóan elengedhetetlen az egyes okosházak energiatermelői pillanatnyi termeléseinek és a pillanatnyi fogyasztásoknak a kifelé való közlése, gondoljunk csak a napelemes rendszerekre.
Az adatvédelem és a biztonság garantálása érdekében elengedhetetlen, hogy a külső szolgáltatók informálják a felhasználókat, hogy mikor és milyen mértékben férnek hozzá az adataikhoz. Ennek már megvannak a jogi keretei. Minden személyes adat élvezi az európai Adatvédelmi Alaprendelet által biztosított védelmet.
Az okosház-fűtésvezérlések felépítése
A modern okosház-fűtésvezérléseket a gyártók rendszerint kompletten kínálják. Ez minden komponenst tartalmaz a hálózatba kötött fűtési rendszerekhez. Egy applikáción keresztül vezérelhető bázisrendszer köti össze az egyes termosztátokat egymással, és a központi vezérléssel. A jeleket szenzorok szolgáltatják, a bázis pedig az egyes funkciókat köti össze egymással. A szenzorok a legkülönfélébb jeleket érzékelik, amelyeket a bázis a termosztátoknál lévő beavatkozó szervek vezérlésére használ. A szenzorok fajtái és funkciói a következők:
- A helyiségben a hőmérsékleteket egy hőmérséklet-szenzor méri.
- Egy higrométer méri a légnedvességet, ami a szellőztetés szempontjából szükséges.
- Egy időjárásjelző-állomás méri a házon kívül a hőmérsékletet, a légnedvességet és a szélsebességet.
- Az ablakoknál lévő szenzorok érzékelik azok nyitását és zárását. Nyitott ablaknál (pl. lökésszerű szellőztetésnél) a báziskészülék teljesen leállítja a fűtést. Az ablakszenzorokra az okosház esetén biztonsági okokból is szükség van. A báziskészülék ezen kívül vezérli az árnyékolást biztosító redőnyök mozgatómotorjait is.
- Az is lehetséges, hogy a padlóban lévő szenzorok révén érzékeljük azt, hogy tartózkodik-e valaki a helyiségben. Ennek megfelelően a báziskészülék a hőmérsékletet megemeli, vagy lecsökkenti. Ugyancsak elképzelhető a mesterséges világítás automatikus kapcsolása is.
Függetlenül a szenzoros vezérléstől a helyiséghőmérsékletek kézi beavatkozással, vagy az idővezérlés révén mindenkor módosíthatók.
Okos fűtési rendszerek üzembehelyezése, felügyelete és szervizelése
A hőtermelő beszerelése után annak üzembehelyezését a fűtésszerelő okostelefon, vagy tablet és egy applikáció segítségével végezheti el. Ennek során a következőket kell elvégezni (a különböző gyártók megoldásai között eltérések lehetségesek):
- Egy listából ki kell választani az üzembehelyezendő hőtermelőt. Eközben az applikáció közvetlen kapcsolatot teremt a készülékkel.
- A hálózat nevének és a jelszónak a bevitele után megjelenik egy menükijelzés a hőtermelő gyári számával együtt, amit meg kell erősíteni.
- Ezután az összes paramétert le kell kérdezni, és be kell állítani. (például rendszernyomás, fűtési görbék, a fűtési körök megnevezése, időprogramok, stb.)
- Befejezésként generálható egy olyan jegyzőkönyv, ami minden beállított értéket tartalmaz. Ezt a fűtésszerelő elküldheti a saját számítógépére és a végfelhasználónak is.
A berendezés üzemeltetője egy díjtalan applikáció segítségével mindenkor felügyelheti a fűtési rendszere működését, és be is avatkozhat abba. Így beállíthatja a parancsolt hőmérsékleteket, és az időprogramokat a fűtéshez és a HMV-termeléshez is, figyelemmel kísérheti az üzemi paramétereket, információkat kap az esetleges üzemzavarokról, és azokat azonnal továbbíthatja a fűtésszerelőjének. A különböző gyors választógombok révén, mint például a „takarékos üzem“, valamint az időprogramok segítségével a fűtést néhány gombnyomással az egyéni igényeihez illesztheti. Ez gondoskodik a lényegesen kisebb fűtési költségekről a komfortérzet kielégítése mellett.
