Энергомониторинг.

Использование системы непрерывного энергомониторинга позволяет контролировать потребление энергии в здании. Одной из важных ее составляющих является так называемый Green Building Monitor – экран, установленный на стене в фойе общественного здания. На него постоянно в течение суток выводятся на всеобщее обозрение данные о метеоусловиях в городе за предыдущие дни с прогнозом на ближайшие дни, а также информация о том, сколько в здании потребляется тепла, электричества и воды в рабочие и нерабочие часы и сколько при этом выделяется CO2 в атмосферу. Даются рекомендации по сокращению энерго- и ресурсопотребления. Демонстрируется достигнутая за определенный промежуток времени экономия в единицах измерения энергии и в денежном выражении, а также количество СO2, на которое были сокращены выбросы в атмосферу.

Данная информация выполняет образовательную функцию. Она привлекает внимание пользователей к проблеме энергосбережения и мотивирует их к разумному использованию энергии в повседневной жизни. Меняется отношение людей и к проблемам экологии.

Система управления зданиями обычно имеет традиционную трехуровневую структуру:

• верхний уровень управления (Management Level);
• уровень станций автоматизации (Automation Stations Level);
• уровень полевого оборудования (Field Level).

Верхний уровень – это компьютер или сеть компьютеров с установленным программным обеспечением (СКАДА-системой), позволяющим организовать обмен данными с объектами диспетчеризации, предоставлять данные в табличном, графическом, мнемоническом видах, обеспечивать удобную структуру ссылок на сопровождающую документацию.

Уровень станций автоматизации – это свободно программируемые контроллеры, представляющие собой вычислительную машину, имеющую некоторое множество входов и выходов. Контроллеры отслеживают изменение входов и вырабатывают программно определенное воздействие на выходах, объединяются в сеть и обмениваются информацией между собой и верхним уровнем по протоколу обмена.

Уровень полевого оборудования содержит устройства, связанные с контроллерами уровня автоматизации, такие как датчики температуры, влажности, уровня давления и всевозможные переключатели, а также элементы управления – клапаны, задвижки, исполнительные устройства, реле управления и др.

Система управления микроклиматом в квартирах энергоэффективного здания и диспетчеризации данных

При строительстве экспериментального объекта отработаны технические решения по уменьшению уровня затрат тепловой энергии на его отопление до 30 кВт?ч/м2 в год без изменения существующих планировочных решений здания и модернизации технологического оборудования на предприятии.

Обеспечить 3-кратное, по сравнению со строящимися сегодня типовыми зданиями, снижение энергопотребления позволили следующие научные и практические результаты:

• новый принцип вентиляции жилых помещений на основе квартирных систем принудительной приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением и рекуперацией тепла вентиляционных выбросов с эффективностью возврата тепла более 85% ;
• окна нового поколения с сопротивлением теплопередаче R = 1,2 м2?град/Вт
  , , разработанные специалистами института на основе композитного профиля (дерево–пенополиуретан–дерево) и 2-камерного стеклопакета с двумя низкоэмиссионными стеклами и аргоновым заполнением;
• неоднородное по контуру здания утепление оболочки, снизившее разницу в потреблении тепловой энергии для квартир, расположенных в различных частях здания, включая торцы и верхние этажи;
• стеновые панели с увеличенным сопротивлением теплопередаче в среднем от 3,2 м2?град/Вт до 5,2 м2?град/Вт;
• система отопления с горизонтальной разводкой, позволившая создать автономную автоматизированную систему регулирования режимами отопления и воздухообмена с автоматическим климат-контролем в каждой квартире и поквартирным учетом тепла;
• система автоматического контроля работы квартирных блоков управления, обеспечивающая регистрацию параметров микроклимата, режимов работы вентиляторов и подачи тепла, а также аварийные ситуации в работе индивидуальных блоков.

Автоматизированная система управления микроклиматом, которой оборудована каждая квартира энергоэффективного здания, дает возможность поддерживать в ней требуемые температуру и уровень воздухообмена как в дневное, так и в ночное время суток..

Блок управления обеспечивает ступеней работы приточного и вытяжного вентиляторов, включение и выключение канального нагревателя и управление подачей теплоносителя на входе в квартиру с целью поддержания заданной температуры. Канальный нагреватель воздуха автоматически включается при опускании температуры на выходе вытяжного канала теплообменника ниже 1 °С и выключается при +2 °С, что предотвращает замерзание конденсата в теплообменнике при низких (ниже –7 °С) температурах. Расход электрической энергии для этой цели, как показал практический опыт работы в течение отопительного сезона 2007/08 гг., не превышает 200 кВт/ч за сезон.

Жильцы по своему усмотрению могут изменять значения температуры от 14 до 25 °С, уровня воздухообмена – от 0 до 9 (значение 0 соответствует отсутствию принудительного воздухообмена, значения оптимальны для всех типов квартир и обеспечивают нормативный уровень воздухообмена, выше  повышают уровень воздухообмена, но усиливают уровень шума).

