Jakou systémovou instalaci zvolit?

Poměrně často používaný přístup s využitím kladných referencí o konkrétní systémové instalaci namontované u svého známého může, ale také nemusí být tím nejvhodnějším postupem.

V prvé řadě je potřebné, ve spolupráci se zkušeným projektantem nebo systémovým integrátorem, vymezit všechny funkční oblasti, kterými bude komplexně vybaven celý objekt. Kromě toho bychom měli zvážit i možná pozdější doplňování nových funkcionalit.
Funkční oblasti, jimiž patrně bude vybavena každá nově budovaná nebo rekonstruovaná budova:

• osvětlení,
• silové zásuvky,
• sdělovací rozvody,
• zabezpečení objektu proti neoprávněnému přístupu,
• požární signalizace,
• ohřev užitkové vody,
• vytápění a ventilace, případně i klimatizace,
• vizualizace a vzdálené přístupy,
• stínění oken, elektricky ovládaná garážová vrata a vjezdové brány,
• vstupní systémy,
• hospodaření s odpadní vodou.

K těmto funkčním oblastem mohou přistupovat ještě další požadavky, zajišťující mnohé nadstandardní činnosti, jako např. rozmrazování chodníků a okapových žlabů v zimním období nebo zalévání zahrady v období letním, provoz tepelných čerpadel, bazénů a saun. Objekt může být dodatečně vybaven nejen tepelným čerpadlem, ale i fotovoltaickým či větrným zdrojem elektrické energie. Proto také bude potřebné zvážit způsob hospodaření s energií a nezbytné vazby na veřejnou rozvodnou síť. Později může být požadováno i doplnění garáže o nabíjecí stojan akumulátorů elektromobilu. Bez nároků na úplnost je na obr. 1 grafické znázornění funkcí v objektu, do jejichž činnosti uživatel potřebuje zasahovat.
Všechny úvahy by se měly promítnout do konečného rozhodnutí, jaké technologie budou použity především pro energeticky náročné funkce, jakými jsou topení, chlazení, vzduchotechnika, ohřev užitkové vody, nabíjení autobaterií apod. To se může promítnout např. do volby akumulačního teplovodního vytápění, které může být v provozu i v době nedostatku elektrické energie. Naopak, do systému může být akumulována tepelná energie v době nadměrné produkce elektřiny, např. i z vlastních zdrojů a kdy přitom potřeba dodávky tepla do místností je minimální.

Rozhodnutí, zda v objektu bude použita systémová instalace pro řízení funkcí, by měl předcházet podrobný popis požadovaných činností všech těchto funkcí. Čím vyšší počet funkcí a čím náročnější požadavky na jejich ovládání a zobrazování provozních stavů, tím je stále hůře a nákladněji zhotovitelná instalace klasickými postupy. A při požadavcích na dálkové přístupy je prakticky rozhodnuto o nezbytnosti realizace systémového řešení elektrické instalace.
K dispozici je značná škála systémů, obvykle pro instalace menšího rozsahu. Tyto systémy jsou nejčastěji vybavovány centrálními řídicími jednotkami (obr. 2).
Ve většině případů jsou nabízeny jen jedním výrobcem a pro jejich naprogramování je využíván tzv. uzavřený software – tedy programovací nástroj neumožňující jednoduše nastavenou plnohodnotnou komunikaci s jinými, obvykle specializovanými systémy na řízení úzkých oblastí – např. vytápění. Jen výjimečně tyto soubory výrobků obsahují rozhraní umožňující komunikaci v některém z otevřených (tedy pro programování dostupných) protokolech, jako např. TCP IP, KNX, Bac Net apod.
Každý objekt je vybavován nejen světelnými a zásuvkovými elektrickými obvody, ale také různými technologickými jednotkami, které jsou určeny pro zajišťování provozu funkcí, nezbytných pro nastavení optimálních podmínek pro práci, pro bydlení, pro užívání budovy. Je běžné, že tyto dílčí soustavy jsou opatřeny vlastními řídicími jednotkami. Tak např. pro optimální provoz vytápění je potřebný regulovatelný zdroj tepla (plynový kotel, akumulační zásobník vody), jehož řídicí jednotka musí mít aktuální informace o množství tepla, jež má dodávat do jednotlivých místností. Pro optimální využívání energie je nejvhodnější individuální řízení teploty v každé z místností, nezávisle na ostatních místnostech. Proto v každém samostatně tepelně regulovaném prostoru musí být prostorový termostat podávající informace příslušnému regulátoru, v jehož programu je uložena požadovaná teplota a případně i další data potřebná pro jeho správnou činnost. Princip regulace tzv. uzavřenou regulační smyčkou je na obr. 3.

V dobře vybaveném objektu je i několik v podstatě na sobě nezávislých dílčích technologických celků. Jejich činnost by však měla být řízena s ohledem na minimální energetickou náročnost, při splnění všech požadavků uživatelů na celkový výsledek (např. na tepelnou pohodu). Aby nedocházelo ke zbytečné spotřebě energie, je vhodné svěřit nadřazenému systému koordinaci činnosti těchto jednotlivých celků. Z praxe jsou známy případy, kdy vzájemně nespolupracující celky vytápění a klimatizace byly v provozu dokonce i současně (tedy v době, kdy oba měly být mimo provoz) a namísto úspor docházelo k nadměrnému plýtvání energií.
Např. v decentralizované KNX systémové instalaci může být dodávka tepla i chladu do jednotlivých místností řízena vždy jediným společným přístrojem – termostatem, kombinovaným s regulátorem, určeným pro řízení obou uvedených funkčních oblastí. To znamená, že oba technologické celky budou vybaveny vlastními řídicími jednotkami, avšak s rozhraními pro výměnu informací s KNX instalací. Takovéto řídicí jednotky se zabudovanými KNX rozhraními mají k dispozici např. výrobci kotlů a klimatizací jako Viessmann, Toshiba, Mitsubishi, ale také výrobci vzduchotechnických jednotek, např. Atrea. Společný regulátor teploty s termostatem, podle potřeby, odesílá příkazy k topení nebo chlazení. Kromě toho spolupracuje s dalšími přístroji v systémové instalaci, takže podle aktuálně požadovaného stavu přepíná i režimy provozu topení a chlazení, kterými jsou: režim komfortní, úsporný, pro noční klid a pro mrazovou nebo tepelnou ochranu. Grafické znázornění těchto činností je na obr. 4.

