Умный дом

Каталог статей

«Умный дом» — дорогостоящая игрушка или экономичное решение?

Объединение инженерного оборудования здания в централизованно управляемую систему - это вполне естественный этап в эволюции строительства. Уже давно отопительные системы обеспечивают гибкое регулирование в зависимости от наружной и внутренней температуры, времени суток. В некоторых пределах возможно индивидуальное регулирование. Появление интегрированных систем, часто называемых «умным домом», расширяет возможности повышения комфортности и энергоэффективности зданий. Интеграция инженерного оборудования зданий - требование времени, и задача специалистов - создание настолько эффективных систем, чтобы каждому заказчику стала очевидна выгода от вложений в «умные» технологии.

Экономическим плюсом интегрированных систем является снижение эксплуатационных затрат на энергоносители при одновременном повышении уровня комфорта. Оптимистичные зарубежные оценки говорят об окупаемости в два-три года за счет экономии электроэнергии. Однако на практике подобная схема реализуется далеко не всегда. Анализ как зарубежных, так и появившихся отечественных решений говорит о неполном использовании всех возможностей «умных домов». Во многих случаях электронные дома подаются как дорогие игрушки, а не как оправданное экономичное решение для престижного жилья.

Возможной причиной является то, что интеграцией занимаются электронные фирмы, специалисты которых не обладают целостным видением теплофизических процессов, обеспечивающих комфортное состояние человека и тепломассообмен между строением и окружающей средой. Таким образом, реализуются только развлекательные составляющие — звуковое сопровождение, внутренние компьютерные сети, а также наиболее очевидные технические — например, выключение света по датчику присутствия. Более глубокие процессы остаются вне рассмотрения интеграторов, понижая тем самым и комфорт и эксплуатационную экономичность.

В качестве примера рассмотрим особняк — отдельное здание, в котором круглогодично проживает семья из 2–4 человек, с приходящим обслуживающим персоналом. Особняк расположен в зоне континентального/резкоконтинентального климата, который характерен для большей части России.

Каминная

Обязательным компонентом такого здания является каминная. Правильно сделанный камин создает перед собой зону лучевого обогрева. Это обеспечивает благоприятный температурный градиент и является главной составляющей «каминного» удовольствия. Камин увеличивает воздухообмен, и если здание не имеет достаточной инфильтрации, то поступление воздуха должно быть организовано специально.

В свою очередь, увеличенный воздухообмен понижает температуру воздуха, что является другой обязательной составляющей каминного комфорта, теплофизическую составляющую которого можно выразить словами: мягкий лучевой нагрев снизу, плавное понижение температуры по мере удаления от камина, свежий, прохладный воздух для дыхания.

Теперь предположим, что эта каминная находится в высокомеханизированном, но не «интеллектуальном» жилье. В этом случае понижение температуры воздуха заставит систему увеличить температуру отопительных приборов, и вскоре в помещении станет жарко и чрезмерно сухо. Фактически микроклимат ухудшится, а из всех функций открытого огня будет использована только одна — декоративная. Аналогичное несогласование может происходить в любых помещениях (кухнях, саунах, бассейнах и т.д.), понижая качество жизни и даже причиняя вред здоровью людей при длительном воздействии.

Кондиционирование

Упрощенное понимание кондиционирования, как летнего охлаждения воздуха, сменяется постепенно более правильным, в котором задачей кондиционирования является круглогодичное поддержание оптимального микроклимата в обслуживаемых помещениях.
На большей части нашей страны эта задача не может быть выполнена без возможности увлажнения воздуха в отопительный период. Зимний уличный воздух с низким влагосодержанием, попадая в здание, нагревается и его относительная влажность снижается вплоть до 20%, что отрицательно сказывается и на здоровье людей, и на электронной технике. Если заказчик нашего условного особняка беспокоится о здоровье своей семьи, то он должен оборудовать дом полноценной системой микроклимата, а не интенсивно рекламируемыми бытовыми кондиционерами, справляющимися с этой задачей только летом.

