Rozwiązania inteligentnego budynku w rewitalizacji budynków użyteczności publicznej

Według wielu szacunków, zużycie energii na potrzeby funkcjonowania budynków (w skali globalnej) jest na poziomie 40% ogólnego zużycia (rys. 1.). W roku 2010 na terenie Unii Europejskiej w budynkach skonsumowano 41% całkowitego zużycia energii, z czego za 27% całkowitego zużycia odpowiadają gospodarstwa domowe (w roku 1990 wspomniane wielkości wynosiły odpowiednio 37% i 25%). Dla porównania w 2010 roku udział w konsumpcji energii w krajach UE transportu wyniósł 32%, przemysłu 25%, a rolnictwa 2% [3]. Na wykresie z rysunku 1. można zaobserwować stagnację na przestrzeni ostatnich lat w proporcjach całkowitego poboru energii w Mtoe (megatonach oleju ekwiwalentnego) na terenie UE w ujęciu sektorowym.

Racjonalizacja użytkowania energii w budynku, prowadząca do poprawy efektywności energetycznej i optymalizacji zużycia mediów, przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa i komfortu użytkowania, jest istotną problematyką przy doborze technologii oraz rozwiązań technicznych w kontekście potrzeb funkcjonalnych budynku. To zadanie jest predestynowane dla technologii „inteligentnego budynku”, opartej na systemach automatyki budynkowej.

Idea Inteligentnego Budynku

Jest wiele szczegółowych definicji Inteligentnych Budynków (IB), czasem spotykane jest też określenie Smart Buildings, wspólnym ich mianownikiem jest możliwość samodzielnego dopasowania instalacji budynkowych do zmieniających się czynników wewnętrznych i zewnętrznych, poprzez odpowiednie zmiany parametrów pracy układów, obejmujących podsystemy m.in. oświetlenia; wentylacji, klimatyzacji, ogrzewania (HVAC – Heating, Ventilation, Air Conditioning); teleinformatyczne; zasilania (elektroenergetyczne, w tym zasilania awaryjnego UPS – Uninteruptible Power Supply) oraz bezpieczeństwa (w tym np. kontroli dostępu ACC – Access Control, monitoringu CCTV – Closed Circuit Television i ochrony przeciwpożarowej). To wszystko odbywa się przy jednoczesnej integracji tych podsystemów i wzajemnej komunikacji. Celem działania wszelkich systemów w ramach IB jest zapewnienie przyjazności i komfortu użytkownikom budynku oraz oszczędnego gospodarowania energią i innymi mediami.

Funkcjonowanie IB opiera się na systemie zapewniającym zintegrowaną kontrolę nad działaniami urządzeń w ramach infrastruktury budynku, należących do różnych podsystemów. System ten określany jest jako BMS (Building Management System), spotykane są też określenia: BMCS (Building Management and Control System), BM (Building Management), przy czym pojęcia te odnoszą się do kompletnego systemu kontroli i sterowania. Zadania tego systemu można podzielić na:

• monitorowanie – zbieranie i archiwizowanie informacji o stanie pracy poszczególnych urządzeń, a także zbieranie danych pomiarowych z czujników i liczników,
• regulowanie – sterowanie urządzeniami na podstawie odpowiednich algorytmów i harmonogramów oraz sygnałów monitorowanych przez system,
• informowanie – umożliwienie przygotowania raportów o zużyciu i wykorzystaniu mediów oraz alarmowanie o przekroczeniu przyjętego zakresu wartości,
• predykcja – prognozowanie czynników wpływających na zapotrzebowanie energii, przewidywanie trendów dotyczących użytkowania infrastruktury.

System BMS łączy elementy: BAS (Building Automation System) lub BACS (Building Automation and Control System) oraz TBM (Technical Building Management), zwany też SMS (Security Management System).

Funkcje automatyki BACS zapewniają efektywność funkcji sterowania instalacji, urządzeń i wszelkich podsystemów budynku, racjonalnie dostosowując pobór ich mocy do aktualnego zapotrzebowania, tj. mając na uwadze oszczędności energetyczne i ekonomię pracy. System technicznego zarządzania budynkiem TBM z kolei dostarcza informacje o stanie pracy podsystemów, obsłudze, konserwacji, w tym pomiary, rejestracja trendów, a także pozwala na postawienie diagnozy nieracjonalnego zużycia energii.

