A KNX rendszer és az épületfelügyeletek energiahatékonysága
2011/4. lapszám | Balogh Zoltán | 5804 |
Figylem! Ez a cikk 13 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Magyarország elkötelezett a zöld energiák használata és a CO2-kibocsátás csökkentése mellett. Ezt többek között azért is teszi, mert az európai energiapolitika és a különböző energetikai direktívák is megkövetelik.
Mindez a mi szakmánk számára azt is jelenti, hogy az épületautomatizálás nem egy „úri hóbort”, hanem egy olyan megoldás az épületek energiaháztartásának kezelésére, amely jelenleg elengedhetetlen minden újépítésű épületben. „Jelenleg”, írtam: valójában már a nem új építések esetében is szükség lenne erre. A következő években egyre inkább a meglévő épületeink felújítása során is alkalmazni kell ezeket a megoldásokat.
Egy 2002-es európai uniós direktíva, az EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) képezi az alapját az MSZ EN 15232:2007 szabványnak, amely az épületek energia-teljesítőképességével foglalkozik; az épületautomatizálás, a szabályozás és az épületmenedzsment kihatásait taglalja. Specifikálja az épületautomatizálás, vezérlés és technikai menedzsment funkciót, melyek hatással vannak az épületek energia- háztartására.
Egyúttal definiálja a minimális követelményeket, melyeket egy ilyen rendszernek teljesítenie kell az épületekben, továbbá részletezi azt a metódust, amivel felmérhető ezen megoldások hatása egy adott épület esetében, valamint a vonatkozó szabványoknak megfelelően kalkulálható energiaosztályzatoknak és indikátoroknak is az alapját képezi. Tisztában kell lennünk azzal, hogy az évtized végére érvényes Net Zero energiafelhasználási direktívának csak akkor fognak tudni megfelelni az épületeink, ha egy megfelelően kialakított épületfelügyeleti rendszert alkalmazunk.
Enélkül ugyanis lehetetlen lesz energiahatékonyan üzemeltetni az épületeinket: tudni kell, hogy épületfelügyelet nélkül túlságosan sokba kerülne az alternatív energiaforrásokat felhasználó rendszerek telepítése. A szabvány az épületeket 4 épületautomatizálási hatékonysági osztályba sorolja (A, B, C, D). Természetesen a legjobb kategória, a leghatékonyabb épület az A osztály. A szabvány pontosan leírja, melyek azok a vezérlési feladatok, melyeket az automatikának feltétlen biztosítania kell az egyes osztályoknak megfelelő besoroláshoz.
| Termikus energia hatékonysági faktor | Elektromos energia hatékonysági faktor | |||||
| Épületautomatizálás és -vezérlés (BAC) hatékonysági osztályok MSZ EN 15 232 | Iroda | Iskola | Hotel | Iroda | Iskola | Hotel |
| A Kimagaslóan hatékony épületautomatizálási és vezérlési rendszer (BACS), valamint technikai menedzsment (TBM) | 0,7 | 0,8 | 0,68 | 0,87 | 0,86 | 0,9 |
| B Fejlett BACS és TBM | 0,8 | 0,88 | 0,85 | 0,93 | 0,93 | 0,95 |
| C Alap BACS | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| D Nem energiahatékony BACS | 1,51 | 1,2 | 1,31 | 1,1 | 1,07 | 1,07 |
Értelemszerűen a legszigorúbb előírások az A osztályba soroláshoz tartoznak. Az épületeket két alapvető kategóriába sorolja: lakóépületek és nem lakóépületek. A két kategóriában nem teljesen azonosak az előírások. Egy táblázat tartalmazza azokat a funkciókat, melyek a két kategóriában az egyes osztályokhoz tartoznak. A szabvány pontos számítási módokat határoz meg, melyek alapján az épületek energetikai mutatói számíthatók.
