Hlavním úkolem povětrnostních stanic je odesílání aktuálních dat týkajících se rychlosti větru, teploty vzduchu, intenzity osvětlení, případně i dalších údajů týkajících se povětrnostních podmínek.
Takto získané údaje jsou po zpracování předávány na KNX sběrnici, aby byly k dispozici kterémukoli z celé škály přístrojů pro spolupráci při řízení provozu různých funkcí. Činnosti mnohých z těchto funkcí lze automatizovat a zlepšit tak zabezpečení majetku před poškozením či zničením povětrnostními vlivy. Kromě toho, mnohá z těchto dat se mohou podílet na energeticky úsporném řízení funkcí majících významný vliv na příjemné vnitřní prostředí v objektu.
Předávání povětrnostních dat na KNX sběrnici
V závislosti na potřebě jednotlivých dat pro řízení předem určených funkcí volí projektant takový typ povětrnostní stanice, který vyhovuje všem požadovaným podmínkám. Na trhu je v nabídce od různých výrobců poměrně široká nabídka těchto přístrojů.
Pokud postačí např. jen údaje o venkovní teplotě (aktuální měřená teplota, mezní hodnoty teplot např. pro spínání určených spotřebičů) a o intenzitě venkovního osvětlení (aktuální hodnota, soumrakový spínač a mezní hodnoty), plně vyhovujícím může být přístroj podle obr. 1. Tato stanice je napájena pouze po sběrnici KNX, po níž jsou také předávána data.
Jsou-li však potřebné i další údaje, je vhodné využít celou řadu specializovaných snímačů s normalizovanými napěťovými, proudovými, odporovými nebo binárními výstupy, předávajících svoje data prostřednictvím analogových nebo binárních vstupů. Pro analogově předávaná data to může znamenat výstupy v rozmezí 0 V až 10 V DC, 1 V až 10 V DC, 4 mA až 10 mA DC, PT 1000 apod. V analogovém vstupu je potom nutné nastavit odpovídající cejchovní křivky, aby jejich průběh odpovídal měřeným hodnotám. Použití specializovaných snímačů zaručuje vyšší přesnost měření.
Velmi často postačuje pouze orientační měření (např. měření rychlosti větru s tolerancí kolem 15 % až 20 %). Potom je výhodné použití multifunkčních povětrnostních stanic, např. podle obr. 2. Takovýto kombinovaný přístroj může měřit, zpracovávat a na sběrnici KNX předávat veškerá data týkající se teploty vzduchu, rychlosti větru, dešťových srážek, intenzity osvětlení. Může být vybaven také GPS přijímačem signálů o datu a čase. Pro plnou funkčnost nepostačuje pouhé připojení ke KNX sběrnici, plná činnost některých funkcí vyžaduje použití přídavného napájení.
Jaké údaje o stavu povětrnosti jsou potřebné v KNX systémové instalaci?
Pro řízení různých funkcí mohou být zajímavými různá data získávaná prostřednictvím specializovaných snímačů nebo povětrnostních stanic. Jaká data jsou potřebná, to závisí na konkrétním vybavení objektu funkčními celky. Jak tedy lze využívat různé údaje?
Měření rychlosti větru je velmi důležité např. pro ochranu venkovních žaluzií či markýz před jejich mechanickým poškozením. Výrobci těchto stínicích prostředků proto uvádějí mezní hodnotu rychlosti větru, při níž ještě nedojde k jejich poškození, ovšem za předpokladu předepsaného způsobu montáže. Při překročení této rychlosti je proto potřebné žaluzii nebo markýzu svinout do zabezpečené polohy, v níž již nehrozí nebezpečí poškození. Součástmi aplikačních programů žaluziových (roletových) akčních členů jsou k zajištění této činnosti prioritní komunikační objekty. Jakmile je změřena rychlost větru vyšší, než je stanovená mez, tento komunikační objekt obdrží příslušnou informaci a následně zajistí svinutí žaluzie (markýzy) a nadále ji udržuje v zablokovaném stavu do té doby, než rychlost větru poklesne.
Pokud uživatel vyžaduje vyšší přesnost měření rychlosti větru, bude potřebné použít samostatný přístroj – anemometr – s přesností měření kolem 5 %, např. podle obr. 3, který předává svoje data na sběrnici KNX prostřednictvím analogového vstupu.
Snímač deště (jako samostatný přístroj na obr. 4, integrovaný do kombinovaného snímače na obr. 5) podává jednobitovou informaci ve tvaru „prší = 1“ – „neprší = 0“. Měří se impedance mezi elektrodami – při navlhnutí snímače se výrazně snižuje. Pro dostatečně rychlou a správnou reakci po ukončení srážek a také pro dostatečně rychlé vysušení měřicí plochy i po namrzajícím dešti či po sněžení, snímač musí být vyhříván vestavěným topným článkem např. z pomocného zdroje. U kombinovaných snímačů je proces vyhřívání automaticky spouštěn podle potřeby i ve vazbě na další měřená data.
