Bina otomasyonu
Bina otomasyonu, bir binanın HVAC (ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme), elektrik, aydınlatma, gölgeleme, Erişim Kontrolü, Güvenlik Sistemleri ve Bina Yönetim Sistemi (BYS) veya Bina Otomasyon Sistemi (BOS ) gibi birbiriyle ilişkili diğer sistemlerin otomatik merkezi kontrolüdür. Bina otomasyonunun temel amacı, kullanıcı konforunu artırmak, bina sistemlerinin verimli çalışmasını sağlamak, enerji tüketimini azaltmak, işletme ve bakım maliyetlerini azaltmak ve güvenliği artırmaktır.
Bina otomasyonu, bir binadaki sistemleri izlemek ve kontrol etmek için tasarlanmış elektronik cihazların bilgisayar ağı olan dağıtılmış bir kontrol sistemine örnektir.[1][2]
BAS temel olarak binanın sıcaklığını belirli bir aralıkta tutar, oda doluluk programına göre aydınlatma sağlar, tüm sistemlerdeki cihazların performansını ve arızalarını izler ve bina bakım personeli için arıza alarmları sağlar. BAS ile kontrol edilen binanın, kontrol edilmeyen bir binaya kıyasla bina enerji ve bakım maliyetleri daha az olmalıdır. 2000 yılından sonra inşa edilen ticari, kurumsal ve endüstriyel binaların çoğu BAS içerir. Birçok eski bina, genellikle enerji ve sigorta tasarrufu ve önleyici bakım ve arıza tespiti ile ilgili diğer tasarruflarla finanse edilmiş yeni bir BAS ile güçlendirilmiştir.
BAS tarafından kontrol edilen bir binaya genellikle,[3] "akıllı bina", konut ise " akıllı ev " adı verilir. 2018'de dünyanın ilk akıllı evlerinden biri Finlandiya'nın Klaukkala şehrinde , KONE tarafından oluşturulan Kone Residential Flow çözümünden yararlanılarak inşa edilmiştir.[4][5]
Çok katlı yeşil binaların neredeyse tamamı enerji, hava ve su tasarrufu özellikleri için bir BAS içerecek şekilde tasarlanmıştır. Elektrikli cihaz talep yanıtı, iyi yalıtılmış binalarda gerekli olan gelişmiş havalandırma ve nem izleme gibi BAS'ın tipik bir işlevidir. Çoğu yeşil bina, mümkün olduğunca çok sayıda düşük güçlü DC cihazı kullanır. Hiçbir net enerji tüketmemesi amaçlanan pasif ev tasarımı bile, tipik olarak ısı yakalama, gölgeleme ve havalandırma ile cihaz kullanımını planlamak için bir BAS gerektirecektir.
Otomasyon sistemi[değiştir | kaynağı değiştir]
Bina otomasyon sistemi terimi, bir binanın ısıtma, havalandırma ve klima (HVAC) sistemini kontrol etmek için kullanılan herhangi bir elektrik kontrol sistemini ifade eder. Modern BAS ayrıca iç ve dış aydınlatmanın yanı sıra güvenliği, yangın alarmlarını ve binadaki elektrikle ilgili her şeyi kontrol edebilir. Eski HVAC kontrol sistemleri (kablolu termostatlar veya pnömatik kontroller gibi ) modern sistem esnekliğinden ve entegrasyonundan yoksun bir otomasyon şeklidir.
Veri yolları ve protokoller[değiştir | kaynağı değiştir]
Bina otomasyon ağları veri yolundan, girdi / çıktı cihazlarından ve kullanıcı ara yüzünden oluşur. .ASHRAE'nin açık protokolü BACnet veya açık protokol LonTalk, bu tür aygıtların çoğunun birlikte nasıl çalışacağını belirler. Modern sistemler, bilgisayar ağ dünyasında SNMP tabanlı protokollerle onlarca yıllık geçmişe dayanan olayları izlemek için SNMP kullanır.
Giriş ve çıkış türleri[değiştir | kaynağı değiştir]
Sensörler[değiştir | kaynağı değiştir]
Analog girişler, değişken bir ölçümü okumak için kullanılır. Örneğin sıcaklık, nem ve basınç sensörleri ; termistör, 4–20 mA, 0–10 volt veya platin dirençli termometre (direnç sıcaklık detektörü) veya kablosuz sensörler olabilir.
Dijital giriş, bir cihazın açık olup olmadığını gösterir. Doğası gereği dijital girişin bazı örnekleri, 24 V DC / AC sinyali, akım anahtarı, hava akış anahtarı veya volta içermeyen röle kontağıdır. Dijital girişler, belirli bir süre boyunca darbelerin frekansını sayan darbe tipi girişler de olabilir. Örneğin türbin debimetre, bir girişe darbelerin frekansı olarak dönüş verilerini iletir.