Podstawą prowadzenia działań w kierunku optymalizacji współczynników efektywności energetycznej budynku jest odpowiednio zaawansowana metodologia systemów pomiarowych budynku. Wykorzystane w tym celu mogą być już obecnie produkowane liczniki energii oraz analizatory parametrów zasilania, posiadające zaawansowane funkcje, wbudowane mikrokontrolery z własnymi aplikacjami oraz interfejsami komunikacji cyfrowej. Urządzenia tego typu mogą stać się węzłami sieci monitoringu sterowania w IB, ponadto mogą się integrować z systemami BMS, zdalnie komunikować się z serwerami i bazami danych, umożliwiającymi m.in. przeprowadzenie analiz i prognoz [9].

Zarządca budynku otrzyma w ten sposób dostęp do profesjonalnych i niezależnych badań profilu zużycia energii w budynku z porównaniem do innych, podobnych budynków na świecie. Wykorzystana w tym celu będzie usługa przetwarzania informacji w chmurze (cloud computing). Automatycznie zostaną policzone koszty energii przy różnych taryfach, zaprognozowane zostanie zużycie i koszty, wygenerowane przy okazji zostaną raporty z porównaniem do danych historycznych. Usługa tego typu będzie cennym narzędziem do poprawy efektywności energetycznej dla instytucji zarządzających budynkami publicznymi. Na rysunku 2. zobrazowano cechy inteligentnego budynku.

Cel rewitalizacji budynków użyteczności publicznej w kierunku technologii IB

Wobec współczesnych wyzwań, racjonalizacja użytkowania energii wychodzi na pierwszy plan wśród zadań stawianych systemom automatyki budynkowej. Wymaga to właściwego podejścia na etapie projektowania, modernizacji i dostosowywania obiektów budowlanych do nowych wymogów. Przekształcenie istniejących obiektów w kierunku IB jest więc przedsięwzięciem służącym poprawie efektywności energetycznej.

Od sektora publicznego wymaga się przy tym pełnienia modelowej roli w zakresie podnoszenia efektywności energetycznej. Zapisy dyrektywy 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynku przewidują, że sektor publiczny powinien budować budynki o minimalnym zużyciu energii na poziomie ok. 50 kWh/m³rok. Tymczasem z dotychczas wykonanych audytów wynika, że średnie zapotrzebowanie na energię w budynkach służby zdrowia to prawie 500 kWh/m³rok, a dla budynków szkół to ok. 265 kWh/m³rok [5]. Potencjał oszczędności jest więc spory.

Rozwiązania IB w sektorze budynków użyteczności publicznej przyczyniają się do osiągnięcia oszczędności eksploatacyjnych i usprawnienia systemów komunikacji wewnętrznej i zewnętrznej. Barierą we wdrażaniu tych technologii przy okazji modernizacji jest obecnie obowiązujący system przetargów publicznych, gdzie podstawowym kryterium jest zazwyczaj cena wykonanej usługi. Kryterium to nie uwzględnia rozwiązań o wyższych nakładach inwestycyjnych, ale za to obniżających wskaźniki kosztów eksploatacji [5].

Zużycie energii na powierzchnię budynku będzie miało coraz większy wpływ na wartość nieruchomości. Świadomość tego faktu wydaje się jeszcze niepełna wśród zarządców budynków użyteczności publicznej i instytucji odpowiadających za przygotowanie planów modernizacji. Z drugiej strony sami użytkownicy nie wymuszają jeszcze od administratorów poprawy jakości i efektywności usług.

Warto upowszechniać nowoczesne spojrzenie, według którego energia jest aktywem (a nie pasywem), którym można i powinno się zarządzać poprzez aktywną (nie pasywną) eksploatację. Energia przestaje być jedynie samym kosztem. System elektroenergetyczny w ramach IB wpisuje się w coraz popularniejszą ideę elektroenergetycznych sieci inteligentnych (smart grids). Instalacje IB mogą być wyposażone we własne źródła energii, oparte na technologiach odnawialnych wraz z możliwościami magazynowania energii, zwłaszcza gdy rozbudowa instalacji elektrycznej będzie ewoluowała w kierunku sieci wydzielonej (mikrosieci), czyli sieci mogącej (choćby czasowo) bilansować zapotrzebowanie z generacją i pracować niezależnie od elektroenergetycznej sieci dystrybucyjnej. W chwili obecnej zaprojektowanie efektywnych systemów opartych na OZE i mających pracować na sieć wydzieloną jest skomplikowanym zagadnieniem [4].

