Automatizarea Unei Case Inteligente Folosind Tehnologia Knx

Capitolul I. Prezentare generală a sistemului de automatizare a unei case inteligente

Tema proiectului

Se va proiecta sistemul de automatizare pentru o casă structurată pe două niveluri: parter și etaj.

În sistemul de automatizare al locuinței se vor integra următoarele instalații:

Instalația de iluminat

Instalația de încălzire și climatizare

Instalația de comandă pentru jaluzele

Circuitele de prize

Sistemul de automatizare va realiza următoarele funcții principale:

Funcții de siguranță

Funcții pentru reducerea consumului de energie

Funcții pentru creșterea comfortului căminului

Funcția de comunicare

Odată cu finalizarea și implementarea proiectului se doresc următoarele aspecte:

Consum redus de energie

Siguranță sporită

Posibilitatea controlului la distanță a diverselor aplicații

Amortizarea și reducerea substanțială a facturilor la utilități

Necesitatea utilizării unui sistem de automatizare într-o locuință

Definiția unei case inteligente a fost necesară o dată cu apariția unor modalități de automatizare a unei locuințe. Scopul pentru care acest tip de locuință a fost creat este de a eficientiza și economisi energie pe de o parte și pe de altă parte pentru a înlesni traiul omului de zi cu zi. Un mai bun mod de a folosi energia folosit în aceste locuințe poate fi încălzirea realizată la nivel local sau folosirea diferitelor modalități de captare a energiei regenerabile.

Software-ul și elementele hardware instalate în structura locuinței care manipulează funcțiile necesare automatizării sunt necesare pentru a crea o astfel de facilitate. De aceea studiul integrării inteligenței într-o clădire este acum un subiect comun oriunde în lume.

Arhitecții de program trebuie să se concentreze pe cerințele clientului pentru a satisface nivelul de comfort al locatarului. În fiecare zi, arhitecții de clădiri cooperează cu inginerii automatiști pentru a descoperi noi provocări în acest domeniu vast, pentru a incorpora noi tehnologii în structura mecanică și sistemului electric al clădirilor.

Cu toate acestea, încă de la început, conceptul de casă inteligentă a intrat intr-o comuniune strânsă cu tehnologia, energetica și schimbul de informații, ducând la un alt nivel sistemele de control computerizate.

Utilizarea unui sistem de automatizare centralizat este necesar, întrucât acesta duce la o eficientizare crescută din punct de vedere energetic pentru a controla într-un mod optim încălzirea/răcirea spațiului interior, încălzirea apei și iluminarea.

Scopul general este a ușura interacțiunea dintre utilizator și locuință și de a reduce dramatic consumul de energie.

Acest lucru este îndeplinit prin ajustarea unui automat programabil, urmat de optimizarea acestuia la nivelul fiecarei componente controlate de acel PLC.

Evoluția acestor tehnologii a dus la acoperirea tuturor aspectelor la care se poate gândi un utilizator cum ar fi: controlarea de la distanță a unui aparat din casă, controlarea intensității luminilor, dispozitive de securitate împotriva incendiilor, inundațiilor sau efracțiilor, controlul prizelor, al geamurilor, toate ducând la o econimisire de energie și timp din partea utilizatorului.

Creșterea nivelului de trai corelată cu mediul înconjurător a dus la o dezvoltare remarcabilă a acestui domeniu, în fiecare moment apârând noi tehnologii pe care o revoluționează pe cea anterioară.

Sisteme automate. generalități

Omul, ca ființă superioară, este și va fi întotdeauna preocupat din cele mai vechi timpuri în cunoașterea cât mai multor modalități de ușurarea a existenței sale.

În procesul cunoașterii, omul urmărește evoluția în timp a unor mărimi caracteristice în raport cu evoluția altor mărimi, evidențiind astfel grupul mărimilor care definesc cauza și grupul mărimilor care definesc efectul.

Stabilirea unor legi ce caracterizează fenomene ale naturii și definirea unor modele ale fenomenelor au permis omului o cunoaștere și interpretare aprofundată a multor dintre acestea, reușind să le dirijeze în scopul îmbunătățirii condițiilor sale de viață, al reducerii eforturilor fizice și intelectuale, al ușurării existenței sale.

În acest proces, omul a parcurs următoarele etape:

Etapa mecanizării, în care s-au creat pârghia, roata, scripeții, multiplicatoarele de forță de cuplu, ansambluri de calcul mecanizat etc., cu care omul și-a ușurat eforturile fizice și intelectuale pentru producerea de bunuri materiale.

Etapa automatizării, în care ființa umană s-a preocupat să găsească mijloace materiale care să deducă sau să elimine complet intervenția sa directă în desfășurarea proceselor de construcție.

Etapa cibernetizării și automatizării, în acesta este preocupat de crearea unor asemenea obiecte materiale care să reducă funcția de conducere generală a omului. În acest mod au fost create calculatoare și sisteme automate de calcul prin care au putut fi stabilite strategii de conducere a proceselor și sisteme de informatizare globală.

Ansamblul de obiecte materiale care asigură conducerea unui proces tehnic sau de altă natură fără intervenția directă a omului reprezintă un echipament de automatizare.

Reglarea automată este acel ansamblu de operații, îndeplinit automat, prin care o mărime fizică este fie menținută la o valoare prescrisă, fie își modifică valoarea la intervale de timp date, conform unui alt program, luând astfel o succesiune de valori prescrise.

O parte din aceste mărimi variază în mod independent, altele sunt influențate de variabile independente. Desfășurarea corectă a procesului tehnologic presupune ca la fiecare instalație tehnologică, una sau mai multe mărimi fizice să aibă o lege de variație prestabilită. Desfășurarea corectă al procesului tehnologic presupune că la fiecare instalație tehnologică, una sau mai multe mărimi fizice să aibă o lege de variație prestabilită. Astfel instalațiile tehnologice sunt concepute pentru ajustarea acestor mărimi fizice, numite mărimi de ieșire, prin intermediul altor mărimi fizice, numite mărimi de execuție.

Într-o instalație tehnologică mărimile de execuție sunt variabile independente, putând fi modificate de om sau de dispozitive tehnice construite anume în acest scop. Mărimile de ieșire depind atât de mărimile de execuție, cat și de alte mărimi independente, numite mărimi perturbatoare.

Schema bloc a unei instalații tehnologice (IT) supusă automatizării, unde Xm , Xe și Xp reprezintă mărimile de execuție, de ieșire și perturbatoare.

Figura 1.1. Instalația tehnologică

Sursă: Prelucrare proprie

O instalație tehnologică considerată ca obiect al automatizării se numește instalație automatizată (IA). Deci un sistem automat reprezintă ansamblul format din instalația automatizată și echipamentul de automatizare, având rolul de a realiza, fără participarea ființei umane, o funcție de comandă, control, reglare sau optimizare automată. O instalație tehnologică considerată ca obiect al automatizării se numește instalație automatizată (IA). Deci un sistem automat reprezintă ansamblul format din instalația automatizată și echipamentul de automatizare, având rolul de a realiza, fără participarea omului, o funcție de comandă, control, reglare sau optimizare automată.

