Více než 30 let je systém KNX nepřetržitě rozvíjen a zdokonalován. Proto v každé době dokáže plnit aktuální požadavky uživatelů na nejvyšší technické i bezpečnostní úrovni.
Tím, že systém je normalizován nejen evropskými normami, ale také celosvětově platnými normami ISO/IEC, jsou vytvořeny předpoklady pro rozšíření KNX systémových elektrických instalací ve všech zemích světa [1]. Systém je přednostně určen pro řízení všech funkcí jak v oblasti objektů pro bydlení, tak i v komerčních, školských, zdravotnických, správních a dalších budovách.
KNX je nejpoužívanějším systémem pro tzv. inteligentní instalace
Nejen v komerčních, ale i v objektech pro bydlení je veliký zájem na minimalizaci nákladů ne pouze na zhotovení elektrických instalací, ale především na vysokou energetickou efektivitu. Souvisí to také s požadavky na co nejvyšší úroveň řízení jednotlivých funkcí. A právě KNX systém umožňuje vytváření prakticky libovolných vzájemných vazeb pro skutečně maximální dosažitelné přídavné úspory energií. Znamená to, že energie bude využívána jen tehdy, tam a v takovém množství, kdy, kde a kolik je aktuálně zapotřebí.
To je také důvod, proč se ve stále větším měřítku využívá pro řízení funkcí v budovách všech typů. Vyplynulo to z průzkumu uskutečněného v celé řadě zemí světa již před třemi lety. V Německu (obr. 1) byl v nadpoloviční většině objektů vybavovaných systémovými instalacemi použit právě KNX systém, přičemž jeho podíl vykazuje neustálý růst. V Číně, kde systém KNX byl normalizován teprve v roce 2013, byl podíl KNX již 40 % s každoročně vysokým procentuálním nárůstem tohoto podílu. Ve zprávě britské společnosti BSRIA [2] jsou uvedeny podrobné informace o podílech různých systémů s tím, že ve všech sledovaných státech byl vykazován postupný nárůst podílu KNX.
Výhodou je sdružení řízení osvětlení, spotřeby tepla, ovládání žaluzií a spolupráce s dalšími systémy do společné systémové instalace KNX. Tím v mnohých objektech dochází ke snížení investičních nákladů ve srovnání s použitím na sobě nezávislých několika systémů pro řízení různých funkčních oblastí vzájemně nespolupracujících, a tedy neschopných dosažení přídavných úspor energií. Na obr. 2 jsou naznačeny vazby mezi některými snímači a ostatními částmi systémové instalace KNX. Vhodným nastavením parametrů a vytvořením potřebných logických vazeb jsou tak zajištěny až nečekaně vysoké úspory energií. Vysoký komfort a současně vysoké přídavné úspory energií jsou charakteristickým rysem pro KNX systémové elektrické instalace.
Některé zdroje úspor energie v KNX instalacích
Venkovní žaluzie, automaticky řízené na základě měřených dat povětrnostních veličin, natáčí lamely tak, aby do vnitřního prostoru dopadal dostatek přirozeného světla, avšak bez toho, že by docházelo k oslnění osob přímým slunečním světlem. Pokud však bude zatažená obloha, žaluzie budou svinuty a vůbec nebudou bránit vstupu přirozeného světla.
Při slunečním svitu budou lamely natočeny tak, aby do vnitřního prostoru kromě světla odrážely i maximum slunečního tepla – tím vznikají přídavné úspory na vytápění. Anebo v letním období budou lamely odrážet sluneční teplo do venkovního prostoru, čímž výrazně klesají náklady na chlazení.
Důležitá je individuální regulace vnitřního klimatu, tedy v každé místnosti nezávislé nastavení požadovaných hodnot teploty, případně i relativní vlhkosti vzduchu a obsahu oxidu uhlíku. Protože takto nebude docházet k plýtvání energií v místnostech právě nevyužívaných.
