Článek uvádí zahajovaný seriál článků o technickém vybavení moderních domů a o jeho řízení. Jde o velmi komplexní a dynamicky se rozvíjející obor automatizace, pro nějž je charakteristická integrace a komunikační provázání všech zařízení v domě a jejich optimalizované řízení v rámci celého domu. V řídicím systému je k dispozici velké množství dat, získaných z řízených zařízení o průběhu regulovaných procesů a o stavu domu a jeho okolí. Z nich lze „vytěžit“ mnoho užitečných informací a ty využít k optimálnímu řízení domu jako celku s kritériem minimalizace spotřeby energie, ceny za ni, ale především ve prospěch uživatelů a obyvatel domu, ke zlepšení jejich komfortu a bezpečí. Možnosti komunikace řídicího systému dovolují expandovat i za hranice domu, monitorovat a řídit skupiny objektů, popř. města (smart cities). Chytře řízený dům je schopen měřit a řídit spotřebu energie v jejích různých formách (smart metering), vyrábět a akumulovat ji v úložištích a optimalizovat její spotřebu, popř. dodávky do sítě (energy management). Chytrý dům se může stát koncovým účastníkem chytré rozvodné sítě (smart grid). Uplatňují se zde podobné postupy a trendy, jaké jsou ve výrobních technologiích označovány jako „čtvrtá průmyslová revoluce“ – u nás pod názvem průmysl 4.0. Technika chytrých domů není okrajovým oborem automatizace, ale jejím významným proudem.
Nejprve k názvosloví
Slovní spojení „chytrý dům“ je často vnímáno jako módní nálepka či reklamní upoutávka. Přívlastek „chytrý“, podobně jako anglický „smart“ či „intelligent“, se (kromě spotřebních výrobků, např. mobilních telefonů) vyskytuje i v jiných oborech, např. v souvislosti s měřením spotřeby energie v domě (smart metering), s rozvodnými sítěmi (smart grid) nebo s městy a regiony (smart city). K uvedeným přívlastkům lze mít výhrady. V řízení budov není využívána umělá inteligence (zatím) a přívlastek „inteligentní“ neodpovídá skutečnosti. Chytrost není přirozená vlastnost domu. Dům má tolik „chytrosti“, kolik do něj vložil jeho architekt, stavitel, projektant technologického vybavení, projektant elektroinstalace a řídicího systému a především jeho programátor. Lze se setkat s domy, které se obyvatelům jeví jako velmi chytré, v nichž se cítí příjemně a bezpečně. V některých případech se to podařilo jen zčásti. Existují i domy, které lze považovat přímo za hloupé – jejich uživatel je stresován nepříjemným prostředím, hlukem, nadměrnou teplotou či chladem, průvanem, je stresován komplikovanými požadavky na obsluhu, nevyzpytatelným chováním a „sekýrováním“ ze strany řídicího systému.
Nabízejí se alternativní pojmenování, např. „dům s integrovaným řízením“ či „dům s optimalizovaným řízením“ – ani to není zcela výstižné a navíc je to dlouhé. Je ale nutné najít pojmenování pro odlišení od tradičně řešených domů. Jako nejpřijatelnější se jeví termín chytrý dům – psáno bez uvozovek. V tomto případě jde o odborný termín, nikoliv o hodnocení míry chytrosti domu (popř. měřicího zařízení, sítě nebo města). Pojmenování „chytrý dům“ doporučuji k všeobecnému používání. (Pozn. red.: naopak pro snímače s vlastním procesorem pro zpracování dat, pamětí pro uložení parametrů a schopností komunikace se vžil název „inteligentní snímače“, nikoliv „chytré“.)
Dále se v oboru setkáváme se dvěma názvy s překrývajícím se významem – dům a budova. Dohodněme se na zásadě, že za „dům“ budeme považovat objekt sloužící převážně k bydlení (obytný dům, rodinný dům, rodinné sídlo), zatímco „budova“ bude označovat objekt převážně s nebytovým určením (např. obchodní centrum, kancelářská budova, úřad, škola, zdravotní zařízení, sportovní a rekreační objekt, hotel nebo penzion, výrobní nebo skladový objekt).