Egyúttal hatékonysági faktorokat is definiál a termikus és az elektromos energia felhasználáshoz. Az alap a C osztály. Ebben az esetben a faktorok értéke 1. A D osztály esetében ennél magasabb energiafelhasználással kell számolnunk, a másik két osztály esetében pedig alacsonyabbal. Ahhoz, hogy épületeink megfelelően hatékonyan tudjanak működni, kevesebb energiát fogyasszanak és kevesebb CO2-kibocsátást eredményezzenek, a KNX alkalmazása lehet a megoldás. Az A osztályhoz tartozó vezérlési feladatok már egy teljesen integrált rendszert igényelnek.
Ugyanakkor nem megoldás az, hogy egymástól független rendszerek vezérlik a világítást, a fűtést és az árnyékolást. Ugyanis így nem tudjuk megvalósítani azokat a vezérlési feladatokat, melyekkel valóban tetemes energia-megtakarítás érhető el. Könnyen belátható az, hogy például egy önállóan működő árnyékolásvezérlés nem képes a fűtéssel/hűtéssel és a világítással hatékonyan együttműködni. A teljes integráltság elengedhetetlen, ha olyan rendszert szeretnénk kialakítani, mely egyrészt megfelel a szabvány előírásainak, másrészt pedig gazdaságosan üzemelteti az épületünket.
Sajnálatos módon ma még sok esetben „költségcsökkentés” címén olyan megoldásokat alkalmaznak a kivitelezés során, melyek az üzemeltetést teszik sokkal drágábbá. Fontos tudnunk, hogy az épületek nem néhány évre, hanem több évtizedre készülnek. Ennek megfelelően nem pusztán a pillanatnyi beruházási költségeket, hanem igenis a fenntartási és üzemeltetési költségeket is számolnunk kell. Ezeket végig- gondolva, a szükséges számításokat elvégezve kiderül, hogy a legdrágább megoldás az, ha elhagyjuk az automatikát. A KNX-rendszer képes az MSZ EN 15232:2007 szabvány előírásait teljes mértékben teljesíteni. Továbbá megfelel az MSZ EN 50090 szabványnak is, mely az épületautomatizálási rendszerrel szemben támasztott követelményeket definiálja.
Ez a szabvány pontosan definiálja azokat a paramétereket, melyekkel egy épületautomatizálási rendszernek rendelkeznie kell. A KNX rendszer a fűtést, a hűtést, a szellőztetést, a világítást és az árnyékolást is egy rendszerben kezeli. Ezáltal megvalósítja az egyedi, szobánkénti szabályozást, valamint a teljesen integrált szinergikus rendszert. A helyiségekben elhelyezett termosztátok vezérlik az adott szoba hőmérsékletét: tehát egyrészt a fűtési és hűtési rendszereket, másrészt pedig a szellőztetést, amely szintén hatással van a helyiségek hőmérsékletére. A fűtési és hűtési rendszerek reteszelése helyiségenként megoldott. Nem fordulhat elő az az eset, hogy az adott szobában egyszerre menjen a fűtés és a hűtés is. Természetesen olyan épületekben, ahol egy időben szükség lehet mindkét funkcióra, ott elképzelhető, hogy az épület egyik részében fűteni kell, egy másik részén pedig hűteni.
Ez tipikusan az átmeneti (tavaszi, őszi) időszakban szokott előfordulni. De ez nem jelenti azt, hogy egymás ellen dolgozna a két rendszer. Hiszen itt különböző helyiségekről (légterületekről) van szó. Az egyes termosztátok egymással össze vannak kötve. Ezáltal kommunikálni tudnak egymással és a kazánházzal. A kazán előremenő vízhőmérséklete nem pusztán a külső hőmérséklet és egy belső referenciaérték függvénye, hanem minden egyes időpillanatban az épület teljes energiaigényének megfelelő. Hiszen az egyes termosztátok „közlik” a kazánvezérléssel, hogy éppen mekkora fűtési igényük van, az pedig ennek megfelelően szabályozza a teljesítmé#8221;, írtam: valójában már a nem új építések esetében is szükség lenne erre. A következő években egyre inkább a meglévő épületeink felújítása során is alkalmazni kell ezeket a megoldásokat.
