Inteligencja rozbudowana

Artykuł 
opublikowany 
w Z:A_03_2010 

Artykuły on-line

Zautomatyzowanie wielu różnych funkcji wspomagających zarządzanie budynkiem stało się w ciągu kilku lat standardem w wielu nowo powstających biurowcach. Stosowana „inteligencja” różni się skalą i powiązaniem poszczególnych funkcji. Przykładem zaawansowanego rozwiązania jest instalacja zrealizowana na bazie magistrali KNX w budynku biurowym Grupy Skalski w Krakowie, uhonorowana w roku 2008 oficjalnym tytułem Polish 2007 KNX Award.

Historia inteligencji w czterokondygnacyjnym biurowcu Grupy Skalski zaprojektowanym przez pracownię architektoniczną Atelier Loegler rozpoczęła się od... żaluzji, które miały chronić przed słońcem budynek pełen przezroczystości. Przeszklona fasada oraz szklane ściany działowe, w połączeniu z południowo-zachodnią i wschodnią ekspozycją narażały wnętrza nie tylko na operowanie słońca, ale też na przegrzewanie latem i konieczność intensywnego klimatyzowania. Inwestor oczekiwał, że będzie to budynek nowoczesny i ekonomiczny, a zastosowane systemy i rozwiązania adekwatne do klasy architektury i zapewniające wysoki komfort użytkowania. W efekcie zastosowano rozbudowany układ instalacyjny, w którym za sterowanie większością urządzeń budynku odpowiada niskonapięciowa magistrala KNX, niezależna od instalacji zasilającej.

– Większość składowych tego systemu jest znana i była już stosowana przy budowie polskich biurowców, ale tu doszedł element wentylowanej elewacji i zastosowania żaluzji – opowiada nam architekt Bogdan Blady, który zajmował się nadzorem inwestycji z ramienia Grupy Skalski i koordynował prace związane z technologią KNX. – Najważniejszym wyzwaniem było spięcie wszystkich instalacji w interakcyjną całość, zintegrowanie sterowania i kontroli oraz bieżąca współpraca projektantów z dostawcami wszystkich systemów – nie tylko magistrali i oprogramowania sterującego, ale także okien, oświetlenia, wentylacji i klimatyzacji.

Dzięki oświetleniu LED budynek robi duże wrażenie także w nocy

Fasada a wentylacja budynku
W zastosowanej podwójnej elewacji wentylowanej zasadniczą izolację stanowi fasada wewnętrzna – to ona „zamyka” budynek. Natomiast głównymi zadaniami osłony zewnętrznej są ochrona przed nagrzewaniem się fasady wewnętrznej (użyte szkło zatrzymuje/odbija część promieniowania cieplnego) oraz ochrona akustyczna (zwłaszcza że budynek znajduje się w pobliżu bardzo ruchliwej drogi).

Otwory wentylacyjne rozmieszczone w osłonie zewnętrznej wywołują naturalną cyrkulację w przestrzeni pomiędzy fasadami, natomiast otwierane elektrycznie okna w osłonie wewnętrznej (w górnej części każdej kondygnacji) umożliwiają wentylowanie wnętrza biurowca. Ciekawostką jest, że w przeszklonych ściankach działowych tuż pod sufitem pozostawiono otwory – dzięki temu rozwiązaniu automatycznie sterowane otwarcie okien elewacyjnych na przykład o 6:00 rano, powoduje naturalne przewietrzenie całego budynku. W ten sposób można „za darmo” schłodzić budynek w okresie upałów nie korzystając z energochłonnej klimatyzacji.

Aby dodatkowo przeciwdziałać nasłonecznieniu, zaproponowano zamontowanie żaluzji regulujących dopływ słońca, a jednocześnie stanowiących dodatkową barierę termiczną.

