Κατασκευάζοντας πιο έξυπνα: Αυτόματος έλεγχος φωτισμού

Άρθρο του κ. Shahid Khan*

Η ζήτηση για πιο έξυπνα κτίρια αναμένεται να εκτοξευθεί, καθώς οι επιχειρήσεις επιστρέφουν στην  κανονικότητά τους. Στο παρόν άρθρο εξετάζουμε τους καλύτερους τρόπους  με τους οποίους οι ειδικοί μπορούν να δημιουργήσουν έξυπνες εγκαταστάσεις φωτισμού, βοηθώντας ταυτόχρονα στο να επιτευχθούν οι στόχοι ενεργειακής απόδοσης…

Έξυπνα κίνητρα

Αν θεωρήσουμε ότι έχει προκύψει κάτι καλό από την πανδημία του κορονοϊού, αυτό είναι το ανανεωμένο κίνητρο από όλους τους κλάδους της οικονομίας και της εκτελεστικής εξουσίας για μια κοινωνία πιο «πράσινη» και αυτάρκη ενεργειακά.

Αν σε αυτό προσθέσουμε τις πρόσφατες εξελίξεις στις «πράσινες» τεχνολογίες και την αλλαγή στη νομοθεσία για το κλίμα, όπως το στόχο «Net Zero Carbon 2050» (Μηδενικό Αποτύπωμα Άνθρακα 2050), αντιλαμβανόμαστε ότι η ενεργειακή αποδοτικότητα γίνεται απαραίτητη για όσους κατασκευάζουν πιο πράσινα, πιο καθαρά και πιο έξυπνα κτίρια. Το ίδιο ισχύει και για όσους επιθυμούν να αναβαθμίσουν τις κατασκευές τους.

Έξυπνος φωτισμός: Τέχνασμα ή σωτήρας;

Ο φωτισμός στα κτίρια είναι μια σημαντική πηγή παγκόσμιων εκπομπών άνθρακα, που υπολογίζεται στο 20% – 40% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας ενός κτιρίου. Για να μην αναφέρουμε και το ενσωματωμένο κόστος άνθρακα που σχετίζεται με την κατασκευή προϊόντων φωτισμού.

Η «αποδοτικότητα» είναι όρος από μόνος του ιδιαίτερα ευρύς, αλλά στο πλαίσιο του φωτισμού σημαίνει κυρίως την προσπάθεια διατήρησης των δαπανών ενέργειας ενός κτιρίου στο χαμηλότερο δυνατό επίπεδο, χωρίς να θυσιάζεται η άνεση του χρήστη και οι λειτουργικές του απαιτήσεις.

Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός τεχνολογιών για έξυπνες εγκαταστάσεις φωτισμού, τόσο για ενσύρματα όσο και για ασύρματα δίκτυα, όπως είναι οι τεχνολογίες DMX 512, KNX, Zigbee και Bluetooth. Ωστόσο, για τους απλούς πλην όμως λειτουργικούς αυτοματοποιημένους ελέγχους φωτισμού, το DALI είναι στην πρώτη θέση.

Γνωρίστε το DALI

DALI είναι αρκτικόλεξο από τις λέξεις «Digital Addressable Lighting Interface». Πρόκειται για ένα  πρωτόκολλο διασύνδεσης ψηφιακής επικοινωνίας μεταξύ ηλεκτρονικού εξοπλισμού φωτισμού (όπως είναι ηλεκτρονικοί μετασχηματιστές κλπ.). Δεν πρόκειται για προϊόν αλλά για πρωτόκολλο ανοιχτού κώδικα:  Ένα κοινό σύνολο κανόνων και εντολών που πρέπει να ακολουθεί κάθε συσκευή σε ένα δίκτυο.

Το DALI υποστηρίζεται από τους περισσότερους κατασκευαστές συστημάτων ελέγχου και φωτισμού παγκοσμίως. Επομένως, ένα δίκτυο μπορεί να εγκατασταθεί χρησιμοποιώντας μια απλή καλωδίωση 5 πυρήνων LV (βλ. εικόνα 1) χωρίς να απαιτείται διαχωρισμός και ένα σχετικά απλό σύστημα θέσης σε λειτουργία, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται μία από τις πιο οικονομικές λύσεις. Σε κάθε στοιχείο ενός δικτύου ανοικτού κώδικα DALI εκχωρείται μια «διεύθυνση» την οποία χρησιμοποιεί ένας κεντρικός υπολογιστής για να κοινοποιήσει τις εκ των προτέρων προγραμματισμένες οδηγίες του.