Предположим, что расчетная мощность воздухоохладителей для всего дома составляет 50 кВт. Но хозяин совершенно логично считает, что ему не нужен идеальный комфорт в тех комнатах, где никого нет. Свежий охлажденный и/или увлажненный воздух нужно подавать в одну-две комнаты. Соответственно снижается требуемая мощность оборудования, скажем, до 10 кВт. Это дает возможность значительно снизить капитальные затраты, но сохранить уровень комфорта, при условии, что система обслуживает только помещения с людьми, а теплопоступления из необслуживаемых помещений минимальны.

Технически, покомнатная схема подачи воздуха реализуется просто. Обработанный воздух подается в замкнутый, на камеру рециркуляции, воздуховод большого диаметра, чтобы линейные потери были минимальны. В каждое обслуживаемое помещение ведет воздуховод с задвижкой. При условии применения воздухораспределителей с высоким сопротивлением, гидравлическая устойчивость правильно спроектированной системы такого типа высока и даже при всех открытых задвижках обеспечивает требуемую подачу свежего, немного охлажденного воздуха во все помещения. Если система обслуживает одно помещение, например спальню, то благодаря запасу мощности она может охладить воздух до любой требуемой температуры, скажем, до 16°С, что может быть оправданным, если человек любит или должен по медицинским показаниям спать в прохладе.

Что касается воздухораспределителей, то их стандартные образцы почти никогда не вписываются в авторский дизайн, и в любом случае их надо разрабатывать индивидуально. Внешнюю сторону с учетом пожеланий инженера делает дизайнер, а внутри проектировщик сам обеспечивает требуемое сопротивление, дальнобойность и другие параметры струи.

Системы отопления и панельного охлаждения

Системы отопления и панельного охлаждения также должны обеспечивать возможность зонального регулирования. Если все инженерное оборудование здания интегрировано в одну систему, то остается только определить логику совместной работы систем. В случае упрощенного управления микроклиматом возможен выбор нескольких основных режимов.

Дежурный

В доме никого нет, в основных помещениях поддерживается самая экономичная температура, при которой нагрев (или охлаждение) до обычной температуры занимает не более заданного времени (от 15 мин до 1 ч). Окна (рольставни, жалюзи, шторы) в зависимости от сезона закрыты для уменьшения тепло- или холодопотерь или открыты с солнечной стороны для обеспечения теплопоступлений.

Экономичный

Во всех помещениях поддерживается минимально комфортная для данного сезона температура. В помещения с людьми, если окна закрыты, свежий воздух подается принудительно по соображениям теплового баланса.

Комфортный

В помещениях с пребыванием людей обеспечивается оптимальная температура с возможностью регулирования в широких пределах, с плавным графиком изменения по времени и в зависимости от наружной температуры (во избежание теплового шока). Варианты основных режимов бесконечны. И чем больше элементов автоматизации, тем более усложняется их согласование.

Приведу только некоторые, прямо связанные с микроклиматом:

- при открытии окон должна прекращаться принудительная подача воздуха — улицу не охладить;

- сопротивление системы естественной вентиляции должно иметь возможность регулирования, иначе при большой разнице температур возможно чрезмерное увеличение воздухообмена;

- в некоторых случаях необходимо использование совмещенных систем вентиляции, которые работают как естественные в экономичных режимах и как принудительные при необходимости усиления воздухообмена или уменьшении естественной тяги ниже минимальной величины.

«Отдельная» специальность

Интегрированные инженерные системы значительно упрощают и облегчают ведение домашнего хозяйства, но сами простыми не являются. И дело не столько в высокой сложности составляющих элементов, сколько в необходимости их гармоничного сочетания, возможного только при целостном понимании всех происходящих в здании процессов во всей их взаимосвязи. Уже на этапе проектирования необходимо согласовывать усилия всех подрядчиков. Если говорить про воздушную составляющую комфорта, то кроме высокого качества проектирования и монтажа от климатической фирмы потребуется тщательная пусконаладка с обязательным инструментальным контролем на всех режимах работы системы.

Интеграторы должны обеспечить полную управляемость всех объектов регулирования, но им не стоит браться за настройку взаимодействия климатических составляющих «умного дома». Это задача специалистов по комфорту, ее решение требует от исполнителя хороших знаний возможностей климатехники, разделов строительной теплофизики и гигиены.

Непрофессиональный подход уменьшит уровень комфорта и энергоэффективность.
По мере увеличения масштабов «интеллектуального» строительства следует ожидать появления отдельной специальности — настройщиков интегрированных систем.