Informaci o dešti můžeme využít pro samočinné zavření oken (pokud jsou vybavena elektrickým ovládáním). Bude-li se jednat o namrzající déšť (kombinace měření deště a teploty), lze uvést do činnosti vyhřívání venkovního chodníku, příjezdové cesty ke garáži, okapových žlabů apod. Anebo také svinout venkovní žaluzie do zabezpečené polohy a tím zabránit vytvoření nebezpečného ledového krunýře na lamelách.
Měření teploty má značný význam pro spolupráci se systémy vytápění, ventilace a klimatizace. Je jednou z měřených veličin podílejících se na zvyšování energetické efektivity budov.
Měření intenzity osvětlení je velmi významným pomocníkem při automatickém provozu venkovních žaluzií – především v komerčních objektech. Tento typ budov se neobejde bez venkovních žaluzií s možností natáčení lamel. V provozních místnostech je potřebné zajistit správné pracovní prostředí, aby osoby v nich se pohybující nebyly oslňovány přímým slunečním světlem. Současně je ale důležité, aby do místností vstupovalo co nejvíce přirozeného světla zvenčí – zde je spolupráce s řízením osvětlení na stálou osvětlenost. Kromě toho, při spolupráci s vytápěním je potřebné, aby co nejvíce slunečního tepla bylo správně natočenými lamelami žaluzií odráženo dovnitř, kdežto při spolupráci s chlazením do venkovního prostoru. Takto lze dosáhnout energetických úspor na vytápění kolem 15 %, u chlazení dokonce kolem 30 %. Princip zapojení KNX instalace pro automatický provoz žaluzií je na obr. 6.
Kombinovaný snímač předává měřená data (intenzita osvětlení ze tří světových stran, soumrak, rozlišení den/noc, vítr, déšť, teplota, datum a čas do povětrnostní stanice v rozvaděči. Pro efektivní automatické natáčení lamel žaluzií je důležitý speciální logický modul, do něhož jsou vloženy základní údaje o budově (zeměpisná poloha, orientace fasád vůči světovým stranám, rozmístění jednotlivých oken na fasádách, případně i poloha stínicích objektů). Zpracováním aktuálních dat přicházejících po sběrnici z povětrnostní stanice a při stanovení typu spolupráce s topením nebo chlazením, po výpočtu okamžitého úhlu dopadu slunečního světla na budovu, jsou lamely žaluzií na všech nezastíněných oknech synchronně natáčeny do optimálních poloh. Pro tento samočinný provoz je podstatné, že aplikační programy žaluziových akčních členů dovolují jednobitové řízení přetáčení lamel z jedné do druhé krajní polohy až v 64 krocích a při jednobitovém řízení dokonce ve 256 krocích. Pokud je však povoleno manuální ovládání, je nutné výrazně omezit počet těchto kroků. Při automatickém provozu, i z hlediska vnějšího pozorovatele, jsou všechny lamely na společné fasádě natočeny zcela shodně, což navíc působí estetickým dojmem (obr. 7). Na zastíněných oknech není potřebné omezovat přístup přirozeného světla, proto na nich budou žaluzie svinuty.
Měření intenzity venkovního osvětlení se využívá rovněž při řízení osvětlení na stálou osvětlenost otevřenou regulační smyčkou.
Zvláštním případem měření intenzity osvětlení je funkce soumrakového snímače. Aplikační program tohoto přístroje se nastavuje na určitou hodnotu osvětlení (např. v rozmezí od 10 Lx do 1000 Lx), samozřejmě s určitou hysterezí pro zabránění rozkmitání systému při dosažení nastavené hodnoty. Při poklesu naměřené intenzity pod stanovenou hodnotu bude odeslán příkaz pro sepnutí osvětlení přístupové cesty. Bude-li toto osvětlení stmívatelné, po několikahodinovém svícení na plný výkon je možné postupně, např. během 30 minut, osvětlení tlumit až do jeho vypnutí. U spínaného osvětlení by po stanovené době provozu došlo ke skokovému vypnutí. Podobným způsobem by mohla být využita informace den/noc, kdy spínací úroveň je nastavena kolem intenzity osvětlení 5 Lx.
V uvedených příkladech nejsou uvedeny všechny možnosti aplikací měřených hodnot pro řízení různých funkcí. Teprve z rozhovorů projektanta – systémového integrátora – s investorem postupně vyplynou všechny požadavky na provoz jednotlivých funkcí. A mnohé z těchto požadavků také bývají vázány na aktuální informace o stavu některé z povětrnostních veličin. Kromě již zmíněných může být požadováno také měření směru větru, velikosti dešťových srážek, relativní vlhkosti vzduchu, atmosférického tlaku apod.