Okenní nebo dveřní kontakty mohou ale také nemusí být součástí elektronického systému zabezpečení budovy. Mimochodem, systém KNX je schopen zajistit vynikající zabezpečení budovy, stejně jako speciální systémy EZS. Avšak není možné jeho využití v objektech vyžadujících nasazení certifikovaných systémů zabezpečení. Ovšem na druhou stranu, systém EZS je zpravidla schopen předávat informace o stavu svých snímačů k následnému využití pro řízení různých funkcí v KNX elektrické instalaci.
Z praxe jsou známé případy, kdy osazenstvo reguluje teplotu ve vytápěných místnostech zásadně otevíráním oken. Takto dochází k neuvěřitelně vysokým tepelným ztrátám, které lze vyčíslit až mnoha desítkami procent nákladů na vytápění. Takovémuto „hospodaření“ s energií jednoznačně zabrání programová vazba zabezpečující zablokování topení po dobu větrání. K tomu postačí pouhá informace o aktuálním stavu okna podávaná např. okenním kontaktem.
Údaje o otevřených oknech lze samozřejmě využít také pro informaci v hotelích, nemocnicích a podobných objektech, takže bude umožněna potřebná reakce personálu.
Významné úspory energie, především v komerčních objektech, přináší vazba řízení vytápění a osvětlení na přítomnost. Bude-li použito řízení na stálou osvětlenost ve vazbě na přítomnost, dojde k citelnému snížení spotřeby energie na osvětlování. Přitom se jedná o samočinný, tedy plně komfortní způsob ovládání spotřeby energie – manuálně může být nastavována pouze požadovaná hladina osvětlení.
Budeme-li považovat průzkum využívání komerčních objektů, před časem uskutečněný v Norsku, za obecně platný, potom přibližně 40 % používaných místností je během pracovní doby prázdných, a tedy zbytečně vytápěných na komfortní teplotu (při řízení podle časových programů). Vazba na přítomnost však dokáže výrazně snížit takovouto zbytečnou spotřebu energie – v právě nevyužívaných místnostech přepne vytápění do úsporného režimu. Ovšem i vazba na časové programy (nejlépe v kombinaci s vazbou na přítomnost) má svoje přednosti – při delší nepřítomnosti (po dobu dovolených či během vícedenních pracovních cest) může být dodávka tepelné energie nastavena na noční režim činnosti, což znamená vyšší úspory energie. A při velmi dlouhé nepřítomnosti je možné přejít na nejúspornější režim činnosti, využívaný v běžném provozu při větrání otevřenými okny, tedy na mrazovou či tepelnou ochranu.
Příklady dosažených úspor
Zajímavé porovnání nákladů je známé již ze druhé poloviny devadesátých let minulého století. Pro rekonstrukci velkého komerčního objektu byl zpracován projekt s použitím na sobě nezávislých řídicích systémů, tedy principiálně klasická elektrická instalace. Ještě před realizací ale byl vypracován nový projekt, který řešil komplexně řízení všech funkcí s využitím spolupráce prostřednictvím systému KNX. Tímto přepracováním a následnou realizací projektové dokumentace byla zajištěna 10 % úspora nákladů na instalaci. Logickým propojením řízení těchto systémů byla navíc zajištěna více než 20 % úspora provozních nákladů. V tomto případě nebylo možné dosáhnout vyšších úspor, protože budova nebyla vybavena potřebnými venkovními žaluziemi. Přesto z tohoto případu lze vyvodit jeden závěr: Nepoužití KNX systémové instalace ve velkých objektech (nejen komerčního charakteru) znamená obrovské plýtvání ne pouze pořizovacími, ale také provozními náklady.
Na webových stránkách mezinárodní asociace KNX [3] jsou uváděny realizované projekty. Mezi nimi je uveden také projekt objektu České pojišťovny v Praze (obr. 3), který prokázal energetické úspory kolem 60 %, ve srovnání se stejně funkční klasickou instalací. Je nutné ovšem poznamenat, že dosažení zcela shodné funkcionality klasickou instalací by bylo realizovatelné jen při vynaložení neúměrně velkých investičních nákladů.