Chytré domy
Technika chytrých domů je mladý a dynamicky se rozvíjející obor. Uvádí se, že trh chytrého bydlení, automatizace technických zařízení domů, měření a regulace (MaR) roste o více než 40 % ročně. Tematický záběr oboru je velmi široký. Souvisí s různorodými technickými zařízeními, kterými jsou moderní budovy vybavovány. Nově postavené nebo rekonstruované domy bývají tepelně izolované s minimálními tepelnými ztrátami, některé jsou dokonce pasivní či „nulové“ (energeticky soběstačné). Nově stavěné nebo rekonstruované domy bývají vybavovány moderním technickým vybavením, jako např. různými zdroji tepla a chladu, akumulačními nádržemi, tepelnými čerpadly, solárními systémy (teplovodními i fotovoltaickými), podlahovým vytápěním, tepelnými zářiči, stropním vytápěním a chlazením, vzduchotechnikou a klimatizací, kombinovanými zdroji tepla a chladu. Nezbytnou součástí moderních domů se stává i tzv. chytrá elektroinstalace, která sériovou linkou nebo bezdrátově propojuje ovládací prvky (vypínače, tlačítka, otočné prvky, ovládací panely) s výkonovými prvky (spínače pro zásuvky a světla, ovládání termoregulačních hlavic, žaluzií, rolet, markýz apod.). Výbavou rodinných domů bývají bazény, sauny, skleníky a zimní zahrady, velká akvária, terária nebo voliéry a automatické zavlažování trávníků a pěstebních záhonů. Specializovanou technikou jsou vybavovány komerční objekty, sídla firem nebo farmy, hotely, penziony, rekreační a sportovní objekty, sportovní centra, zdravotní zařízení apod. Důležité je zabezpečení objektů (proti neoprávněnému vniknutí, požáru, zaplavení) a přístupové systémy, otevírání dveří a vrat a sledování přítomnosti osob. Aktuálním požadavkem se stává asistenční technika, popř. terminály pro telemedicínu, které usnadňují a systematizují péči o nemocné, seniory (přiznejme si, že jsme stárnoucí populace), hendikepované a děti. Ke komfortu bydlení patří i audiovizuální technika.
Moderně vybavené domy umožňují netradiční způsoby ovládání s využitím dotykových panelů, počítačů nebo mobilních telefonů, tabletů a dalších prostředků mobilní komunikace. Očekává se od nich i nižší energetická náročnost. S tím rovněž souvisí systematické měření (smart metering) a řízení energetiky domu (energy management) a používání technologií, které vedou k úsporám, včetně akumulace energie v různých formách (např. zásobníky teplé vody, ale i elektrické akumulátory nebo elektromobily), a využívání alternativních zdrojů. Často se lze setkat s otázkou, zda se pořízení takto vybaveného domu vyplatí, popř. jaká je doba jeho finanční návratnosti. V některých případech lze skutečně kalkulovat ekonomickou návratnost investice, ale ve většině případů tato otázka nemá odpověď, podobně jako otázka o návratnosti nového automobilu, počítače nebo mobilního telefonu – uživatel ho prostě „nutně potřebuje a musí ho mít“. Cílem je především vyšší komfort a bezpečnost bydlení. Jde o trend doby a nový životní styl.
Přehled o vývoji a stavu v oboru chytrých domů poskytuje a vtipně komentuje článek Jaromíra Klabana: Domácí automatizace – hračka, spotřební elektronika, nebo seriózní disciplína?, otištěný v časopise Automa č. 7/2016 na str 10.
Seriál o chytrých domech
Pro chytré domy, stejně jako pro každý nový obor, je typická nedostatečná informovanost veřejnosti i odborníků. Panuje zde mnoho mýtů a polopravd, chybně zobecněná tvrzení, která jsou pravdivá jen za určitých předpokladů. Mnohdy jsou jednostranné informace šířeny dodavateli technických zařízení a komponent. Pro kvalitu projektů je nutná dostatečná informovanost tvůrců chytrých domů (architektů, stavebníků, stavebních technologů, projektantů řídicích systémů a programátorů). Důležitá je i informovanost investorů, developerů a potenciálních uživatelů, aby se orientovali v nabídce a mohli se zasvěceně rozhodovat – aby věděli, co je snadné a co komplikované, které funkce jsou účelné a za jakých předpokladů, co je levné a co je drahé apod. Proto se redakce časopisu Automa rozhodla zveřejnit seriál článků o této problematice. Během roku 2017 budou v časopise postupně otiskovány články s tématy:
– co je a co není chytrý dům, význam komunikace a integrace funkcí, distribuované a centralizované řízení, elektroinstalace chytrého domu a rádiové připojení, širší souvislosti, chytré sítě a chytrá města,
– vytápění, chlazení a větrání, rekuperace, ohřev vody, zdroje tepla a chladu, akumulace tepla a chladu,
– fotovoltaické elektrárny (FVE), hybridní fotovoltaické elektrárny (HFVE), akumulace elektrické energie, energetický management,
– osvětlení a zásuvkové okruhy, žaluzie, zastínění, okna a dveře,
– zabezpečovací systémy – EZS, EPS, přístupové systémy, sledování osob, asistenční technika, telemedicína,
– ovládání domu, tradiční prvky, dotykové panely, počítače, mobilní přístroje, dálkový přístup, cloudové služby,
– multimediální technika, IP kamery, domácí kino, zábava,
– měření teploty, energie a dalších neelektrických veličin,
– technická zařízení pro další technologie – odmrazování, technologie provozu bazénů a vody, zavlažování a zaplavení, signál HDO.
