Evropská instalační sběrnice

Evropská instalační sběrnice
Možnosti regulace vytápění a chlazení pomocí systému EIB

Ing. Karel Toman

Exaktní regulace teploty podle účelu využití prostoru má velký význam pro dobrý pocit tepelného komfortu, ale i velmi podstatnou měrou přispívá k úsporám energií. Změna teploty o 1 °C si za běžných podmínek vyžádá zvýšení energetických nároků asi o 7 %. V moderních ekologických stavbách reaguje řízení tepelných poměrů na obsazenost a účel využití daného prostoru. V každém případě však platí: cesta k optimalizaci a úsporám vede přes zavedení inteligentních systémů podporujících efektivní chování uživatelů. Systém tak např. omezuje funkci chlazení při otevřeném okně, nestažených žaluziích apod. Pro tuto činnost je stále více zapotřebí jednoduchý, na jednotlivých technologických celcích nezávislý ovládací a automatizační systém umožňující individuální přizpůsobení podle lokálních potřeb. A právě zde se prosazuje systém Evropské instalační sběrnice (EIB – European Installation Bus).

Decentralizovaná regulace teplot
Systém EIB díky své decentralizované struktuře může co nejpodrobněji postihnout odlišné požadavky na nastavení teploty v jednotlivých prostorách (místnostech) stavebního díla. Základním lokálním vyhodnocovacím, ovládacím a regulačním prvkem je nástěnný regulátor teploty, většinou plně integrovatelný do běžných spínačových programů jednotlivých výrobců (obr. 1). Teplota je měřena prvkem (vestavěný termistor). Podle hodnoty diference mezi požadovanou a skutečnou teplotou je dán povel pro chlazení či topení. Po datové sběrnici je možné sdílet údaje o stavu regulátoru, skutečné a požadované teplotě; ze systému je možné přepisovat požadovanou teplotu, přepínat provozní stav a režim prvku. Ten se může nacházet ve třech stavech: komfort, připraven (standby) a noční útlum. Teplotní rozdíly mezi jednotlivými režimy (módy) se volí s ohledem na tepelnou kapacitu objektu a pohotovost tepelného či chladicího zdroje, tedy tak, aby po přepnutí do komfortnějšího provozu bylo možné v reálné době dosáhnout požadované teploty. Regulátor lze dále i tlumit (informací po sběrnici) při otevřeném okně či nedostatku chladicí kapacity.

Míra lokálních zásahů je omezena. Uživatel může v povolené míře upravovat žádanou teplotu, popř. na určitou dobu prodlužovat komfortní režim – poté se regulátor sám vrací do automatického režimu. Momentální nastavení je signalizováno několika luminiscenčními diodami, doplněnými piktogramy, na čelní ploše přístroje.

Pro správnou regulaci je u každého prvku zapotřebí nastavit parametry, které závisejí na tepelnětechnických vlastnostech prostoru a vlastnostech topného (chladicího) zdroje. K výraznému zefektivnění práce programátora přispívají moderní regulátory s adaptabilním algoritmem, které své parametry optimalizují samy (tak se i jednoduše eliminují možné nepřesnosti způsobené chybným zadáním parametrů). Některé regulátory navíc umožňují vytvořit vážený průměr z údaje termistoru a z další teploty zprostředkované po datové sběrnici.

Datový výstup regulátoru lze parametrizovat buď jako spojitý, nebo jako pulsně šířkově modulovaný; zvlášť pro vytápění a zvlášť pro chlazení. Režimy vytápění nebo chlazení se většinou přepínají automaticky, takže riziko současného provozu topného a chladicího zdroje je nulové.

Výstupní prvky – aktory
Možnosti regulace výkonu lokálního topného (chladicího) zdroje jsou u systémů EIB velmi rozmanité. Co se týče systému s kapalným oběhovým médiem, nejvíce jsou používány dva způsoby. Prvním z nich je ovládání ventilových armatur pomocí elektrotermických hlavic napojených na výstupní aktory (obr. 2). Jedná se tedy o nespojitou šířkově pulsní regulaci, kdy se velikost průtoku řídí poměrem doby otevření a uzavření ventilu. K ovládání elektrotermických hlavic je možné použít běžný binární výstup, avšak v poslední době jsou na trhu velmi efektivní výstupní polovodičové prvky, které samy přepočítávají spojitou veličinu vysílanou regulátorem na pulsně šířkovou modulaci; není tedy zapotřebí vysílat signál pro otevření a zavření, tím se výrazně odlehčí provoz na sběrnici. Výhodou tohoto řešení je nižší cena a možnost použít jakékoliv elektrotermické hlavice. Ty zpravidla mají možnost volby polohy (zav/otev) ve stavu bez napětí. Jsou v provedení na 230 či na 24 V. Přiložené napětí vyvolá ohřev topného tělíska, teplo se převede na speciální látku s velkým koeficientem tepelné roztažnosti a ta dále převede mechanický pohyb na stavítko ventilu.