Concepte teoretice privind sistemele BMS- Building Management System

În ultimii douăzeci de ani funcționarea clădirilor bazată pe tehnologia informației, din mai multe puncte de vedere (utilități, administrativ, financiar), a avut o evoluție spectaculoasă.

Astăzi o clădire modernă este dotată cu infrastructură electronică care îi permite să se adapteze și să răspundă în mod permanent la schimbarea condițiilor având ca rezultat utilizarea eficientă a resurselor energetice, îmbunătățirea condițiilor de confort și creșterea gradului de securitate a celor care o ocupă.

Punând la un loc o varietate mare de senzori, elemente de execuție și o unitate centrală de control, sistemul BMS este capabil să monitorizeze mulți parametrii la un interval redus de timp. Controller-ul, dotat cu microprocesor, sintetizează informația primită de la senzori, ia decizii conform unor algoritmi și parametrii impuși de user și comandă diferite elemente de execuție, totul fiind realizat pentru furnizarea comfortului la cel mai înalt nivel prin utilizarea unui consum cât mai redus de energie.

Sistemul BMS este controlat de utilizator printr-un HMI (human machine interface) unde paramatrii interiori precum luminozitatea, temperatura sau nivelul de CO2 pot fi ajustate. După o anumită perioadă de timp, inteligența artificială din cadrul sistemului va reține suficientă informație pentru a lua deciziile în mod automat dupa preferințele uzuale ale utilizatorului. În acest fel sistemul BMS va învăța ceea ce este potrivit și nepotrivit când vine vorba de cerințele utilizatorului. Cel mai mare avantaj al sistemul BMS este acela de a folosi inteligența artificială pentru a optimiza consumul de energie în funcție de anotimp. Astfel, în funție de sezon, momentul zilei sau alți factori externi, acesta poate determina parametrii optimi de folosire.

Costul acestui sistem este mult mai mare decât al unui sistem non-automatizat, însă economiile într-un anumit timp va duce la recuperarea pierderilor financiare inițiale. Economiile la factură sunt diminuate drastic. Luminile se vor închide automat dacă nu se află nimeni în încăpere sau sistemul de umbrire va asigura răcoare în timpul unei zile călduroase. Consumul de energie eficient și sustenabilitatea produsului au un impact pozitiv aupra mediului înconjurător.

Sistemul BMS va controla de asemenea aerul curat introdus în locuință prin metode naturale sau mecanice. Un exemplu ar fi: senzorul de CO2 va arăta un nivel ridicat, deci BMS-ul va anunța utilizatorul asupra faptului că este recomandat să se deschidă un geam pentru ventilare naturală.

Beneficiile dotării unei clădiri cu BMS sunt :

Eficientizarea consumurilor energetice în condiții de comfort prin utilizarea algoritmilor de funcționare a diferitelor echipamente și instalații.

Un grad ridicat de securitate al clădirii prin utilizarea unor sisteme avansate de control al accesului, detectare și alarmare la incendiu și efracție, corelarea între sistemul de evacuare al fumului și sistemul HVAC al clădirii.

Sisteme avansate de comunicații precum Internet, Intranet, TV prin cablu cu circuit închis

Management intuitiv al clădirii prin utilizarea unui post central și a unor posturi locale de colectare, procesare și transmiterea datelor.

(Zeesham Ahmed, Mujtaba Ali)

Structura sistemelor de tip bms

Până la mijlocul anilor 1990, sistemul BMS era structurat pe trei niveluri (nivel aparatura de câmp – field level, nivel automatizare – automation level, nivel management – management level), distincte între ele din punct de vedere al funcțiilor și al modului de comunicație.

Primul nivel este format din traductoare și elemente de execuție, fiecare conectate individual la controlere. Astfel între echipamentele tehnologice (cazane, chillere, centrale de tratare a aerului, etc.) si controlere exista aparatura de câmp ce realiza o delimitare precisă.

După anul 2000 implementarea la scară largă în producția de echipamente tehnologice și automatizare aferente, a standardelor LONMARK si BACNet, nivelul aparatură de câmp a fost integrat din punct de vedere al comunicației în cele de automatizare. Principalul motiv îl constituie dotarea traductoarelor și elementelor de execuție cu module de comunicație integrate. Așa cum se poate observa în figura de mai jos, traductoarele și elementele de execuție sunt conectate la rețeaua controllerelor prin intermediul unui controller de rețea. Elementele de câmp sunt conectate la module de distribuție, care la rândl lor formează o rețea compatibilă cu cea a controllerelor.

Figura 1.2. Conectarea modelelor

Informațiile provenite de la controllere sunt procesate și gestionate prin intermediul unei stații de lucru centralizate (PC-Workstation). Funcționarea este asigurată de către un server de baze de date prevăzut cu funcționalitatea de back-up. Pentru existența datelor și pe suport scris, în rețea este necesară prezența unei imprimante.

Protocoalele caracteristice rețelei de comunicație la nivelul de management sunt: Ethernet, BACNet, TCP/IP, HTTP. Toate acestea permit conectarea prin intermediul unui router. Existența conexiunii la World Wide Web și dezvoltarea accentuată a tehnologiilor wireless fac posibilă accesarea sistemelor BMS utilizând o varietate de echipamente precum laptop, smartphone, tabletă.

Din punct de vedere software, al tipului de protocol de comunicație utilizat în rețele, la nivel de automatizare, cele mai cunoscute sunt LON (Local Operating Network), EIB (European Installation Bus), PROFIBUS (Process Field Bus).

Din punct de vedere al suportului fizic, majoritatea protocoalelor de comunicație sunt compatibile cu toate mediile, variind doar viteza de trafic a datelor: cablu cu patru conductoare din cupru (2 perechi torsadate), fibră optică, linii de alimentare cu energie electrică, unde radio (wireless) sau cablu coaxial.

În alegerea acestora trebuie ținut seama de: costurile de achiziție, instalare și punere în funcțiune, siguranța transmiterii datelor, eliminarea perturbațiilor și înlăturarea erorilor logice, viteza necesară de transmitere a datelor, distantele și poziția topologică a participanților.

Capitolul II. Prezentarea casei EFdeN

EFdeN este o casă solară eficientă din punct de vedere energetic proiectată pentru mediul urban ca o soluție la provocările actuale ale orașului București precum spațiul redus și lipsa spațiului verde.

Aceasta se diferențiaza de alte case prin automatizarea acesteia, compartimentarea inteligentă, modularitate și prezența unei sere interioare bioclimatice. Sera introduce conceptul de “urban farming”, această componentă fiind vitală ca element arhitectural și din punct de vedere energetic.