Тепловые расчеты эффективности рекуператоров с учетом тепла, выделяемого при конденсации влаги в вытяжном канале, а также опыт их эксплуатации на объекте в течение 1,5 лет, подтвердил: КПД превышает 85% (опытные данные), а возврат тепловой энергии для 3-комнатной квартиры достигает 3800 кВт/ч. Суммарный годовой расход электроэнергии для работы вентиляторов и предотвращения замерзания конденсата в системе рекуперации тепла составляет около 440 кВт/ч/м2
в год. Следовательно, возврат тепловой энергии рекуператором из воздуха в 8,6 раза превышает затраты электрической энергии.

Система диспетчеризации данных, реализованная в экспериментальном здании и включенная в проекты энергоэффективных домов в Витебске, Гродно и Гомеле.

Система диспетчеризации выполняет следующие основные функции:

• получение информации о режимах функционирования оборудования всех квартирных регуляторов;
• получение информации с квартирных счетчиков тепловой энергии, холодной и горячей воды, общедомового теплосчетчика и теплосчетчика утилизатора сточных вод;
• получение информации с общедомового регулятора потребления тепловой энергии, а также обеспечение возможности оперативной коррекции режимов регулирования;
• ведение архива полученной информации;
• сжатие информации для последующей передачи по каналам сотовой связи на диспетчерский пункт;
• синхронизацию встроенных таймеров реального времени во всех подключенных устройствах;
• фиксирование возникновения аварийных ситуаций в функционировании оборудования.
• Оборудование подключается к системе диспетчеризации по интерфейсам RS485 и M-Bus. Шкаф системы диспетчеризации располагается в помещении товарищества собственников либо в подсобном помещении.
• В энергоэффективном здании в функции системы диспетчеризации используются не в полном объеме. Она только проводит опрос квартирных и общедомового регулятора и передает данные на диспетчерский пункт.
• Потребление тепловой энергии на отопление квартир в экспериментальном энергоэффективном доме

В каждой из квартир установлены индивидуальные счетчики тепловой энергии, потребляемой на отопление. Зафиксированные фактические данные по ее расходу в отопительный сезон 2007/08 гг. свидетельствуют о незначительном их отклонении от расчетных значений (таблица). Как видно, затраты тепловой энергии на отопление однотипных квартир, расположенных на 1-м и 9-м этажах экспериментального дома, в 1,5–2 раза выше, чем в квартирах 2–8-го этажей, расположенных в середине фасада. Сравнение с расчетными показателями энергопотребления типового здания говорит о трехкратном и более снижении расхода тепла на отопление энергоэффективного здания.

Для определения удовлетворенности жильцов условиями проживания в энергоэффективном здании

Система диспетчеризации обеспечивает получение информации о параметрах систем управления режимами воздухообмена и температуры, имеющихся в каждой квартире. На рис. 6 и 7 приведены обобщенные данные автоматического опроса работы квартирных систем. В настоящее время заселена и эксплуатируется в штатном режиме 81 квартира из 143. В 29 из них в момент съема информации системы отопления были автоматически отключены, так как для поддержания комфортной температуры оказалось достаточно тепла внутренних источников.

Вентиляторы имеют возможность 9-ступенчатого дискретного регулирования. Нормативный воздухообмен обеспечивает 2-ю или 3-ю ступень в зависимости от площади квартиры. Как видно, жильцы здания активно используют возможность индивидуального управления параметрами микроклимата.

Для автоматизации квартиры рассмотрим бюджетный вариант построенный на одном контроллере ( без сетевого концентратора)

Приведём пример автоматизации типовой 3-х комнатной квартиры

В качестве технического задания поставим выполнение таких задач:

1.       контроль доступа

2.       охранная сигнализация

3.       пожарная сигнализация

4.       контроль затопления в 2-х зонах

5.        управление подачей питания на розетки

6.       управление освещением 4 канала

7.       интеллектуальное регулирование системы отопленя

Рассмотрим подробнее каждую из задач:

1.        Контроль доступа осуществляется при помощи считывателя Touch Memory, управление одним замком.

2.       Охранная сигнализация- контроль проникновения при помощи 1-го геркона и 3-х комбинированных датчиков движения и разбития стекла, управление извещателем, коммутирование дополнительного выхода.

3.       Пожарная сигнализация- контроль возгорания в 4-х зонах, управление одним извещателем, коммутирование дополнительного выхода.

4.       Контроль затопления в санузле и на кухне - контроль состояния 2-х датчиков затопления, управление 2-мя электромагнитными клапанами на холодном и горячем трубопроводе.

5.       управление подачей питания на розетки -управление 2-мя каналами 1-й - общий, 2-й -к которому подключены все силовые розетки, за исключением постоянно запитанных.

6.       Управление освещением 4 канала -управление 4-мя осветительными приборами

Управление регулирующим клапаном, либо циркуляционным насосом либо электронагревательным прибором.                                                                                                                                        

Рис.1 Схема подключения датчиков и исполнительных устройств.

Для реализации данного проекта нам необходимо контролировать состояние 10-ти датчиков и управлять 11-тью выходами. Комплектация оборудования будет следующая:

1.       Контроллер - 1шт

2.       Модуль расширения дискретных входов  - 2шт

3.       Модуль расширения аналоговых входов - 1шт

4.       Модуль расширения дискретных выходов- 3шт

5.       Дисплейный модуль - 1 шт

6.       Блок питания 12В -1шт

7.       Пульт дистанционного управления - 1шт