Przepisy i normy dotyczące Inteligentnego Budynku w aspekcie problematyki rewitalizacji budynków

Prace związane z rewitalizacją obiektów budowlanych powinny przebiegać w kierunku jak najszerszego wykorzystania automatyki budynkowej w aspekcie budynku inteligentnego. Należy przy tym korzystać z solidnej i aktualnej wiedzy inżynierskiej, popartej obowiązującymi aktami prawnymi i normalizacyjnymi. Poniżej zaprezentowano zbiór norm i aktów prawnych dotyczących instalacji IB, aktualnych na pierwszą połowę 2013 roku [14]. Zestawienie dotyczy instalacji elektroenergetycznych (z wyjątkiem spraw oświetlenia i napędów, na temat których można znaleźć informacje w [7] i [8]), okablowania strukturalnego, sieci komputerowych, standardów IB oraz innych mediów.

Wraz z postępem technicznym w ramach automatyki budynkowej koniecznym wydaje się opracowywanie nowych metod i zasad dotyczących projektowania oraz realizowania wszelkich instalacji w (inteligentnym) budynku. Ważnym czynnikiem pozycjonującym budynek w rozumieniu budynku inteligentnego jest jego miejsce w strukturze globalnych rozwiązań sieci inteligentnych. Technologia ta niesie zmiany nie tylko w przestrzeni technicznej, ale i cywilizacyjnej społeczeństw i państw. Dlatego też ważne jest, aby Polska włączyła się aktywnie w prace nad rozwojem sieci inteligentnych [12, 13].

Akty obligatoryjne – ustawy, rozporządzenia, dyrektywy

Poniżej zestawiono przepisy torujące drogę do standaryzacji inteligentnego opomiarowania i inteligentnego budynku.

• 2010/31/UE – Dyrektywa PE i Rady z dnia 19 maja 2010 r. – wprowadza nowe wymagania co do charakterystyki energetycznej budynków. Dyrektywa ta jest motorem działań rewitalizacyjnych obiektów budowlanych, stawia wymagania co do charakterystyki energetycznej budynku (w tym budynku użyteczności publicznej), nakłada na właścicieli, dysponentów budynków użyteczności publicznej (będących we władaniu administracji publicznej) między innymi obowiązek spełnienia wymagań co do parametrów charakterystyki energetycznej budynku, z jednoczesnym obowiązkiem planowanej ich rewitalizacji.
• 2004/22/WE – Dyrektywa PE i Rady dotycząca urządzeń pomiarowych MID (Measuring Instruments Directive). Weszła w życie z dniem 30 października 2006 r.
• DzU z 2011 r. nr 102, poz. 586 – zmiana ustawy o systemie oceny zgodności. Europejski standard obejmujący sprzęt i oprogramowanie otwartej architektury dla liczników mediów, dotyczący bezpiecznej dwukierunkowej komunikacji, zarządzania i kontroli na poziomie konsumentów i dostawców usług.
• DzU z 2008 r., nr 201 poz. 1240 – Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku.
• 2009/72/WE, 2009/73/WE, 2012/27/UE – Dyrektywy PE i Rady dotyczące systemu inteligentnych sieci, w tym inteligentnego opomiarowania.
• Stanowisko prezesa URE w sprawie niezbędnych wymagań wobec wdrażanych przez Operatorów Sieci Dystrybucyjnej Elektroenergetycznej (OSD-E) inteligentnych systemów pomiarowo-rozliczeniowych z uwzględnieniem funkcji celu oraz proponowanych mechanizmów (31.05.2011). W dokumencie tym podjęto próbę nakreślenia wstępnej strategii w odniesieniu do systemów pomiarowo-rozliczeniowych w energetyce.
• DzU z 2011 r., nr 94, poz. 551 – Ustawa o efektywności energetycznej z 15.04.2011
• 2012/27/UE – Dyrektywa PE i Rady z dnia 25 października 2012 r. dotycząca efektywności energetycznej. Zmiany dyrektyw 2009/125/WE i 2010/30/UE oraz uchylenia dyrektyw 2004/8/WE i 2006/32/WE.

Poniżej przytoczono podstawowe przepisy prawa, które winny umożliwić uruchomienie całego procesu modernizacji czy rewitalizacji budynku w zakresie prawnym, technologicznym i technicznym.

