Automatizace řízení budov Od verneovek k realitě

Ještě před 10, či 20 lety začínal nejeden článek o „automatizaci budov“ (a nikoliv jen v zábavných časopisech) verneovskými vizemi a la „Naše vnuky ve 22. století probudí robot nevtíravou hudbou. Příjemným lidským hlasem jim sdělí, zda je úterý či pátek, odhrne závěsy z oken, ověří aktuální teplotu a vlhkost vzduchu za oknem, uvaří kávu a po nezbytné zastávce v koupelně jim připomene, že už je nejvyšší čas k odchodu do školy, či do zaměstnání…“ Nezastupitelné automatizované systémy Ony časy a příběhy dnes už vyvolávají leda shovívavý úsměv. Současná automatizace řízení procesů v moderních obytných, továrních, kancelářských, či logistických objektech vykročila z dětských střevíčků a představuje proces organizačně, legislativně, věcně i provozně zcela reálný, projekčně a instrumentálně stále více strukturovaný a zároveň komplexnější. Dnešním technikům a stavbařům se daří automatizovat širokou škálu parametrů i funkcí nově budovaných i postupně rekonstruovaných objektů. Automatizované systémy se v nich dokonce stávají nezastupitelnou technickou podmínku pro racionalizaci spotřeby energie, tepla, chladu, či vody, pro úsporný a spolehlivý chod bezpečnostních, osvětlovacích a dopravních zařízení. Dokáží lidi dlouhodobě i operativně střežit, a to jak před vnitřními, tak vnějšími nepříznivými faktory a vlivy. Identifikují vstupující a odcházející osoby, sledují zda jsou v nepoužívaných místnostech objektu anebo po odchodu lidí vypnuty napájené spotřebiče, zda jsou zavřená všechna okna a dveře, pomáhají starším a nemocným osobám a dohlížejí i na děti vracející se ze školy. Analyzují exaktní situace, přenášejí zjištěná data na specializované dispečinky a mobilizují prostředky k eliminaci nebezpečí: generují lokální zvukové a optické alarmy, stejně jako zásah zdravotníků, požárníků, či policistů. Automatizační technika budov je dnes pojímána jako celistvý soubor zařízení, systémů, jejichž posláním je řídit chod budovy a zlepšovat životní a pracovní podmínky v nich. Přitom jednotlivé prvky těchto souborů mohou navzájem spolupracovat, stejně jako operovat individuálně. Analogicky je lze rovněž řídit. Projekce, výroba, montáž a servis automatizačních zařízení pro budovy je už v současnosti regulérní průmyslový obor, v němž nachází pracovní uplatnění miliony osob. Nejobecněji lze automatizované systémy řízení budov definovat podle jejich funkcionality. Nejnižší úroveň zaujímají systémy tzv. domácí automatizace (home automation). Projekčně a provozně se nejčastěji omezují na zapnutí nebo vypnutí exaktního zařízení nebo subsystému, zpravidla podle předem naprogramovaného časového rozvrhu. Každé takové zařízení nebo subsystém operuje nezávisle, mnohdy bez vazby na ostatní prvky. Vyšší stupeň představuje systémová integrace, kdy několik nainstalovaných zařízení či subsystémů ovládá jeden řídicí článek. Jednotlivé elementy mohou navzájem kooperovat, anebo na sebe působit. Ve vyšších typech lze tyto subsystémy řídit i na dálku. Momentálně vrcholný typ představuje tzv. inteligentní dům. Implementované prvky a subsystémy lze navrhnout, namontovat a provozovat individuálně, podle přání a potřeb klienta i podle konkrétních technologických a funkčních požadavků a dispozic dotyčného objektu. Vedle obousměrné komunikace zde funguje rovněž zpětná vazba mezi všemi systémy. To posiluje operativitu systému a zároveň garantuje průběžnou optimalizaci řídicích aktivit. Za automatizaci nelitujte peněz Investice do automatizace budov jsou zpravidla vysoké. Na druhé straně provozovatelům moderně vybavených objektů přinášejí řadu benefitů: od úspor stále dražší energie a tepla, přes vysoký komfort jejich využívání, až po zmíněnou komplexní bezpečnost. Nové požadavky na automatizaci budov vytvářejí adekvátní poptávku po nových výzkumných aktivitách a konstrukčních řešeních. Nemálo úsilí a prostředků se soustřeďuje na projekci a instalace nových bezpečnostních systémů. Mohou mít řadu funkcí i podob: od technicky jednoduché detekce kouře, plynu, požáru až po kompletní ochranu celistvosti budovy a signalizaci pokusů o její narušení. Lze jim také propůjčit některé speciální funkce: kupř. pro invalidní, či zcela nepohyblivé osoby, implementovat dohledový a bezpečnostní systém pro děti atd. Nově vyvíjené a postupně nasazované senzory a světelné závory jsou s to nejenom detektovat pohyb, či tříštění skla, ale i předávat o tom informaci na příslušné dispečinky, příp. na místě pohotově aktivovat některá protiopatření. Ve