Egy 2002-es európai uniós direktíva, az EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) képezi az alapját az MSZ EN 15232:2007 szabványnak, amely az épületek energia-teljesítőképességével foglalkozik; az épületautomatizálás, a szabályozás és az épületmenedzsment kihatásait taglalja. Specifikálja az épületautomatizálás, vezérlés és technikai menedzsment funkciót, melyek hatással vannak az épületek energia- háztartására. Egyúttal definiálja a minimális követelményeket, melyeket egy ilyen rendszernek teljesítenie kell az épületekben, továbbá részletezi azt a metódust, amivel felmérhető ezen megoldások hatása egy adott épület esetében, valamint a vonatkozó szabványoknak megfelelően kalkulálható energiaosztályzatoknak és indikátoroknak is az alapját képezi. Tisztában kell lennünk azzal, hogy az évtized végére érvényes Net Zero energiafelhasználási direktívának csak akkor fognak tudni megfelelni az épületeink, ha egy megfelelően kialakított épületfelügyeleti rendszert alkalmazunk. Enélkül ugyanis lehetetlen lesz energiahatékonyan üzemeltetni az épületeinket: tudni kell, hogy épületfelügyelet nélkül túlságosan sokba kerülne az alternatív energiaforrásokat felhasználó rendszerek telepítése.
A szabvány az épületeket 4 épületautomatizálási hatékonysági osztályba sorolja (A, B, C, D). Természetesen a legjobb kategória, a leghatékonyabb épület az A osztály. A szabvány pontosan leírja, melyek azok a vezérlési feladatok, melyeket az automatikának feltétlen biztosítania kell az egyes osztályoknak megfelelő besoroláshoz.nyt. Ezt az MSZ EN 15232 elő is írja. Ugyanez igaz a hűtésre is, csak ebben az esetben a folyadékhűtők kapják meg és dolgozzák fel ezeket az igényeket. Az osztályba sorolásból kiderül, hogy a manapság hazánkban leggyakrabban alkalmazott, termosztatikus fejekkel meg- valósított szabályozás pusztán a C kategóriának felel meg. Ennél magasabb osztályzatot nem kaphat épület ezzel a megoldással. Gondoljuk végig! A termofejnek az a feladata, hogy egy kézzel beállított értéken tartsa a helyiség hőmérsékletét. Tehát ha senki nem állít rajta, akkor azonos hőmérsékletet tart éjjel-nappal, a hét minden napján.
Ráadásul, ha kinyitjuk az ablakot, akkor még jobban nyit a szelep, ezáltal még inkább pazarolja az energiát. Éppen ezért B vagy A osztály esetén nem is lehet ilyen megoldást alkalmazni. Ugyanez a helyzet az egyszerű szobatermosztátokkal is. Ha nincsenek egy buszrendszeren keresztül összekötve egymással, lehetetlen azokból információt nyerni, megosztani a rendszer más készülékeivel, így például a kazán-vezérlőkkel is.
