Умный дом

Статья требует доработки или изменения. Вы можете принять участие в её создании.

Система «умный дом». Архитектурно-планировочная концепция.

Описание проекта

В настоящее время активно развивается тенденция к созданию автоматизированных комплексов управления зданием, контролирующих работу систем вентиляции, отопления, кондиционирования, освещения, систем безопасности и др. В совокупности инженерно-технические решения, образующие единое информационное пространство, и предназначенные для решения этой задачи, интегрируются в системы, называемые в специальной литературе термином «интеллектуальное здание» или «умный дом».
Нет ничего удивительного в том, что разработки интеллектуальных решений наружной оболочки «умного дома» практически на 100% связаны с системными решениями в области светопрозрачных конструкций. Этот подход закономерно вытекает как из конструктивных, так и из функциональных предпосылок использования окна в едином комплексе наружных ограждений – использование систем автоматизированного управления в данном случае открывает значительные резервы технического развития.
В подавляющем большинстве современных зданий, несмотря на множество функций, возложенных на окно, оно пока ещё играет роль пассивного элемента в наружной оболочке. И это, несмотря на то, что окно по сравнению с другими ограждающими конструкциями, является лёгким и мобильным конструктивным элементом. Его свойства и характер выполняемых функций могут быть, дифференцируемыми в широком диапазоне и легко изменяемыми при помощи современных систем автоматики.

Основные направления разработок в области проектов "Умный дом"

Отражая общий уровень развития строительной техники и возрастающие социальные запросы общества, европейские разработки в области интеллектуальных оконных систем развиваются по следующим основным направлениям.
1. Общее повышение комфортности жилья и расширение архитектурных и эксплуатационных возможностей за счёт дистанционного управления режимами открывания окна, осуществляемых за счёт электрических приводов, классифицируемых по мощности, функциональному назначению и дизайнерскому исполнению.
2. Постоянный мониторинг качества воздушной среды внутри помещения системами контроля параметров микроклимата и оперативного реагирования на отклонения, нежелательные и вредные для человеческого организма, за счёт различных режимов проветривания и вентиляции.
3. Развитие технических возможностей систем охранной сигнализации за счёт дополнительных модулей экологической защиты – датчиков, фиксирующих наличие дыма в помещении при возникновении пожара и утечку природного газа в системе газоснабжения.
4. Снижение зимних теплопотерь при вентиляции за счёт автоматизированного контроля поступления приточного воздуха в строго необходимом количестве и разработки управляемых приточных устройств с системой рекуперации тепла.
5. Создание дополнительных технических решений для облегчения жизни людям с ограниченными физическими возможностями, страдающим хроническими заболеваниями или находящихся в длительном периоде временной нетрудоспособности.

Подходы к реализации проекта "Умный дом " на практике

Комплексные технические решения, предназначенные для решения указанных задач, предусматривают применения определённого устройства или группы устройств с микропроцессорным элементом, включаемых в конструкцию оконного блока в качестве неотъемлемого элемента или устанавливаемых в непосредственной близости от окна.
Программное обеспечение печатной платы или дискового накопителя, входящих в состав устройства, предполагают его использование в качестве отдельного модуля интегрированной системы, которая может быть скомплектована и запрограммирована для мониторинга и обслуживания отдельного помещения или здания в целом.
Разработка архитектурно-планировочной концепции «умного дома» и соответствующих конструктивных решений наружной оболочки производится последовательно в несколько этапов, начиная с анализа функциональных и технических параметров отдельных устройств и заканчивая схемами их размещения на планах и разрезах здания. При этом для каждого помещения и здания в целом разрабатываются управляющие алгоритмы (блок-схемы), отражающие круглосуточный цикл работы и взаимодействия устройств в нормальном эксплуатационном режиме, а также описание условий их включения в аварийных ситуациях.

