mające zintegrowany system zarządzania i nadzoru. Inteligentne budynki muszą spełniać wiele wymagań zarówno pod względem zaawansowanych technologii urządzeń automatyki sterowania, jak również pod względem organizacji pracy układów automatyki. Zintegrowany system zarządzania obejmuje wiele autonomicznie pracujących układów automatyki i awaria któregokolwiek z nich nie może dezorganizować pracy pozostałych.
System automatyki w inteligentnych budynkach nie tylko zapewnia optymalny komfort i bezpieczeństwo ludziom, ale minimalizuje zużycie energii (elektrycznej i cieplnej dostarczanej z ciepłowni), zapewnia sterowanie i monitorowanie wszystkich urządzeń technicznych oraz umożliwia drukowanie odpowiednich raportów o stanie budynku. System obejmuje również wykrywanie i sygnalizację pożaru, wykrywanie włamań oraz kontrolę dostępu do systemu zarządzania.
System powinien być typu "otwartego", tzn. powinien mieć możliwości rozbudowy istniejącej instalacji automatyki. Ponadto powinien pozwalać na łączenie ze sobą różnych urządzeń różnych firm oraz powinien umożliwiać dodawanie nowych stacji operatorskich i interfejsów komunikacyjnych, spełniających określone standardy. Sieć systemu zarządzania powinna w pewnym sensie przypominać sieć telefoniczną, do której można dodawać (podłączać) tysiące nowych aparatów różnych producentów. W tym celu sieć systemu zarządzania ma charakter "sieci rozproszonej", a poszczególne urządzenia automatyki sterowane przez inteligentne układy elektroniczne instalowane w "węzłach" sieci realizują określone zadania całego systemu automatyki budynku. Dla zapewnienia pełnej kontroli budynku układy te muszą prowadzić ciągłą korespondencję w całej sieci systemu zarządzania, tj. muszą wybierać adres odbiorcy informacji, wysyłać wiadomości (sygnały kontrolno-sterujące) oraz przyjmować wiadomości, które są do nich adresowane.
Zasadnicze znaczenie stosowanych układów, urządzeń i podzespołów systemu ma ich niezawodność działania, wysoka jakość wykonania i łatwość obsługi pozwalająca użytkownikowi na konfigurowanie systemu i programowanie jego zadań według własnych potrzeb w możliwie prosty sposób. Inteligencja budynków zawarta jest więc w programach instalowanych w sterownikach i komputerach, tworzonych dla poszczególnych urządzeń i układów automatyki.
Inwestycje w technologii inteligentnego budownictwa koncentrują się głównie na pięciu typach obiektów:• biurowce, centra biznesu,
• centrale i oddziały banków,
• hotele,
• obiekty przemysłowe
• budynki mieszkalne.
Zazwyczaj pojęcie Budynku Inteligentnego jest kojarzone z nowoczesnym biurowcem, co nieświadomie zawęża możliwości stosowania tej terminologii. Statystyka pokazuje, że jedynie około 11-12% obiektów "inteligentnych" to biurowce i centra biznesu, więcej (ponad 25% obiektów) stanowią obiekty przemysłowe, takie jak zakłady produkcyjne, huty, ciepłownie i elektrownie. Są to specyficzne obiekty, często zlokalizowane na dużej powierzchni, obejmujące budynki o różnym przeznaczeniu.
Kolejną dużą grupę stanowią budynki mieszkalne - domy. Wraz ze wzrostem wymagań użytkowników i coraz większym dostępem do rozwijających się technologii zauważamy, że cechy Inteligentnego Budynku może mieć również nasze mieszkanie czy dom. Można śmiało powiedzieć, że Inteligentny Dom to Inteligentny Budynek. Instalacje stosowane w Inteligentnych Domach jak i w szerszej grupie - jaką stanowią Inteligentne Budynki - są częstokroć takie same. Różnią się jedynie skalą i zakresem działania. Innego rodzaju i poziomu zaawansowania jest system kontroli dostępu w banku w centrum miasta a inny domu jednorodzinnego.