Jiným, exaktnějším, ovšem i dražším způsobem je použití spojitých elektromotorických pohonů s přímou komunikací v protokolu EIB (obr. 3). V tomto případě je inteligence dovedena přímo k ventilové armatuře a do systému je možné zpětně hlásit např. i zaseknutý ventil. Pohon si dále pravidelně justuje výšku zdvihu a popř. zajišťuje automatické proplachování topného systému. Díky velmi malému proudu motorků (asi 12 mA) se k jejich napájení používá přímo systémové napětí instalace EIB.

U komplikovanějších topných či chladicích systémů lze dále využít analogový systémový výstup 0 až 10 V (popř. 0 až 20 mA). Tak je možné s výhodou ovládat nejen elektromotorické pohony větších ventilů, ale např. i servopohony vzduchotechnických klapek. Pro spojitou regulaci elektrotepelných zdrojů je možné nainstalovat tzv. proudové ventily (obr. 4), tj. triakové regulátory se spínáním v nule, ovládané přes převodník signálem 0 až 10 V.

Systém EIB se v poslední době stále častěji uplatňuje i při regulaci klimatizačních jednotek typu „fan coil“. Jedná se o zařízení s jedním nebo dvěma chladiči a ventilátorem spínaným v několika stupních. Ventilovou armaturou se přitom řídí průtok chladicího (topného) média a ventilátorem se zajišťuje cirkulace klimatizovaného vzduchu. Ovládá se pomocí prostorového regulátoru teploty. Ze spojité povelové veličiny se v koncovém prvku vypočítává pulsně šířková modulace pro nastavení zdvihu ventilu a stupeň otáček ventilátoru (0, 1, 2, 3). Kromě automatického provozu je možné ventilátor (včetně jeho úplného vypnutí v případě, kdy nadměrný hluk ruší) ovládat i lokálně tlačítkem. Vzhledem k tomu, že se jedná o velmi dynamický zdroj, je vhodné používat další přídavné čidlo teploty umístěné v nasávacím potrubí tzv. fan coilu a zapojit jej do váženého průměru skutečné teploty v regulátoru.

V principu všechny koncové prvky umožňují definované nastavení po ztrátě a opětovné navázání systémové komunikace, a proto je možné zajistit určitou nouzovou funkci vytápění (chlazení) i v havarijních případech.

Vazby na primární zdroje tepla (chladu)
Díky síťové struktuře systému EIB lze využít informace z jednotlivých prostor objektu pro primární přípravu tepla, chladu, upraveného vzduchu apod. Tak je např. možné flexibilně reagovat na obsazenost kanceláří, na časový plán využití prostor atd. Po dvouvodičové sběrnici lze pro automatické řízení kotle zprostředkovat také údaj o venkovní teplotě z povětrnostní centrály. Důkazem souhlasného přijetí systému EIB v oblasti tepelné techniky je i to, že přední výrobci kotlů (Buderus, Viessman) nabízejí možnost napojení automatického řízení kotle na standard EIB.

Závěr
Standard EIB je nyní výhodný i v oboru regulace vytápění, větrání a chlazení. Svým současným produktovým souborem je schopen plně nahradit systémy měření a regulace. Současně navíc nabízí tyto výhody: jednoduchá integrace ostatních technologií v budovách, stavebnicové rozšiřování, možnost flexibilního přeprogramování, optimální cena, nízké nároky na kabelovou sběrnici, jednoduché vytváření vzájemných vazeb a propojení atd. Jako u každé regulace i zde platí, že jen uživatelsky jednoduché a intuitivně ovládané funkce budou pozitivně hodnoceny a aktivně využívány. A právě takováto řešení systém EIB díky promyšlené koncepci přináší.

Evropská instalační sběrnice EIB

Jak dokazují četné realizované i připravované projekty, význam Evropské instalační sběrnice (EIB) i v České republice utěšeně roste. Přesvědčují o tom i četné dotazy a velký zájem o školení a semináře. V několika volně navazujících článcích si ukážeme racionální užití systémů EIB pro ovládání osvětlení, zastiňování, vytápění, chlazení, sběr dat a dalších informací v budovách. Ukážeme si možnosti napojení instalace EIB na moderní informační sítě, problematiku řešení složitějších úloh pomocí programovatelných modulů a nasazení jednotlivých vizualizačních prostředků pro centralizovaný dohled.

Seriál článků na téma využití systému Evropské instalační sběrnice má tyto části:

• Možnosti ovládání žaluzií pomocí systému EIB
• Možnosti ovládání umělého osvětlení pomocí systému EIB
• Možnosti regulace vytápění a chlazení pomocí systému EIB
• Možnosti sběru fyzikálních veličin, další služby sdílené po EIB
• Vizualizační a monitorizační nástroje v sítích EIB