Системы «умного дома» настолько отличаются от обычных систем, что вопрос о типе закладываемой интеллектуальной системы должен подниматься ещё на стадии архитектурного планирования. Вопрос о проектировании интеллектуальной системы должен ставиться раньше вопроса проекта электрики и проектирования фундамента. За счёт применения специальных систем затенения, управления светом и освещением в интеллектуальном доме можно применять окна значительно большей площади и более разнообразной формы. За счёт системы управления балконами можно принимать нестандартные решения по организации открытых пространств.
С другой стороны, при проектировании «умного дома» необходимо заранее предусматривать системы обогрева балконов, кровли и водостоков. Необходимо заранее предусматривать каналы для систем вентиляции. Ещё на стадии проектирования ядра дома необходимо решать вопрос об организации воздушных потоков и системы теплый пол.
Инженерные системы «умного дома» также проектируются несколько иначе, чем аналогичные системы обычного дома.
Самые большие изменения вносятся в систему управления освещением. Она включает в себя как искусственные управляемые источники света, так и систему управления естественным освещением - в виде жалюзи и маркиз. Разрабатывая дизайн помещения и управление светом, художник и дизайнер должны помнить о возможности управления спектром освещения, а при разных вариантах подсветки один и тот же интерьер может выглядеть совершенно по-разному.
При проектировании системы электроснабжения освещения (проект электрики) применяется иной, магистральный подход к его управлению. В интеллектуальном доме уже не требуется тянуть к выключателям, расположенным на стене, электрический провод, поэтому в интеллектуальном КИБОР здании последнего поколения все светильники запитываются от единой шины, проходящей под потолком. Включением и выключением светильников управляет индивидуальный контроллер, встраиваемый непосредственно в сам светильник. Это позволяет значительно упростить силовую проводку и сократить количество монтажных работ.
Точно такая же модульная КИБОР технология применяется при организации розеточных групп «умного дома». Вместо разветвлённой сети монтируются три шины – осветительная, розеточная и аварийного электропитания, а управление потребителями осуществляется при помощи контроллеров. Аварийная система электропитания поддерживает аварийное освещение и комплексную систему безопасности, включающей монтаж видеонаблюдения, охранную сигнализацию и систему пожарной сигнализации
При проектировании систем вентиляции становится возможным значительное улучшение климата за счёт перераспределения потоков воздуха, рекуперации и рециркуляции. Проектировщик системы вентиляции должен предусмотреть возможность изменения объемов подач приточного воздуха за счёт изменения частоты вращения ротора (инверторная вентиляция) при точной установке, а также возможность распределения воздуха по различным помещениям при помощи управляемых клапанов, устанавливаемых непосредственно в вентиляционные каналы. Вытяжная система вентиляции должна предусматривать возможность управления воздушными потоками либо за счёт управляемых клапанов в каналах, либо за счёт переключения между различными группами вытяжных вентиляторов. Также при проектировании системы вытяжной вентиляции имеет смысл сразу предусматривать точки установки канальных дымовых датчиков системы пожарной сигнализации.
При проектировании системы кондиционирования прежде всего необходимо выбирать оборудование, поддерживающее интеграцию с системами «умного дома», а именно кондиционеры, имеющие специальные интерфейсные шлюзы. Применение таких кондиционеров значительно облегчает задачу проектировщика систем холодоснабжения. В такой системе один наружный блок не обязательно должен быть привязан к одной квартире, а может обслуживать сразу несколько квартир или, наоборот, одну квартиру могут обслуживать сразу два наружных блока. Синхронизацию их работы, своевременное включение-выключение фанкойлов и контроль за хладагентом осуществляет автоматика «умного дома».
При проектировании систем отопления необходимо закладывать возможность внесения интеллектуальной составляющей в
каждый отопительный прибор. Управление всеми отопительными приборами должно осуществляться по независимой схеме, так чтобы в каждом приборе имелся собственный клапан. Каждый клапан будет получать свой персональный сигнал от системы «умного дома» и поддержит наиболее комфортный климат в помещении в целом или в отдельной его зоне.