Biurowiec pełen jest przezroczystości, dlatego zastosowano żaluzje,
które zapobiegają niekontrolowanemu napływowi światła słonecznego

Żaluzje podążające za słońcem
– Nasza praca przy tym projekcie zaczęła się właśnie od żaluzji – wspomina Krzysztof Sasin, kierownik marketingu i sprzedaży EIB/KNX w firmie ABB, dostarczającej elementy i urządzenia do systemu KNX. – Brak możliwości przesłonięcia biurowca mógł powodować duże straty energii, bo trzeba byłoby go mocno klimatyzować. Zaproponowaliśmy system żaluzji z automatyczną korektą kąta lamelek, podążających za zmieniającą się w ciągu dnia wysokością słońca i kątem padania promieni. W efekcie w słoneczne dni użytkownicy nie muszą zamykać żaluzji do maksimum i włączać oświetlenia sztucznego.

Koncepcja działa w ten sposób, że promienie światła słonecznego nie przebijają się między dwoma lamelami żaluzji, ale odbijają od ich powierzchni w kierunku sufitu. Dzięki temu maksymalnie dużo światła zostaje wprowadzone głęboko do wnętrza, ale jest ono rozproszone, bez odbić i oślepiania. Wszystko dzieje się automatycznie, bez udziału człowieka.

Żaluzje podzielone są na sekwencje, zgodnie z podziałami elewacji. Na przykład rano żaluzje od strony wschodniej są przymykane, zaś od zachodniej zapewniają pełny dostęp światła. Wraz z upływem dnia lamelki wschodnie stopniowo są otwierane, natomiast te po przeciwnej stronie budynku – przymykane. Administrator steruje nimi w ramach całego budynku, ale można też przejść na kierowanie indywidualne, w ramach sekwencji odpowiadającej jednemu pomieszczeniu, zgodnie z bieżącymi potrzebami użytkownika.

– Żaluzje pełnią funkcję dekoracyjną, budynek wygląda dzięki nim efektownie. Przede wszystkim jednak mają ograniczać wpływ słońca i dozować światło, ale też blokować nagrzewanie pomieszczeń, czym dają ochronę termiczną – puentuje Bogdan Blady.

Układ nerwowy budynku
Chęć zastosowania inteligentnego sterowania żaluzjami była pierwszym, lecz nie jedynym argumentem za wprowadzeniem magistrali KNX. W trakcie projektowania pojawił się problem zmieszczenia wszystkich przewodów i sterowników w stalowych profilach ścianek przeszklonych. Brano także pod uwagę, że wprowadzenie kilkunastu dostawców automatyki (okien, żaluzji, klimatyzacji,wentylacji, oświetlenia) utrudniłoby osiągnięcie estetycznej spójności miejsca.

Wówczas właściciel firmy Skalski, który znał już tę technologię, zadecydował że trzeba się do niej dostosować. Użycie przewodów sterujących KNX o niskim napięciu pozwoliło ukryć je w stalowych profilach, a przewody zasilające poszczególne urządzenia umieszczono pod podłogą techniczną i w przestrzeni międzysufitowej. W efekcie technologia KNX stała się swoistym układem nerwowym budynku, a inwestor otrzymał obiekt zgodny z życzeniem i łatwy do ewentualnej modyfikacji – bowiem rozdzielenie instalacji sterującej od zasilającej umożliwia w przyszłości niemal dowolną rozbudowę o nowe urządzenia i funkcje.

Oświetlenie, klimat, temperatura
Sterowanie oświetleniem i regulacja temperatury również odbywa się w technologii inteligentnej. Załączanie funkcji czasu powoduje, że wybrane grupy oświetleniowe oraz klimakonwektory (fancoile) połączone z wentylacją są automatycznie włączane lub wyłączane o określonej przez administratora porze, np. po zakończeniu pracy w biurach. Za optymalną temperaturę w pomieszczeniach odpowiada system sterowania zaprogramowany w oparciu o parametry poszczególnych pomieszczeń i przebywających w nich osób. Jednym z proekologicznych składników tej części systemu są gruntowe wymienniki ciepła, wspierające system klimatyzacji.

Jak mówią architekt Katarzyna Kosydar i konstruktor Janusz Malarczyk (oboje pracują w biurowcu): – Porównanie systemu inteligentnego i tradycyjnego przychodzi nam bardzo łatwo gdyż mieliśmy możliwość pracować w odmiennych warunkach - były one szczególnie dokuczliwe w sezonie letnim i tradycyjne metody chłodzenia zupełnie się nie sprawdzały.