Müdahalesiz yük izleme,[6] devrenin elektriksel veya manyetik özelliklerinden cihazı veya diğer yükleri keşfetmek için dijital sensörlere ve algoritmalara dayanan bir yazılımdır. Ancak olayı analog bir yolla tespit eder. Bu yöntem son derece uygun maliyetlidir ve sadece tanımlama için değil, aynı zamanda başlangıç geçişlerini, hat veya ekipman arızalarını vb. tespit etmek için de kullanışlıdır.[7][8]
Kontroller[değiştir | kaynağı değiştir]
Dijital çıkışlar, değişken frekanslı sürücü, I-P (akımdan pnömatiğe ) dönüştürücü veya bir valf veya damper çalıştırıcı gibi bir cihazın hızını veya konumunu kontrol eder. Örnek olarak bir ayar noktasını korumak için% 25'e kadar açılan bir sıcak su vanası verilebilir. Başka bir örnek olarak, sert bir başlatmayı önlemek için bir motoru yavaşça hızlandıran değişken frekanslı bir sürücü verilebilir.
Analog çıkışlar, röleleri ve anahtarları açıp kapatmak ve komut üzerine bir yükü sürmek için kullanılır. Bir fotosel dışarının karanlık olduğunu gösterdiğinde park yeri ışıklarının yanması buna bir örnektir.24VDC / AC'nin vanayı çalıştıran çıkıştan geçmesine izin vererek bir vanayı açması da buna bir örnektir. Analog çıkışlar, belirli bir süre boyunca darbe frekansı yayan bir darbe tipi çıkışlar da olabilir. Örnek olarak, kWh'yi hesaplayan ve buna göre bir darbe frekansı yayan bir enerji ölçer verilebilir.
Altyapı[değiştir | kaynağı değiştir]
Kontrolör[değiştir | kaynağı değiştir]
Denetleyiciler (kontrolörler), küçük, giriş ve çıkış kapasitesine sahip, amaca yönelik bilgisayarlardır. Çeşitli boyutlarda olabilen bu kontrolörler, genellikle binalarda bulunan cihazları ve kontrolörlerin alt ağlarını kontrol etme yeteneğine sahiptirler.
Girişler, bir kontrol cihazının sıcaklık, nem, basınç, akım akışı, hava akışı ve diğer önemli faktörleri okumasına izin verir. Çıkışlar, denetleyicinin komut ve kontrol sinyallerini bağımlı cihazlara ve sistemin diğer bölümlerine göndermesine izin verir. Girişler ve çıkışlar dijital veya analog olabilir. Üreticiye bağlı olarak dijital çıktılara bazen ayrık da denir.
Bina otomasyonu için kullanılan kontrolörler üç kategoride gruplanabilir: Programlanabilir mantık kontrolörleri (PLC'ler), sistem/ağ kontrolörleri ve terminal birimi kontrolörleri. Bununla birlikte, üçüncü şahıs sistemlerini (örneğin bağımsız bir AC sistemi) merkezi bir bina otomasyon sistemine entegre etmek için ek bir cihaz da mevcut olabilir.
Terminal ünitesi kontrolörleri genellikle aydınlatma ve/veya paket çatı ünitesi, ısı pompası, VAV kutusu, fan coil vb. gibi daha basit cihazların kontrolü için uygundur. Kurulumcu, tipik olarak kontrol edilecek cihaza önceden programlanmış mevcut kişiliklerden en uygun olanını seçer. Kurulumcu yeni kontrol mantığı oluşturmak zorunda değildir.
Doluluk[değiştir | kaynağı değiştir]
Doluluk, bir bina otomasyon sistemi için iki veya daha fazla işletim modundan biridir. Dolu Olmayan, Sabah Isınma ve Gece Ayarı modları da diğer yaygın modlardır.
Doluluk genellikle günün saatlerine bağlıdır. Kullanım modundaki BAS'ın amacı, bir binanın bir tarafındaki kullanıcıların diğer taraftaki kullanıcılardan farklı bir termostata sahip olması için, genellikle bölge tabanlı kontrolle yeterli sıcaklık ve aydınlatma sağlamaktır.
Bölgedeki bir sıcaklık sensörü, gerektiğinde ısıtma veya soğutma sağlayabilmesi için kontrolöre geri bildirim sağlar.
Aydınlatma[değiştir | kaynağı değiştir]
Günün saatine, doluluk sensörüne, fotosensörlere ve zamanlayıcılara bağlı olarak aydınlatma açılabilir, kapatılabilir veya kısılabilir.[9] Tipik bir örnek, son hareket algılandıktan sonra bir alandaki ışıkları yarım saat süreyle açmaktır. Bir binanın dışına yerleştirilen bir fotosel, karanlığı ve günün saatini algılayabilir ve dış ofisler ile otoparktaki ışıkları modüle edebilir.
