Умное здание (англ. smart building, англ. smart house и intelligent building) или Автоматизация зданий (англ. building automation) - система высокотехнологичных устройств в жилом доме современного типа, организованная для наиболее комфортного проживания или работы людей.
Под умным зданием следует понимать систему, которая обеспечивает безопасность и ресурсосбережение (в том числе комфорт) для всех пользователей. В простейшем случае она должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Кроме того, от автоматизации нескольких подсистем обеспечивается синергетический эффект для всего комплекса.
Это проще понять, если представить, например, что система отопления никогда не сможет работать против системы кондиционирования. А отопление осуществляется не только по погоде, но и с учётом целого ряда других факторов. От силы ветра, по предсказанию, от времени суток (ночью комфортная температура меньше).
Можно считать, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека (пользователей) с жилым пространством, когда в автоматизированном режиме в соответствии с внешними и внутренними условиями задаются и отслеживаются режимы работы всех инженерных систем и электроприборов.
В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и охранной сигнализации, моторизированными воротами и прочим.
Техническая основа
Технической основой умных зданий является Автоматизированная система управления зданием англ. Building Management System, BMS, нем. Gebaudeleittechnisksystem, GLT).
Она предназначена для автоматизации процессов и операций, которые реализуются в современных зданиях. Достаточно часто в литературе встречается употребление термина АСУЗ, как системы для автоматизации инженерных систем (или систем жизнеобеспечения) здания: вентиляции, отопления и кондиционирования, водоснабжения и канализации, электроснабжения и освещения, и т. д. В больших и сложных зданиях можно выделить несколько десятков инженерных систем.
Основными целями создания АСУЗ являются повышение безопасности, улучшение комфорта и обеспечение эффективности ресурсопотребления. Это комплексная задача, часто имеющая под собой определенную (конкретную для компании, использующей здание) бизнес концепцию. Результат достигается за счет лучшего качества работы систем жизнеобеспечения здания при сокращении расходов на обслуживающий персонал.
В мире практически все современные объекты коммерческой недвижимости и жилые здания оснащаются АСУЗ. В России этот процесс только в начале своего развития.
Бытует мнение, что АСУЗ следует различать на системы для коммерческих объектов недвижимости и на системы для коттеджей, дач и отдельных квартир. Таким образом, как бы определяя два сектора рынка: автоматизация зданий и домашняя автоматизация.
При построении АСУЗ, как правило, реализуется три уровня автоматизации:
Верхний — уровень диспетчеризации и администрирования (Management Level) с базами данных и статистическими функциями, на котором осуществляется взаимодействие между персоналом (операторами, диспетчерами, пр.) и системой через человеко-машинный интерфейс, реализованный в основном на базе компьютерных средств и SCADA-систем. Этот же уровень должен отвечать за информационное взаимодействие с уровнем предприятия.
Средний — уровень автоматического(автоматизированного) управления (Automation Level) функциональными процессами, основными компонентами которого являются контроллеры управления, модули ввода-вывода сигналов и различное коммутационное оборудование.
Нижний — «полевой» уровень (уровень оконечных устройств) (Field Level) с функциями входа/выхода, включающий в себя датчики и исполнительные механизмы, а также кабельные соединения между устройствами и нижним-средним уровнями.
В мире разработаны сотни нормативных документов для стандартизации этой отрасли. Например, комплекс международных стандартов ISO 16484-XX (Building Automation and Control Systems).
В России к настоящему времени выпущены только первые три части в виде стандартов АВОК (Ассоциация инженеров по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике).
С 2013 года в России действует первый профильный ГОСТ — "Автоматизированные системы управления зданий и сооружений. Термины и определения".
Объём российского рынка АСУЗ составлял на конец 2016 года около 150 млн. евро.
В Европе:
Предназначение: прежде всего энергосбережение и только потом комфорт
Подход: максимальная унификация
Установка: в Европе проекты автоматизации частных домов и квартир готовит сам разработчик и производитель систем, установкой занимаются обычные, но квалифицированные монтажники, работающие строго по схеме.
В России:
Предназначение: комфорт и имидж (для высокобюджетных проектов); простейшая охранно-пожарная сигнализация, иногда с функцией GSM-оповещения (для минимальных бюджетов).
Подход: строго индивидуальный.
Установка: установкой занимаются специалисты. Как правило, они работают со многими производителями систем автоматизации, это позволяет подбирать систему оптимально для решения поставленных задач. Эти же специалисты занимаются проектированием, продажей, монтажом, запуском и в дальнейшем обслуживанием клиентов построенного умного дома.
По оценкам аналитиков рынок умного дома активно развивается. К 2020 году общий объём мирового рынка достигнет $51.77 млрд. В период с 2013 по 2020 года среднегодовые темпы роста рынка будут на уровне 17.74%.
