Братья по разуму. Инженерные системы в структуре "Умного дома"
Любое жилье, интеллектуальное или обычное, характеризуется определенным набором
инженерных систем. В типовой городской квартире есть системы водо-, газо- и
электроснабжения, освещения, естественной вентиляции, отопления. По мере
повышения статуса жилья "инженерный набор" совершенствуется. Естественная
вентиляция уступает место приточно-вытяжной, а батареи центрального отопления
дополняются "теплыми полами".
В отличие от "бюджетного" элитарное жилье оснащается системами аварийного
электроснабжения, пожарной безопасности и пожаротушения, оповещения, контроля
доступа, теленаблюдения, охраны и даже поддержания определенного уровня
влажности воздуха в специальных помещениях (теплицах или погребах).
Список инженерных систем получается довольно внушительным, однако не следует
полагать, что он составляется с большим запасом. Как правило, современные
коттеджи оборудуются по меньшей мере 60% перечисленных систем, "умный" же
использует 90-100%. Более того, в интеллектуальных поселках появляется система
централизованной диспетчеризации, которую можно рассматривать как производную
системы "умного дома", но отождествлять их не стоит. Централизованная
диспетчеризация - это высшая стадия интеграции, хотя и не обязательно последняя.
Инженерные системы всегда работают в комплексе, поэтому только тщательно
дозированное, скоординированное взаимодействие способно обеспечить комфорт и
экономию энергоресурсов. В тепле, но без света так же неуютно, как в ярко
освещенной гостиной, стены которой покрыты инеем. Что же касается экономии, то
эта проблема станет актуальна через 10-15 лет, а возможно, и раньше.
В качестве базовой "инженерки" следует принять системы энерго- (электричество,
газ), водоснабжения и канализации; слаженную работу обеспечивают интеграция,
автоматизация и централизованное управление. Между тем, традиционно каждая
инженерная система проектируется отдельно, независимо от других, хотя без
"верховного управления" они часто мешают друг другу, нещадно расходуя энергию и
свои ресурсы. Системы можно разбить на группы, внутри которых будут возникать
конфликты, например, "бермудский треугольник" вентиляции, отопления и
кондиционирования. Взаимосвязь и противоречия очевидны: одна система греет,
другая охлаждает, третья пытается свести на нет усилия первых двух (приток
воздуха снижает эффективность поддержания температуры).
В типовой квартире в полной мере представлена только система обогрева -
центральное отопление. Органы регулирования отсутствуют ("парализованный"
вентиль на батарее, к которому сантехники категорически запрещают прикасаться,
чтобы не потек, не в счет). Гарантированное "тепло" зимой и нестерпимая жара в
погожие апрельские деньки при пятнадцатиградусной температуре за окном. Потные
хозяева, распахнутые настежь форточки, сквозняки и простуды... Кондиционер,
конечно, исправит положение, если победит в схватке с раскаленными батареями.
Радость от такой победы, правда, омрачится не только истраченной
электроэнергией, но и осознанием абсурдности ситуации. Решит проблему и замена
ржавого вентиля на качественный шаровой кран. Но при этом одним из компонентов
системы отопления станет владелец квартиры - должен же кто-то крутить кран.
ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
СИЛЬНЫЕ ТОКИ: электропитание, аварийное электропитание, освещение.
МЕХАНИЧЕСКИЕ: водоснабжение с системой водоочистки, блокировка протечек;
газоснабжение, котельные и бойлерные, отопление, вентиляция, кондиционирование,
канализация и дренаж, центральный пылесос, обогрев наружных поверхностей;
электромеханика (шторы, жалюзи, рольставни, ворота с электроприводом, лифты;
электромеханическая ландшафтная декорация, система автоматического
пожаротушения, система дымоудаления, камеры охлаждения, теплицы, винные погреба.
СЛАБЫЕ ТОКИ: контроль доступа и охрана периметра, видеонаблюдeние и
охранно-пожарная сигнализация, телефонная (АТС) и микросотовая (DECT) связь,
выделенная линия доступа в Internet, эфирное, кабельное и спутниковое
телевидение, домашний кинотеатр и распределительная сеть аудио-видео MultiRoom,
система централизованного управления.
АВТОМАТИКА В ПОМОЩЬ
Дабы не становиться придатком системы отопления, можно поставить
электромагнитный клапан либо кран плавной регулировки с электроприводом,
подключив его к блоку терморегулятора (хотя бы на биметаллической пластине).
