TIM SA - wysyłamy produkty w 24h

Szukając optymalizacji kosztów i zwiększenia komfortu użytkowników budynków, wielu inwestorów decyduje się na systemy automatyki budynkowej. Dobrze zaprojektowany system zapewni obsługę rozmaitych procesów zachodzących w budynku bez zaangażowania człowieka. Czym jest automatyka budynkowa i jakie urządzenia tworzą taki system? Poznaj korzyści wynikające z wprowadzenia rozwiązań BMS do budynków.

Spis treści:

1. Czym jest system automatyki budynkowej (BMS)?
2. Rodzaje systemów automatyki budynkowej
3. Jakie są podstawowe elementy systemów automatyki budynkowej? Jaką pełnią funkcję?
4. Jakie są popularne protokoły systemu automatyki budynkowej?
5. Jakie systemy BMS są dostępne na rynku?
6. Na czym polega sterowanie systemem BMS?
7. Jaką rolę w automatyce budynkowej odgrywa HVAC?
8. Jakie korzyści przynosi BMS?

Czym jest system automatyki budynkowej (BMS)?

System automatyki budynkowej (ang. building management system - BMS) to kompleksowe rozwiązanie obejmujące urządzenia pomiarowe, sterujące, protokoły komunikacyjne i oprogramowanie. Pozwala na centralne zarządzanie instalacjami budynkowymi:

• oświetleniem,
• ogrzewaniem,
• wentylacją,
• klimatyzacją (HVAC),
• systemami alarmowymi,
• monitoringiem zużycia energii i innymi.

W odróżnieniu od smart home, systemy BMS stosowane są przede wszystkim w obiektach komercyjnych, biurowcach czy hotelach.

Jaki jest główny cel systemu automatyki budynkowej?

Głównym celem systemu BMS jest zarządzanie, monitorowanie i optymalizacja pracy instalacji technicznych w całym obiekcie. Ma to na celu:

• zwiększenie komfortu użytkowników,
• poprawę bezpieczeństwa,
• poprawę efektywności energetycznej,
• optymalizację kosztów użytkowych,
• ciągłe monitorowanie i kontrolę elementów systemu.

Gdzie i dla kogo przeznaczony jest BMS?

Systemy BMS przeznaczone są głównie dla dużych obiektów o innym charakterze niż mieszkalny. Sprawdzają się najlepiej w budynkach, w których licznie występują rozmaite instalacje techniczne. Najczęściej można spotkać je w następujących typach obiektów:

• biurowce wraz z kompleksami biznesowymi,
• hotele i apartamentowce,
• szpitale i placówki medyczne,
• magazyny,
• budynki przemysłowe i fabryki,
• placówki edukacyjne,
• placówki handlowe i rozrywkowe.

Montażem systemów BMS będą zatem zainteresowane podmioty odpowiedzialne za budowę lub zarządzanie tego typu obiektami. Szczególną uwagę powinni zwrócić:

• deweloperzy i inwestorzy wznoszący budynek,
• właściciele i zarządcy nieruchomości,
• firmy zapewniające obsługę techniczną i utrzymanie,
• końcowi użytkownicy.

Szukasz inteligentnych rozwiązań do mieszkania? Zwróć uwagę na urządzenia smart home i sprawdź, jak stworzyć inteligentny dom?

Rodzaje systemów automatyki budynkowej

Systemy automatyki budynkowej można podzielić na otwarte i zamknięte. Taki podział pozwala ocenić elastyczność i możliwość przyszłego rozwoju systemu BMS.

Systemy zamknięte

Są to systemy automatyki budynkowej zaprojektowane przez jednego producenta, w których stosuje się tylko jego akcesoria. Taki system gwarantuje kompatybilność z akcesoriami tej marki, jednak ogranicza szanse łączenia się z innymi systemami. Rozbudowa sieci jest możliwa, jednak w ramach komponentów od danego wykonawcy.

Systemy otwarte

Wykorzystują otwarte protokoły komunikacyjne, dzięki czemu można tworzyć sieć z komponentów od różnych producentów. Daje to dużą dowolność przy doborze urządzeń i umożliwia integrację z rozwiązaniami firm trzecich, co zwiększa ich elastyczność i pozwala uniknąć tzw. „vendor lock-in”.

Wadą może być skomplikowana konfiguracja, a także sporo wiedzy technicznej potrzebnej do projektowania i rozbudowy. Systemy otwarte zaleca się przy dużych budynkach, w których przewidywana jest dalsza rozbudowa sieci w przyszłości.

Jakie są podstawowe elementy systemów automatyki budynkowej? Jaką pełnią funkcję?

