Технологии для энергосберегающего умного дома

Содержание

Энергосбережение в умном домме

Умный дом – это не только мультирум системы, мультимедиа и другие приспособления, способные скрасить досуг, но и сложные электронные комплексы, предназначенные для выполнения всевозможных бытовых функций. Пожалуй, одной из самых интересных систем в автоматизированном здании является оборудование, предназначенное для экономии энергии, что приводит к снижению расходов на коммунальные услуги.

Управление энергосбережением – это функции, призванная повысить энергоэффективность жилого дома. Рациональное использование ресурсов – это один из основных принципов, которым руководствуются архитекторы и инженеры при проектировании автоматизированных сооружений. Желательно оснастить новое здание системой энергосбережения еще на этапе строительства, чтобы высокие технологии лучше сочетались инновационными архитектурными решениями, хотя соответствующие приборы можно монтировать в уже готовом помещении.

Экономия электричества в доме осуществляется за счет того, что освещение в умном доме автоматически отключается, как только человек покидает помещение. Любопытно, но эта мера позволяет снизить расход энергии на 40 процентов. Кроме того, бытовые приборы могут находиться в режиме ожидания, не потребляя при этом энергии. Как только жильцы покидают дом, приборы автоматически отключаются, что служит не только гарантом экономии электричества, но и делает пользование умным домом безопаснее, так как исчезает риск того, что Вы забудете выключить утюг или кухонную плиту.

Помимо этого, система осуществляет контроль состояния электропроводки, поэтому скрытая проводка в деревянном доме перестанет быть источником потенциальной опасности. Как только ее целостность будет нарушена, комплекс проинформирует об этом владельцев, а также предпримет соответствующие меры. Помимо этого, от состояния электропроводки напрямую зависит срок службы бытовых приборов и других приспособлений.

В целом, использование энергосберегающих технологий позволяет сэкономить при оплате по коммунальным счетам. Рациональное расходование ресурсов за счет повышения эффективности функционирования умного дома – это именно то, что необходимо современному человеку. Массовое применение инновационных технологий позволит сделать бережливее не только отдельное личное хозяйство, но и целые отрасли экономики в масштабах страны. Этим и объясняется то, что многие государства приветствуют возведение и эксплуатацию «умных» автоматизированных сооружений, а также всячески содействуют внедрению новых технологий на производстве.

Источник

СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ Система «Умный дом»

Энергосбережение – это реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования. Основные направления энергосбережения [1]:

Энергоаудит. (Проведение энергетических обследований организаций, составление энергетических паспортов объекта);
Энергоучет. (Как обязательные мероприятия по замене и установке приборов учета, так и внедрение централизованных автоматизированных систем учета энергоресурсов на энергоемких объектах);
Внедрение энергосберегающих технологий (Замена систем освещения на энергосберегающие, установка устройств плавного пуска, замена энергоемкого оборудования на энергоэффективное, компенсация реактивной мощности) [2].;

Понятие «Умный дом» родилось в прошлом веке в Европе с развитием систем автоматического управления приборами бытовой техники. Концепция такого дома строится на трех основных принципах: экономичность, безопасность и комфорт. «Умный дом» представляет собой систему управления основными процессами жизнеобеспечения, может обеспечить управление как крупными, полностью автоматизированными комплексами, так и небольшими системами, поэтому может использоваться как в квартирах, коттеджах, коммерческих и офисных помещениях, так и в достаточно больших зданиях, в торговых и промышленных комплексах[3]. С чего начать строить систему умного дома? Главной особенностью «умного дома» является объединение отдельных систем в один управляемый комплекс. Такой единый комплекс включает в себя систему электропитания, водоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования, видеонаблюдения, охраны и пожарной сигнализации, GSM / IP — мониторинг объекта, управление системами автоматизации и всеми приводами механизмов.

