Значительная экономия электроэнергии с KNX-стандартом

Когда кто-то задумывается об управлении зданием (системой освещения, системами отопления и кондиционирования воздуха, аудиосистемой и т.п.), он думает о моментальной выгоде. Однако, тот факт, что эти удобства, несомненно, дают дополнительные преимущества владельцу, а экономия электроэнергии возрастает до 50%, подтверждается не сразу.

Теоретически и практически уже доказано, что применение KNX-технологии может значительно сократить энергетический и, соответственно, финансовый бюджеты. То, что достижение более высокого уровня комфорта возможно благодаря инсталляции шинных систем в здании – также давно известный факт. Полностью автоматизированный дом часто представляется только как управление всеми энергопотребляющими системами здания (освещение, отопление и вентиляция) в соответствии с требованиями пользователя. Однако, результаты исследований, представленные на Научной Конференции KNX 2006 (Австрия, г. Вена), выявили дополнительный потенциал систем управления зданием. В доказательство этого, университет г. Тренто (Италия) и университет г. Бремен (Германия) оборудовали здания и аудитории KNX-системами управления отоплением и освещением. Работа велась над данными, полученными в результате сравнения «обычного» рабочего состояния аудиторий и рабочего состояния аудиторий, оборудованных системами KNX.

Подробности эксперимента, мы подробнее рассмотрим на примере бременского KNX-проекта. Представленные ниже цифры и результаты анализа почерпнуты из презентации профессора, кандидата технических наук – Манфрэда Мевенкампа, курирующего проект и являющегося деканом факультета электротехники и информационных технологий университета г. Бремен.

Экономия электроэнергии до 50%

Около 33% от общего потребления электроэнергии в жилых и коммерческих зданиях тратится на отопление. Однако, такой высокий уровень потребления электроэнергии может быть уменьшен благодаря использованию интеллектуальной системы управления, например, такой, как KNX.
Хорошие результаты сохранения электроэнергии могут быть достигнуты благодаря применению ограждающих конструкций с улучшенными теплоизоляционными свойствами. Проект Университета г. Бремен реализовывался в современном здании (центр Информации и Медиа Технологий (ZIMT)), построенном в 2002 году. Электропотребление здания составляло 60-75 кВ/мІ. Для исследования и проведения своих экспериментов проектная группа профессора Мевенкампа выбрала две абсолютно одинаковые аудитории (Рис. 1).

Одна из них была оборудована обычным термостатом для нагревательных приборов, а другая – системой управления KNX. В управляемой KNX-аудитории были установлены: система управления окнами, клапаны на отопительных приборах, система контроля за комнатной температурой и счетчик расхода тепла с интерфейсом M-Bus и M-Bus-KNX-Gateway (Рис. 2).

Данные для сравнительного теста регистрировались в период с начала 2002 года и до конца 2005 года. Должны оговориться, что до середины 2004 года аудитории использовались не с максимальной загруженностью. Результаты, полученные при анализе данных, оказались очень хорошими для аудитории, управляемой KNX-системой. Они показали, что по сравнению с аудиторией со стандартными инсталляциями, в переоборудованном помещении было сэкономлено около 50% электроэнергии (Рис. 3)

Сохранение теплового комфорта

Критики, считающие, что KNX-система медлительна и не может обеспечить такой же тепловой комфорт, как и непрерывно работающая стандартная система, ошибаются. В качестве теста, были проанализированы средняя и текущая комнатные температуры. Оборудованная аудитория имела среднюю температуру на 0,3°C выше, хотя количество электроэнергии, расходуемое на отопление, составляло лишь половину от потребностей аудитории со стандартными установками (Рис. 4). Динамически отопление обеих аудиторий не слишком отличалось, т.е., включение и выключение было практически идентичным с учетом температуры и времени. Для повышения эффективности и рентабельности, периоды отопления контролировались в соответствии с расписанием, которое зависело от плана занятости аудитории. Тем не менее, в пустой аудитории тепловая энергия не тратилась. Но это еще не все: сберегательный потенциал стал возможен с учетом работы системы освещения.

Сохранение электроэнергии в системе освещения

Ежегодное потребление электроэнергии, расходуемого системой освещения составляет 500 MВт/ч, а затраты на отопление – 435-485 MВт/ч (данные действительны для одного и того же здания). Дополнительные энергозатраты университета могут быть сокращены благодаря применению технологий по управлению освещением. При проведении эксперимента учитывались следующие факторы: присутствие людей, время суток, «световая активность» и необходимое освещение рабочих мест студентов. Тестирование проходило в тех же аудиториях, которые использовались для экспериментов с отоплением. Помещения были оборудованы датчиками присутствия, двумя датчиками света (для двух групп осветительных устройств) и исполнительными устройствами диммирования. Использование двух датчиков света было необходимо, поскольку часть комнаты (рядом с окном) изначально освещена иначе, чем та, что расположена ближе к стене.

Благодаря датчикам энергопотребление всегда было постоянное, но маломощное (использовалось только необходимое количество электроэнергии). В результате эксперимента, по сравнению со стандартными операциями включения/выключения света вручную, была в целом достигнута 50% экономия электроэнергии (Рис. 5).

Выбирая правильные компоненты

При выборе компонентов для разработки решения по проекту, совместное использование датчика света с детектором присутствия оказалось наиболее привлекательным решением. Получить точные значения освещения с помощью специализированного датчика люксметра сложно, поскольку на них могут оказывать влияние сторонние факторы (например, входящий дневной свет или другие источники света). Тем не менее, проектная команда решила использовать чуть более дорогую альтернативу и установила два специализированных датчика люксметра для получения результатов.

Команда ученых и профессионалов в области автоматизации, проведя серию совместных экспериментов, наглядно доказала правдивость утверждения того, что применение технологии KNX в управлении зданием не только повышает комфортность жизни, но также играет значительную роль в уменьшении энергозатрат. Тесты доказали, что использование KNX-технологий может сократить потребление электроэнергии на освещение и отопление до 50%.

Эти серьезные аргументы должны убедить всех сомневающихся в эффективности использования систем управления зданием. При учете тенденции роста цен на энергоносители, то сравнительно небольшие инвестиции в автоматизацию дома (или здания) будут вполне целесообразны, с учетом того, что они окупятся за несколько лет, предлагая дополнительно различные функции, повышающие комфорт и безопасность эксплуатации объекта.

Возврат к списку