Conceptul arhitectural EFdeN combină arhitectura contemporană cu modul tradițional de trai în România. Scopul este de a satisface comuniunea dintre nostalgia populației în privința caselor tradiționale și un nou stil de viață avansat în care omul este strâns legat de lumea digitală. (Efden Project Manual)

Figura 2.1. Randarea prototipului

Sursă: Efden Project manual

Modularitatea

Modularitatea reprezintă un punct cheie în proiectarea casei, oferind o mare diversitate spațiului interior, la fel ca și adaptabilitate pentru diferite tipuri de utilizatori, de la spații mici precum studiouri la apartamente de două sau chiar trei camere. (Efden Project Manual, 2014)

Parametrii ale celor 4 topologii modulare oferă oportunitatea de a genera diferite scenarii pentru diferite contexte. Modulele de bază sunt acelea care pot fi găsite în prototip, 3 dintre ele putând avea orice funcție, urmată de a patra, mono-funcțională, adică sera interioară.

Figura 2.2. Soluții privind modularitatea

Sursă: EfdeN Project Manual

Sera interioară- punctul cheie în structura casei

Cel mai important modul al casei rămâne sera încapsulată în volumul acesteia. Acest spațiu este un loc expus vederii atât din interior, cât și din exterior. Acesta poate fi considerată o oază de liniște, o bucată de natură implantată în cadrul unei locuințe.

Figura 2.3. Randarea serei

Sursă: EfdeN Project Manual

Sera permite ca lumina să intre din abundență în camere, iar aceasta permite plantarea unor plante ce contribuie la obținerea unei temperaturi optime în cadrul tuturor încăperilor.

În același, plantele din interiorul serei au nevoie de o îngrijire minimală prin utilizarea unui sistem automat de irigare prin folosirea apei gri și a apei de ploaie.

Lumina naturală

Un aspect important pentru design-ul și aspectul prototipului este lumina naturală. Majoritatea locuințelor din București nu se folosesc de avantajul poziției pentru o iluminare naturală optimă, oferind camerelor surse de lumină slabă. În cazul casei EFdeN, lumina naturală directă se completează cu lumina naturală difuză, împreună aducând armonie în interior.

Figura 2.4 Randare interior

Sursă: EfdeN Project Manual

Design-ul interior

Spațiul interior este organizat în jurul serei, având un impact vizual puternic între spațiul verde și interiorul propriu-zis. Conceptul vrea să evidențieze faptul că natura are un rol important în viața oricărui locuitor urban .

Un alt aspect important este partajarea spațiului pentru a nu rămâne absolut niciun spațiu nefolosit, acesta fiind valorificat. Prin această idee se dorește descurajarea “consumerismului de spațiu interior”.

Management-ul energiei

Pentru un raport mai bun al nivelului de energie folosit la modul general (electrice, termale, lumină), un sistem automat va fi instalat care va controla toate sistemele specializate, fiind folosit pentru o eficientizare și raționalizare a energiei cât mai bogată.

O soluție adițională va fi folosirea unui contor digital cu care se va vizualiza energia consumată în timp real și media pe o perioadă determinată, cu scopul de a se calcula costul de energie consumată.

Pentru sistemul sanitar se va monitoriza nivelul apei din rezervoarele specifice (apă curată, gri, neagră și pluvială.

Pentru sistemul HVAC se va monitoriza temperatura interioară, concentrația interioară de CO2, concentrația interioară de formaldehide și umiditatea interioară printr-o varietate de senzori.

Din punctul de vedere al sistemului electric se va avea în vedere varierea luminozității pentru satisfacerea utilizatorului, folosind diferiți senzori.

Folosirea luminilor de tip LED

Iluminarea casei se realizează cu ajutorul luminii naturale pe parcursul zilei și al celor mai eficiente metode de iluminare artificială la momentul actual, folosind tehnologie LED. Iluminarea reprezintă 19% din consumul de energie al prototipului, folosit pentru iluminatul interior și exterior. Consumul anual de energie este de 826.25 kWh.

Dacă schimbăm sistemul de iluminat de tip LED cu unul incandescent, procentajul anterior crește la valoare de 26%. LED-urile oferă mai multă lumină în schimbul unui consum redus de energie, în timp ce asigură o durată de viață mult mai mare, circa 60.000 de ore.

Pe lângă aceasta, sistemul voltaic redus crește semnificativ siguranța, reducând astfel riscul unor incendii sau pagube. Acestea sunt prietenoase cu mediul datorită faptului că nu au gaz pe interior, lipsa UV-ului și a emisiilor de tip infraroșu.

Echipamentul HVAC

Sustenabilitatea echipamentului HVAC este descrisă de eficiența întregului sistem. Pompa de tip aer-apă are un consum redus de energie, dovedit prin COP (coefficient of performance) de 4.02, prin urmare fiind capabilă să furnizeze agent termic atât pentru răcire/încălzire cât și pentru preparea apei calde pentru uz domestic.

De asemenea, se folosesc doi boileri: unul de 700 de litri și unul de 500 de litri. Acestea vor fi capabile să coreleze în mod eficient pompa de căldură și panourile solare pentru încălzirea apei. Un rezervor de apă va fi folosit pentru a stoca apa rece, pentru a reduce perioada funcționare a pompei de căldură, mărind astfel durata de viață.

Tabel 2.1. Specificații echipamente

Sursă: Efden Project Manual, 2014

Unitatea de recuperare a aerului cald i se va adăuga mai multă eficiență prin folosirea unei metode mai eficiente de preîncălzire a aerului cald în timpul iernii: sera interioară. În termeni de contribuție solară pentru încălzire se vor plasa două panouri solare colectoare de 6 m2 pe acoperiș.

Panouri solare

Panourile solare vor furniza casei EFdeN agent termic atât pentru încălzirea acesteia, cât și pentru apă caldă pentru uz domestic.

Matricea colectoare solară este formată din două colectoare cu o suprafață totală de 6 m2. Colectoru solar este este independent față de poziția instalării acestuia, acesta putând fi poziționat atât pe fațada clădirii cât și pe acoperișuri plate.

Eficiența colectorului este de 76%, această cifră specificând arealul aperturii ce poate fi convertit în căldură de uz casnic.

Figura 2.6. Panou solar

Sistemul fotovoltaic

Prototipul va avea pe acoperiș o instalație fotovoltaică clasică, poziția panorurilor fotovoltaice urmărind modularitatea casei. Sistemul are două caracterisitici: generarea de energie și stocarea acesteia.

Figura 2.7. Modul de funcționare al sistemului fotovoltaic

Sursă: EfdeN Project Manual

Module fotovoltaice policristaline transformă radiația solară în curent electric continuu, care la rândul lui este convertit în curent electric alternativ de către invertorul de rețea.

Sistemul este conectat la o baterie. Bateria cumulează excesul de energie generat de sistemul fotovoltaic și o stochează pentru a fi folosită pe timpul nopții sau când este necesară.