Články budou mít sice charakter textů PR (public relation) od autorů z akciové společnosti Teco, ale budou také obsahovat všeobecné informace o problematice, souvislosti a zajímavosti a upozornění na možné chyby. Výklad bude dokumentován na příkladech konkrétních řešení. V příkladech budou popisována řešení s řídicím systémem Tecomat Foxtrot, který je standardním programovatelným automatem (PLC) a představuje koncepci řízení domu s centrálním systémem. Příklady budou firemně zaměřené a budou obsahovat návody na řešení se systémem Foxtrot, s doporučenými moduly a schématy zapojení („kuchařky“). Uváděné postupy jsou snadno pochopitelné a především přenositelné i pro řídicí systémy jiných výrobců. Dále budou publikovány prezentace dodavatelů řešení komplexních řídicích úloh i dodavatelů jednotlivých technických zařízení. Čtenáře nepochybně zaujmou články s charakterem případových studií, které popisují zajímavá řešení. Podle možností budou uváděny naučné a přehledové články nezávislých odborníků. Autoři nemohou zaručit, že dodrží uvedené pořadí témat ani že každý článek bude věnován jedinému tématu z techniky budov – záleží to na jejich možnostech a aktivitě.
Seriál je určen převážně tvůrcům chytrých domů – architektům, stavebníkům, projektantům, stavebním technologům, návrhářům řídicích systémů a programátorům jejich aplikací. Pro přehled a všeobecnou informovanost může posloužit investorům, developerům a potenciálním uživatelům. Doporučit jej lze učitelům odborných škol a jejich aktivním studentům.
Několik ukázek pro inspiraci
Pro představu je uvedeno několik příkladů chytrých domů, jejichž řízení bylo řešeno s využitím systému Tecomat Foxtrot. Na obr. 1 je část technických zařízení chytrého domu (tepelné čerpadlo, akumulační nádrž, řízený rozvod tepla do jednotlivých větví) ve větším rodinném domě v Praze. Zobrazení jeho stavu (vizualizace) a nastavování parametrů jsou řešeny s využitím webových stránek systému Foxtrot zobrazených na panelu. Autorem řešení je firma Elpramo. Jako příklady řešení řízení chytrých domů se často uvádějí luxusní rezidence. Výjimkou není ani luxusní vila s komplexním řízením všech technických zařízení v Larnace na Kypru (obr. 2). Řídicí systém navrhla kyperská firma Rhine Line se svým řídicím systémem NeoMatic, jehož základ tvoří systém Tecomat Foxtrot (obr. 3). Technika chytrých domů se ale začíná uplatňovat i ve větších bytových domech. Pod lesem Malých Karpat přímo ve svahu Račanských vinohradů vzniká developerský projekt Zlaté Krídlo (obr. 4). Unikátní koncept hybridní kabeláže systému Domotron dává klientům bohaté možnosti řešení řízení chytré domácnosti za přijatelnou cenu. Komplex Sky Barrandov na pražském Barrandově (obr. 5), navržený světově uznávanou architektkou Evou Jiřičnou, demonstruje, jakou cestou se bude vyvíjet trend v bydlení. K rekuperační jednotce si noví obyvatelé rezidence často dokupují inteligentní řídicí systém Haidy, založený na systému Tecomat Foxtrot.
První část seriálu vyjde v čísle 1/2017. Věřím, že seriál čtenáře zaujme a poslouží jim.
Ladislav Šmejkal
Obr. 1. Část technických zařízení chytrého domu – zobrazení jeho stavu a nastavování parametrů jsou řešeny s využitím webových stránek systému Foxtrot zobrazených na mobilním panelu (foto: Elpramo)
Obr. 2. Luxusní vila s komplexním řídicím systémem všech technických zařízení v Larnace na Kypru (foto: Rhine Line)
Obr. 3. Základem řídicího systému NeoMatic je systém Tecomat Foxtrot (foto: Rhine Line)
Obr. 4. Developerský projekt Zlaté Krídlo na okraji Bratislavy (foto: Domotron)
Obr. 5. Unikátní komplex Sky Barrandov, navržený architektkou Evou Jiřičnou, ukazuje směr vývoje v bydlení (foto: Haidi)