Do aplikačního programu termostatu s regulátorem se parametricky zadává komfortní teplota pro topení a teplotní rozdíl mezi komfortním režimem topení a chlazení. Dále pak teplotní rozdíly mezi komfortními a úspornými, resp. nočními režimy, samostatně pro topení i chlazení. Kromě toho mohou být zadány pevné hodnoty teplot pro mrazovou a tepelnou ochranu. Provozní režim mrazové ochrany je důležitý např. v ubytovacích zařízeních, kdy host v zimě opustí pokoj a ponechá otevřená okna. Okenní kontakty signalizují tento stav a program termostatu přechází do mrazové ochrany – topení je vypnuto. Je však potřebné, aby mrazem nemohlo dojít ke škodám v místnosti, např. k poškození teplovodního vytápění (jeho zamrznutím). Proto při poklesu teploty pod hodnotu nastavenou pro mrazovou ochranu bude topení spuštěno, aby se zabránilo případným následným škodám. Podobně funguje i tzv. tepelná ochrana pro systém klimatizace – zabrání nadměrnému přehřátí místnosti i při otevřených oknech. Aby však nedocházelo ke zbytečné spotřebě energie při otevřených oknech, centrální vizualizace (např. na recepci) dostává po sběrnici KNX informaci o stavu oken a následně lze zasáhnout podle interních pravidel objektu.
Režim mrazové ochrany lze ovšem využít i jiným způsobem. V objektu používaném převážně v letním období a jen výjimečně v období zimním, bude topení převedeno do režimu mrazové ochrany – objekt bude pouze temperován. Teprve před příjezdem uživatele bude vzdáleným příkazem (prostřednictvím internetu) topení převedeno do úsporného režimu nebo do nočního poklesu. Až po příchodu uživatele bude možné manuálně (nebo ve vazbě na přítomnost) přepnout do komfortního režimu.
Na společné sběrnici si různé systémy mohou mezi sebou vyměňovat informace nezbytné k optimalizaci jejich provozu, a tedy i k minimalizaci spotřeby energie, samozřejmě bez jakéhokoli snížení komfortu. Potom např. snímač přítomnosti ve schématu na obr. 5 informuje o nepřítomnosti osob v místnosti. Proto za této situace budou režimy topení i chlazení obvykle přepnuty do úsporného režimu, žaluzie v zimním období (tedy při spolupráci s topením) budou svinuty, aby nebránily přístupu slunečního tepelného záření. Naopak v letním období, tedy při spolupráci s chlazením, budou plně spuštěny s uzavřenými lamelami, aby nedocházelo ke zbytečnému zahřívání místnosti slunečním teplem. Teprve po příchodu osob budou iniciovány komfortní režimy činnosti topení nebo chlazení. Činnost žaluzií bude současně převedena do automatického režimu provozu a osvětlení přejde do režimu regulace na stálou osvětlenost.
Z naznačených vazeb vyplývá, že v KNX systémových instalacích je možné vytvářet libovolně složité podmínky a závislosti na činnostech jiných funkcí. Značnou část těchto vazeb jsou schopny zajistit vhodně nastavené aplikační programy použitých KNX přístrojů, při velmi náročných vazbách pak pomáhají správně naprogramované logické prvky nebo logické vazby např. ve vizualizačních programech.

KNX systémová instalace je jediným celosvětově normalizovaným systémem pro automatizaci řízení budov. V Evropě systém odpovídá souboru norem ČSN EN 50090, celosvětově pak souboru ČSN ISO/IEC 14543.
Vývoj KNX systému byl ukončen v roce 1992. Od roku 1993 se začal prakticky používat v malých i velkých projektech. Nejdříve jen v evropských zemích, avšak již po několika letech se začal šířit i na další kontinenty. Nyní je celosvětově uznávaným systémem, určeným pro řízení všech funkcí v budovách.
Nejstarší KNX instalace v České republice se datují do roku 1996. Od té doby se KNX systém u nás využívá jak v rodinných domech či bytech, tak i v malých, středních a velkých komerčních a podobných objektech. Svoje výhody prokazuje nejen v nové výstavbě, ale také v budovách rekonstruovaných.
Více než 450 certifikovaných Partnerů KNX (a také řada dalších, zaškolených elektromontérů) může zákazníkům nabízet pomoc při zpracování projektů, montáži, zprovozňování a servisu těchto instalací. Z přehledu KNX Partnerů na internetové adrese www.knx.org/cz je snadné vybrat si firmu, která investorovi nejlépe vyhovuje např. z hlediska vzdálenosti od stavby.

Literatura:

• Soubory norem ČSN EN 50090, ČSN ISO/IEC 14543
• www.knx.org/cz
• Archiv autora