Για παράδειγμα, ένα σετ από φώτα μπορεί να προγραμματιστεί να ανάβει μόλις το πρώτο άτομο εισέλθει στο γραφείο το πρωί, και να σβήσει όταν κανείς δεν είναι παρών σε ένα δωμάτιο ή σε έναν όροφο. Μπορεί επίσης να αυξομειώνεται ο φωτισμός όλη την ημέρα ή να ενεργοποιούνται οι περσίδες ρυθμίζοντας το φυσικό φως που έρχεται από έξω.

Οι δυνατότητες είναι σχεδόν απεριόριστες, καθώς ο μέγιστος αριθμός κόμβων (μοναδικών διευθύνσεων) είναι 64 σε ένα μόνο δίκτυο και βασίζονται στην ακολουθία προγραμματισμού αισθητήρων και ενεργοποιητών οι οποίοι ανταποκρίνονται στα καθορισμένα σημεία εισόδου στο σύστημα, στο στάδιο της θέσης σε λειτουργία.

Η εξοικονόμηση ενέργειας και κόστους που προσφέρουν τα συστήματα DALI συμβάλλει στη σχετικά σύντομη απόσβεση, ιδίως σε μεγαλύτερα γραφεία και χώρους διαμονής όπως είναι φοιτητικές εστίες, νοσοκομεία ή κέντρα φροντίδας ηλικιωμένων.

Εξυπνότερα κτίρια και εξυπνότεροι διαχειριστές εγκαταστάσεων

Τα έξυπνα συστήματα φωτισμού μπορούν να κάνουν τη ζωή ευκολότερη για τους διαχειριστές των εγκαταστάσεων. Ο φωτισμός έκτακτης ανάγκης μπορεί να δοκιμαστεί χωρίς ανθρώπινη αλληλεπίδραση, εφόσον τα φώτα έχουν προγραμματιστεί σωστά. Οι παράμετροι μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να ελέγχουν αυτόματα τους συνδέσμους ανά μήνα, ανά εξάμηνο ή ετησίως, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του BS EN 5266, και να δημιουργηθούν παράλληλα οι αντίστοιχες ηλεκτρονικές αναφορές.

Αυτές οι αναφορές μπορούν στη συνέχεια να παραμένουν τοπικά σε διακομιστές, να στέλνονται μέσω e-mail σε συγκεκριμένα άτομα ή να αποθηκεύονται σε σύστημα cloud, παρέχοντας ένα ισχυρό αρχείο συντήρησης.

Καθώς ο κάθε μετασχηματιστής έχει μια μοναδική διεύθυνση, η ανίχνευση σφαλμάτων γίνεται επίσης μια ευκολότερη διαδικασία. Οι αναφορές σφαλμάτων μπορούν να δημιουργούνται αυτόματα και να εντοπίζεται εύκολα ένα ελαττωματικό στοιχείο. Στη συνέχεια μπορεί να λαμβάνεται μια απόφαση βάσει των δεδομένων και να αποστέλλεται ένας μηχανικός για την επίλυση του προβλήματος, εξοικονομώντας χρόνο και χρήματα κατά την όλη διαδικασία.

Νέες προκλήσεις

Όπως συμβαίνει με οποιοδήποτε νέο σύστημα, υπάρχουν κίνδυνοι και προκλήσεις που πρέπει να ληφθούν υπόψη από εργολάβους και εγκαταστάτες. Τα αυτόματα συστήματα ελέγχου φωτισμού ενδέχεται να εξελιχθούν σε μια απότομη «γνώση» για τους διαχειριστές που δεν είναι ιδιαίτερα εξοικειωμένοι με τα έξυπνα συστήματα. Το DALI είναι ένα πρώτο σημαντικό βήμα, λόγω της απλότητας και της ευκολίας στην εγκατάσταση.