• DzU z 2010 r., nr 102, poz. 651 – Ustawa o gospodarce nieruchomościami. Art. 6 dotyczy programów zaliczonych do celów publicznych.
• DzU z 2010 r., nr 117, poz. 787 – Rozporządzenie MRR dotyczące możliwości pomocy w procesie rewitalizacji.
• DzU z 2002 r., nr 75, poz.690 z późniejszymi zmianami – Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
• Ustawa Prawo energetyczne z dnia 10 kwietnia 1997 r. Tekst ujednolicony w Biurze Prawnym URE dostępny na stronie internetowej URE.

Uwarunkowania techniczne sieci inteligentnych

Zestawienie ujmuje specyfikacje techniczne i normy krajowe. Specyfikacje techniczne nie przenoszą się na ujednolicenie norm i tworzenie standardów. Obecnie brak jest standardów w zakresie protokołów komunikacyjnych, a także rozwiązań umożliwiających wykorzystanie sieci elektroenergetycznej jako medium transmisyjnego na potrzeby sieci inteligentnych (smart grid).

• ETSI GS 001 Specyfikacja techniczna otwartego protokołu warstwy aplikacji (smart grid).
• ETSI TS 103 908 Specyfikacja techniczna technologii PLT (PLC) (smart grid) zgodna z EN 50065-1 i CEN EN 14908 – w zakresie automatyki i zarządzania budynkiem.
• PN-EN 50065-1:2012 Transmisja sygnałów w sieciach elektrycznych niskiego napięcia w zakresie częstotliwości od 3 kHz do 148,5 kHz. Część 1: Ogólne wymagania, zakresy częstotliwości i zaburzenia elektromagnetyczne (oryg.).
• PN-EN 50065-2-1:2005+A1:2006 Transmisja sygnałów w sieciach elektrycznych niskiego napięcia w zakresie częstotliwości od 3 kHz do 148,5 kHz. Część 2-1: Wymagania dotyczące odporności urządzeń i systemów komunikacyjnych pracujących w zakresie częstotliwości od 95 kHz do 148,5 kHz, stosowanych w sieciach zasilających i przeznaczonych do wykorzystania w środowisku mieszkalnym, handlowym i lekko uprzemysłowionym.
• PN-EN 50065-2-2:2005+A1:2006 Transmisja sygnałów sieciach elektrycznych niskiego napięcia w zakresie częstotliwości od 3 kHz do 148,5 kHz. Część 2-2: Wymagania dotyczące odporności urządzeń i systemów komunikacyjnych pracujących w zakresie częstotliwości od 95 kHz do 148,5 kHz, stosowanych w sieciach zasilających i przeznaczonych do warunków przemysłowych.
• PN-EN 62056-47:2007 Wymiana danych w celu odczytu liczników energii, sterowania taryfami i obciążeniem. Część 47: COSEM warstwa transportowa dla sieci IPv4. (org.).

Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych

Podane poniżej normy wraz z wyżej przytoczonymi przepisami prawa pozwalają tworzyć procedury umożliwiające budowę infrastruktury elektroenergetycznej budynku [2]. Tak zbudowana infrastruktura zapewnia wymagane parametry instalacji z uwzględnieniem m.in. ochrony przeciwporażeniowej, połączeń wyrównawczych i uziemiających na potrzeby sprzętu teleinformatycznego, stwarza możliwości pracy z układami fotowoltaicznymi.

• PN-IEC 60364-7-707:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Wymagania dotyczące uziemień instalacji urządzeń przetwarzania danych.
• PN-IEC 60364-7-714:2012 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Instalacje oświetlenia zewnętrznego.
• PN-IEC 60364-4-443:2006 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi.
• PN-IEC 60364-4-444:2012 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed zakłóceniami napięciowymi i zaburzeniami elektromagnetycznymi.
• PN-HD 60364-4-42:2013 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-42: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego.
• PN-HD 60364-4-43:2012 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-43: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed prądem przetężeniowym.
• PN-HD 60364-4-41:2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym.
• PN-IEC 60364-4-482:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Dobór środków ochrony w zależności od wpływów zewnętrznych. Ochrona przeciwpożarowa.
• PN-IEC 60364-5-52:2002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Oprzewodowanie.
• PN-IEC 60364-5-53:2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Aparatura rozdzielcza i sterownicza.
• PN-HD 60364-5-534:2012 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-53: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Odłączanie izolacyjne, łączenie i sterowanie. Sekcja 534: Urządzenia do ochrony przed przepięciami.
• PN-EN 61140:2005/A1:2008 Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym. Wspólne aspekty instalacji i urządzeń.
• PN-EN 50310:2012 Stosowanie połączeń wyrównawczych i uziemiających w budynkach z zainstalowanym sprzętem informatycznym.
• PN-HD 60364-7-712:2007 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Część 7 – 712: Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Fotowoltaiczne (PV) układy zasilania.