При проектировании автоматически управляемых светопрозрачных конструкций с изменяемыми свойствами и разработки интегрированных интеллектуальных систем для всего дома, принципиально важно дифференцирование применяемых устройств по функциональным группам, контролирующих определённые зоны жилого здания.
Так в жилых зонах и рекреационных помещениях принципиально важным является использование устройств, контролирующих температуро-влажностные параметры и качественный состав внутреннего воздуха. В рекреационных зонах с большими площадями панорамного остекления (веранды, зимние сады и др.) должны использоваться устройства дополнительной солнцезащиты и интенсивной вентиляции в летнее время. Для помещений хозяйственного назначения – кухонь, кладовых, ремонтных мастерских и др. требования комфортности микроклимата вторичны, а основным фактором, отслеживаемым автоматизированными системами, являются параметры эксплуатационной безопасности – вероятность утечки природного газа, возникновение задымления и др. При этом очевидно, что независимо от функционального зонирования, для всего здания в целом должны контролироваться функции антикриминальной защиты и энергосбережения.
Исходные условия формулируются на стадии проработки композиционного решения фасадов и поэтажных планов. В качестве единого стартового условия предполагается, что в здании будут установлены светопрозрачные конструкции, выполненные на основе современных профильных систем с соблюдением всех требуемых технологических параметров в части прочностных свойств и долговечности, а также тепловой и внешней акустической защиты. Все створки оконных блоков должны быть запроектированы в открывающемся варианте с оснащением противовзломной фурнитурой, как минимум класса WK1. Все оконные блоки должны быть оборудованы приточными устройствами для осуществления минимальной приточной вентиляции в отсутствии человека.
При разработке композиционного решения фасада учитываются специальные требования к окнам помещений, где существует наибольшая вероятность нахождения людей. В этой связи, как минимум одно из окон в помещениях спален и кухни и, как минимум, два окна в общих комнатах, должны рассматриваться как путь аварийной эвакуации из здания в экстренных случаях. Одна из открывающихся створок в таких окнах должна иметь габаритные размеры, достаточные для выхода человека через окно в случае возникновения пожара, наводнения, завалов, вызванных ураганом или землятресением, а также всех других экстренных случаев, когда основной эвакуационный путь через входы и выходы в здание оказывается отрезанным. При этом предполагается, что все другие помещения здания, особенно потенциально опасные с точки зрения возникновения пожара (кладовые, мастерские, гараж и т.п), в которых не нормируются условия естественной освещённости, должны иметь аварийные выходы на улицу или во внутренние коридоры дома через двери, не блокируемые в экстренных случаях. Все остальные оконные блоки здания, не рассматриваемые с точки зрения эвакуации, должны иметь открывающиеся створки, доступные для периодического мытья при загрязнении.
На первом этапе выбора автоматизированных систем производится выбор решений в части управления параметрами микроклимата. При этом определяются внешний уровень экологической загрязнённости и степень риска в части несанкционированного доступа. Если оба указанных показателя или какой-либо один из них оказываются высокими (экстремальные эксплуатационные условия), в качестве базового режима вентиляции здания эффективно использование проветривания при помощи автоматически управляемой системы приточных и вытяжных проветривателей. Если указанные выше параметры незначительны (нормальные эксплуатационные условия), то проветриватели могут быть задействованы в качестве дополнительного устройства децентрализованной приточной вентиляции, используемого в зимнее время (в случае обмерзания фурнитуры при открывании), а также в кратковременный весенне-летний период при появлении аллергенной пыльцы растений.
Для использования в качестве дополнительной вентиляции проветриватели устанавливаются в помещениях спален, где существуют наиболее высокие требования к качеству приточного воздуха и необходимость адаптации режимов вентиляции к потребностям конкретного человека. Кроме того, приточно-вытяжной проветриватель (или группа проветривателей) может быть установлен на кухне для осуществления дополнительной интенсивной вентиляции при случайном незначительном технологическом загрязнении (подгорание пищи) или незначительной утечке природного газа. Выбор типа проветривателя (оконный или пристенный) определяется композиционным решением фасада и интерьеров (рис.1) , а также планируемой интенсивностью дополнительного воздухообмена.

Рис.1. Пример выбора конструктивного решения проветривателя в зависимости от композиции интерьера.
А) Схема расположения кухонного оборудования не позволяет установить пристенный проветриватель. Оконный проветриватель Аэромат ВТ хорошо вписывается в дизайн интерьера при расположении в верхней зоне окна.
Б) В небольшом помещении кухни-столовой одна из стен полностью остеклена. Удачным решением является установка пристенного проветривателя на кирпичной торцевой стене.
Рекреационные помещения с панорамным остеклением (рис.2) оборудуются системой интенсивной дополнительной вентиляции на основе проветривателей и устройствами солнцезащиты, предохраняющими помещения от избыточного солнечного перегрева в летнее время.

Рис.2. Рекреационное помещение с панорамным остеклением.
На втором этапе проектирования автоматизированных систем производится выбор комплектации охранно-аварийных систем и задание режимов открывания оконных створок. Независимо от вида помещений, их характера расположения в здании и общих эксплуатационных условий, все оконные блоки, входящие в состав наружной оболочки дома, оборудуются системой радиосигнализации в комплектации, необходимой для осуществления контроля над несанкционированным доступом - нарушение герметичности окон + датчик разбития стекла. В помещениях, где существует наибольшая вероятность возникновения пожара (спальни, кухни), а также на основных эвакуационных путях (лестницах) устанавливаются интегрируемые датчики задымления (рис.3). В помещении кухни, а также в подсобном помещении с установленным газовым котлом (АОГВ), система радиосигнализации дополнительно оснащается датчиком, регистрирующим утечку природного газа.
На третьем этапе разработки систем автоматизации светопрозрачных конструкций рассматриваются вопросы повышения комфортности управлением окнами. Поворотно-откидные окна спален, общих комнат, кухонь и санузлов оборудуются приводом для осуществления режима периодического залпового проветривания, а тяжёлые наклонно-сдвижные створки патио-дверей в остеклённые рекреационных помещениях – электрическим приводом для открывания.
Окна с фрамужным открыванием, непрямоугольные поворотно-откидные окна и фрамуги, а также мансардные окна в наклонной кровле оборудуются цепными или реечными приводами , подбираемыми в зависимости от массы створки и необходимого угла открывания.

Рис.3. Вариант установки датчиков задымления.
Тёмный кружок – минимальный уровень защиты – датчики расположены в помещениях спален и на основном эвакуационном выходе. Светлый кружок – дополнительная защита.

Рис.4 Фрамужное окно верхнего света трапецевидной формы с установленным цепным приводом.

Вклад участников

Петрина О.Н.