W tym ostatnim nie stosuje się w praktyce wielostopniowych kart dostępu czy zaawansowanego systemu pomiaru czasu pracy, jak ma to miejsce w dużych przedsiębiorstwach. W Inteligentnym Domu większy nacisk w stosunku do obiektów innego typu kładzie się raczej na jego funkcjonalność, komfort, indywidualny charakter i estetykę.
Szybki postęp, jaki dokonuje się w technice mikroprocesorowej, informatyce jak również w telekomunikacji powoduje, że również w tradycyjnych instalacjach elektroenergetycznych pojawiają się odmienne podejścia do zagadnień sterowania, nadzoru i zabezpieczeń. Od czasu pierwszych budynkowych instalacji elektrycznych były one wyposażone w tradycyjne urządzenia takie jak bezpieczniki, gniazdka, wyłączniki zwarciowe, łączniki krzywkowe, oprawy żarowe (później również świetlówkowe i inne). Zaawansowanie tych instalacji osiągnęło stan, na którym ich komplikacja zmusza do szukania innego podejścia do sposobów zasilania, szybkości lokalizacji i usuwania ewentualnych zakłóceń.
Również ciągła presja na podnoszenie standardu powoduje, że techniczne możliwości rozwoju tradycyjnych instalacji elektrycznych zostały już praktycznie wyczerpane. Producenci urządzeń technik instalacyjnych tworzą własne systemy sterowania i regulacji wprowadzając do techniki budynkowej elementy automatyki. Systemy te są bardzo specjalizowane i choć spełniają większość wymagań to, gdy na jednym obiekcie stosuje się kilka z nich wtedy ilość wymaganych w takich sytuacjach kabli i przewodów rośnie w postępie geometrycznym. Sytuację pogarsza jeszcze fakt, że połączenie tych systemów w jedną funkcjonalną całość nie jest na ogół możliwe bez zastosowania dodatkowych drogich urządzeń sterowania nadrzędnego. Obsługa takich urządzeń wymaga wiedzy wykraczającej poza tak zwany poziom podstawowy.
W ostatnich latach nasila się trend by przy zakupie nowych urządzeń lub instalacji nowych systemów zwracać uwagę na ich energochłonność i komfort obsługi. Nierzadko czynnikiem decydującym o wybraniu konkretnego rozwiązania jest większa oszczędność energii. Tendencja ta będzie się nasilać w miarę wzrostu kosztów energii, która w Polsce jest jeszcze stosunkowo tania (w porównaniu z krajami Europy Zachodniej). Decydujemy się na zakup rzeczy nowocześniejszych i przez to droższych, ale w perspektywie czasu zwracających zainwestowane pieniądze z nawiązką. Jednym z takich nowoczesnych, energooszczędnych systemów jest KNX (EIB)
Obecnie prawie nic nie pracuje bez energii elektrycznej. Co więcej obecne wymagania ekonomiczne i ekologiczne ciągle rosną jeśli idzie o inteligencje układów do dystrybucji energii elektrycznej.
KNX (EIB) nie można rozpatrywać tylko, jako instalacje elektryczną, gdyż jednym z jej głównych zadań jest integracja różnych instalacji budynkowych, które w tradycyjnej instalacji elektrycznej pracują jako odrębne.