Pracownicy firmy Skalski przyznają, że po prawie dwuletnim okresie codziennej pracy w budynku inteligentnym, przyzwyczaili się, iż przebywając w nim czują się komfortowo. – Mamy tu na myśli przede wszytkim odpowiednią temperaturę, niski poziom hałasu i dobre oświetlenie – dodają.

Żaluzje ograniczają wpływ słońca i blokują nagrzewanie pomieszczeń, ale pełnią też funkcję dekoracyjną

Inteligentne sterowanie żaluzjami sprawia, że lamele same ustawiają się odpowiednio do położenia słońca

Sterowanie zza biurka
Każdy użytkownik może zarządzać swoim pomieszczeniem za pomocą naściennych paneli (manualnie) lub komputera i przeglądarki www (elektronicznie) – dostosowując systemowe rozwiązania do indywidualnych preferencji w zadanym czasie, przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa całego systemu. Indywidualne sterowanie może być więc dokonywane z pozycji każdego stanowiska pracy – po zalogowaniu się, za pomocą graficznego interfejsu można ustawić dowolny parametr. Arch. Katarzyna Kosydar wyjaśnia: – System nie wymaga szczególnej ingerencji użytkowników, niemniej jednak daje możliwości manualnej regulacji. Choć nieczęsto sytuacje takie mają miejsce, to np. kiedy program zmienia parametry grzewcze o godzinie X (teoretyczne zakończenie pracy), osoba pozostająca dłużej może je dostosować do swoich preferencji.

Podobny schemat działania dotyczy oświetlenia stanowisk pracy oraz regulacji doświetlenia światłem dziennym i oświetlenia sztucznego. Od użytkowników biurowca dowiadujemy się także, że w pokojach biurowych regulacje przebiegają sprawnie. Jedynie w przypadku pomieszczeń typu „open space” osiągnięcie właściwej temperatury wymaga więcej czasu.

Interakcje instalacji
System został tak zaprogramowany, by jego funkcje nie „blokowały” się wzajemnie. Na przykład w razie niebezpieczeństwa centrala KNX odbiera sygnały o uzbrojeniu alarmu, włamaniu oraz o pożarze. Dla każdego przypadku ustalony został scenariusz pracy instalacji pozwalający na właściwą reakcję i wykorzystanie systemu telewizji przemysłowej lub bezpieczne opuszczenie budynku. Dla przykładu: w trakcie pożaru żaluzje są natychmiast podnoszone, żeby odsłonić elewację i (gdyby zaszła taka konieczność) umożliwić ewakuację po wybiciu szyby. – Powiązanie systemów: telewizji przemysłowej, przeciwpożarowego i alarmowego z układami sterowania oświetleniem i żaluzjami zwiększyło bezpieczeństwo pracowników i obiektu – zapewnia Krzysztof Sasin z ABB. – Teraz łatwiej można ocenić stopień zagrożenia.

– Zagadnieniem pozaprojektowym, wymagającym cierpliwości projektantów i użytkowników, było wyregulowanie systemu – zwraca uwagę Bogdan Blady. – Pomimo szczegółowych założeń i wyliczeń na etapie projektowym, w trakcie pierwszych miesięcy eksploatacji działanie instalacji należało dostroić do rzeczywistych warunków.
Natomiast Katarzyna Kosydar i Janusz Malarczyk uspokajają: – Mimo ogromu nowinek technicznych i mnóstwa możliwości wynikających z systemów, użytkownik jest w stanie w sposób prosty obsługiwać wszystkie podstawowe parametry.

***
Zapanowanie nad rozbudowaną inteligencją biurowca firmy Skalski nie było zadaniem łatwym. Udało się dzięki współpracy przedstawicieli wszystkich branż. Uzyskany efekt wygody, komfortu i bezpieczeństwa podniósł samopoczucie pracowników w miejscu ich zawodowej aktywności, robi też spore wrażenie na klientach odwiedzających biurowiec. Wartością jest także to, że mimo skomplikowanych rozwiązań użytkownik w świecie loginów, interfejsów i paneli sterujących nie czuje się zagubiony.

Tomasz Wlezień

Rozmowę z Romualdem Loeglerem, głównym architektem biurowca firmy Skalski, opublikujemy w kolejnym numerze Z:A.