Таким образом удастся поддерживать желаемую температуру с достаточной точностью,
не допуская единоборства батареи с кондиционером (конечно, если последний
правильно настроен), а самое главное - переложить проблему "на плечи" пусть
примитивной, но все же автоматики. Точно так же, приспособив регулируемое реле с
фотосенсором или диммер, решают вопросы освещения, для чего применяют
электропривод штор. В комнате будет поддерживаться необходимый уровень
освещенности, а доля искусственного света меняться в зависимости от времени
суток и интенсивности солнечного света.
Аналогичные "островки" автоматики создают с помощью различных таймеров, датчиков
объема, герконов, оптопар и прочих компонентов, управляющих исполнительными
устройствами. В результате существенно повышается уровень комфортности,
энергосбережения, снижается вероятность аварий. Так, врезанные в водопровод
электромагнитные клапаны и датчики влажности предотвратят потоп, если жильцы
забудут закрыть кран или в их отсутствие прорвет трубу.
Современная техника, подобно кондиционерам, все чаще комплектуется блоками
автоматики и управления, даже забытый утюг, подождав положенное время, пищит и
выключается. Но автоматизированные инженерные системы остаются разрозненными. Их
автоматизация - только первая ступень на пути к домашнему интеллекту. Дальше
начинается интеграция.
УРОВНИ ИНТЕГРАЦИИ
Интеграция бывает физической (аппаратной), программной и комбинированной
(аппаратно-программной). Начальный уровень - физическое объединение, совмещение
нескольких систем. Пример простейшей интеграции - инверторный кондиционер,
который способен как охлаждать, так и нагревать воздух. Более сложное
устройство, канальный кондиционер, допускает подмешивание в систему воздуха
извне. То есть система вентиляции частично интегрирована, однако эффективность
ее работы по-прежнему зависит от перепада температур в помещении и за его
пределами. Выравнивать температуру воздуха в комнатах, ориентированных на разные
стороны света, или, наоборот, поддерживать различную температуру в помещениях
довольно трудно.
Подавать свежий воздух (температура которого подбирается для каждой комнаты) с
соответствующей санитарным нормам интенсивностью позволяет не частичная, а
полная интеграция отопления, кондиционирования и приточной вентиляции. На выходе
вентиляционных каналов, через которые подается воздух в помещение,
устанавливаются фенкойлы. Нужная температура достигается за счет регулировки
потока хладагента и теплоносителя. Система получается громоздкой и обходится
дорого, но она рациональна и эффективна. Можно обойтись вообще без батарей,
"переадресовав" фенкойлам горячую воду из системы отопления; хладагент
предоставит достаточно мощный чиллер.
Красивое инженерное решение, не правда ли? С увеличением количества автоматики
открываются новые горизонты. Например, в трескучие морозы, когда мощности
обогрева может не хватить, дополнительно устанавливают электрические спирали.
Тепло, выбрасываемое наружу вытяжными агрегатами, также применяется для нагрева
приточного воздуха. К сожалению, подобная система используется довольно редко,
что обусловлено высокой стоимостью и сложностью реализации. Чаще всего ее
устанавливают в коттедже с индивидуальным котлом, а не в многоквартирном доме -
интенсивный отбор тепла в фенкойлах значительно снижает температуру обратного
потока в системе центрального отопления, что сразу же почувствуют соседи по
общему стояку.
В индивидуальных домах тоже совмещаются системы горячего водоснабжения и
отопления, но подобная интеграция возможна, если в качестве теплоносителя
используется вода, а не антифриз. Правда, температурные нормы различны, поэтому,
пренебрегая ими, жильцы рискуют ошпарить руки под краном либо замерзнуть.
Проблему можно решить, подмешивая холодную воду в горячий контур системы
водоснабжения. Необходимую дозировку, учитывающую различные факторы (режимы
котла, изменение температуры и т.д.), обеспечивают автоматика и вентиль с
электроприводом.