Za pośrednictwem systemu KNX (EIB) możemy w sposób kompleksowy sterować pracą i nadzorować pracę urządzeń przeznaczonych do:• Oświetlenia
• Ogrzewania
• Wentylacji i klimatyzacji
• Gospodarstwa domowego
• Nadzoru i kontroli dostępu
• Telewizji przemysłowej
• Sterowania pracą żaluzji i markiz
• Zarządzania energią
• Zdalnego serwisu i zarządzania
• Komunikacji z innymi systemami
Magistrala KNX (EIB) to:• Indywidualna temperatura poszczególnych pomieszczeń
• Kompleksowy system sterowania ogrzewaniem
• Współpraca z kolektorami dachowymi
• Współpraca z pompami cieplnymi, przygotowanie ciepłej wody
• Optymalne sterowanie oświetleniem (automatyczne, czasowe ręczne, sceny świetlne)
• Nadzór obiektu
• Komunikaty o stanach zakłóceniowych w pracy obiektu
• Zdalne sterowanie nastawami parametrów technicznych
• Zdalne przeglądanie stanu wybranych parametrów
Ważne jest również to, że mimo iż za pośrednictwem magistrali KNX (EIB) uzyskujemy możliwość centralnego sterowania nie pozbawia to użytkownika możliwości indywidualnego wyboru parametrów pracy urządzeń. Użytkownik, który chce zmienić przeznaczenie pomieszczeń lub podwyższyć ich standard może realizować te zmiany w istniejącej instalacji KNX (EIB) bez konieczności wykonywania remontu pomieszczeń w zakresie do jakiego zmusza w takich wypadkach tradycyjna instalacja elektryczna. Dodatkową - a jest to dość poważna zaleta systemu - konsekwencją jest znaczne zmniejszenie ilości przewodów 220V (co zmniejsza obciążenie ogniowe budynku).
W porównaniu z tradycyjną instalacją elektryczną o takiej samej funkcjonalności KNX (EIB) pozwala poważnie zredukować koszty ponoszone na:• prace instalacyjno-montażowe
• koordynację współdziałania różnego rodzaju instalacji
• uruchomienie
• eksploatacje i utrzymanie (koszt energii elektrycznej, cieplnej, konserwacja)
• modernizację
Magistrala KNX (EIB) daje możliwość realizacji idei inteligentnego budynku, w którym poszczególne urządzenia wyposażenia technicznego podlegają celowemu działaniu, mającemu jako kryterium minimum kosztów eksploatacji (rozumianych bardzo ogólnie - jako sumy kosztów energii, remontów, przebudowy, a także nadzoru i utrzymania w sprawności technicznej instalacji, które wiążą się również bezpośrednio z kosztami osobowymi służb utrzymania ruchu).
System jest zdecentralizowany zgodnie z zasadą Multi Master. Każdy element magistrali ma własną inteligencję. Unieruchomienie całego systemu przez awarię sterowania jest, więc wykluczone. W razie awarii zasilania wszystkie zaprogramowane dane zostają zachowane. Czynniki na okres przerwy w zasilaniu przechodzą w stan "uśpienia". Po ponownym włączeniu napięcia wszystko nadal funkcjonuje normalnie.
KNX (EIB) jest standardem otwartym. Dla użytkownika oznacza to posiadanie modularnej, elastycznej i skalowalnej instalacji, która nie przywiązuje go do jednego dostawcy czy producenta.
Ekonomiczne aspekty systemów Inteligentnego BudynkuJednym z najważniejszych kryteriów, jakie rozważa się na etapie inwestycji jest, oprócz jej funkcjonalności, również OPŁACALNOŚĆ w użytkowaniu. Inwestorzy zwykle patrzą tylko na budżet budowy zapominając o kosztach przyszłej eksploatacji obiektu. Patrząc na finansowy aspekt, można zauważyć dwie podstawowe możliwości oszczędności, które idą ze sobą w parze: efektywniejsze wykorzystanie energii oraz efektywniejsze wykorzystanie zasobów ludzkich.
Instalowanie systemów automatyki oświetlenia i ogrzewania daje bardzo dobre wynikiw miejscach o dużej *energochłonności, jak hale maszyn, obiekty handlowe i biurowe, duże hole itp. Równie dobrym miejscem do oszczędności są obiekty oświatowe, gdzie można otrzymać także duże oszczędności. W przypadku systemu Inteligentnego Budynku opłaca się zintegrować sterowanie oświetleniem i ogrzewaniem. Wymaga to tylko porównywalnie niewielkich nakładów dodatkowych. Im więcej funkcji przejęte jest przez system tym krótsze są czasy amortyzacji.