Перечень функций, которые могут быть реализованы системой « Умный дом» приведены в таблице 1:

Управление освещением	Создание световых сцен в зависимости от окружающей обстановки (прием гостей, просмотр кино, специальный “ночной режим” с использованием датчиков движения и т.д.).
Управление инженерными системами	Контроль и предотвращение протечек воды, утечки газа (с сообщением о происшествии хозяину на телефон и в уполномоченные службы), управление воротами, системы охраны (например, система «электронный ротвейлер») и т.д.
Управление электророзетками	Включение/отключение бытовых приборов при наступлении какого-либо условия (например, отключение телевизора в детской после 22 00 ) или по таймеру (например, включение освещения в саду при наступлении «темного времени суток»).
Полномасштабное “озвучивание” дома	Так называемая система “мультирум”, когда музыка и видео “перемещаются” за Вами из комнаты в комнату или когда в каждой отдельной комнате можно «заставить» звучать свою мелодию.
Создание специальных режимов работы оборудования Вашего дома	Например, “дежурный” режим (периодически проветриваются помещения, осуществляется полив растений и т.д.), когда хозяева отсутствуют дома или “ночной” режим (понижена температура в комнатах, обесточено большинство розеток, включены датчики движения в коридорах, чтобы включить свет на небольшую мощность в случае появления хозяина и т.д.).
Дистанционное управление всеми системами Вашего дома	По телефону (обычному или сотовому) или через всемирную сеть Интернет можно разогреть сауну к Вашему приезду домой, затребовать отчет о происшествиях (если таковые, конечно, были) за прошедший день и т.д.

Начнем с управления светом и электроприборами. Нужно решить, каким образом устройства будут обмениваться информацией:

по электропроводке (X10, PLCBus, INSTEON)
радиосигналу (Z-Wave, ZigBee, EnOcean)
по выделенным проводам (KNX/EIB, 1Wire, C-Bus).

Рассмотрим систему Z-Wave, в которой устройства обмениваются по радиосигналу. Z-Wave является системой, разработанной для домашней автоматизации, т.е для контроля и управления жилых и коммерческих объектов. Технология использует миниатюрные радиочастотные модули, которые встраиваются в бытовую технику и различные устройства, такие как освещение, отопление, контроль доступа, развлекательные системы. Эта система разработана специально для дистанционного управления. Z-Wave работает в диапазоне частот до 1 ГГц и оптимизирована для передачи простых управляющих команд (например, включить/выключить, изменить громкость, яркость и т. д.). Выбор низкого радиочастотного диапазона для Z-Wave обуславливается малым количеством потенциальных источников помех. Другими преимуществами Z-Wave можно отметить малое потребление энергии, низкую стоимость производства и встраивания её в различные бытовые устройства[3].

Рисунок 1. Схема работы системы Z-Wave

Перейдём к обмену информации между устройствами по выделеными проводам. C-Bus — система электропроводки, управляемая микропроцессором, которая понимает команды, адресованные ей. В C-Bus используется неэкранированная витая пара информационного кабеля в качестве передаточного звена для управления параметров помещения. Информация посылается от выходных блоков, таких как кнопочные переключатели, панели управления – сенсорные экраны и датчики занятости через кабель C-Bus к соответствующим активным блокам-реле и диммерам. Обеспечивая простое управление вкл./выкл. цепи освещения C-Bus легко контролирует практически любой тип электрической нагрузки[1].

Рисунок 2. Схема работы системы C-Bus

Однако безусловным лидером при построении систем автоматизации дома является X10. Несмотря на наличие серьезных недостатков, таких как подверженность помехам и медлительность, широкий спектр, дешевизна, доступность устройств, возможность использования существующей электропроводки, а также большое количество коммерческого и открытого ПО, поддерживающее X10, делают его весьма и весьма привлекательным вариантом. Рассмотрим, что же необходимо для построения умного дома на базе X10. Во-первых, контроллер. Можно выбрать стоковый X10 контроллер, типа OCELOT или LEOPARD II, а можно использовать обычный ПК с соответствующим ПО в качестве контроллера. Что касается исполнительных устройств, важным нюансом является наличие обратной связи. По большей части X10 работают в одном направлении. Например, выключатель получает команду от контроллера, а датчик движения наоборот посылает свой статус при срабатывании. Поэтому выключатели и диммеры желательно устанавливать с обратной связью. Для управления светом можно использовать выключатели, диммеры или адаптер-патрон[2]. Программное обеспечение X10 является стандартизированным протоколом с описанной реализацией. Поэтому его поддержка включена во многие как коммерческие, так и открытые системы управления домом, рассчитанные на самостоятельную установку и настройку. Используя контроллер на базе ПК можно получить расширенные возможности по управлению светом. К примеру, с системой LinuxMCE возможно следующее: с закатом солнца включаются три линии внешней подсветки дома. В час ночи две из них – выключаются. А последняя гаснет с восходом. Понятно, что для квартиры подобный сценарий совершенно бесполезен, а вот для офиса подходит идеально.