În cazul unei pene de curent , casa nu va suferi de pe urma acesteia întrucât bateria va asigura autonomia. În cazul în care energia generată de modulele fotovoltaice este mai mare decât producția, sistemul de stocare va ajuta, iar numai când acesta nu va mai avea energie se va folosi curent electric furnizat de la rețea.

evoluția construcției

Construcția la Versailles

Structura soluției care a fost implementată în acest prototip oferă un nivel de flexibilitate foarte ridicat când vine vorba de design-ul arhitectural, eliminând necesitatea clasică al unui container modular sau o altă soluție structurală.

Având în vedere că scopul proiectului Solar Decathlon este de a construi o casă într-un timp foarte scurt și de a o și dezasambla, transportând-o până în orașul Versailles și înapoi în București. Pentru a reuși acest lucru s-au divizat componentele casei astfel încât să încape într-un TIR de dimensiuni normale, clasa 1, așa cum se poate vedea în imaginea de mai jos:

Figura 2.8. Partiționarea unuia dintre TIR-uri

Sursă: EfdeN Project Manual

Pentru a se transporta tot necesarul proiectului s-au folosit 9 TIR-uri și o dubă pentru transportarea uneltelor și obiectelor de dimensiuni reduse.

Distanța parcursă până la Versailles a fost de 2374 km în 52 de ore și 17 minute. Harta se poate oberva mai jos:

Figura 2.9. Traseul transportului casei

Sursă: Prelucrare proprie după maps.google.com

construcția la bucurești

Construcția casei la București este realizată în cadrul facultății de instalații cu ajutorul a peste 30 de studenți. Toate componentele casei au revenit în România după terminarea concursului, iar acestea au fost depozitate în cadrul curții facultății. Acestea au stat peste iarnă, iar acum, în primăvara lui 2015 s-au degradat. Pentru o bună siguranță și o calitate ridicată a muncii efectuate, s-au realizat anumite reparații în cadrul pereților. Față de fazele de construcție de la Versailles, în București se va realiza și o fundație realizată de o echipă specializată.

După contrucția completă a fundației se va monta inițial podeaua tehnică preasamlată. După aceea se va realiza o structură verticală a podelei de bază, în care se va ridica structura parterului. În timp ce o parte din echipă va monta structura verticală, restul studenților vor monta sistemul scărilor în mod manual.

Figura 2.10. Ziua 12 a construcției

Sursă: Prelucrare proprie

În momentul în care structura verticală este gata, se va porni montarea finisajelor pentru panourile interioare. La fel ca la celelalte etape, se va folosi o macara. Fieare panou este ridicat mecanic și ghidat cu ajutorul unor frânghii în poziție pentru ca mai apoi să fie fixat de coloanele structurale. Întrucât există elemente greu de montat în interiorul casei, vom folosi macaraua pentru a descărca anumite componente ce vor fi montate ulterior.

Odată cu terminarea primului nivel, se poate trece la etaj prin montarea podelei etajului, realizată în același mod ca la montarea parterului. Următorul pas este de a monta structura verticală a etajului. Fiecare perete va fi ridicat de către macara, fiind poziționat și fixat în mod independent în ordinea potrivită. După aceea panourile de prindere vor fi poziționate și fixate de asemenea. Pentru montarea panourilor de finisare interioară se vo îndepărta pe parcurs schelele pentru a fi poziționate în poziția corectă.

Următoarea etapă presupune montarea acoperișului, o operațiune dificilă dată fiind dimensiunea acoperișului. Va fi nevoie de 4 oameni pentru asigurarea fiecărui colț și 4 frânghii speciale pentru așezarea celor 2 panouri principale de mari dimensiuni.

Figura 2.11. Ziua 17

Etapa la care este nevoie de cea mai mare grijă este aceea de montare a serei. Pentru aceasta s-a utilizat macaraua pentru 2 dintre cele mai mari panouri ale serei, restul fiind fixate cu grijă de studenți.

Figura 2.12 Ziua 28

Figura 2.13 O parte din echipa

Figura 2.14. Casa inteligentă EfdeN finalizată

capitolul III. Tehnologia KNX

Scurt istoric

Asociația KNX vine cu scopul de a standardiza acele sisteme, particularizându-le pentru case și clădiri inteligente, care a evoluat în ultimii 30 de ani în Europa de vest și care a devenit între timp un standard de talie mondială.

Evoluatia standardului KNX arata astfel:

1984 Ideologizarea notiunii de “Tehnologii inteligente pentru cladiri” de catre Merten

1987 Stabilirea unui parteneriat in dezvoltarea protocolului INSTABUS
Merten GmbH & CO. KG
INSTA-Elektro GmbH (Berker, Gira, Jung)
Siemens AG

1990 Infiintarea EIBA
European Installation BUS Association ( cu sediul la Bruxelles)

Infiintarea EIBA Germania

Infiintarea Asociatiei Konnex
BatiBUS Club International BCI
European Installation Bus Association EIBA
European Home Systems Association EHSA

2003 KNX este primul standard pentru cladiri EN 50090

2004 13 asociatii EIBA nationale

LIGHT + BUILDING KNX AWARD pentru Best Project 2004 Merten Stagobel

2006 KNX a fost aprobat ca si standard international ISO/IEC 14543-3-x

Spre deosebire de alte standarde cum ar fi LON, care este foarte bun însă adaptat mai mult mediului industrial sau standarde domestice mai puțin răspândite ca X10 care are limitări tehnologice, KNX a dobândit un succes larg la producătorii din toată lumea, la ora actuală existând foarte multe echipamente certificate de la mulți producători, echipamente care pot funcționa perfect împreună.

Acest aspect duce la o flexibilitate ridicată și la posibilitatea de a modela extrem de multe funcții inteligente, chiar și pentru clădiri cu destinație rezidențială. Sistemele proiectate conform standardului KNX pot fi dimensionate de la nivelul unui apartament până la instalații foarte mari precum aeroporturi.

Principiul de funcționare al unei instalații KNX este următorul: o colecție de dispozitive care dețin fiecare logică locală comunică între ele prin intermediul unor telegrame definite de standardul KNX, aceste telegrame fiind transmise prin fir sau unde radio. Unele dispozitive au rol de senzori, iar altele au rolul de a fi elemente de execuție.

Cea mai mare influență a unei astfel de tehnologii este că amplasarea senzorilor și a elementelor de execuție nu mai este restricționată din motive constructive ale locuinței, posibilitatea controlului extinzându-se cu mult peste modelul tradițional al instalațiilor electrice.

Un alt aspect important este acela al grupării parametrilor tuturor sistemelor integrate în KNX pentru a deservi imediat un scenariu de utilizare al clădirii. Spre exemplu dacă avem musafiri sau dorim să vizionăm un film, toate elementele de iluminat, climatizare, poziționare jaluzele, audio-video pot fi reglate instantaneu printr-o singură comandă.