Особенно широкие возможности проекта умный дом предоставляет в тех случаях, когда необходим учёт и контроль потребления ресурсов. В настоящее время выпускаются интеллектуальные счетчики электроэнергии (энергоменеджер), способные не только рассчитывать стоимость ресурса по нескольким тарифам, но и оценивать качество этого ресурса. Интеллектуальный контрольный прибор может измерять входное напряжение в сети, токи по фазам, активную и реактивную составляющие. Объединив такой прибор с устройством компенсации, мы получим возможность не только оценивать качество электроэнергии, но и влиять на него. Также интеллектуальный счетчик содержит средства фиксации выхода параметров электроэнергии за допустимые пределы. Информация о заниженном или завышенном напряжении фиксируется во внутренней памяти прибора и передается в диспетчерскую здания. Это позволяет в дальнейшем предъявить поставщику ресурсов обоснованную претензию.
В современных автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии практикуются два способа снятия показаний. При мониторинге большого количества счетчиков по низкоскоростной линии диспетчерская станция опрашивает каждый счетчик последовательно, чаще всего один раз в сутки. Такой способ диспетчеризации менее затратен и позволяет использовать для передачи информации линии с высоким уровнем помех, например электрические сети. Этот способ применим, когда нас интересует исключительно количество потребленной энергии, но не её качественный анализ. Если же для автоматизации дома нам необходимо фиксировать события в сети, например понижение напряжения или компенсацию реактивной составляющей, применяют передачу информации по событию. Как только контрольный прибор фиксирует событие, он передает информацию о нем в сеть. Это позволяет производить статистический анализ сети и оперативно управлять ею, но требует высокой скорости и хорошей надежности сети связи.
Для оснащения дома функцией контроля качества электроэнергии – в проекте электроснабжения специальных мероприятий, как правило, не требуется, трансформаторы тока и для обычных счетчиков, и для систем контроля качества электроэнергии полностью взаимозаменяемы.
Кроме учета электроэнергии для автоматизации дома необходимо учитывать и иные ресурсы - объем подаваемой холодной и горячей воды, тепловой энергии и потребленного холода. Для измерения объемов ХВС и ГВС применяются счетчики с импульсными выходами, к которым подключается специальный контроллер, переводящий импульсы в объемы.
Обычно счетчик и контроллер блокируют в единый узел, чтобы избежать ошибок при передаче данных. Для учета потребленного тепла в современных системах применяют тепловычислители, которые состоят из трех узлов - датчика объема проходящей жидкости и двух датчиков температуры теплоносителя, на входе и на выходе. Вычисляя разницу температур, зная объем и теплоемкость носителя, вычислитель передает контрольное значение в диспетчерскую. Вычислитель может также передавать в диспетчерскую много иных важных сведений, например информацию о тепловых потерях объекта, температуру прямой и обратной воды в сети отопления. На основе этих показаний можно оценить мероприятия по теплоизоляции и энергосбережению в системах и оборудовании «умного дома».
При установке тепловычислителей в систему умный дом важнейшим критерием их применимости является наличие возможности интеграции в интеллектуальную систему. Большинство вычислителей имеют выход с протоколом ModBus, а более современные модели - шлюз KNX или LON.
В домах, оборудованных центральной системой кондиционирования, остро стоит проблема учета ресурсов холодоснабжения. Один внешний блок кондиционера может питать несколько внутренних блоков, принадлежащих разным хозяевам. В обычных системах кондиционирования долю энергии, затраченной на холодоснабжение каждого из
потребителей, оценить невозможно. Интеллектуальная система управления кондиционированием может учесть долю каждого потребителя. Если напрямую количество тепловой энергии холодоносителя измерить не удастся, то вполне возможна косвенная оценка. Для этого измеряют количество электроэнергии, потребленной каждым наружным блоком и делят затраты в соответствии с долей каждого из потребителей.