Instalacje okablowania strukturalnego

Zestawione poniżej normy obejmują etapy planowania i wykonania instalacji, weryfikacji parametrów technicznych okablowania strukturalnego dla medium miedzianego i światłowodu z możliwością uwzględnienia specyfiki warunków środowiska (np. biurowego), przy czym wymagana jest kontrola jakości instalacji w okresie eksploatacji.

• PN-EN 50173-1:2013 Technika informatyczna. Systemy okablowania strukturalnego. Część 1: Wymagania ogólne (w tym kategorie/klasy okablowania).
• ISO/IEC11801:2002/Am2:2010,
• PN-EN 50173-2:2008/A1:2011 Technika Informatyczna. Systemy okablowania strukturalnego. Część 2: Budynki biurowe.
• PN-EN 50174-1:2010/A1:2011 Technika informatyczna. Instalacja okablowania. Część 1: Specyfikacja, zapewnienie jakości i eksploatacja okablowania.
• PN-EN 50174-2:2010/A1:2013 Technika informatyczna. Instalacja okablowania. Część 2: Planowanie i wykonawstwo instalacji wewnątrz budynków.
• PN-EN 50174-3:2005 Technika informatyczna. Instalacja okablowania. Część 3: Planowanie i wykonawstwo instalacji na zewnątrz budynków.
• PN-EN 50346:2004/A2:2010 Technika informatyczna. Instalacja okablowania. Badanie zainstalowanego okablowania.
• PN-EN 61935-1:2010 Wymagania dotyczące sprawdzania symetrycznych i współosiowych kablowych linii telekomunikacyjnych. Część 1: Okablowanie z symetrycznych kabli telekomunikacyjnych zgodne z serią norm EN 50173 (org.).
• IEC 61935-1/Ed.3 Parametry analizatora do badań zainstalowanego okablowania strukturalnego.
• PN-ISO/IEC 14763-3:2009/A1:2010 Technika informatyczna. Implementacja i obsługa okablowania w zabudowaniach użytkowych. Część 3: Testowanie okablowania światłowodowego.
• PN-EN 50288-4-1:2005 Przewody wielożyłowe stosowane w cyfrowej i analogowej technice przesyłu danych. Część 4-1: Wymagania grupowe dotyczące przewodów ekranowanych do częstotliwości 600 MHz. Przewody przeznaczone do pionowego i poziomego układania w budynkach (org.).
• IEC 60332-1-2; IEC 60332-3-24; IEC 60332-3-22; IEC 60754-1; IEC 60754-2; IEC 61034 dotyczą palności powłoki kabla.

Specyfikacja lokalnych sieci komputerowych

Poniżej zebrano typowe normy określające parametry lokalnych sieci komputerowych, przewodowych i bezprzewodowych dla różnych topologii, wirtualnie konfigurowanych. Dany standard pozwala wykorzystać okablowanie strukturalne wykonane z materiałów przewodzących do zasilania urządzeń teleinformatycznych.

• IEEE 802.3 0 Mb Ethernet,
• IEEE 802.2u 100 Mb Ethernet,
• IEEE 802.3x Full Duplex Ethernet,
• IEEE 802.3ab 1000 Mb Ethernet,
• IEEE 802.3af PoE,
• IEEE 802.3z 1 Gb Ethernet,
• IEEE 802.5 Token Ring,
• IEEE 802.11 Wireless LAN (Wi-Fi),
• IEEE 802.1Q Sieci wirtualne LAN (VLAN),
• IEEE 802.12 100VG-AnyLAN,
• IEEE 802.14 Cable Modem.

Systemy sterowania w budynkach inteligentnych

Zestawienie dotyczy głównych standardów w zakresie sterowania w budynkach inteligentnych wraz z określeniem mediów komunikacyjnych i protokołów wymiany informacji z możliwością komunikacji za pośrednictwem linii elektroenergetycznej, a także oceny wpływu automatyzacji, sterowania i technicznego zarządzania budynkiem na jego efektywność energetyczną. Zebrano na podstawie [4, 5, 6, 10, 11].