Tot ce trebuie să facem este să reglăm manual aceste elemente la prima utilizare apoi cu o singură comandă memorăm toate pozițiile setate într-un scenariu. Desigur, o instalație poate porni numai de la unele funcționalități și se poate dezvolta în timp dacă se constată această necesitate.

Arhitectura sistemului merten KNX

În instalațiile clasice, fiecare funcție necesită un cablu de alimentare propriu și fiecare sistem de comandă se realizează separat.

Figura 3.1 Instalația clasică

Diferit față de sistemul clasic, KNX monitorizează și comandă funcțiile și secvențele de lucru printr-un cablu comun. Ca urmare, alimentarea electrică a consumatorilor se face direct, nemaifiind necesară trecerea prin elementele de comandă.

Figura 3.1 Instalația Merten-KNX

Acesta este un sistem flexibil astfel încât dacă se dorește o modificare ulterioară a funcțiilor componentelor sistemului, sistemul permite o reorganizare facilă a acestora prin modificarea parametrilor aparatelor, nefiind necesară o modificare a cablajului.

Modificarea parametrilor sistemului se realizează cu ajutorul unui PC și a soft-ului de proiectare ETS, soft ce este utilizat la punerea în funcțiune a sistemului.

Figura 3.3. Varietatea de Funcționalități KNX

Sursă: www.knx.org

Topologia KNX

La cea mai mică unitate a sistemului Merten KNX, linia , pot fi conectate până la 64 de aparate compatibile cu acest sistem .

Figura 3.4. Modul de funcționare al liniilor

Prin intermediul unor “cuploare de linie” care sunt conectate la “linia principală” pot fi legate până la 15 linii formând astfel o arie.

Lungimea unei linii impreună cu toate ramificațiile nu trebuie să depășească 1000m, distanța dintre o sursă de alimentare și un participant la BUS trebuie să fie mai mică de 350m. Pentru a evita coliziunile dintre telegrame, trebuie ca distanța dintre cei doi participanti la BUS să fie limitată la 700m . Cablul de BUS poate fi montat paralel cu cablul de alimentare cu energie electrică fără să apară perturbări in transmiterea telegramelor.

Prin intermediul unor cuploare de linie care sunt conectate la linia principală pot fi legate 12 linii, formând astfel o arie. Prin legarea a 15 arii cu ajutorul unor cuploare de domeniu se pot crea unități de dimensiuni foarte mari. La linia de arie se pot conecta interfețele cu alte sisteme precum sisteme de management pentru încălzire, climatizare sau cu alte sisteme KNX.

Figura 3.5. Ansamblu de arii

Transmisia datelor

KNX este un sistem descentralizat, comandat pe bază de evenimente, cu transmisia serială a datelor pentru comandă, urmărirea și raportarea funcțiilor în exploatare.

Cu ajutorul unui traseu comun, folosind un cablu de tip BUS, se realizează schimbul de informații între toți participanții la BUS. Transmisia datelor se face serial, informația fiind transformată într-o telegramă și transportată prin cablul de BUS de la un senzor la un element de execuție. Fiecare participant la BUS primeste in timpul proiectării, cu un software specializat, o adresă fizică proprie, cu ajutorul căreia să poată fi oricand identificat. Pentru dialogul dintre participanti in timpul funcționării este insă utilizată adresa logică, numită și adresa de grup. În fiecare telegramă este introdusă adresa de grup de către emițător. Fiecare receptor confirmă receptarea mesajului atunci cand acesta a fost receptionat. În cazul în care această confirmare nu este recepționată de către emițător, acesta retrimite telegrama de maximum trei ori. Dacă nici atunci nu se primește confirmarea, se intrerupe procesul de transmitere a telegramei, iar eroarea este inscrisă in memoria emițătorului.

Tensiunea de alimentare de 24Vcc a participanților la BUS este de asemenea transmisă prin același cablu ca cel al telegramelor. Telegramele sunt modulate pe această tensiune constantă. În momentul în care un dispozitiv cu 1 logic detectează 0 logic, acesta se va opri din transmisie pentru a ceda transmiterea telegramelor ale altor dispozitive.

Toti participanții la BUS primesc telegrame, însă numai receptoarele cărora le sunt adresate acestor telegrame reacționează. În momentul în care un senzor transmite o telegramă, acesta urmărește dacă altcineva transmite în acel moment informații. Dacă BUS-ul este liber, oricare participant la BUS va iniția procedura de emisie. În cazul în care doi participanți doresc să trimită informații concomitent, se va impune o regulă de prioritizare, în funcție de anumiți parametrii.

Figura 3.6. Modul de funcționare al tehnologiei KNX

Modul cel mai uzual de folosire a standardului KNX este de a atașa un cablu paralel la cablul de alimentare de 230 V, ceea ce înseamnă că lungimea totală de cabluri este considerabil redusă dacă sunt aranjate într-un mod descentralizat, iar în cele mai multe cazuri toate dispozitivele, fie prize sau elemente de execuție, sunt alimentate cu energie de la perechea de cabluri.

Fiecare linie de BUS are un sistem propriu de electroalimentare a particpanților legați la aceasta. În cazul unei căderi ale unei linii, restul instalației poate funcționa în continuare. De menționat este că locuința Efden este folosit un singur circuit de BUS.

Dispozitivele conectate la BUS sunt alimentate la joasă tensiune, 24Vcc, iar în funcție de tipul sursei, aceasta poate fi solicitată la 320mA sau la 640mA. Sursa este echipată cu protecții la supratensiune și la supracurent și este astfel protejată împotriva supratensiunilor și scurtcircuitelor. Sursa de alimentare debitează tensiunea de alimentare printr-o bobină, care are rolul de a evita pierderea de informații prin scurtcircuitarea telegramelor pe linia de BUS.

Participanții la BUS se leagă la linia BUS cu ajutorul unor conectori de BUS sau prin intermediul unor contacte cu apăsare. Conectarea prin intermediul contactelor cu apăsare se realizează prin simpla fixare a aparatului respectiv pe șina de BUS.

În funcție de modul de configurare al fiecărui dispozitiv, acestea pot fi:

-E-MODE unde configurarea se face fără ajutorul unui PC, ci numai printr-un controller central, butoane etc. Acest tip de configurare este folosit numai dacă este configurat de către un specialist calificat, având unele limitări.

-S-MODE folosește PC-ul pentru planificarea instalării și configurarea dispozitivelor. Soft-ul folosit se numește ETS Software. Modul acesta de configurare este folosit în cazul casei eficiente din punct de vedere energetic EFdeN.

Figura 3.7. Modalități de configurare al tehnologiei KNX

Dispozitivele de la diferiți producători ce pot fi folosite cu tehnologia KNX și folosesc același mecanism de configurație pot fi legate pentru a forma o instalație funcțională, mulțumită standardizării KNX a telegramelor și a informațiilor utile din telegrame pentru diferite funcții.

Printre avantajele KNX putem enumera o siguranță sporită, o economie de energie vizibilă, o îmbunătățire continuă a sistemului prin update-uri regulate, o gamă variată de componente ce pot fi achiziționate.