A legtöbb gyártó a rendszereihez digitális szervízközpontot is kínál, amely lehetővé teszi a fűtésszerelő számára, hogy közvetlenül a számítógépéről állandóan hozzáférhet minden fontos berendezés-paraméterhez, és így optimalizálhatja a fűtési rendszer működését.
Néhány fejlesztési eredmény
A ViCare applikációt a Viessmann a fűtés kényelmes vezérlésére fejlesztette ki, amelynek jól áttekinthető grafikus kezelőfelületén keresztül a fűtésszerelő könnyen beállíthatja a fűtési rendszert. A Vitoguide digitális szervízközpont pedig lehetővé teszi a fűtésszerelő számára, hogy az általa felügyelt fűtési rendszerhez távolból is hozzáférjen. Így a rendszer üzemét közvetlenül a számítógépéről optimalizálhatja, ami az időráfordítás és a költségek megtakarításának további lehetőségét jelenti. A szolgáltatás igénybevételének előfeltétele, hogy az ügyfél a Vicare applikáción keresztül egyszer engedélyezze azt.
A Siemens RDS110 Smart okostermosztátja a szokásos funkciókon kívül jelenlét-érzékelővel is fel van szerelve, és automatikusan komfort-értékre kapcsol, ha valaki tartózkodik a helyiségben. Ezen túlmenően az okostermosztát egy öntanuló algoritmussal rendelkezik, amely meghatározza a legjobb fűtési stratégiát a komfortigények energiahatékony kielégítéséhez. Így a termosztát az érzékelt értékek alapján megválasztja a fűtés optimális bekapcsolási időpontját. Ezáltal jelentősen hozzájárul a kisebb energiafelhasználáshoz, és az energiaköltségek csökkentéséhez.
A Danfoss NovoCon digitális szelepmeghajtója a hidraulikus épületgépészeti rendszerekhez került kifejlesztésre. A NovoCon egy digitális buszon (BACnet vagy Modbus) keresztül kommunikál az épületmenedzsment rendszerrel, és azon keresztül közli a releváns épületgépészeti adatokat. A NovoCon speciálisan a nyomásfüggetlen szelepekkel való alkalmazásra készült, és azokkal együtt lehetővé teszi a dinamikus hidraulikus beszabályozást, amely az energiahatékony épületek létesítésének fontos előfeltétele. Ezen túlmenően a digitális szelepmeghajtóval azok a helyek, ahol problémák jelentkezhetnek, precízen behatárolhatók.
Dr. Vajda József
Okos otthon
Smart home, intelligentes Zuhause, Casa intelligente, intelligentná domácnost’ …
Az egész világon ezen a területen is járványsebességgel terjedő új technológiák.
Okos telefon, okos TV, okos világitás, okos fűtés, -hűtés, -melegvíz-készítés, okos árnyékolástechnikai eszközök, okos házi energiatermelés, helyben hangvezérléssel, távolról telefonnal működtethető berendezések, rendszerek. Bluetooth, WiFi, infra adatfolyamok továbbítása, tárolása, feldolgozása, védelme.
Mindennapi életünkben, otthonunkban megjelenő új eszközök, a felszínen egyértelműen előnyös tulajdonságokkal, de kevésbé átgondolt hátrányokkal és veszélyekkel.
Milyen megfontolások, érdekek állnak a fejlesztések mögött? Kényelmi-, életviteli szempontok, üzleti érdekek, energia-megtakarítási törekvések, klímavédelem?
Vagy a felhasználók, fogyasztók életvitelének változása, esetleg alkalmatlanná válása az időközben egyre bonyolultabbá váló berendezések megfelelő kezelésére?
Melyek az eddig elért eredmények?
Melyek az épületgépész szakmában ezeknek az okos rendszereknek tervezésével, kivitelezésével, üzemeltetésével, karbantartásával kapcsolatosan felmerülő kihívások, kérdések, problémák?
Nekünk is okosodni kell? De okosan.
Dr. Okányi Sándor
[1] Wolfgang Schmied: Gebäudeautomation: Energieverbrauch vernachlässigbar?, TGA Fachplaner, 11/2016.
[2] Philipp Kraeuchi, Dominic Jurt, Christoph Dahinden: Eigenenergieverbrauch der Gebaeudeautomation, Haustec, 5/2016.
Fotóillusztráció: Canva