Рисунок 3. Схема работы системы X10

Возникает вопрос, безопасна ли такая система? Безопасность в концепции системы «Умный дом» в себя включает защиту от постороннего проникновения и устранение сбоев в работе различных инженерных систем. При возникновении чрезвычайной ситуации (появление протечки, возгорания, проникновения посторонних и т. д.) система оповестит собственников и отправит сигнал в соответствующие службы. Понятие безопасности подразумевает использование безопасных современных технологий строительства, стройматериалов и способов защиты владельцев дома от неблагоприятных воздействий различных факторов[4]. Система безопасности дома включает в себя следующие приборы и опции:

сирены и датчики
управление доступом в помещения;
многоуровневая система доступа в различные помещения (например, ограничение доступа подсобных рабочих в дом, но разрешение доступа в подсобку);
удаленное оповещение собственника о чем-либо;

К примеру, беспроводной датчик движения MS13предназначен для включения/выключения освещения и приборов. Датчик MS13 включает наружное и внутреннее освещение, когда вы вечером возвращаетесь домой, и экономит электроэнергию, автоматически выключая освещение и приборы в пустых комнатах. Также, контролировать можно и открытие дверей/окон. Для этого существует магнито-контактный датчик DS18E. Кроме того, широко применяются датчики дыма, температурные датчики, датчики протечки воды.

Количество всевозможных устройств, объединяемых в систему «Умный дом», постоянно увеличивается. Примером удачного интегрирования может служить такой прибор, как теплонакопитель, позволяющий использовать преимущества многотарифного учета электроэнергии. Экономия достигается благодаря использованию электроэнергии для накопления тепла в теплонакопителях во время действия самого низкого «ночного» тарифа на электроэнергию.

«Умный дом» и очень комфортен. Программы «Умного дома» управляют системами отопления, кондиционирования и вентиляции. Это позволяет поддерживать заданную температуру в помещениях, причем можно выставить в каждой комнате собственный температурный режим на протяжении суток. Все электрические приборы могут объединяться в одну сеть, управляемую с одного пульта. Кроме того, можно задавать индивидуальную программу работы какой-либо подсистемы и управлять ей на расстоянии[5].

Очевидные достоинства умного дома, заключаются в следующем:

согласованная работа всех систем, установленных в доме;
легкая управляемость и мониторинг;
широкий выбор сценариев и режимов работы систем дома;
рациональное потребление электроэнергии и других ресурсов;
своевременное предотвращение аварий и сбоев;
управление системами дома удаленно.

Вывод: за системой «Умный дом» будущее электроснабжения домов, офисов и различных функциональных помещений, если их стоимость станет более доступной.

М.Э. Сопер. Практические советы и решения по созданию « Умного дома » / Сопер М. Э. — М.: НТ Пресс, 2007. — 432 с.
. Е.А. Тесля. «Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире / Тесля Е.А. — Санкт Петербург, 2008. — 224с.
. В.Н. Харке «Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и систем коммуникаций в жилищном строительстве» / Харке В.Н. — М.: Техносфера, 2006. — 292с.
. Т. Р. Элсенпитер, Дж. Велт. «Умный Дом строим сами» / Элсенпитер Т. Р., Велт Дж / КУДИЦ-ОБРАЗ. 2005. — 384с.
В.Н. Гололобов. «Умный дом» своими руками. / Гололобов В.Н. — М.: НТ Пресс, 2007. — 416 с.[schema type=»book» name=»СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ» author=»Давыденко Марина Евгеньевна, Михайлова Марина Юрьевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-14″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]

Источник

Энергосбережение в умном доме

Энергосбережение — это непросто модно, но ещё и выгодно!

Общие сведения

Сегодня в умах современных людей всё больше укореняется такое модное понятие как «умный дом». Что же это такое? И не очередная ли это уловка нечистых на руку дельцов, желающих таким образом продать свою продукцию?

На самом деле понятие «умный дом» совсем недавно вошёл в нашу жизнь.

Такое стало возможно именно в последние годы существования человечества, когда остро встал вопрос об экономии топливно-энергетических ресурсов, извлекаемых из земных недр и необходимых для комфортного существования современного человека.