Adresa individuală

După instalarea sistemului fizic în cadrul locuinței, acesta nu va fi funcțional până în momentul în care inginerul proiectant nu va încărca programul din cadrul soft-ului ETS. Procesul programării constă în:

Asignarea unor adrese individuale pentru fiecare dispozitiv pentru indentificarea unicității fiecărui element.

Parametrizarea aplicației software pentru senzori și elementele de execuție.

Asignarea unor adrese de grup pentru corelarea funcțiilor.

Figura 3.8. Adresarea individuală

O adresă individuală trebuie să fie unică în cadrul instalației. Aceasta este formată din Area-4 biți, Line- 4 biți și Bus device- un byte, așa cum se poate observa în figura de mai sus.

De asemenea, aceasta este folosită după instalare pentru diagnoză, verificarea eventualelor erori sau pentru modificarea ulterioară a instalației prin reprogramare.

Adresa de grup

Figura 3.9. Adresarea de grup

Comunicația între dipozitivele dintr-o instalație este realizată prin adresele de grup. Inginerul de proiect poate decide cum vor fi folosite nivelurile cum ar fi:

Main group = parter

Middle group = domenii de funcționalitate precum switch-uri, luminozitate

Subgrup = funcții particulare precum lumină bucătărie, obloane

Elementele de execuție pot asculta de mai multe adrese de grup. Cu toate acestea, senzorii pot trimite numai o adresă de grup per telegramă.

Specificatiile componentelor sistemului KNX din cadrul casei inteligente Efden

KNX ARG Presence Basic pw MTN630719

Angle of detection: 360°

Range: a radius of max. 7 m (at a mounting

height of 2.50 m)

Number of levels: 6

Number of zones: 136 with 544 switching

segments

Number of movement sensors: 4

Light sensor: internal light sensor infinitely adjustable from approx. 10 to 2000 Lux

(ETS); external light sensor via KNX

KNX Push-btn.4g plus stst SysD MTN628126

Product or component type: Pushbutton

Bus type: KNX

Number of FUNCTION keys: 5

Colour code (similar): Stainless steel

Material: Stainless steel

IP degree of protection: IP20

KNX weather station basic MTN663990

Range of product: KNX

Product or component type: Sensor

Bus type: KNX

IP degree of protection: IP44

Mounting support: Wall mounted

Input type: With analogue input

KNX sw.act.REG-K/8x/10 w.man.mode MTN649208

Range of product: KNX

Product or component type: Switch actuator

Bus type: KNX

Connectable with: different phases

Number of contacts: 8

IP degree of protection: IP20

Operating mode: KNX bus system, Manual operation

Total number of 18 mm modules: 4

Mounting support: DIN rail

Rated operational voltage: 230 V

Local signaling: LED

KNX bl.sw.act.REG-K/12x/24/10 w.man.mode MTN649912

Operating mode: KNX bus system, Manual operation

Total number of 18 mm modules: 12

Mounting support: DIN rail

[In] rated current: 10 A

Number of outputs: 12

Switching capacity in W: 2000

Local signalling: LED

IP degree of protection: IP20

KNX pow.sup. REG-K/640mA lgr MTN684064

Total number of 18 mm modules: 4

Mounting support: DIN rail

Output current: 640 mA

Local signalling: LED

Product or component type: Power supply

Bus type: KNX

Additional information: With integrated choke

KNX heat.act. REG-K/6×230/0,05A MTN645129

Operating mode: KNX bus system, Manual Operation

Total number of 18 mm modules: 4

Wiring device mounting : DIN rail

Rated operational voltage: 230…240 V

Output type: Output continuous 0 to 100 %

Output switching: 0-100% pwm

KNX USB interface REG-K MTN681829

Range of product: KNX

Product or component type : USB interface

Bus type: KNX

Colour tint: Light grey

IP degree of protection: IP20

Total number of 18 mm modules: 2

Mounting support: DIN rail

Transmission rate: 9600 bauds

Implementarea interfeței în Homelynk

Dispozitivul implementat de cei de la Schneider este capabil să vizualizeze și să fie programată logica complexă din standardul KNX și al rețelelor de tip MODBus. Dintre aplicațiile pe care le poate folosi putem aminti: funcții logice, vizualizări SCADA pentru PC și dispozitive HMI cu touch, legătură standard dintre KNX și MODBus, Scheduling, Streaming pentru camere de supraveghere, Data logger cu trend-uri. După ce a fost instalat pe DIN rail, PC-ul se va conecta la Ethernet și astfel se vor putea face primele configurări.

Pagina de Start oferă mai multe opțiuni pentru configurarea dispozitivului HomeLynk:

Figura 4.2. Pagina de start a PLC-ului

PC/Tablet Visualization oferă posibilitatea de a vizualiza interfața pe dispozitive mobile

Smartphone Vizualization este dedicat vizualizării de pe telefoanele de tip smartphone

Scheduler oferă modalitatea de a specifica niște valori pentru niște parametrii în funcție de momentul zilei sau al săptămânii.

Trends afișează și compară valori între mai multe date calendaristice și poate afișa trend-uri cu o vechime de până la 10 ani.

Configurator-ul conduce la partea de programare, setări și configurații ale interfeței, accesul fiind permis numai administratorului.

Prin folosirea configurator-ului se pot crea diferite modalități de vizualizare, customizate în funcție de necesitățile și numărul elementelor care pot fi automatizate. Casa EFdeN are vizualizarea realizată pe cele două nivele, parter și subsol.

Pentru implementarea interfeței s-a folosit propriul program preinstalat din cadrul PLC-ului. Pentru fiecare dispozitiv din cadrul casei EFdeN s-a corelat o adresă încărcată în prealabil din programul ETS3 pentru a se face legătura între logica sistemului.

Vom lua drept exemplu sistemul de iluminat. Am creat două structuri, parter și etaj, la fiecare încărcând câte o randare 3D a casei EFdeN. Pasul următor a fost să dau adresele fiecărui corp de iluminat creat în cadrul casei. Pentru fiecare corp de iluminat au existat două adrese: main object și status object, cel din urmă memorând poziția contactorului la un moment dat. S-au selectat iconițe corespunzătoare fiecărui corp de iluminat, respectând schema electrică.

Figura 4.3. Folosirea programului Homelynk pentru creearea interfeței

Sursă: Prelucrare proprie

Modul de conectare

Așa cum se poate oberva în imaginea de mai sus, acest PLC se conectează la un modem printr-o adresă de IP. Odată conectat, browser-ul va fi folosit pentru accesarea web server-ului integrat al PLC-ului, unde se poate folosi un framework integrat de cei de la Schneider pentru implementarea interfeței utilizator. Alte modalități de conectare se pot realiza prin USB sau conectare IP directă.

După conectare se va dori o primă autentificare prin user-ul admin și parola cu același nume. Pentru această conectare s-a folosit protocolul Static IP (192.168.0.10).