Физическая интеграция, в принципе, возможна без системы "умного дома". Речь идет
об "островках интеллекта", правда, более крупных, но еще не объединившихся в
материк. Аппаратная интеграция не осуществима без централизованного управления,
то есть без программируемых контроллеров или компьютера с соответствующим
программным обеспечением. Последнее должно учитывать режимы работы всех
подконтрольных систем, организовав их взаимодействие в соответствии с
требованиями заказчика, различными нормами и стандартами. В результате вместо
оптимизации разрозненных систем создается стабильный и в то же время предельно
гибкий сценарий их совместной работы. Он предусматривает многократные изменения,
увеличение количества систем и единиц оборудования, запреты на недопустимые с
точки зрения безопасности или работоспособности оборудования действия,
самотестирование и локализацию потенциальных аварий, оповещение соответствующих
служб и владельца дома о чрезвычайных происшествиях (пожар, вторжение
посторонних лиц), самостоятельное принятие комплекса мер быстрого реагирования.
Так, при пожаре выключается принудительная вентиляция; если же в доме находятся
люди, вытяжка будет работать. В зоне возгорания обесточиваются розетки,
разблокируются или, наоборот, блокируются двери и т.д. В случае чрезвычайного
происшествия на электростанции запускается аварийное электроснабжение,
количество потребителей энергии сокращается до заранее определенного минимума,
активизируются устройства бесперебойного питания, запускается дизель-генератор,
на который переключается сеть. Появится электричество - системы станут
функционировать в прежнем режиме.
Когда хозяева уезжают, дом переходит в режим консервации. Системы
жизнеобеспечения работают лишь для того, чтобы не допустить замерзания воды в
трубах, зато система охраны и оповещения - в полную силу. При необходимости
"умный дом" будет имитировать присутствие людей, включая в комнатах свет и
записанные заранее голоса жильцов. Как видим, сценарий представляет собой
сложнейший симбиоз алгоритмов. Если инженерные системы способны в той или иной
степени обеспечивать комфорт, то "умный дом" проецирует стиль жизни обитателей
на уровень инженерного оборудования.
При программно-аппаратной интеграции централизованно управляемый комплекс
инженерного оборудования включает как изначально независимые, так и
комбинированные системы. Домашний интеллект разрастается, образуя сложную
"нервную систему" с периферическими узлами, наделенными определенной автономией,
но при этом подчиненными центральной "власти".
ИНТЕГРАЦИЯ И НАДЕЖНОСТЬ
Бытует мнение, что с усложнением любой системы ее надежность снижается, а
поскольку интеграция и интеллектуализация жилья связаны с построением
сверхсложных комплексов, то человек легко может стать заложником компьютера или
тривиального нарушения контакта в хитросплетениях проводов. Такое утверждение
верно только в отношении примитивных комплексов, надежность которых
действительно обратно пропорциональна сложности. Но "умный дом" - система не
примитивная, а наоборот, тонко структурированная, многоуровневая, способная к
самотестированию и саморегенерации. В тщательно спроектированных центрах
управления перезапуск зависшего компьютера осуществляется в течение считанных
секунд с сохранением всех настроек и параметров.
Наряду с выполнением "внешних" функций система непрерывно отслеживает свои
действия словно со стороны, при необходимости дублируя и корректируя их.
Пользователь или сервисная служба вовремя оповещаются о возникновении
критических ситуаций в тех или иных узлах, о скором окончании срока службы
отдельных деталей и о текущем запасе расходных материалов. И самое главное, роль
так называемого человеческого фактора - основного источника нестабильности и
ненадежности - сводится практически к нулю. Человек привлекается лишь во
внештатных ситуациях, когда требуется принять всеобъемлющее решение. При этом
вмешательство в работу системы (корректировка сценария) возможно в любой момент,
но лишь в пределах, исключающих возникновение аварийных ситуаций и ухудшение
параметров среды обитания.
О возможных вариантах взаимодействия систем, учитывающих особенности стиля жизни
обитателей дома, условия внешней среды, а также сценарии поведения техники,
расписанные по часам и дням с учетом выходных, праздников, отпусков и внезапных
изменений ритма жизни, можно рассказывать бесконечно. Очевидно, что
автоматизация, интеграция и интеллектуальное управление инженерным оборудованием
- наиболее рациональный и эффективный способ привести в соответствие возросшие
потребности в комфорте и безопасности с возможностями современной техники,
гарантирующий экономию энергоносителей, минимальное негативное воздействие на
окружающую среду и неограниченную гибкость. Примитивные технократические системы
всегда враждебны человеку, хоть и используются в его повседневной деятельности -
часто варварски, безжалостно, до полного износа, подобно абразивным дискам,
которые просто выкидываются и заменяются новыми. Ответная реакция машин не менее
жестока - аварии, увечья, экологические катастрофы и деформация человеческого
сознания, приобретающая все более пугающие масштабы. Развитие тонких,
построенных по логике биологических организмов инженерных систем - шаг в сторону
гуманизации последних, примирения человека и машины; это единственный путь, не
ведущий в тупик.