• PN-EN 15232:2012 Efektywność energetyczna budynku – wpływ automatyki, sterowania i zarządzania budynkiem. Norma powinna być stosowana przy projektowaniu nowych budynków, a także przy renowacji istniejących budynków.
• ISO/IEC14543-3 Automatyka budynków i urządzeń (KNX).
• EN 13321 Systemy automatycznego sterowania budynkami (KNX).
• PN-EN 13321 – 1 Otwarta wymiana danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Domowe i budynkowe systemy elektroniczne. Część 1 (KNX).
• PN-EN 13321-2:2007 Otwarta wymiana danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Domowe i budynkowe systemy elektroniczne. Część 2: Komunikacja KNX.
• PN-EN 50090-9-1:2006 Domowe i budynkowe systemy elektroniczne (HBES). Część 9-1: Wymagania dotyczące instalacji. Okablowanie strukturalne dla HBES klasy 1, skrętka dwużyłowa (KNX).
• PN-EN 50491 Domowe i budynkowe systemy elektroniczne (HBES), systemy automatyzacji i sterowania budynków (BACS) (KNX).
• PN-EN ISO16484-2:2005 Systemy automatyzacji i sterowania budynków (BACS). Część 2: Sprzęt (KNX).
• PN-EN ISO16484-3:2007 Systemy automatyzacji i sterowania budynków (BACS). Część 3: Funkcje (KNX).
• PN-EN ISO 16484-6:2009 Systemy automatyzacji i sterowania budynków. Część 6: Testy zgodności transmisji danych (oryg.) (KNX).
• PN-EN 14908-1:2008 Otwarta transmisja danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Protokół sieci sterowania. Część 1: Specyfikacja protokołu (LonWorks).
• PN-EN 14908-2:2007 Otwarta transmisja danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Protokół sieci sterowania. Część 2: Transmisja za pomocą skrętki dwużyłowej (LonWorks).
• PN-EN 14908-3:2007 Otwarta transmisja danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Protokół sieci sterowania. Część 3: Specyfikacja kanału komunikacji za pośrednictwem linii elektroenergetycznej (LonWorks).
• PN-EN 14908-4:2008 Otwarta transmisja danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Protokół sieci sterowania. Część 4: Komunikacja za pośrednictwem protokołu internetowego (IP) (LonWorks).
• PN-EN 14908-5:2009 Otwarta transmisja danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami. Protokół sieci sterowania. Część 6: Elementy aplikacyjne (oryg.) (LonWorks).
• PN-EN 14908-6:2010 Otwarta transmisja danych w automatyzacji budynków, sterowaniu i zarządzaniu budynkami – Protokół sieci sterowania. Część 5: Implementacja (LonWorks).
• PN-EN ISO 16484-5:2013 Systemy automatyzacji i sterowania budynków. Część 5: Protokół wymiany danych (oryg.) (BACnet).
• ENV 1805-1:1998 Komunikacja w systemie zarządzania budynkiem (BACnet).

Ciepłownictwo, gospodarka wodna, wentylacja, klimatyzacja, akustyka

Zestawienie dotyczy parametrów instalacji wentylacji, klimatyzacji min. w budynkach użyteczności publicznej. Normy precyzują możliwości dokonania oceny wielkości zapotrzebowania energii na ogrzewanie, wentylację i chłodzenie w budynku (bilans miesięczny).