spolupráci s dalšími subsystémy dokáží také simulovat přítomnost osob v budově (náhodné rozsvěcení světel), signalizovat narušení budovy sirénami nebo světelnými ukazateli apod. Samozřejmě: i do českých objektů už pronikla moderní kódovací a dekódovací technika, různé snímače čipových karet, IR (infra-red) a RF(radio-frequency) systémy, kamerové CCTV systémy (closedcircuit television), telefonní a GSM modemy (pro informace o narušení integrity objektu) apod. Jedním z technických limitů pro automatizaci provozu budov byly až donedávna přenosové trasy a dostupné systémy propojení pro přenos dat a příkazů. Jak uvnitř, tak se sítěmi mimo automatizované budovy. Někdejší (zpravidla telefonní) kabely doplnila varieta specializovaných elektrických vodičů, světlovodná vlákna, technika pro přenos dat vzduchem, včetně televizních a rádiových vln, satelitní zařízení aj. Nad spotřebou energie bdí místo člověka technika Stranou pozornosti nezůstal ani silový rozvod elektřiny 220 V. Dnes už neslouží výhradně k rozvodu energie pro standardní spotřebiče. Úspěšně se jej daří exploatovat jako komunikační spojení mezi jednotlivými zařízeními, aniž by se v budovách vytyčovaly a provozovaly další komunikační trasy. Stačí vlastně „málo“: signál modulovat na frekvenci silového vedení, instalovat pasivní signálové vazební členy, pro dálkové komunikace zesilovací členy a logicky - zavést nulový vodič do všech zařízení. Stále naléhavější problém představuje moderní vytápění, ventilace a klimatizace budov. Krok za krokem se prosazují sofistikované HVAC (heating, ventilation and air conditioning) systémy. Bdí nad cca 60-75 % spotřeby energie budovy a jsou jedním ze základních technických předpokladů pro zabezpečení špičkového komfortu uživatelů budovy. Neřídí pouze globální vstupy energie a tepla do automatizovaného objektu, ale i teplotu a základní parametry vzduchu v jednotlivých místnostech a společných halách či koridorech. Takto vybavenou budovu není třeba buď vytápět, nebo ochlazovat celou, ať už v celoročním, nebo celokvartálním režimu. Je možné ji energeticky obhospodařovat separátně (ve vytypovaných zonách, nebo patrech) a zbylé prostory jen temperovat. Instalované senzory přitom nemusí sledovat výlučně teplotní či vlhkostní data. Konkrétní modely dokáží rovněž indikovat, zda došlo k otevření či zavření dveří, zda jimi do objektu nepronikly nežádoucí osoby či zvířata apod. Významný elektricky řízený bezpečnostní ventil Automaticky lze dnes řídit systémy rozvodu vody a plynu. Jejich instalace nezvyšuje pouze pohodlí obyvatelů automatizovaných budov. Je důležitým předpokladem pro posílení bezpečnosti a hospodárnosti. Efekty přitom nelze zužovat jen na notoricky nejznámější zařízení: kupř. ohřívače vody, plynové sporáky apod. Zásadní význam má moderně řešené elektrické řízení bezpečnostního ventilu. V případě delší nepřítomnosti obyvatelů v objektu, náhlé technické poruchy, požárů apod. dokáže spolehlivě přerušit přívod plynu, stejně jako vody. Na naše pracoviště i do našich obydlí proniká digitální autodiovizuální vlna. To klade řadu nových požadavků na již existující instalační systémy a kabeláž. Řadu těchto audio i vizuálních systémů lze dnes modernizovat, navzájem agregovat a souběžně zkvalitnit jejich funkce. Nicméně odborníci varují před zbytečným výzkumem a montáží dalších kabelových monster, před rozsáhlými investicemi k up-gradingu stávajících sítí. Poukazují na slibné trendy postupného přechodu k rychlým, kapacitně rozsáhlým nekabelovým instalacím. Masivní nástup mobilních telefonů, které vytlačují z trhu pevné linky a klasické telefonní přístroje, je toho důkazem. Architekti, výrobní a montážní firmy i samotní uživatelé automatizovaných budov si kladou otázku, kam směřují další vědecko-výzkumné aktivity v oblasti domácí automatizace. Při rostoucích cenách energií a paliv logika věci napovídá: především do racionalizace provozu existujících fosilních center a systémů a do implementace a řízení netradičních samoobnovitelných zdrojů energie a vody (solární panely, systémy sběru a distribuce užitkové dešťové vody, moderní soustavy s tepelnými čerpadly, antinámrazové okruhy aj.). Odborníci očekávají, že se také razantně posílí stávající vazba řídicího systému budovy s jejím okolím, že se prohloubí šance vzdáleně ji sledovat a ovládat její základní funkce, diagnostikovat příp. poruchy a ohrožení a nikoliv naposledy zjišťovat, soustřeďovat a analyzovat průběžné informace o stavu budovy. To umožní předejít náhlým a zpravidla i drahým škodám. /bs/