НЕОБХОДИМО И ДОСТАТОЧНО
Наиболее эффективна интеграция "сверху". Сначала, на этапе проектирования
объекта, разрабатывается система управления и выбираются подчиненные ей
комплексы, расписывается сценарий, а только затем подбирается оборудование. К
сожалению, обычно приходится действовать в обратной последовательности - от
оборудования к управлению, потому редко удается создать максимально эффективный
комплекс. При этом более современное оборудование проще безболезненно
интегрировать в общую систему.
Производители все чаще комплектуют технику блоками автоматики. Интеграция
подобного устройства предусматривает только внешнее управление, без "родного"
блока автоматики, который иногда стоит не дешевле самого агрегата. Дилеры всеми
силами стараются навязать его клиенту, утверждая, что при использовании
чужеродных управляющих систем фирма не гарантирует работоспособности агрегата. В
большинстве случаев речь идет об обычной спекуляции, побуждающей клиента
закупать все оборудование с сопутствующей электроникой в одной компании.
Ситуация осложняется отсутствием единых стандартов, в соответствии с которыми
должна производиться интеграция. Впрочем, на Западе они существуют, да и
интеллектуальное строительство достигло высокого уровня развития: еще со времен
энергетического кризиса 1970-х годов во многих странах активно велись разработки
так называемых энергоэффективных промышленных и жилых объектов. Россияне,
избалованные дешевыми энергоносителями, спокойно дождались экологического
кризиса и глобального потепления и только теперь начинают понимать пагубность их
расточительного расходования. Однако первые шаги все же сделаны - НП "АВОК"
разработало стандарты систем автоматизации и управления зданиями, правда, пока
они рассчитаны на год. За это время предполагается собрать информацию,
необходимую для создания усовершенствованной версии стандартов на последующие
четыре года.
Придется пересматривать устаревшие СНиПы, вводить новые нормативы, отвечающие
современным условиям и требованиям. Например, специалисты компании "КлиматСтройСервис"
отмечают, что обычных механических фильтров в системе приточной вентиляции или в
кондиционерах явно недостаточно, нужна еще и химическая очистка. И это лишь одна
из множества нерешенных проблем.
Пока не существует устоявшихся стандартов и не ведется сертификация системных
интеграторов, клиенты, по мнению инженеров компании "Строй-Интеллект", должны
проявлять бдительность. Готовность застройщиков безоговорочно выполнить все
требования заказчика, не предупреждая о возможных последствиях тех или иных
решений и не предлагая альтернативных вариантов, настораживает. Как подчеркивают
сотрудники компании "Архитектурная электроника", должно вызвать подозрение и
отсутствие технической документации, и недостаточно внимательное отношение к
проектированию.
Во многих общественных объектах, несмотря на солидный бюджет и претензии на
эксклюзивность, система управления и интеграция запланированы по остаточному
принципу. Налицо поверхностное, дилетантское отношение инвестора и подрядчиков.
Так, руководители компании "Интеллектуальные Дома" иронически констатируют:
"Почему-то только потом выясняется, что расходы на содержание обслуживающего
персонала крупного объекта могли быть уменьшены на порядок с помощью
централизованного управления. Неужели подобные вещи сложно предвидеть?" Активный
протест по поводу новейших систем охраны и видеонаблюдения частенько выражают...
представители охранных структур, которые, казалось бы, должны "на ура"
воспринимать совершенную технику. Дело в том, что она попутно фиксирует действия
сотрудников этих структур.
Как видим, препятствий и нерешенных проблем на пути интеграции достаточно. Новые
решения всегда с трудом пробивают себе дорогу, хотя нет оснований сомневаться в
том, что за интеграцией - будущее. По словам представителей компании "Спецэлектромонтаж",
"сегодня из всех возможностей, открывающихся благодаря автоматизированному
управлению, интегрированными инженерными системами в лучшем случае затребованы
пять процентов".
Автор: Фрунджян Артур
Напечатано: Современный дом N 6 (49), 2003 г.
|