Проект Умный дом не мыслим без комплексной системы безопасности, включающей монтаж видеонаблюдения, охранную сигнализацию и систему пожарной сигнализации.
Важной интеллектуальной функцией является регистрация протечек. Во всех «мокрых зонах» ставятся датчики, реагирующие на наличие воды (датчики защиты от протечек воды). При их срабатывании контроллер выдает сигнал на запорные клапаны системы водоснабжения и в диспетчерскую. Течь прекращается, и аварийная бригада устраняет её причины. Для реализации подобной функции во всех «мокрых помещениях» необходимо предусмотреть места установки датчиков защиты от затопления, специальные мини-приямки, куда в первую очередь и будет стекать вода. Архитектор должен так организовать место установки датчика, чтобы он срабатывал только от большой протечки, а не от малого количества пролитой воды.
Датчики протечки защиты от затопления бывают двух типов точечные и протяженные. Точечные определяют протечку только в одном месте, их необходимо размещать в приямках и лотках. Протяженные датчики представляют собой шнур который выдает сигнал протечки при намокании любого участка. Их, как правило, размещают под трубами или вдоль плинтусов.
Как мы видим, интеллектуальное здание дает и конструктору, и службе эксплуатации большую свободу выбора, но для реализации всех возможностей необходимы некоторые предварительные мероприятия.
Современные тенденции на рынке умный дом оборудование.
Поскольку проекты умный дом, выполненные в русле различных архитектурных, дизайнерских и конструкторских концепций могут сильно различаться, заказчику необходимо хорошо ориентироваться в рынке, иначе он может получить вовсе не то, что хотел. Выполнить волю заказчика должны: главный инженер проекта, архитектор, дизайнер, проектировщик, производитель устройств и системный интегратор. Именно их замысел определяет в конечном итоге вид интеллектуального здания.
В «умном доме» первого поколения комплексный подход не требовался, да и реализовать его было невозможно. Эти дома не содержали в себе системы управления климатом и освещением. В «умном доме» второго поколения уже присутствую блоки управления инженерными системами. Здесь реализация комплексного подхода к проектированию возможна, но все ещё не стала насущной необходимостью, поскольку каждую систему в отдельности проектирует узкий специалист в этой области. Но как только мы переходим к третьему поколению, вопрос комплексности выходит на первый план. Если система умный дом с оборудованием третьего поколения делается по техническому заданию, относящемуся к более старым домам, то он теряет половину своих достоинств и из третьего поколения переходит скорее в категорию 2+. Для реализации проекта, реально относящегося к третьему поколению, требуется совместная работа многих специалистов.
Архитектор проектирует и следит за созданием несущих конструкций, фундамента и кровли дома. От его работы зависит внешний вид здания и внутренняя планировка. Работа архитектора определяет комфортность проживания в доме - удобство помещений, естественную освещённость, тепловые потери, обмен влагой через стены и перекрытия.
Проектируя интеллектуальное здание, архитектор должен учитывать предоставляемые ему возможности контроля со стороны интеллектуальных систем. Можно значительно смелее обращаться с естественными источниками освещения, использовать солнечные панели и батареи, по возможности установить ветрогенератор, поскольку для управления затенением имеются средства для управления: маркизы, шторы, жалюзи. Можно смелее использовать подвальные помещения, помещения бассейнов и оранжерей, поскольку система контроля климата значительно повышает их комфортность.
В то же время, формируя внешний облик здания, архитектор должен учесть возможность использования солнцезащитных элементов или же оговорить в проекте невозможность их установки, поскольку эти системы и солнечные батареи сильно изменяют внешний вид здания.
При устройстве индивидуальных домов архитектор также занимается планировкой внутренних помещений. В современных многоквартирных жилых зданиях в распоряжение заказчика предоставляются квартиры со свободной планировкой, и размещением внутренних перегородок занимается также и дизайнер интерьера.