Automatyka budynkowa składa się z kilku typów urządzeń i rozwiązań elektronicznych, które dopiero w zestawieniu ze sobą tworzą skuteczną sieć. Do podstawowych elementów systemów BMS zaliczamy:

• urządzenia pomiarowe,
• urządzenia przetwarzające,
• urządzenia wykonawcze,
• protokoły komunikacji bezprzewodowej,
• panel sterowania.

Urządzenia pomiarowe/wejściowe

Urządzenia pomiarowe to przede wszystkim inteligentne czujniki i przetworniki. Ich zadaniem jest zbieranie danych z otoczenia i dostarczanie informacji dalej, do kontrolerów. W systemach BMS najczęściej spotykane są czujniki:

• ruchu,
• temperatury,
• natężenia światła,
• wilgotności,
• dymu,
• ciśnienia,
• napięcia itp.

Urządzenia przetwarzające (kontrolery)

Do urządzeń przetwarzających zalicza się regulatory i kontrolery. To one odbierają informacje od czujników i przetworników, analizują je, a następnie “podejmują decyzję” o zmianie ustawień (zmniejszenie temperatury, zgaszenie światła). Do kontrolerów zaliczamy:

• regukatory temperatury,
• sterowniki PLC,
• sterowniki HVAC.

Chcesz stworzyć bezpieczny dom? Przeczytaj nasz ranking sterowników do bram i furtek, by zbudować inteligentne ogrodzenie domu.

Urządzenia wykonawcze (wyjściowe)

Do urządzeń wykonawczych przesyłany jest sygnał od kontrolerów i to właśnie te elementy sieci fizycznie wpływają na instalację. Zalicza się do nich wszelkiego rodzaju siłowniki, zawory czy przekaźniki. Ich zadaniem jest zatem realizacja decyzji podjętej w kontrolerach. Wśród najpowszechniej stosowanych urządzeń wykonawczych sieci BMS można spotkać:

• siłowniki zaworów ogrzewania podłogowego,
• włączniki oświetlenia,
• zamki bram i furtek,
• napędy rolet (dowiedz się więcej na ten temat z poradnika sterowania roletami).

Protokół komunikacyjny

Sieć łącząca ze sobą wszystkie urządzenia i pozwalająca na wymianę danych pomiędzy nimi. Wszystkie czujniki, kontrolery i siłowniki w danym systemie BMS powinny być podłączone do tej samej sieci. Protokoły mogą być zarówno przewodowe (KNX, Modbus), jak i bezprzewodowe (Zigbee, Z-Wave).

Najpopularniejsze protokoły stosowane w automatyce budynkowej opisujemy w dalszej części poradnika.

Interfejs użytkownika (UI)

Interfejs umożliwia kontrolę i podgląd systemu. Pokazuje użytkownikowi, co się dzieje w systemie i pozwala w łatwy sposób zmienić ustawienia. Funkcję interfejsu użytkownika pełnią przede wszystkim aplikacje mobilne lub systemy komputerowe w bardziej rozbudowanych instalacjach. UI może być też w formie panelu dotykowego na ścianie.

Jakie są popularne protokoły systemu automatyki budynkowej?

Najczęściej stosowane protokoły:

• KNX - to standard europejski cieszący się dużą popularnością w automatyce budynkowej. Działa przewodowo, jednak istnieją też wersje do komunikacji bezprzewodowej. Jest bardzo stabilny i pozwala na łączność dwukierunkową. KNX wykorzystywany jest do oświetlenia, HVAC, rolet, alarmów czy multimediów. Stosuje się go głównie w hotelach, biurowcach czy inteligentnych domach,
• BACnet - to międzynarodowy protokół, który wykorzystuje się przede wszystkim do automatyki budynkowej w dużych obiektach komercyjnych i przemysłowych. Jest kompatybilny z różnymi technologiami sieciowymi, co ułatwia integrację kilku odrębnych systemów. Z jego pomocą można połączyć HVAC, wentylację, oświetlenie, windy i systemy alarmowe oraz przeciwpożarowe,
• Modbus - to jeden ze starszych protokołów, ale nadal stosowany w przemyśle i systemach HVAC. Działa na zasadzie połączenia centralnego kontrolera z urządzeniami podrzędnymi. Jest stabilny, tani i oszczędny, a możliwość łatwego podłączenia kolejnych elementów ceniona jest głównie w przemyśle,
• DALI - to protokół wykorzystywany przede wszystkim do sterowania oświetleniem, czyli oprawami, ściemniaczami i czujnikami światła. Daje możliwość grupowania akcesoriów i sterowania indywidualnie pojedynczymi. Precyzja sterowania oświetleniem jest ceniona przede wszystkim w biurach, galeriach handlowych czy obiektach komercyjnych,
• M-Bus - jest siecią obiektową, która transmituje dane dotyczące zużycia energii. Za pomocą dwużyłowego przewodu łączy się centralny master ze wszystkimi licznikami ciepła, wody, energii elektrycznej, gazu, a także z czujnikami i elementami wykonawczymi. M-Bus działa w trybie master-slave i znajduje zastosowanie w rozliczeniach mediów, co czyni go standardem m.in. w budynkach wielorodzinnych.