Επίσης, ο αρχικός προγραμματισμός ενδέχεται να είναι κοπιώδης, όταν γίνεται η εγκατάσταση του συστήματος για πρώτη φορά. Όπως συμβαίνει με οποιοδήποτε πρωτόκολλο ανοιχτού κώδικα, υπάρχει πρόσθετος κίνδυνος κυβερνοεπιθέσεων. Ωστόσο, ο κίνδυνος αυτός μπορεί να μετριαστεί χρησιμοποιώντας κλειστά δίκτυα και εφαρμόζοντας ισχυρά μέτρα ασφαλείας.

Για αυτό, οι μηχανικοί πρέπει να έχουν άριστες γνώσεις του βασικού προγραμματισμού και των συστημάτων ασφαλείας, πριν κάνουν τις έξυπνες εγκαταστάσεις φωτισμού μέρος του «οπλοστασίου» τους.

Σύνδεση με HVAC

Το DALI προορίζεται μόνο για χειριστήρια φωτισμού. Ωστόσο, για συνδυασμένο έλεγχο φωτισμού και συστημάτων θέρμανσης, εξαερισμού, κλιματισμού και ψύξης (τα οποία συστήματα είναι γνωστά ως HVAC [αρκτικόλεξο από τις λέξεις heating, ventilation & air conditioning] και χρησιμοποιούν διαφορετικό πρωτόκολλο ανοιχτού κώδικα που ονομάζεται BACnet), μπορούν να δημιουργηθούν διαφορετικά πρωτόκολλα για να λειτουργούν από κοινού, χρησιμοποιώντας μια «πύλη».

Η πύλη θα μεταφράζει ένα πρωτόκολλο –σε αυτή την περίπτωση το DALI– σε ένα που θα μπορεί να χρησιμοποιήσει το BACnet και το οποίο θα μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας ενιαίο σύστημα διαχείρισης κτιρίων, μέσω μιας διεπαφής χρήστη (βλ. εικόνα 2, όπου το I/O σημαίνει μια συσκευή εισόδου ή εξόδου στο δίκτυο).

Το μειονέκτημα εδώ είναι ότι η ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων επιβραδύνεται, αν και εξακολουθεί να είναι σε μεγάλο βαθμό επαρκής για τις εφαρμογές των υπηρεσιών κτιρίων.

Αν και σε ένα βαθμό όλο αυτό είναι προς το παρόν εκτός του «κόσμου του ηλεκτρολόγου», θα πρέπει οι εργολάβοι και οι εγκαταστάτες να γνωρίζουν τα συστήματα αυτοματισμού θέρμανσης, εξαερισμού, κλιματισμού και ψύξης, καθώς η ζήτηση για αυτά –αλλά και για το συνολικό αυτοματισμό κτιρίων, όπως και για τα συστήματα ελέγχου– είναι πιθανό να αυξηθεί.

Φωτίζοντας το μέλλον

Οι αυτόματοι ψηφιακοί έλεγχοι φωτισμού υπάρχουν εδώ και αρκετό καιρό, και το βέβαιο είναι ότι ήρθαν για να μείνουν. Συμβάλλουν στην καλύτερη λειτουργία και ενεργειακή απόδοση των κτιρίων και μπορούν να προσαρμοστούν σε ένα σχεδόν απεριόριστο εύρος αναγκών των χρηστών. Οι εγκαταστάτες θα πρέπει να το δουν ως ευκαιρία να αναπτυχθούν και να προσφέρουν την απαραίτητη τεχνογνωσία στους διαχειριστές εγκαταστάσεων.

Σημ.: Το άρθρο είναι ευγενική προσφορά της Ένωσης Εργοληπτών Ηλεκτρολόγων Βρετανίας ECA (Electrical Contractor’s Association), η οποία δεν φέρει καμία ευθύνη για την ακρίβεια της μετάφρασης.

Μπορείτε να δείτε το αρχικό άρθρο στην ιστοσελίδα www.ecatoday.co.uk υπό τον τίτλο: «Building smarter: automated lighting controls».

Ελέγξτε επίσης

Οι εξελίξεις στον κλάδο των ανελκυστήρων στο επόμενο τεύχος του «Ηλεκτρολόγου»

Eκτενές αφιέρωμα με πλούσια αρθρογραφία για τις εξελίξεις στον κλάδο των ανελκυστήρων, φιλοξενεί στο επόμενο …