Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем

Авторы: Дворцов П. А., Комаров И. Н., Вафина Д. Р., Уразайкин С. В.;
Источник: Дворцов П. А., Комаров И. Н., Вафина Д. Р., Уразайкин С. В. Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем // Молодой ученый. — 2016. — №27. — С. 61-64. [Электронный ресурс]

Автоматизация зданий — одно из важнейших направлений в области строительства и управления инженерными системами. Применение системы автоматизации зданий позволяет повысить эффективность работы осветительного и обогревательного оборудования, вентиляции и кондиционирования, водоснабжения. Два основных аспекта предопределили рост популярности комплексных решений для обеспечения автоматизированного управления инженерными системами жилых и административных зданий: ужесточение требований к энергоэффективности зданий, и повышение уровня индивидуального комфорта.

Система автоматизации зданий снижает расход энергетических ресурсов (электричества, различных видов топлива), необходимых для обеспечения отопления и горячего водоснабжения, повышает эффективность работы инженерных систем в условиях аварийных ситуаций. Это положительно сказывается на безопасности функционирования здания, делает пребывание в здании более комфортным за счет улучшенного контроля за температурой в помещениях, за режимом вентиляции и кондиционирования. Интеграция и оптимизация работы всех инженерных компонентов (систем безопасности, жизнеобеспечения, коммуникации) — вот основная функция автоматизированных решений для управления зданием. Диспетчеризация инженерных систем является необходимым этапом при построении автоматической системы управления зданием.

Понятие диспетчеризации включает в себя организацию постоянного наблюдения за работой различных подсистем в режиме реального времени. Посредством диспетчеризации инженерных систем осуществляется удаленный контроль и управление различными процессами, изменение рабочих параметров тех или иных устройств и компонентов, передача данных об их состоянии и ведение протоколов и баз данных со сведениями об их работе.

Обзор литературы по данной тематике показал актуальность темы на сегодняшний день. Автоматизация и диспетчеризация зданий призвана обеспечить контроль над автономно работающим оборудованием, объединив его в единый инженерный комплекс и предельно минимизировав “человеческий фактор” [1-3,6].

Исходя из анализа статей по данной проблеме, на сегодняшний день в нашей стране ведется крупномасштабная работа по экономии всех видов энергоресурсов. Постоянный рост цен заставляет искать эффективные методы экономии [15-18].

Так же было выявлено, что в настоящее время с целью увеличения позитивного эффекта комплексной автоматизации зданий разрабатывается алгоритмы взаимосвязанной автоматизации разных инженерных систем. Например, взаимодействие систем автоматизации климата и вентиляции позволяет увеличить эффект энергосбережения и комфортных условий в здании. Интеграция систем видеонаблюдения и охранной сигнализации повышает уровень безопасности здания [7-9].

Однако автоматизация имеет ряд негативных эффектов:

1. Автоматизация приводит к появлению большого количества узлов, а как следствие и увеличение возможных точек отказа и неисправностей.
2. Усложнение конструкций требует повышения квалификации персонала.
3. Дороговизна внедрения систем автоматизации и диспетчеризации.

Основной причиной описанных негативных факторов является отсутствие единых средств взаимодействия оборудования.

К сожалению, проанализировав рынок разработок, мы имеем, что область внедрения комплексных систем автоматизации ограничена элитным строительством. Из-за данной проблемы внедрение энергосберегающих методов управления коммунальным хозяйством большинства объектов невозможно по экономическим соображениям.

Цель исследования. На сегодняшний день в современных зданиях системы автоматизации и диспетчеризации играют одну из главных ролей, они связывают все инженерные сети. В данной статье приводится обзор существующих функций автоматизации инженерных систем.

Функции автоматизации и диспетчеризации инженерных систем.Функциональное назначение любого здания — быть укрытием от внешней среды, создавать комфортные условия для пребывания человека. Чтобы условия были комфортными, помимо стен и крыши нужно обеспечить должное количество воздуха (вентиляцию) и его качество (отопление, кондиционирование). Также необходимо обеспечить освещение, бесперебойное электроснабжение и т. д. Таким образом, у нас получается современное здание, насыщенное всевозможными инженерными системами. Для управления этими системами было бы необходимо большое количество обслуживающего персонала, если бы не автоматика.

В последнее время системы автоматизированного управления перестали быть чем-то диковинным. Вне зависимости от области применения целью внедрения таких систем являются снижение эксплуатационных расходов, обеспечение важной информацией, повышение безопасности и комфорта.

Для того чтобы оценить, как сильно изменились возможности в области автоматизации и диспетчеризации за последние годы и как они еще поменяются, важно осознать значение некоторых технологических прорывов, которые произошли за последнее время. Прогресс не стоит на месте, и предсказать, как далеко они уйдут вперед крайне сложно.

Правда, на пути прогресса оказалось немало препятствий. Среди них: автономные системы автоматизации различного применения, сходные по управляющим функциям системы различных производителей были, как правило, несовместимы между собой. Фирмы-разработчики использовали свои закрытые коммуникационные протоколы и не предусматривали интерфейсов для взаимодействия с системами других производителей. Являясь собственностью отдельных компаний, соответствующие продукты и технологии автоматизации с трудом поддавались интеграции друг с другом. Для решения этой проблемы требовались дорогостоящие технические решения, связанные с написанием нового программного обеспечения. Таким образом, в определенный момент на рынке сложились объективные предпосылки для успешного внедрения новых подходов в области автоматизации.