Przedstawiamy kalkulacje opłacalności wykazujące na przykładach, jak system Inteligentnego Budynku zarabia na siebie i przynosi dalsze zyski. Na podstawie podobnych wyliczeń zostało zrealizowanych wiele obiektów. W każdym z nich osiągnięto duże oszczędności i dalsze zyski.
Oszczędności wynikające ze sterowania oświetleniem włączanymNiezależnie od tego, czy jesteśmy na wakacjach czy w pracy, w domu czy w biurze, u lekarza czy w restauracji, w szkole czy w sklepie - w każdej sytuacji światło jest nie tylko elementem niezbędnym do funkcjonowania budynku, ale także tworzy klimat architektoniczny i generuje odpowiednią atmosferę, gdyż 80% ludzkich wrażeń dociera przez zmysł wzroku.
Jak wielu użytkowników budynków biurowych bierze na siebie odpowiedzialność za wyłączanie lamp, gdy oświetlenie zewnętrzne jest wystarczające do pracy? Czy zawsze wyłączamy światło, gdy już go nie potrzebujemy? Wiadomo, że światło jest wprawdzie zawsze załączone, kiedy się go potrzebuje, często jednak "zapomina się" go wyłączyć, kiedy nie jest już potrzebne. Problem ten może być konsekwentnie rozwiązany poprzez system Inteligentnego Budynku.
Pomiary w pomieszczeniach biurowych z oknami i jasnymi ścianami wykazały, że przy natężeniu oświetlenia zewnętrznego w wys. 17 000 luxów, natężenie oświetlenia wewnętrznego w pobliżu okien przy wyłączonym oświetleniu wynosi 3 000 luxów. Jeżeli na poziomie użytkowym miejsca pracy wymagane jest natężenie w wysokości 750 luxów, potrzebne jest oświetlenie zewnętrzne (dzienne) w wysokości 4 250 luxów.

Z krzywej światła dziennego dla poszczególnych miesięcy wynikają następujące czasy wyłączenia opraw znajdujących się najbliżej okien:
Amortyzacja następuje najszybciej w przypadku większych pomieszczeń. Wynika to ze zbliżonej wartości elementów układu sterowania w dużych i małych pomieszczeniach. Zastosowanie sterowania temperaturą pozwala wyeliminować 1/3 kosztów energii. Przy rosnących cenach energii i spadających stopach procentowych okres amortyzacji może być krótszy, a przyszłe zyski większe.
Dodatkowe oszczędnościPoprzez wyłączanie i ściemnianie obwodów świetlnych zależnie od pory dnia lub poziomu oświetlenia zewnętrznego można zaoszczędzić często ponad 50% zużywanej dotychczas energii. W ten sposób ulega także więcej niż podwojeniu czas eksploatacji opraw oświetleniowych i źródeł światła, co daje znaczną dodatkową oszczędność w nakładach na konserwację.
Warunki pracy w budynku mają również duży wpływ na efektywność pracowników. Według badań laboratorium Pacific Northwest departamentu ds. energii Stanów Zjednoczonych (US Department of Energy) warunki panujące w pomieszczeniach zamkniętych mają 10% wpływu na efektywność pracowników a szacowane straty w efektywności, spowodowane dyskomfortem pracowników, są większe niż 15% wszystkich kosztów związanych z pracą zatrudnionych ludzi.
Poza kwestią kosztów i oszczędności eksploatacji bezpośrednich istotne są także inne możliwości wpływające na ogólną opłacalność budynku. W systemie KNX (EIB) poprzez proste dołączanie dodatkowych elementów mogą być realizowane funkcje takie jak: nadzór nad zużyciem energii (celem uniknięcia przekraczania przydziału mocy), indywidualne rozliczanie użytkowników, sterowanie grupami odbiorników, sterowanie zdalne, monitorowanie stanów.