Toate adresele asignate în cadrul programului ETS3 Professional pentru fiecare element automatizat al casei este încărcat în Homelynk, folosind o metodă de importare prin IP, cu exportarea unui fișier cu extensia .ESF.

Vizualizarea se poate realiza în mod wireless la Homelynk prin acces separat la router-ul wireless. Pentru aceasta se va accesa IP-ul PLC-ului în browser-ul dispozitivului. Pentru o vizualizare plăcută, vor exista opțiunile PC/Tablet Vizualization și SmartPhone Visualization.

Figura 4.2. Modul de funcționare al PLC-ului homelynk

Sursă: Schneider Homelynk User Manual

Utilitare folosite in dezvoltare – Softul ETS3 Professional

Software-ul prin care se realizează programarea sistemului KNX se numește ETS și provine de la “Engineering Tool Software”. Acesta este un instrument de configurare și programare independent care se utilizează la proiectarea și programarea întregii instalații de automatizare a clădirii.

Soft-ul ETS este parte integrata a standardului KNX și totodată a sistemulului de automatizare KNX. Astfel, acest soft asigură urmatoarele avantaje majore:

compatibilitate garantată între ETS și standardul KNX;

toate bazele de date de echipamente de la toți producătorii KNX pot fi importate în ETS;

bazele de date de la versiunile mai vechi ale software-ului ETS (pana la ETS2) pot fi importate și editate în cadrul unor versiuni mai noi ale software-ului (ETS3, Ets4);

peste tot in lume, proiectanții și instalatorii folosesc acelasi soft, ETS, pentru proiectarea, instalarea si programarea sistemului, astfel schimbul de date este garantat.

Soft-ul ETS ajuta utilizatorul in urmatoarele etape:

planificare si proiectare;

programare;

documentatie;

diagnosticare si depanare.

Acesta folosește o interfață facilă ce poate fi adaptată la nevoile personale ale fiecărui utilizator. O bază de date va fi creată în momentul în care se va deschide pentru prima dată programul, unde se vor salva toate proiectele și produsele producătorilor de dispozitive compatibile KNX.

La deschiderea unui nou proiect se vor putea observa mai multe moduri de vizualizare a proiectului:

Building and Function View

Topology View

Group Adresses View

Device View

O primă fază în programarea sistemului KNX o reprezintă creearea arhitecturii clădirii. Astfel, după cum se poate observa în figura de mai jos, se vor repartiza aspectele de automatizat: iluminatul, sistemul de umbrire, senzorii de mișcare, încălzirea și răcirea, ventilația, etc., pentru ca mai apoi să să se definească fiecare element în parte.

Figura 5.1. Topologia propusă pentru casa EfdeN

Sursă: Prelucrare proprie

În a doua fază se face o repartizare a echipamentelor, fiecărui spațiu definit anterior i se vor aloca echipamentele de comanda și execuție. Căutarea produsului s-a realizat prin utilizarea opțiunii Product Finder. Acesta oferă o multitudine de opțiuni de căutare a produsului, de la producător, numărul de ordine, familie de produse până la numele producătorului și tipul acestuia.

Figura 5.2. Introducerea elementelor de execuție și comandă

O a treia etapa în programarea sistemului de automatizare este dată de definirea topologiei rețelei, mai precis sunt delimitate ariile și liniile sistemului. Apoi sunt incarcate echipamentele aferente fiecărei linii sistemului, alocând automat adrese pentru fiecare element in parte. Acest pas nu a fost necesar în cadrul proiectării casei, întrucât s-a folosit o singură linie, fiind un sistem de dimensiune redusă.

Urmatoarea etapă constă in creearea grupurilor de adrese. Mai precis se creeaza adrese în care se vor grupa obiectele de programare pentru fiecare echipament astfel încât să îndeplinească o anumită funcție.

Urmează programarea și integrarea instalațiilor aferente clădirii: programarea instalației de iluminat, programarea instalației de încălzire și climatizare, programarea instalației de comandă pentru jaluzele etc.

Figura 5.4. Programarea fiecărui dispozitiv

Sursă: Prelucrare proprie

Problematica HVAC

Parametri doriți

Scopul acestei problematici este acela de a obține parametrii de comfort cu un consum minim de energie. În conformitatea cu normele internaționale și regulamentul concursului internațional Solar Decathlon , parametrii de condiții de comfort sunt următorii:

temperatura mediului interior in timpul verii : 26 0 C

temperatura mediului interior in timpul iernii : 20 – 22 0 C

umiditatea relativa : 40 – 55 %

nivel de CO2 : ≤ 800ppm

nivel de formaldehida : ≤ 30μg/m3

nivel de zgomot : ≤ 25 dB

Deși condițiile climatice din România sunt aspre ( ajungând până la -10 ° C ( 14 ° F ) în timpul iernii și până la 40 ° C ( 104 ° F ) în timpul verii ) toți acești parametri sunt atinși cu un consum redus de energie . Dat fiind faptul că avem un climat foarte diversificat, iar regulamentul Solar Decathlon limiteaza sistemul fotovoltaic la 5 kW, s-a pus accentul asupra strategiilor pasive și sisteme eficiente de încălzire, răcire și ventilație .

Strategii active

Pentru a menține aerul în parametriii de confort și pentru a prepara apa caldă menajeră, vom folosi o pompă de caldură aer- apă, cu un COP (coeficient de performanță) de 4,02. Datorata COP- ului ridicat , pompa va consuma 1 kW putere electrică pentru a produce 4 kW putere termică. Ca unități terminale vom folosi panouri radiante cu țeava incorporată în rigips.

Pentru a obține efectul dorit se vor monitoriza parametrii exteriori a temperaturii, radiația solară, umiditatea și luând în considerare întârzierea și amortizarea parametrilor menționați se va anticipa cu precizie cantitatea de energie necesară utilizării optime.

Situația de iarnă

Pentru ajustări de temperatură în situația de iarnă se va folosi recuperatorul de căldură, pompa de căldură și panourile radiante. Când temperatura mediului interior scade sub valoarea impusă, sistemul BMS pornește pompa de căldură și va comanda prepararea agentului termic ce va circula prin panourile radiante.

Aerul proaspăt va fi preîncălzit în seră și transmis către recuperator unde va primi 90% din căldură aerului evacuat din bucătărie, baie și hol. Recuperatorul de căldură are în componența sa o baterie care asigură temperatura impusă a aerului.

Situația de vară

În timpul verii, un sistem de umbrire automat va doza razele de lumină ce vor cădea asupra serei pentru a preveni încălzirea excesivă, reducând astfel consumul adițional de energie. Fațada prototipului este foarte importantă pentru eficiența energetică. Aceasta se bazează pe un sistem de ventilație care ajută la răcirea pe timpul verii, contribuind la reducerea consumului de energie electrică.