| Fűtés/hűtés vezérlés | Szellőztetés/légkondicionálás | Világításvezérlés | Árnyékolástechnika |
| Egyedi helyiségszabályozás az egyes szabályozók közötti kommunikációval. Belső hőmérsékleti jellel szabályozott melegvíz-előállítás. Teljes retesz a fűtés és a hűtés között. | Szobánkénti igény- és jelenlétfüggő szellőztetés-vezérlés. Variálható beállított érték, terhelésfüggő kompenzációval. Szobánkénti páratartalom-vezérlés. | Autoamtikus napfény-vezérlés. Automatikus érzékelés, manuális be-, automatikus kikapcsolás. Automatikus érzékelés, manuális bekapcsolás, fényerőszabályozás. Automatikus érzékelés, automatikus be-, automatikus kikapcsolás. Automatikus érzékelés, automatikus bekapcsolás, fényerőszabályozás. | Kombinált világítás/árnyékolás/gépészeti vezérlés. |
| Egyedi helyiségszabályozás az egyes szabályozók közötti kommunikációval. Belső hőmérsékleti jellel szabályozott melegvíz-előállítás. Részleges retesz a fűtés és a hűtés között (a gépészeti rendszertől függ.) | Szobánkénti időfüggő szellőztetés. Variálható beállított érték, külsőhőmérséklet kompenzációval. Szobánkénti páratartalom-vezérlés. | Manuális napfény-vezérlés. Automatikus érzékelés, manuális be-, automatikus kikapcsolás. Automatikus érzékelés, manuális bekapcsolás, fényerőszabályozás. Automatikus érzékelés, automatikus be-, automatikus kikapcsolás. Automatikus érzékelés, automatikus bekapcsolás, fényerőszabályozás. | Automatikus motoros árnyékolás vezérlés. |
| Egyedi helyiségszabályozás termosztatikus szeleppel vagy elektronikus termosztáttal. Külső hőmérsékleti jellel szabályozott melegvíz-előállítás. Részleges retesz a fűtés és a hűtés között (a gépészeti rendszertől függ.) | Szobánkénti időfüggő szellőztetés. Konstans beállított érték, külsőhőmérséklet kompenzációval. Páratartalom-határolás. | Manuális napfény-vezérlés. Kézi be-, kikapcsolás automatikus központi kikapcsolással. Kézi be-, kikapcsolás. | Kézi motoros árnyékolás vezérlés. |
| Nincs automatikus vezérlés. Nincs melegvíz-előállítás vezérlés. Nincs reteszelés a fűtés és a hűtés között. | Nincs szobánkénti szellőztetés-vezérlés. Nincs ellátó hőmérséklet-vezérlés. Nincs páratartalom-vezérlés. | Manuális napfény-vezérlés. Kézi be-, kikapcsolás automatikus központi kikapcsolással. Kézi be-, kikapcsolás. | Kéziműködtetésű árnyékolók. |
Éppen ezért ilyen megoldásokat nem lehet használni A és B osztály esetében. Mivel a helyiségek hőmérsékletére nem csak a fűtési és hűtési rendszer hat, hanem például a napsütés is, ezért fontos, hogy a termosztát tudjon kommunikálni az árnyékolásvezérléssel is. Az egyes árnyékolókat úgy kell vezérelni, hogy azok a leggazdaságosabb épületüzemeltetést biztosítsák. Tehát például nyáron csökkentsék a direkt bejutó napsugárzást, de ugyanakkor ne sötétítsenek be túlságosan, mert az a mesterséges világítás felesleges fogyasztását növelné. Látható, hogy milyen összefüggések vannak az egyes rendszerek között, melyekre a megoldás kizárólag egy teljesen integrált rendszer lehet. Csak ez képes olyan módon vezérelni az egyes berendezéseket, hogy azok maximális energiahatékonyságot adjanak. Az MSZ EN 15232 pontosan ezt írja le. Nem kell mást tenni, mint az abban leírtakat betartani, és olyan rendszert kialakítani, mely megfelel az előírásoknak.
Mind az A és B osztályba soroláshoz szükség van automatikus napfényvezérlésre. Ez tulajdonképpen az állandó fényerőre történő szabályozást jelentené: a világítási áramköröket nem elegendő kapcsolni egy fényerőt is mérő jelenlétérzékelővel, de szabályozni is kell. Tanulmányok és gyakorlati mérések, tapasztalatok támasztják alá, hogy a kapcsoláshoz képest a folyamatos fényerőszabályozás jelentős energia-megtakarítást eredményezhet. Összefoglalva azt mondhatjuk, hogy szerencsére a szabályozási környezet végre segít olyan épületeket tervezni és készíteni, melyek meg- felelnek a kor kihívásainak, és valóban képesek radikálisan csökkenteni az energiafelhasználást és ezen keresztül a CO2-kibocsátást. Most már csak rajtunk múlik, hogy akarunk-e tenni valamit a környezetünkért, ami mellesleg még a beruházónak is kedvezőbb.