Экономия — залог успеха завтрашнего дня

Именно сейчас, так называемый, умный дом позволяет энергосбережение поставить во главу жизни каждой семьи, старающейся путём применения самых передовых технологий сэкономить денежные средства, затрачиваемые на оплату коммунальных услуг. Стоит отметить, что такой подход ведения домашнего хозяйства характерен не только для владельцев частных загородных коттеджей, но и для обладателей квартир в современном мегаполисе.

Участвовать в программе «Энергосбережение» на сегодняшний день может абсолютно каждый, самое главное, захотеть жить по-новому, экономя каждый киловатт и гигакаллорию. Такой подход позволяет в итоге в масштабах страны получить просто фантастические результаты в области экономии природных ресурсов.

Тратишь сегодня — эффект получаешь каждый день

Что же всё-таки собой представляет умный дом? Ответ незамысловато прост — это применение самых передовых технологий для получения тепловой и электрической энергии для бытовых нужд.

Популярным, но довольно простым способом экономии электроэнергии считаются солнечные батареи. Такие устройство устанавливаются на крыши домов, приусадебные участки, а также просто наклеивают пластины на окна. Так с помощью этого прибора вы получаете неисчерпаемую энергию солнца, способную преобразоваться в электричество.

Солнечные батареи, в сравнении с иными источниками энергии, считаются наиболее доступными, требующими минимума эксплуатационных расходов на периодическое обслуживание.

Но солнце не является единственным неисчерпаемым источником энергии, поскольку сейчас потребителям стали доступными специальные земляные тепловые насосы. Этот вид энергосберегающего оборудования преобразует геотермальное тепло земной коры в, так необходимое, тепло, используемое для нагрева хозяйственной воды.

Принцип действия, который используют земляные тепловые насосы, очень прост. Как известно, вне зависимости от температуры окружающего воздуха глубоко под поверхностью земной коры ядро имеет высокую температуру, которая и позволяет при обустройстве специальной системы получать требуемую температуру технической жидкости. Именно эта подогретая техническая жидкость передаёт тепло земного ядра воде, которая впоследствии может быть применена как для обогрева жилых помещений, так и для подогрева воды хозяйственного назначения.

Получить тепло — это ещё полдела

Суровая реальность наших просторов такова, что, например, солнечная активность не всегда одинакова в течение года, месяца, и даже одного дня. Как же правильно поступить, чтобы грамотно распределить, энергию солнца, полученную в яркий солнечный день?

Теплонакопитель по праву считается удобным нововведением, способным сократить потребление энергии для обеспечения тепла. Теплонакопитель постепенно набирает тепло днем и медленно отдает его в темное время суток. Таким образом, мы можем получить экономное отопление.

Высокопроизводительные теплонакопители способны легко и просто обеспечить целую семью теплом и горячей водой на протяжении нескольких пасмурных дней.

Невероятно, но факт! Такие устройства не фантастика, а уже обыденная реальность. Плюс ко всему и теплохранители, и батареи, и другие товары из этой серии продолжают совершенствоваться, повышая коэффициент своего полезного действия.

Да, сегодня их стоимость ещё можно считать несколько завышенной, но время не стоит на месте, когда производители в борьбе за покупателя путём применения самых современных материалов стараются сделать подобного рода устройства всё боле и более доступными.

Да будет свет!

Немаловажно будет отметить, что полноценный автономный дом использует для экономии топливно-энергетических устройств не только возобновляемые источники энергии, но и устройства, использующие для своей работы минимума электрической энергии. Одним из таких устройств по праву считается светодиодное освещение.

Основным преимуществом, которое выделяет его из общего списка используемых сегодня электроприборов, можно считать тот факт, что сила светового потока, выделяемого ими, получается при минимальных затратах электроэнергии. Всё дело в том, что, благодаря специальной конструкции, светодиодное освещение позволяет снизить суммарный расход потребляемой электрической энергии в разы! Кроме того, за счёт малых размеров и веса их можно применять для получения освещения в местах, некогда недоступных для обычных ламп накаливания, например, при использовании натяжных и подвесных потолков.

Выводы

Чтобы не говорили самые закоренелые скептики, но автономный дом или в народе «умный дом» — это обязательный атрибут комфортного проживания современного человека в недалёком будущем.

Потратьтесь сегодня, чтобы уже завтра платить минимум денежных средств за коммунальные платежи.

Источник