Под автоматизацией обычно понимают интеграцию в единую систему управления зданием следующие системы:

• Систему отопления, вентиляции и кондиционирования;
• Охранно-пожарную сигнализацию;
• Систему видеонаблюдения;
• Систему освещения;
• Механизацию здания;
• Телеметрию (удаленное слежение за системами);
• IP-мониторинг объекта (удаленное управление системами по сети).

Энергосбережение с помощью средств автоматизации. Энергосбережение за счет снижения эксплуатационных расходов зданий и сооружений становится мировым трендом. Сегодня на здания в среднем приходится около 40 % потребляемой первичной энергии и 67 % вырабатываемого электричества. Кроме того, они несут ответственность за 35 % выбросов углекислого газа.

Разумеется, повышение энергетической эффективности объекта — комплексная задача для всех участников строительства: архитекторов, конструкторов, проектировщиков, инженеров.

При проектировании энергоэффективного здания принимается во внимание его ориентация по сторонам света с учетом солнечной радиации, ветровой нагрузки, влажности и освещенности, конструктивные особенности ограждающих конструкций, теплоизоляция стен, использование энергосберегающего инженерного оборудования. Но автоматизированное управление инженерными системами позволяет достичь максимального результата при сравнительно небольших затратах.

Заключение.Автоматизация зданий — быстро развивающаяся, но сравнительно молодая область техники, поэтому здесь, особенно на уровнях управления инженерными системами и системами жизнеобеспечения, практически ещё нет устоявшихся технических решений, выходящих за рамки частных решений отдельных фирм.

Внедрение автоматической системы управлением зданием позволит серьезно снизить расходы на содержание здания, обеспечит комплексную защиту жизни и здоровья людей, предотвращение серьезных аварий, значительное снижение ущерба от них, обеспечит комфортные условия проживания. Все это говорит об эффективности внедрения системы, особенно в современном мире.

Литература

1. Федоров, И.В. Сколько этажей у интеллектуального здания? / И.В. Федоров. – «Бизнес: Организация, Стратегия, Системы», № 10, 1999 – С. 429-430
2. Архипов, С.Н. Системы для «интеллектуального» здания / С.Н. Архипов — «СтройМаркет», 2005 – С. 530-540
3. Авдуевский, А.Д. Крыша для интеллекта / А.Д. Авдуевский — «Журнал сетевых решений LAN», № 12, 1998 – С. 128-133
4. Автоматизация // Moluch. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://moluch.ru/archive/131/36322/
5. Смирнов, Г.И. Должны ли кабельные системы быть структурированными?/ Смиронв Г.И. — «Вестник связи», № 8, 1998 – С. 128-133
6. Королев, Ю.К. УМНЫЙ ДОМ: приятная неизбежность / Ю.К. Королев — «СтройМаркет», 2005 – С. 120-130
7. Задвинская, Т.О. Методика повышения энергоэффективности типового многоквартирного дома путем внедрения систем учета, автоматизации и регулирования тепловой энергии / Т.О. Задвинская, А.С. Горшков - М.: Синергия, 2014. – 344 с.
8. Советников, Д.О. Строительство здания, отвечающего стандартам пассивного дома / Д.О. Советников – Ростов-на-Дону: МарТ, 2010. – 608 с.
9. Тихонов, А.Ф. Автоматизация инженерных систем для обеспечения оптимальных параметров микроклимата производственного предприятия / А.Ф. Тихонов С.Л. Демидов, А.Л. Смеляков - Спб: Феникс, 2010. – 480 с.
10. Побат, С.В. Автоматизация инженерных систем теплоснабжения жилых и промышленных зданий / С.В. Побат, А.Ф. Тихонов – М.: Дашков и Ко, 2013. - 400 c.
11. Калмаков, А.А. Автоматика и автоматизация систем теплоснабжения и вентиляции / А.А. Калмаков – М.: Стройиздат, 1986. – 145 с.
12. Халамайзер, М.Б. Иследование динамики взаимосвязанных систем автоматического регули-рования параметров воздуха методом аналогового моделирования / М.Б. Халамайзер – М.: Машгиз, 1993. – 344 с.
13. Калмаков, А.А. Автоматика и автоматизация систем теплоснабжения и вентиляции / А.А. Калмаков – М.: Стройиздат, 1986. – 203 с.
14. Кокорев, П.В. Системы диспетчеризации зданий: решения без проблем // Автоматизация в промышленности. 2007. № 10. С. 37–39.
15. Горшков, А.С., Ватин Н. И., Немова Д. В. Формула энергоэффективности // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2013. № 7 (12). С. 49–63.
16. Бродач, М.М., Ливчак В. И. Здание с близким к нулевому энергетическим балансом // АВОК № 5 2011 С. 4- 11.
17. Шойхет, Б.М. Концепция энергоэффективного здания. Европейский опыт // Энергосбережение. 2007. № 7 С. 62–65.