Дизайнер интерьера определяет внутренний вид помещения. Главный инженер проекта умный дом должен будет выдать задание на организацию внутренних систем «умного дома». Дизайнер определяет расположение, характер и способы управления основным освещением, подсветкой, элементами затенения. На этом этапе выбираются пульты, выключатели и сенсорные пульты управления (интерактивная доска). Дизайнер совместно с главным инженером проекта должны изучить образ жизни хозяина, его предпочтения и вкусы. Их совместная работа определяет задание на системы мультирум, освещения, водоснабжения, отопления, вентиляции и холодоснабжения.
Если задача организации освещения является более-менее привычной для дизайнеров задачей, то решение задач организации комфорта для них, как правило, внове. Ранее эти задачи решали специалисты разного профиля. Соответственно не было и единого подхода к организации комфортности помещения. В современном комплексном подходе к проекту умный дом дизайнер должен взять на себя задачу организации не только пространства, но и климата. Это не значит, что он будет самостоятельно проектировать отопление, вентиляцию и кондиционирование, но он должен совместно с главным инженером определить задание для соответствующих специалистов.
При составлении задания на систему управления климатом в «умном доме» необходимо определить несколько параметров: диапазон поддерживаемых температур, наличие навесных и встроенных радиаторов отопления, тип внутренних блоков системы кондиционирования (центральный блок, канальный блок) и способ их размещения (на стене, на полу, под потолком, за потолком).
К ряду параметров надо отнестись по-новому. Зная образ жизни хозяина, главный инженер определяет способ расчёта кратности воздухообмена (на человека или по площади), а также места скопления людей и их количество в этих местах. Главный инженер в задании определит направление и возможность переключения воздушных потоков, возможность переключения режимов системы отопления и прочие «интеллектуальные» параметры. Изучив образ жизни хозяина, дизайнер сможет сделать его жизнь значительно более комфортной без привлечения дополнительных ресурсов.
После того как концепция здания обрисована, в дело вступают специалисты по интеграции. Тот, кто будет проектировать и налаживать систему «умного дома», называется «системным интегратором». Это название отражает работу специалиста - он интегрирует различные системы дома, работая в тесной связи с проектировщиками систем.
Проектировщики систем отопления, водоснабжения, вентиляции, кондиционирования ранее были полностью самостоятельны в выборе решения. Они получали архитектурные планировки, а способы реализации выбирали сами. Зачастую они сами же и писали технические задания на проектирование. В итоге системы получались вполне работоспособными, но не способными к взаимодействию. Дом получался далеким от современных тенденций.
Теперь же проектировщики систем работают в тесном сотрудничестве с системными интеграторами, которые увязывают
системы друг с другом и встраивают в них «интеллект» для полноценной комплексной автоматизации дома. И если ранее проектирование здания начиналось «с ног», с фундамента и стен, то теперь его ведут «от головы», то есть сначала задают функционал, а затем все системы и само здание делают под этот функционал.
В настоящее время системные интеграторы волей-неволей берут на себя часть функций архитектора и дизайнера в плане
выработки комплексных решений по организации быта жильцов. Интеграторы дорабатывают дизайн-проект, вводя в него интеллектуальные возможности управления климатом. Возможно, эта функция останется за ними, а возможно со временем отойдет к главным инженерам, архитекторам и дизайнерам.
В своей работе при автоматизации домов системные интеграторы не «изобретают велосипед», а пользуются наработками своих ближайших партнеров производителей оборудования. Именно производители оборудования определяют дизайн размещаемых в помещении приборов, функциональные возможности и параметры систем. Они предлагают интеграторам варианты включения их оборудования в единый комплекс здания.
Однако роль производителей оборудования в «интеллектуальном здании» не стоит преувеличивать. Ни одна, даже самая мощная, корпорация не охватит своими решениями весь спектр потребностей клиента. У разных людей разные вкусы, и именно их учитывают дизайнер и главный инженер (системный интегратор) в своих проектах.