Темпы роста российского рынка автоматизации в два раза выше Европейского и общемирового . В 2013 году рынок составил 65 млн евро или почти 3 млрд рублей. В 2017 году его общий объём может достигнуть 176 млн евро или 7,9 млрд рублей. Ежегодно рост рынка автоматизации зданий в России составляет 30%
Технологии автоматизации зданий
Под термином «умное здание» обычно понимают интеграцию следующих систем в единую систему управления зданием:
Системы управления и связи;
Система отопления, вентиляции и кондиционирования;
Система освещения;
Система электропитания здания;
Система безопасности и мониторинга.
Система управление с одного места аудио-, видеотехникой, домашним кинотеатром, мультирум
Система удалённого управление электроприборами, приводами механизмов и всеми системами автоматизации. Электронные бытовые приборы в умном доме могут быть объединены в домашнюю Universal Plug’n’Play — сеть с возможностью выхода в сети общего пользования.
Механизация здания (открытие/закрытие ворот, шлагбаумов, электроподогрев ступеней и т. п.)
Система связи. Сюда относятся телефонная связь и локальная сеть здания.
Существует несколько платформ и протоколов, с помощью которых связываются подсистемы умного дома:
EIB/KNX (European Installation Bus — «Европейская инсталляционная шина»). Наиболее распространенный в Европе и других региона мира протокол автоматизации. Отличается широкой функциональностью, надежностью и долговечностью. Срок бесперебойной работы оборудования до 30 лет.
Larnitech - имеет распределенную логику системы для автоматизации техники, дома, офиса, гостиницы, ресторана, производства, зданий, сооружений, возможность реализации по беспроводным технологиям так и по проводному протоколу Controller Area Network.
TELETASK (шина/протокол AUTOBUS) - система домашней автоматизации для зданий и помещений, где человек находится продолжительное время (квартира, коттедж, офис, гостиница и т. д.)
Smart-bus - бюджетные распределённые системы Умного дома. Открытый протокол на основе RS-485 интерфейса, разработанный и запатентованный международной корпорацией Smart Home Group.
LON (LonWorks)
Helvar — для систем управления освещением использует протокол DALI и DSI.
X10 — протокол управления электроприборами. Сигнал передается по электрическим проводам либо в радиодиапазоне. Недостатки — низкие скорость передачи информации и помехозащищённость, проблема ложного срабатывания, отсутствие обратной связи приёмника с передатчиком, возможны конфликты устройств X10 разных производителей и несанкционированный доступ к устройствам X10 по электросети.
Z-Wave — запатентованный беспроводный протокол связи, разработанный для домашней автоматизации, в частности для контроля и управления на жилых и коммерческих объектах. Технология использует маломощные и миниатюрные радиочастотные модули, которые встраиваются в бытовую электронику и различные устройства, такие, как освещение, отопление, контроль доступа, развлекательные системы и бытовую технику.
ONE-NET — открытый протокол беспроводной сети передачи данных, разработанный для целей автоматизации зданий и управления распределёнными объектами.
1-Wire — технология, которая позволяет связать многие датчики и приборы в одну сеть, управление в которой на себя берёт персональный компьютер.
Система отопления, вентиляции и кондиционирования
Система отопления, вентиляции и кондиционирования (Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC) обеспечивает регуляцию температуры, влажности и поступление свежего воздуха. Кроме этого, HVAC экономит энергию за счет рационального использования температуры среды.
Некоторые подсистемы:
управляемый через сеть кондиционер
механизмы автоматического открытия/закрытия окон для поступления холодного или теплого воздуха в подходящее время суток
Система освещения
Система освещения (Lighting control systems, LCS) контролирует уровень освещенности в помещении, в том числе для экономии электроэнергии за счет рационального использования естественного освещения.
Некоторые подсистемы:
автоматика для включения/выключения света в заданное время суток
датчики движения для включения света только тогда, когда в помещении кто-то находится
автоматика для открытия/закрытия ставней, жалюзи, для регулировки прозрачности специальных оконных стекол.
Система электропитания здания
Системы электропитания обеспечивают бесперебойное питание, в том числе за счет автоматического переключения на альтернативные источники электропитания.
Некоторые подсистемы:
Автоматический ввод резерва
промышленные ИБП
дизель-генераторы
Система безопасности и мониторинга
В систему безопасности и мониторинга входят следующие подсистемы:
система видеонаблюдения;
система контроля доступа в помещения;
Охранно-пожарная сигнализация (в том числе контроль утечек газа);
Телеметрия — удалённое слежение за системами;
Система защиты от протечек — автоматическая блокировка водоснабжения при протечке и заливе помещения. Состоит из контролирующего устройства, специальных кранов и датчиков, детектирующих затопление (Аквасторож, Neptun, Гидролок и другие);
GSM-мониторинг — удалённое информирование об инцидентах в доме (квартире, офисе, объекте) и управление системами дома через телефон. В некоторых системах при этом можно получать голосовые инструкции по планируемым управляющим воздействиям, а также голосовые отчёты по результатам выполнения действий;
IP-мониторинг объекта.
Имитация присутствия.
Смотри также:
Автоматизация здания
Автоматизированная система управления зданием (АСУЗ)
Умный дом
Пассивный дом
Эффективный дом
Мультирум
EIB/KNX
Интеллектуальная бытовая техника
Инжиниринг в сфере ресурсосбережения
Умные технологии