Gölgeleme ve camlama[değiştir | kaynağı değiştir]
Gölgelendirme ve camlar bina sistemindeki temel bileşenlerdir. Bina sakinlerinin görsel, akustik ve termal konforunu etkiler ve bina sakinlerine dış mekan görünümü sağlar.[10] Otomatik gölgeleme ve camlama sistemleri ile güneş ısısı kazanımlarını ve parlamayı kontrol edilir.[11] Sistem, değişen dış mekan verilerine (güneş, rüzgar gibi) ve değişen iç ortama (sıcaklık, aydınlatma ve yolcu talepleri gibi) aktif ve hızlı bir yanıt verir. Bina gölgeleme ve camlama sistemleri, hem enerji tasarrufu hem de konfor açısından termal ve aydınlatmanın iyileştirilmesine katkıda bulunabilir.
Dinamik gölgeleme[değiştir | kaynağı değiştir]
Dinamik gölgelendirme cihazları, gün ışığı ve güneş enerjisinin dış ortam koşullarına, gün ışığı taleplerine ve güneş pozisyonlarına göre yapılı ortama girmesini sağlar.[12] Yaygın ürünler arasında jaluziler ve panjurlar bulunur.[13] Düşük bakım maliyeti nedeniyle çoğunlukla cam sisteminin iç tarafına monte edilirler, ancak dış cephede veya her ikisinin bir kombinasyonu olarak da kullanılabilirler.[14]
Merkezi Tesis[değiştir | kaynağı değiştir]
Klima santrallerine su sağlamak için merkezi bir tesise ihtiyaç vardır. Soğutulmuş su sistemi, sıcak su sistemi ve kondenser su sistemi ile acil durum gücü için transformatörler ve yardımcı güç ünitesi kullanılabilir.
Soğutulmuş su sistemi[değiştir | kaynağı değiştir]
Soğutulmuş su genellikle bir binanın havasını ve ekipmanını soğutmak için kullanılır. Soğutulmuş su sisteminde soğutucu lar ve pompalar bulunacaktır. Analog sıcaklık sensörleri, soğutulmuş su besleme ve dönüş hatlarını ölçer. Soğutucu(lar), soğutulmuş su kaynağını soğutmak için sırayla açılır ve kapanır.
Kondenser su sistemi[değiştir | kaynağı değiştir]
Soğutma kuleleri ve pompalar , soğutuculara soğuk kondenser suyu sağlamak için kullanılır. Soğutuculara kondenser su beslemesinin sabit olması gerektiğinden, sıcaklığı kontrol etmek için soğutma kulesi fanlarında yaygın olarak değişken hızlı sürücüler kullanılır. Uygun soğutma kulesi sıcaklığı, soğutucuda uygun soğutucu kafa basıncını sağlar. Kullanılan soğutma kulesi ayar noktası, kullanılan soğutucuya bağlıdır. Analog sıcaklık sensörleri, kondenser su besleme ve dönüş hatlarını ölçer.
Sıcak su sistemi[değiştir | kaynağı değiştir]
Sıcak su sistemi, binanın klima santrali veya VAV kutusu ısıtma bobinlerine ve evsel sıcak su ısıtma bobinlerine (kalorifer) ısı sağlar. Sıcak su sisteminde kazanlar ve pompalar bulunur. Sıcak su besleme ve dönüş hatlarına analog sıcaklık sensörleri yerleştirilmiştir. Isıtma suyu devre sıcaklığını kontrol etmek için genellikle bir tür karıştırma vanası kullanılır. Kazan(lar) ve pompalar, beslemeyi sürdürmek için sırayla açılır ve kapanır.
Alarmlar ve güvenlik[değiştir | kaynağı değiştir]
Tüm modern bina otomasyon sistemleri alarm özelliklerine sahiptir. Bildirim, bir bilgisayar (e-posta veya metin mesajı), çağrı cihazı, cep telefonu sesli araması, sesli alarm veya bunların tümü aracılığıyla yapılabilir. Sigorta ve sorumluluk amaçlarıyla tüm sistemler, kimin, ne zaman ve nasıl bilgilendirildiğinin kayıtlarını tutar.
Güvenlik sistemleri bir bina otomasyon sistemine kilitlenebilir.[15] Doluluk sensörleri varsa hırsız alarmı olarak da kullanılabilirler. Güvenlik sistemleri genellikle kasıtlı olarak sabote edildiğinden dolayı bazı dedektörler veya kameralar pil yedeğine, kablosuz bağlantıya ve bağlantı kesildiğinde alarmları tetikleme özelliğine sahip olmalıdır. Modern sistemler genellikle bu tür pilleri şarj edebilen ve kesintide yedek iletişim gibi kablosuz uygulamalar için kablosuz ağları ücretsiz tutan Ethernet üzerinden güç kullanır.