• PN-83/B-03430 Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania – wraz ze zmianą PN-83/B-03430/Az3:2000 (całość normy).
• PN-78/B-03421 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi (całość normy).
• PN-73/B-03431 Wentylacja mechaniczna w budownictwie. Wymagania.
• PN-87/B-02151.02 Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach (całość normy).
• PN-EN ISO 13790:2008 Ocena wielkości zapotrzebowania energii użytkowej na cele ogrzewania, wentylacji i chłodzenia. Metoda bilansowa miesięczna.
• PN-82/B-02402 Wartości obliczeniowe temperatur w ogrzewanych pomieszczeniach oraz temperatur przy odbiorze i warunki ich sprawdzania.
• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 609, z 2002 r., z późniejszymi zmianami).
• Rozporządzenie Komisji (UE) Nr 547/2012 z dnia 25 czerwca 2012 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla pomp do wody.
• Rozporządzenie Komisji (WE) Nr 641/2009 z dnia 22 lipca 2009 r. w sprawie wykonania dyrektywy 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla pomp cyrkulacyjnych bezdławnicowych wolno stojących i pomp cyrkulacyjnych bezdławnicowych zintegrowanych z produktami.
• Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 14 stycznia 2002 r. w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody (DzU 8/02, poz. 70).
• Norma EN 15316:2007 Instalacje grzewcze w budynkach. Metoda obliczania zapotrzebowania na energię instalacji i sprawności instalacji.
• PN EN 1443:2001 Kominy, wymagania ogólne i EN 13384-1:2002 z dnia 18.12.2003 r.
• PN-EN 12828:2006 Instalacje ogrzewcze w budynkach. projektowanie wodnych instalacji centralnego ogrzewania.
• PN-93/C-04607 Woda w instalacjach ogrzewania.
• PN-B-02421 Izolacja cieplna przewodów, armatury i urządzeń.
• PN-B-02423:1999 Ciepłownictwo. Węzły ciepłownicze. Wymagania i badania przy odbiorze.
• PN-B-10405:1999 Ciepłownictwo. Sieci ciepłownicze. Wymagania i badania przy odbiorze.
• PN-EN 835:1999 Podzielniki kosztów ogrzewania do rejestrowania zużycia ciepła przez grzejniki.
• PN-EN 12170:2005 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Instrukcje eksploatacji, konserwacji i obsługi. Instalacje ogrzewcze, które wymagają wykwalifikowanego personelu obsługi.
• PN-EN 12171:2003 Instalacje ogrzewcze w budynkach, Instrukcje eksploatacji, konserwacji i obsługi. Instalacje ogrzewcze, które nie wymagają wykwalifikowanego personelu obsługi.
• PN-EN 12831:2006 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego.
• PN-EN 14337:2006 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Projektowanie i montaż elektrycznych instalacji do bezpośredniego ogrzewania pomieszczeń.
• PN-EN 442-1:1999/A1:2005 Grzejniki. Część 1: Wymagania i warunki techniczne.
• PN-EN 442-2:1999/A2:2005 Grzejniki. Moc cieplna i metody badań.

Wnioski

Współczesne technologie pomiarowe i transmisji danych dają ogromne możliwości ich wykorzystania do monitorowania zużycia energii w budynkach. W ramach technologii inteligentnego budynku (IB) można wykorzystać zdobyte informacje poprzez odpowiednie algorytmy w celach optymalizacji i racjonalizacji użytkowania energii. Z tego powodu firmy i zespoły naukowe chętnie biorą udział w pracach badawczych i wdrożeniowych mających na celu sprawdzenie możliwości systemów IB, m.in. do obsługi pomiarów, integracji, sterowania, zarządzania zużyciem energii i innych mediów oraz ich ostatecznego wpływu na efektywność energetyczną budynków. Należy się przy ty spodziewać wzrostu otwartości systemów, aby urządzenia różnych producentów były wzajemnie kompatybilne.

Rozwój technologii na potrzeby IB wymusza konieczność prowadzenia przez zarządców obiektów racjonalnej gospodarki energetycznej budowli. Technologie te mogą być wykorzystywane jako podstawowe źródła informacji przy podejmowaniu decyzji w obszarze efektywności energetycznej budynku.

Istnieje spory potencjał oszczędności w zużyciu energii przez obecnie eksploatowane budynki użyteczności publicznej, więc odpowiednio prowadzona rewitalizacja istniejących obiektów z wykorzystaniem technik IB przyniesie wymierne efekty. Istnieją szacunki, pokazujące, że wysokoefektywne budynki mogą przynieść oszczędności energii i kosztów eksploatacji na poziomie od 20% do 50% rocznie w ciągu pełnego cyklu życia. Region Mazowsza, ze względu na koncentrację budynków administracji centralnej, placówek oświaty i szkolnictwa wyższego oraz licznych biurowców powinien skorzystać na rewitalizacji budynków użyteczności publicznej w sposób szczególny. Rewitalizacja w kierunku rozwiązań IB powinna dotyczyć w pierwszej kolejności obiektów, których wykorzystanie zmienia się dynamicznie w ciągu doby (urzędy i szkoły).