Použití KNX systému i v malých objektech je výhodnější než realizace obdobné funkcionality klasickou instalací. Především tehdy, když uživatel má náročnější požadavky, k nimž patří vytváření scén, různé teplotní režimy za různých podmínek apod. Tehdy může zjistit, že KNX instalace je investičně úspornější a automatizovaným provozem navíc přináší i výrazné snížení energetické náročnosti.
V jedné nejmenované lokalitě jsou vedle sebe postaveny přibližně stejně velké osamoceně stojící rodinné domy. V jednom z nich je pro řízení všech funkcí využita KNX systémová instalace, zatímco ve druhém z nich jsou použity na sobě nezávislé, vzájemně nespolupracující řídicí systémy. Pro dosažení prakticky stejného komfortu při bydlení, podle vyjádření uživatele domu s KNX, postačuje přibližně poloviční množství energie.
Z těchto a mnoha dalších získaných poznatků vyplývá, že využití KNX systémové instalace přináší nejméně 30 % úspory provozních nákladů, ve srovnání s obdobnou klasickou instalací.
Komfortní ovládání funkcí v KNX instalaci
Kromě samočinného provozu je snad v každé instalaci důležitá také možnost manuálního ovládání mnohých funkcí, spouštění scén a časových programů apod. K tomu slouží především tlačítkové snímače. Tyto přístroje mohou být kombinovány s termostaty, rozhraními pro dálkové ovládání, mohou obsahovat snímače pohybu, snímače kvality vzduchu v místnosti apod. Tlačítkové snímače jsou různými výrobci výtvarně řešeny pro použití v méně náročných designech i pro vysoce estetická ztvárnění interiérů a mohou být určeny pro ovládání nižšího nebo vyššího počtu funkcí. Příklad tlačítkového snímače kombinovaného s termostatem a displejem je na obr. 5. Je zcela obvyklé, že každé z ovládacích tlačítek může být naprogramováno pro řízení prakticky libovolné funkce (spínání, stmívání, žaluzie atd.). A každé tlačítko lze využít pro ovládání např. dvou funkcí – jednu levou stranou, druhou pravou stranou. Anebo jednu krátkými stisky, kdežto druhou funkci dlouhými stisky.
Samozřejmostí je i možnost ovládání z mobilu apod.
Pokud by z provozních důvodů nebylo vhodné, aby některé funkce mohl kdokoli ovládat, lze realizovat ovládání pouze např. ze signalizačního a ovládacího panelu nebo z prostředků vizualizace. Při použití systémových tlačítkových snímačů s vyspělými aplikačními programy je možné určitým příkazem vyřadit z činnosti třeba i všechny tlačítkové snímače, přičemž akční členy zůstanou ve stejném stavu, v jakém byly před příchodem uvedeného telegramu. Znamená to, že do oboru této funkce zahrnuté tlačítkové ovladače zůstanou nefunkčními do té doby, než společný příkaz opět neumožní místní ovládání. Toho lze využít například v zařízeních s dětmi, v obchodních centrech apod.
V závislosti na požadavcích uživatelů je možné různě kombinovat jednotlivé způsoby řízení. Na chodbách bez přítomnosti osob, avšak s nutností zajistit minimální osvětlenost, by v noční době intenzita osvětlení mohla poklesnout na předem stanovenou hodnotu.
Scény mohou být vyvolávány nejen příkazy tlačítkových snímačů, ale i příkazy vysílanými libovolnými jinými snímači, podle potřeb daných přáním uživatelů nebo podle způsobu provozu daného prostoru. Mohou být spouštěny vstupem osob, dálkovým ovladačem, časovým programem, v závislosti na spuštění jiné funkce (např. spuštěním žaluzií), vizualizačním programem atd., tedy stejnými způsoby, jakými lze ovládat obecně osvětlení nebo jiné funkce.
[1] Soubory norem ČSN EN 50090, ČSN ISO/IEC 14543.
[2] Zpráva BSRIA (www.knx.org/knx-en/press-room/) , www.bsria.co.uk
[3] www.knx.org/knx-en/for-professionals/projects/index.php
[4] www.knxcz.cz