Yangın alarm panelleri ve ilgili duman alarmı sistemleri genellikle bina otomasyonunu geçersiz kılmak için kabloludur. Örneği,: duman alarmı etkinleştirilirse, binaya hava girmesini önlemek için tüm dış hava damperleri kapanır ve bir egzoz sistemi yangını izole edebilir. Benzer şekilde, elektrik arıza tespit sistemleri, tetiklediği alarmların sayısı veya bunun rahatsız ettiği kişilerden bağımsız olarak tüm devreleri kapatabilir. Fosil yakıt yakma cihazları ayrıca, yavaş basınç düşüşleri tespit edildiğinde (bir sızıntıyı olabilir) veya binanın hava beslemesinde fazla metan tespit edildiğinde kapanan doğal gaz besleme hatları gibi kendi aşırı sürüşlerine sahip olma eğilimindedir.
Oda otomasyonu[değiştir | kaynağı değiştir]
Oda otomasyonu, bina otomasyonunun bir alt kümesidir ve benzer bir amacı vardır; merkezi kontrol altında bir veya daha fazla sistemin konsolidasyonudur, ancak bu durumda bir odadadır.
Oda otomasyonunun en yaygın örneği, oda işlevini tanımlayan çok sayıda cihazın (video konferans ekipmanı, video projektörleri, aydınlatma kontrol sistemleri, genel seslendirme sistemleri vb.) ) odanın elle çalıştırılmasını çok karmaşık hale getirir. Oda otomasyon sistemlerinin, her işlemi kontrol etmenin birincil yolu olarak bir dokunmatik ekran kullanması yaygındır.
Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]
Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]
- ^ "Understanding Building Automation and Control Systems". 19 Mayıs 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Mart 2013.
- ^ "CEDIA Find: Cool Automation Integrates Smart Air Conditioners with Third-Party Control Systems". CEPro. 17 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Haziran 2015.
- ^ A Service Oriented Simulation Architecture for Intelligent Building Management. Proceedings of the 4th International Conference on Exploring Service Science 1.3. Lecture Notes in Business Information Processing. LNBIP 143. 2013. ss. 14-28. doi:10.1007/978-3-642-36356-6_2. ISBN 978-3-642-36355-9.
- ^ "FÖRST I VÄRLDEN – Klövskog, Finland" (İsveççe). KONE. 13 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Ekim 2019.
- ^ "Nurmijärven Kreivi – Den første i verden" (Danca). Byggematerialer. 13 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Ekim 2019.
- ^ "Archived copy". 15 Aralık 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Haziran 2016.
- ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 22 Eylül 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 20 Ağustos 2021.
- ^ "Power Load Event Detection and Classification Based on Edge Symbol Analysis and Support Vector Machine". 2012. 30 Temmuz 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ "Lighting control saves money and makes sense" (PDF). Daintree Networks. 26 Mayıs 2010 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Haziran 2009.
- ^ Bellia (1 Ocak 2014). "An Overview on Solar Shading Systems for Buildings". Energy Procedia. 6th International Conference on Sustainability in Energy and Buildings, SEB-14 (İngilizce). 62: 309-317. doi:10.1016/j.egypro.2014.12.392. ISSN 1876-6102. 20 Ağustos 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Ağustos 2021.
- ^ Selkowitz (13 Şubat 2004). "Integrating automated shading and smart glazings with daylightcontrols" (İngilizce). 20 Ağustos 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Ağustos 2021.
- ^ Chiesa (1 Aralık 2020). "A fuzzy-logic IoT lighting and shading control system for smart buildings". Automation in Construction (İngilizce). 120: 103397. doi:10.1016/j.autcon.2020.103397. ISSN 0926-5805.
- ^ Kunwar (1 Mart 2018). "Dynamic Shading in Buildings: a Review of Testing Methods and Recent Research Findings". Current Sustainable/Renewable Energy Reports (İngilizce). 5 (1): 93-100. doi:10.1007/s40518-018-0103-y. ISSN 2196-3010.
- ^ Bahaj (1 Ocak 2008). "Potential of emerging glazing technologies for highly glazed buildings in hot arid climates". Energy and Buildings (İngilizce). 40 (5): 720-731. doi:10.1016/j.enbuild.2007.05.006. ISSN 0378-7788. 14 Nisan 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Ağustos 2021.
- ^ Integrating Services and Agents for Control and Monitoring: Managing Emergencies in Smart Buildings. Service Orientation in Holonic and Multi-Agent Manufacturing and Robotics. Studies in Computational Intelligence. Studies in Computational Intelligence Volume 544. 2014. ss. 209-224. doi:10.1007/978-3-319-04735-5_14. ISBN 978-3-319-04734-8.