science-review.ru
Подход к обустройству целого здания или отдельного помещения как к интеллектуальному объекту в последние годы набирает всё большую популярность. Прежде всего, это связано с необходимостью оптимизации потребления энергоресурсов, в частности на объектах туризма и сервиса. Это становится возможным в связи с развитием информационных технологий и инженерных систем объектов, позволяющих контролировать работу систем с использованием единого управляющего центра. Актуальность применения данного подхода состоит ещё и в том, что стали доступны и получают распространение способы получения на самом объекте электрической и тепловой энергии альтернативными способами – преобразования солнечной энергии и энергии ветра. При этом ветроэнергетические установки получили наибольшее распространение в прибрежных и степных зонах, поскольку суточные и сезонные разности температур создают постоянные перемещения воздушных масс [1].
Учет потребления электроэнергии, газа, тепла и воды ведется специальными приборами – счётчиками. Однако только недавно, в связи с созданием и внедрением автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), электромеханические счетчики, в т.ч. для газа и воды, стали заменяться – электронными с многотарифной возможностью и автоматизированным контролем, что дает объективную картину по способам и методам экономии ресурсов [2].
Согласно данным [3], за счет автоматизации процессов распределения ресурсов и оптимизации управления работой инженерных систем зданий и сооружений, в т. ч. при их своевременном профилактическом обслуживании, можно добиться снижения потерь от аварий и экономии затрат на эксплуатацию объекта до 65 %, а также увеличить ресурс его безотказной работы до 50 %, и такие объекты недвижимости получили название «интеллектуальные здания» [3].
В зависимости от того, в какой период жизненного цикла объекта внедряются интеллектуальные технологии управления инженерными системами здания, этот процесс можно охарактеризовать как инновационное проектирование (период проектирования объекта и согласования документации) или инновационное переустройство (период эксплуатации объекта). Наиболее проблемным для внедрения интеллектуальных систем управления инженерными системами здания является период эксплуатации объекта, поскольку в этом случае требуется проведение мероприятий по переустройству существующих инженерных систем и коммуникаций, что всегда сложнее и более трудоёмко по сравнению с процессами монтажа и ввода в эксплуатацию инженерных систем на этапе первоначального проектирования и строительства объекта [4].
В современных условиях эксплуатации объектов туризма и сервиса для построения эффективной двухсторонней системы управления интеллектуальным зданием наиболее целесообразно использовать инфографическое моделирование [5, 6]. Данный подход позволяет разработать методики по переустройству существующих на объекте инженерных систем с их интеграцией в единый интеллектуальный комплекс с помощью специальных программных продуктов [7], с целью получения максимальной эффективности при управлении объектом. При этом, одним из условий совершенствования систем управления объектами туризма и сервиса является необходимость разработки моделей управления затратами, с целью оптимизации фактической стоимости услуг и ресурсов, использованных клиентом за время пребывания.
Применительно к гостиничному комплексу такие модели должны охватить следующие инженерные подсистемы:
– отопления;
– водоснабжения,
– водоотведения, включая системы сбора и очистки дождевой воды и системы орошения зелёных насаждений инфраструктуры объекта собранной дождевой водой;
– электроснабжения, включая системы альтернативной генерации и аккумулирования электрической и тепловой энергии;
– безопасности;
– создания микроклимата;
– мультимедиа;
– отвода продуктов жизнедеятельности и утилизации/переработки отходов.
Рассмотрим подробнее наиболее распространённые инженерные системы здания, управление которыми возможно осуществлять при использовании интеллектуальных технологий, в том числе инфографического моделирования с целью достижения максимальной энергетической и экономической эффективности при эксплуатации объекта.
В первую очередь это потребители электрической энергии – освещение, бытовые приборы и др. Технологии интеллектуального здания позволяют достичь оптимального расхода электрической энергии, расходуемой на освещение при помощи реализации различных алгоритмов работы светильников – диммирование, изменение и оптимизация времени работы светильников, использование светильников, работающих на светодиодных лампах, использование энергосберегающих ламп [8, 9].
При использовании современных технологий в «интеллектуализации зданий», можно добиться оптимального расходования электроэнергии от таких бытовых приборов, как кондиционер, пылесос, теле-, аудио-, видеотехника, приборы для охлаждения продуктов и др [10]. Рассмотрим возможные модели управления с использованием технологий интеллектуального здания. Гостиничный номер современного отеля невозможно представить без климатической установки, создающей комфортные условия проживания в номере, особенно в летний период. В ряде регионов и курортных областей поддержание оптимальной температуры при помощи индивидуальной климатической установки в помещениях пребывания возможно и в зимний период.
При использовании современной климатической установки с инверторным управлением происходит плавное постепенное регулирование мощности самого основного потребителя электроэнергии – компрессора, что приводит к снижению пусковых токов, исключению времени работы компрессора в режиме пуск-остановка.
Программирование времени работы устройства и требуемой температуры в заданном помещении позволяет добиться оптимальной продолжительности работы климатической установки, т.е. исключить время работы кондиционера, когда людей в помещении нет. Кроме того, создание комфортной температуры в помещении начинается заблаговременно перед тем, как туда прейдут люди, что приводит к сокращению времени создания оптимальной температуры, за счёт меньшего поступления теплопритоков и, соответственно, сокращению расхода электроэнергии.
Создание комфортной температуры в помещениях объектов туризма и сервиса в последнее время достигается за счёт использования скрытых систем обогрева. При этом, используются поверхности стен и пола, внутри которых размещаются полимерные трубопроводы определенной длины и сечения. В местах присоединения устанавливаются смесительные узлы, оснащённые электромеханическими органами контроля и управления, которые позволяют осуществлять регулировку температуры теплоносителя. При помощи таких систем обогрева поверхностей, интегрированных в единый управляющий комплекс интеллектуального дома, создаются условия для оптимального расходования энергоресурсов и, что первостепенно, обеспечивают комфортные условия для пребывания гостей в объектах сферы туризма и сервиса. Использование технологий обогрева поверхностей исключает возникновение сквозняков в помещениях, зон с большой разностью температур, что особенно важно для детей, которые с родителями приезжают в отели, гостиницы и на другие объекты туризма и сервиса [11].
Современные инженерные системы являются весьма сложными как с технической стороны, так и с точки зрения управления и имеют как внутренние связи по взаимодействию между составными частями – подсистемами, так и связи по взаимодействию друг с другом.
Для управления такими сложными системами необходимо выстроить структуру взаимосвязи систем и подсистем в едином информационном поле интеллектуального здания. Так в некоторых работах [12] предлагается использовать подходы системотехники и комплексотехники при создании сложных технических систем, что позволяет увидеть систему управления в целом, определить цели её функционирования, структуру, ограничения, внешние и внутренние связи, а также агрегирование её частей.
Основываясь на вышеизложенном, можно сделать вывод, что интеллектуальное здание – это сложный высокотехнологичный объект, состоящий из систем и подсистем, их связей и взаимодействий.