Warto zauważyć, że proces poprawy efektywności energetycznej budynków użyteczności publicznej nie kończy się z ukończeniem procesu inwestycyjnego rewitalizacji. Wysoka wydajność operacyjna budynku zostanie osiągnięta przy potraktowaniu go jako zintegrowanego i skomplikowanego układu, wymagającego aktywnego i ciągłego zarządzania. Systemy IB powinny być ponadto odpowiednio konserwowane i w razie potrzeby rozbudowywane. Dzięki elastyczności cechującej rozwiązania IB, dostosowanie instalacji do nowych potrzeb użytkowników może być wykonane przez pojedyncze, odpowiednio wykwalifikowane osoby, także w przypadku konieczności wprowadzania dużych zmian funkcjonalnych. Pojawia się zatem nowa nisza biznesowa dla firm sektora MŚP, specjalizujących się w branży budynków inteligentnych, związana np. z konserwacją i zarządzaniem (na zasadach outsourcingu).

Ważnym wsparciem dla MŚP może okazać się powołanie formalnej struktury w postaci centrum kompetencyjnego (np. przy urzędzie marszałka województwa). Zadanie takiej instytucji powinno polegać na poszukiwaniu, udostępnianiu i popularyzowaniu wiedzy w zakresie rewitalizacji budynków, preferowanych technologii, czy też dostępności kredytów inwestycyjnych. Centrum winno dysponować poradnikiem rewitalizacji budowli z którego będą mogły korzystać nie tylko MŚP ale także właściciele, administratorzy budynków użyteczności publicznej (i nie tylko) oraz instytucje zainteresowane finansowaniem przedsięwzięć związanych z inwestycjami w rewitalizacje budynków.

***

Publikacja powstała w ramach projektu „Naukowcy dla gospodarki Mazowsza” współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Literatura

1. Bielecki S., Skoczkowski T.: Racjonalne użytkowanie energii w kontekście zagadnień dostarczania energii elektrycznej. Przegląd Elektrotechniczny 12a/2012, s.121-126
2. Boczkowski A.:  Systemy i rozwiązania instalacji elektrycznych w budynkach. Stowarzyszenie Elektryków Polskich. Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych. Warszawa,10.01.2012 r.
3. Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. September 2012.
4. Herlender K.: Zastosowanie źródeł energii odnawialnej do wspomagania zasilania budynków w energię elektryczną. Elektro.info 12/2012
5. Inteligentne budynki użyteczności publicznej – debata. Inteligentny Budynek Nr 2/2011
6. Kwasnowski P.: Ocena wpływu systemów automatyki na efektywność energetyczną budynków w świetle normy PN-EN 15232. Inteligentny Budynek Nr 1/2013, s.34-37
7. Nowotczyńska K., Nowotczyński J.: Napędy i sterowanie, elektronika przemysłowa. Elektro.info 7-8/2012
8. Nowotczyńska K., Nowotczyński J.: Oświetlenie i instalacje elektroenergetyczne w obiektach budowlanych. Elektro.info 1-2/2013
9. Ożadowicz A., Grela J.: Systemy automatyki budynkowej. Efektywność energetyczna budynków i Smart Metering. Inteligentny Budynek Nr 2/2011
10. Parol M.: Normy dotyczące systemu sterowania KNX w inteligentnych budynkach. Wiadomości Elektrotechniczne 2011 nr 7
11. Parol M.: Normy dotyczące systemu sterowania LonWorks w inteligentnych budynkach. Wiadomości Elektrotechniczne 2012 nr 3
12. Skoczkowski T.: Mapa drogowa sieci inteligentnych w Polsce. Konferencja: Inteligentne sieci. Rynek, konsument i zasady zrównoważonego rozwoju. Warszawa, 18 września 2012 r.
13. Skoczkowski T.: Rola technologii smart w działaniach na rzecz poprawy efektywności energetycznej. Konferencja: Smart grids a poprawa efektywności energetycznej. Nauka i standaryzacja w rozwoju inteligentnych sieci. Warszawa, 8. grudnia 2010 r.
14. strony internetowe: http://www.ieee.pl, http://www.iso.org, http://www.eia.gov, http://www.tiaonline.org, http://www.pkn.pl, http://www.isap.sejm.gov.pl, http://www.eur-lex.europa/eu/pl, http://www.etsi.org, http://www.iso.org, http://www.pkn.pl, http://www.ure.gov.pl

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!