Podsumowanie i wnioskiCykl życia budynku trwa około 40 lat. Zaczyna się bardzo krótkim okresem gwarancyjnym, po którym następuje czas eksploatacji i obsługi. Po około 7-10 latach budynek musi przejść pierwszy remont. Po pierwszym remoncie budynek jest ponownie eksploatowany przez kolejne 15 lat, po czym poddawany jest generalnemu remontowi. W ciągu cyklu życia 11% wszystkich kosztów związanych z budynkiem to koszty budowy, 14% - koszty finansowania inwestycji w jej pierwszym etapie, 25% to koszt remontów, również 25% to koszty energii, a pozostałe 25% pochłania bieżące użytkowanie budynku.

Automatyka instalowana jest w obiekcie w czasie jego budowania. Koszt powstawania budynku wynosi tylko 11% kosztów w całym cyklu jego życia. W tych 11% tylko około 1-2% to koszt systemów sterowania, czyli bardzo mała część. Te 1-2% ma wpływ na ograniczenie 75% kosztów związanych z późniejszym użytkowaniem budynku.
* Polska powinna wdrożyć Dyrektywę Unii Europejskiej 2002/91/E/EC o charakterystyce energetycznej budynków. (Polska skorzysta jednak z dostępnego dla nowych członków "okresu odroczenia". Wprowadzenie przepisów wynikających z dyrektywy nastąpi do roku 2009)
W myśl założeń dyrektywy każdy, szczególnie nowopowstający lub remontowany budynek, ma być oceniany pod względem efektywności energetycznej. Miarą takiej efektywności jest ilość energii zużywana na standardowe użytkowanie budynku, w tym: ogrzewanie, ciepłą wodę, klimatyzację, wentylację i oświetlenie. W przypadku budynków powstających lub remontowanych będzie to ilość wyliczona przez projektanta, w przypadku budynków istniejących - rzeczywiście zużywana ilość energii. Celem wprowadzenia dyrektywy na terenie państw UE jest zmniejszenie emisji szkodliwych substancji do atmosfery oraz zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego państw członkowskich poprzez ograniczenie ich zapotrzebowania na energię pozyskiwaną z kurczących się źródeł naturalnych. Dyrektywa nakłada też obowiązek poprawienia efektywności energetycznej danego budynku. Poprawa ta ma uwzględniać klimat danego kraju oraz opłacalność wprowadzania nowych rozwiązań. Należy, więc obniżać zużycie energii przy wykorzystaniu nowoczesnych rozwiązań. Obowiązkowe stanie się wprowadzanie do nowego projektu alternatywnych źródeł energii lub rozwiązań pozwalających na jej oszczędzanie (np. kolektory słoneczne, wentylacja z odzyskiem ciepła, pompy ciepła, system automatyki budynkowej). Znaczną rolę w poprawieniu efektywności energetycznej ma odgrywać poprawne zaizolowanie budynków i stosowanie stolarki energooszczędnej zamontowanej w spełniający odpowiednie standardy sposób. Cytując dyrektywę: "Efektywność energetyczna budynku powinna uwzględniać jakość środowiska wewnętrznego, celem wyeliminowania nieprawidłowości takich jak np. niewłaściwa wentylacja [...]
Budynek z etykietą Dobrze znany jest fakt, że urządzenia techniczne mają swoją etykietę efektywności energetycznej. Podobny dokument - certyfikat (świadectwo) efektywności energetycznej - będzie otrzymywał budynek, a także poszczególne mieszkania. Certyfikat będzie zawierać informacje o ilości zużywanej energii. Od 2009 dokument będzie konieczny do oddania nowego budynku, a także do sprzedaży lub wynajmu budynku istniejącego. Będzie ważny przez 5 lat i stanowić będzie informację, czy i w jakim zakresie budynek spełnia określone ustawowo wymagania.