W automatyce budynkowej korzysta się z kilku protokołów sieci przewodowej i bezprzewodowej, w których istotną rolę odgrywa zasięg, prędkość działania i wymagania sprzętowe. To z ich pomocą komunikują się ze sobą czujniki, sterowniki włącz/wyłącz oraz siłowniki.

Najczęściej stosowane protokoły komunikacyjne w BMS - tabela

Jakie systemy BMS są dostępne na rynku?

Na rynek trafia wiele rozwiązań automatyki budynkowej, które mogą pełnić rozmaite funkcje. Wybór konkretnego rozwiązania zależy od potrzeb użytkowników, a także nakładów finansowych planowanych na ten cel. Systemy BMS najczęściej obejmują takie obszary jak:

• bezpieczeństwo,
• komfort klimatyczny,
• zarządzanie energią.

Systemy bezpieczeństwa BMS

Stosowane w automatyce budynkowej inteligentne zabezpieczenia umożliwiają poprawę bezpieczeństwa użytkowników i przechowywanego wewnątrz majątku. Do najbardziej powszechnych rozwiązań należą:

• system kontroli dostępu - odblokowuje wybrane drzwi i daje dostęp do określonych pomieszczeń tylko upoważnionym osobom. W ramach tego rozwiązania spotykane są także systemy kontroli wjazdu na teren posesji,
• sygnalizacja obecności - wykorzystując różnorodne czujniki, system monitoruje poszczególne pomieszczenia, wykrywając ruch, włamanie lub akty wandalizmu. Następnie z pomocą siłowników oraz sterowania oświetleniem realizowane są scenariusze reakcji na dane zdarzenia,
• systemy zabezpieczenia przed wypadkami - zalicza się do nich systemy ochrony przed zalaniem, detekcji gazów, czy sygnalizacji pożaru, który odpowiada za monitorowanie czujnikami dymu, ciepła lub płomieni,
• systemy awaryjne - można do nich zaliczyć system zasilania gwarantowanego, który zintegrowany z alternatywnymi źródłami energii lub agregatem jest w stanie zapewnić zasilanie dla jego najważniejszych odbiorów.

Systemy zapewniające komfort klimatyczny

Równie popularne są systemy umożliwiające dostosowanie do własnych potrzeb klimatu wewnątrz obiektu. Tu dostępne są następujące rozwiązania:

• sterowanie ogrzewaniem/chłodzeniem - inteligentne sterowanie ogrzewaniem i chłodzeniem dostosowuje temperaturę do potrzeb użytkowników, korzystając przy tym z systemów wentylacji i lokalnych urządzeń grzewczych oraz chłodniczych. System zapobiega przegrzewaniu budynku, a także pozwala na ustawienie temperatury indywidualnie dla każdego pomieszczenia,
• sterowanie wentylacją - to tak naprawdę zarządzanie centralą klimatyzacyjną i zapewnienie stałego dostępu świeżego powietrza. System przewiduje przewietrzenie wnętrza, nagrzewanie nawiewanego powietrza, a także otwieranie okien w celu naturalnego przewietrzenia. Dodatkowo BMS może obejmować kontrolę jakości i składu powietrza.

Systemy zarządzania energią

Jednym z celów automatyki budynkowej jest ograniczenie zużycia prądu i mediów, dlatego systemy zarządzania energią stanowią ważny element BMS. Do najważniejszych rozwiązań zaliczamy:

• system monitorowania zużycia energii i mediów - ma charakter informacyjny i pozwala na wgląd w informacje o aktualnym zużyciu energii. Umożliwia też prognozowanie zużycia, a nawet określenie obszarów, w których można wygenerować oszczędności,
• system optymalizacji dystrybucji mediów - najczęściej odnosi się do klimatyzacji i ogrzewania. BMS pozwala kontrolować jednostki grzewcze, chłodnicze i klimatyzacyjne, a następnie wyprodukować dokładnie tyle energii, ile potrzeba dla całego budynku, z uwzględnieniem harmonogramów, wietrzenia czy odzysku ciepła,
• system zarządzania poborem mocy - ten BMS dba o maksymalne wykorzystanie energii pochodzącej z OZE, a także wyłącza urządzenia nieużywane, w ten sposób zmniejszając zużycie energii elektrycznej. System może uwzględniać taryfy energetyczne lub sygnały DSR (Demand Side Response) – szczególnie w kontekście nowoczesnych budynków i smart gridów.