Figura 6.2. Schema principiului de încălzire\răcire

Sursă: EfdeN Project Drawings

Așa cum se poate observa în poza anterioară, sistemul BMS este conectat la pompa de căldură aer-apă, boilere (două pentru apă caldă și unul pentru apă rece) și panouri radiante. Se folosește sistemul BMS pentru a se păstra parametrii de comfort termic în cadrul limitelor maxime admisibile.

Pentru a controla temperatura, în timpul verii vom folosi senzori de temperatură în living și dormitoare. Acești senzori vor trimite semnale regulatorii de temperatură care vor compara temperatura măsurată cu cea de referință.

În situația în care temperatura este mai mare de 200C și temperatura interioară trece peste 250C sistemul BMS va porni pompa de căldură pe modulul de răcire și apa rece va circula prin panourile radiante, astfel acoperind necesarul de căldură. Când temperatura interioară va scădea sub valoarea de 230C sistemul de automatizare va opri pompa de căldură.

Strategii pasive

Procesul creării unei case solare este ghidat de anumite aspecte bioclimatice ce trebuie îndeplinite în mod obligatoriu. Primul pas către această direcție este forma simplă a casei. Aceasta a fost proiectată pentru a realiza eficiența energetică prin atingerea unor valori termice propice utilizatorului. Un impact major în implementarea acestei strategii este utilizarea serei.

În timpul iernii, sera servește ca buffer termic datorită poziției sud-estice. Suprafața lucioasă a serei facilitează cumulul solar, când unghiul de incidență al razelor de soare este scăzut. De asemenea, aceasta va produce căldură care va fi folosită de sistemul HVAC automatizat cu tehnologia KNX.

Figura 6.3. Ventilarea pasivă a casei

Sursa: EfdeN Project Manual

Forma casei a fost gândită pentru a facilita eficiența energetică. În timpul iernii ferestrele din seră sunt închise. De aceea, conform simulărilor sera ajunge la o temperatură de 2°C atunci când afară sunt -13°C. În timpul verii ferestrele serei vor fi deschise pentru a preveni supraîncălzirea aceteia. Sera va avea un sistem de umbrire ce se va activa atunci când temperatura camerei va crește peste 26°C. Suprafața vitrată dintre seră și casă este construită dintr-un geam triplu strat, umplută cu argon., iar suprafața exterioară este construită dintr-un geam dublu pentru o izolare termică crescută. De asemenea, pentru a atinge performanțe energetice ridicate, fiecare perete exterior conține 25 de cm de vată minerală.

Pentru a reduce consumul de energie se va folosi un recuperator de căldură cu o eficiență de peste 90% și cu un debit de 290 m3/h. Recuperarea căldurii va fi realizată din baie, bucătărie și hol. Aerul este introdus în dormitoare și living. Pentru introducerea, evacuare și transferul aerului se vor folosi grile de aer de introducere și extracție.

Pentru a îmbunătăți circulația aerului se va alege ventilarea casei în mod pasiv prin deschiderea ferestrelor de la scări, de la bucătărie și cea din living.

Concluzie

Sistemul de automatizare al locuinței este un sistem de achiziție și procesare a datelor pentru mentenanța și economisirea energiei cu posibilitatea comunicării la distanță prin intermediul unei varietăți de unde radio.

În urma unor studii care au inclus o comparație între tehnologia KNX și construcția clasică a unei case s-a dovedit că economiile de energie se reduc cu următoarele procente:

Comenzile locale iluminat și sistemul de umbrire reduc până la 10% consumul de energie față de tehnologia clasică.

Automatizarea iluminării în funcție de iluminatul natural cu până la 25%.

Controlul climei în funcție de prezență și intervale de temperaturi cu până la 40 % economie de energie.

Diferența majoră dintre un sistem clasic și unul precum acesta o face automatizarea HVAC, întrucât consumul de energie este puternic redus. Pe lângă avantajele consumului de energie electrică, comfortul locatarului este sporit, iar siguranța acestuia va fi întotdeauna pe primul loc prin folosirea senzorilor de fum legați la KNX.

Întregul sistem se va conecta la internet, iar utilizatorul se va putea conecta la distanță de pe orice dispozitiv cu conexiune la internet și un browser instalat. De asemenea utilizatorul poate controla de la distanță interiorul casei, putând monitoriza și ajusta atent orice parametrii doriți.

Dezavantajul acestui sistem este costul acestuia, toate componentele care depind de automatizare ale casei EFdeN însumând aproximativ 10.000 de euro.

Ca îmbunătățiri aduse acestui sistem se dorește implementarea unei inteligențe artificial, corelate cu sistemul Google, prin care spre de exemplu se poate căuta ceva pe Google prin simpla întrebare a entității artificiale.

Bibliografie

Cărți

Anders Albrechtslund, Thomas Ryberg- Participatory Surveillance in the Intelligent Building, 2012

Caluianu Sorin – “Inteligenta artificială in instalatii”, Editura MATRIX ROM, ISBN 973-685-120-6

EfdeN Project Manual, 2014

EfdeN Project Drawings, 2014

Claire Agutter- "SERVICE MANAGEMENT AUTOMATION", 2013

Eli Ginzberg- "Automation–Impact of Computers"

Hermann Merz, Thomas Hansemann, Christof Hübner – “Building Automation: Communication systems with EIB/KNX, LON and BACnet (Signals and Communication Technology)”, Editura SPRINGER

Ionescu Constantin, Larionescu Sorin, Caluianu Sorin,Popescu Daniel – “Automatizarea instalatiilor. Comenzi automate”, editura MATRIX ROM, ISBN:973-685-460-4

Ionescu Constantin, Alexandru Stefan – “Instalatii electrice si automatizari”, Editura MATRIX ROM, Bucuresti, 2006

Jozef Ivanecky, Stephan Mehlhase, Margot Mieskes- „An Intelligent House Control Using Speech Recognition with Integrated Localization” 2011

Larionescu Sorin – “Teoria sistemelor”, Editura MATRIX ROM, Bucuresti, 2006

Popescu Daniel – “Automatizari in constructii”, Editura MATRIX ROM, Bucuresti, 2006

W.J. Cunningham- „An Intelligent House Control Using Speech Recognition with Integrated Localization”, 2013

Zeesham Ahmed, Mujtaba Ali- “Smart House: Artificially Intelligent Home Automation System”, 2011

Articole

In Partnership with NJATC – “Building Automation Integration with Open Protocols”, Editura ATP

In Partnership with NJATC – “Building Automation: Control Devices and Applications”, Editura ATP

Reuben E. Slesinger- „Automation: Its Implications for Today's Economy”

Randolph E. Bucklin, Donald R. Lehmann- „From Decision Support to Decision Automation: A 2020 Vision”

E. M. Hugh-Jones- „Note on Automation”

S. D. Doff, E. Russell Jackson, James T. Lendrum, William C. Grobe- „Orienting the Architect to Nursing Home Design”

Pagini web

www.knx.org

www.merten.de

www.revista-alarma.ro

www.schneider-electric.com