Na czym polega sterowanie systemem BMS?

Sterowanie systemem BMS polega na automatycznym zarządzaniu instalacjami technicznymi w sposób zintegrowany i zaplanowany. Stosuje się tu dwie podstawowe strategie:

• sterowanie czasowe - urządzenia są uruchamiane według z góry ustalonego harmonogramu. Można ustalić godziny włączania i wyłączania jednostek grzewczych, oświetleniowych czy klimatyzacyjnych zgodne z trybem funkcjonowania obiektu. Taki sposób sterowania łatwo można zaprogramować i wdrożyć, a w efekcie doprowadzić do mniejszego zużycia mediów poza godzinami użytkowania,
• sterowanie parametryczne - ta strategia wymusza reakcję systemu na zmieniające się warunki (temperaturę, obecność ludzi itp.). W tym wypadku czujniki i inteligentne sterowniki współpracują dopiero w przypadku zaistnienia określonych okoliczności. Ogrzewanie włącza się dopiero przy zadanej temperaturze, a światło wyłącza, jeśli czujnik nie zarejestruje ruchu przez minutę. Ta strategia pozwala stworzyć warunki niezwykle komfortowe, ponieważ dostosowuje się do rzeczywistych parametrów.

Jaką rolę w automatyce budynkowej odgrywa HVAC?

Urządzenia HVAC mają za zadanie utrzymanie komfortu cieplnego, kontrolę jakości powietrza, a także optymalizację zużycia energii. Systemy HVAC zużywają ogromne zasoby energii, dlatego automatyzacja w tym obszarze jest kluczowa dla obniżenia kosztów utrzymania obiektu.

Jak automatyka budynkowa zarządza HVAC?

Automatyka budynkowa zarządza jednostkami HVAC, pobierając informacje z czujników. Następnie dane są analizowane i przetwarzane, a później w formie poleceń trafiają do urządzeń wykonawczych. HVAC może działać według harmonogramów lub po osiągnięciu zjawisk krytycznych, a wszystkie procesy można monitorować z aplikacji lub systemu informatycznego.

Jakie korzyści przynosi BMS?

Systemy BMS przynoszą oczywiste korzyści, wymieniane już wielokrotnie, w postaci dużego komfortu użytkowania budynków, oszczędności energii i mediów, a także poprawy bezpieczeństwa. Montaż automatyki budynkowej jest też korzystny z bardziej nieoczywistych powodów, takich jak:

• pełna kontrola nad systemami i wieloma obszarami obiektu nawet bez fizycznej obecności na miejscu, bo prowadzona z poziomu aplikacji,
• wczesne wykrywanie usterek, przeciążeń i innych nieprawidłowości, a także możliwość szybkiej reakcji i naprawy,
• mniejsze oddziaływanie na środowisko naturalne poprzez zmniejszenie emisji CO2, ograniczenie zużycia zasobów i możliwość integracji z OZE,
• wzrost wartości nieruchomości, a także większa atrakcyjność dla najemców szukających nowoczesnego, ekonomicznego i bezpiecznego obiektu.

Automatyka budynkowa to rozwiązanie przyszłości, które już teraz jest obecne w obiektach użytkowych. Planowanie systemów BMS na etapie budowy lub renowacji budynku pozwoli szybciej wygenerować oszczędności i zoptymalizować zużycie energii.

FAQ - Najczęściej zadawane pytania o automatykę budynkową

Automatyka budynkowa a inteligentny dom - różnice
Systemy smart home i automatyki budynkowej są do siebie podobne, jednak różnią się między sobą zakresem oddziaływania, skalą i obszarem zastosowania. Inteligentny dom to system usprawniający życie w mieszkaniu i zwiększający komfort domowników. Z kolei automatyka budynkowa jest bardziej zaawansowana i dotyczy zarządzania całym budynkiem. Z reguły dotyczy obiektów innych niż mieszkalne, czyli użyteczności publicznej, komercyjnych czy biurowców.

Czy BMS pobiera prąd?
System BMS składa się z wielu urządzeń elektronicznych, które pobierają prąd. Typowy system zużywa dziennie kilka kilowatów energii, co można porównać do pojedynczej energooszczędnej żarówki świecącej stale. Jednak działanie BMS prowadzi do oszczędności prądu ciepła czy wody, których wartość wielokrotnie przewyższa koszt pobieranej energii.

Arkadiusz Mędrzak Specjalista w zakresie budownictwa i odnawialnych źródeł energii. Wiedzę zdobywał na studiach z zakresu budownictwa. Jego styl tworzenia treści jest klarowny i konkretny. Pasjonują go nowoczesne rozwiązania z zakresu smart home. Wolny czas lubi spędzać w ogrodzie, przy dobrej książce czy aktywności fizycznej.