Високим будівлям високі технології

Високим будівлям високі технології

У XX в. «Висотки» Москви можна було перелічити на пальцях: 7 «сталінських», будови Нового Арбата, Будинок туриста, готель «Національ». У наші дні хмарочоси – вже практично буденність: у 2003 р. побудовані комплекси «Едельвейс» (43 поверхи, 176 м) і «Червоні Вітрила» (48 поверхів, 179 м), в 2004 р. – «Воробйови Гори» (49 поверхів , 188 м) і «Тріумф Палас» (59 поверхів, 225 м, з шпилем – 264 м) – найвища житлова будівля в Європі. Схоже, це тільки початок: у рамках програмки «Нове кільце Москви» намічено будівництво 60 «висоток» (30-50 поверхів) між Садовим і Третім транспортним кільцем, а в Міжнародному діловому центрі "Москва-Сіті» планується звести близько 20 хмарочосів (понад 300 м), найвищим з яких буде башта «Росія» (118 поверхів, 612 м) за проектом англійського архітектора Нормана Фостера.

Найвищий будинок повинен бути «розумним»

Така масштабна архітектура повинно швидкому розвитку технологій, і не тільки лише лад. Для звичайної експлуатації висотних будівель необхідно використовувати до 50 інженерних систем (тепло-і водопостачання, вентиляції, пожежної і т.д.), велика частина яких підлягає автоматизації і управління.

Фахівці радять робити єдину систему автоматизації та диспетчеризації інженерного обладнання для всього будови. Краще всього, якщо вона будується за модульним принципом, тобто підтримує можливість підключення нових областей контролю. І, природно, така система повинна володіти високою надійністю, маючи на базі децентралізовану локальну мережу.

Практика показує, що розумові складові систем життєзабезпечення (контролери та мікропроцесори, блоки інтеграції, комплекс управління і ПО) складають до 15% загальної ціни всіх систем. При всьому цьому вони дають щорічну економію до 20% витрат на енерго-і водопостачання будови і окупаються вже через 3-5 років експлуатації.

«Мозок» будинку

Для взаємодії окремих підсистем інженерного обладнання та автоматичного оперативного контролю та управління потрібна диспетчерська структура. У 1970-і рр.. південноамериканські інженери розробили еталон і протокол передачі сигналів Building Management System (BMS). На його базі була створена 1-ша централізована система розумового управління будівлею. Пізніше були розроблені й інші еталони і системи, які утворили клас SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) або, у вітчизняній практиці, АСУ ТП (автоматичні системи управління технологічними процесами).

Принципово в складі АСУ ТП можна виділити три багатофункціональні частини:

периферійне устаткування – датчики (температури, тиску тощо) і виконавчі механізми (клапани, приводи і т.д.);

контролери, або міні-комп'ютери, в всеохоплюючих системах зазвичай мають модульну структуру;

термінали управління – АРМ диспетчерів, обладнані моніторами, куди надходять дані від устаткування і контролерів однієї або декількох інженерних систем, і консолями, які дозволяють регулювати характеристики цих систем.

При всьому цьому, якщо раніше шафи автоматики і електрики встановлювали окремо, то на даний момент їх все частіше поєднують. Це знижує число кабельних з'єднань і збільшує загальну надійність системи.

Точка збірки

До середини 1990-х рр.. виробники компонент автоматизації застосовували «закриті» протоколи. Це зобов'язувало замовників використовувати устаткування в один прекрасний момент избранного постачальника для автоматизації всіх систем. Але діапазон інженерних систем так широкий, що повний асортимент інструментів автоматизації не може запропонувати жодна компанія. Тому виникає завдання обміну інформацією між устаткуванням різних марок. Вирішити її можна за допомогою протоколів уніфікації, найбільш поширеними серед яких зараз LON і BАСnet. 1-ий вживається в бізнес-центрі «Багратіон» і штаб-квартирі РЖД (МПС), другий – в будівлі компанії «Лукойл» на Великій Ординці і в новенькому Льодовому палаці в Казані; в штаб-квартирі компанії ТНК-BP на Стародавньому Арбаті задіяні обидва, що планується зробити і в башті «Федерація». Також системи автоматизації нерідко будують на базі протоколів ModBus, RS-485 і промисловий Ethernet.

Інший варіант – використовувати промислову шину (Foundation Fieldbus («FieldBus»)), апаратно-програмний посередник для цифрових пристроїв, що вміє перетворювати різні протоколи. Загальновизнаним еталоном стала шина PROFIBUS. Розроблена компанією Siemens (Німеччина), вона стрімко поширилася в Європі, а зараз вживається і в Китаї. Для шини створено величезну кількість провідних і ведених пристроїв, і діапазон її впровадження дуже широкий – від виробництва до офісних і житлових будівель. Рівномірно цей еталон «обживається» і в Росії: PROFIBUS включена в системи автоматизації на ряді станцій газопроводів «Уренгой-Петровськ» і «Ямал-Європа». Також з промислових шин можна іменувати CAN, AS-Interface, і InterBus.

Автоматизація «зверху»

Один з показових прикладів розумового висотного будови – башта «Захід» (242 м) в комплексі «Москва-Сіті». У вежі автоматизовано 45 інженерних систем, що включають порядка 7500 одиниць устаткування, 1500 з яких об'єднані сучасною BMS-системою Metasys М5 компанії Johnson Controls.

Нижній рівень управління складають мережеві мікропроцесори NCM300/NCM350 (працюють по протоколу ARCnet або Ethernet) і N30 (протокол BACnet). Вони забезпечують моніторинг аварійних сигналів, збір і запис статистичних даних (час роботи обладнання, енергоспоживання і т.д.) приєднаних систем. Оператор може тримати під контролем ці пристрої як з робочої станції, так і з терміналу VT100.

Локальні контролери управління DX-912х підтримують мережу LonWorks і підключаються до системи Metasys через шину N2E. Вони мають аналогові і цифрові входи / виходи і забезпечують обмін інформацією між виконавчими пристроями і АРМ диспетчера.

Верхній рівень управління представляє робоча станція диспетчера M5 Workstation. Це набір програм, що працюють в середовищі Microsoft Windows, тому їх можна встановити на звичайний ПК. Може бути як локальне підключення, так і віддалене (по виділеній лінії чи через модем) – в даному випадку вживається рішення Metasys Web Access. Контроль і розмежування прав доступу до АРМ диспетчера забезпечує підсистема M-Password. Додатки M5 Workstation мають вдалий інтерфейс, гнучкі опції (включаючи програмування), різні види відображення й аналізу інформації. В одній локальній мережі може працювати декілька АРМ диспетчера, кожне з яких тримає під контролем відразу до 25 субсетей управління.

Завдяки багаторівневій розподіленій архітектурі комплекс управління Metasys об'єднує системи життєзабезпечення будівлі в цілісну відмовостійку інфраструктуру. Модульний принцип організації і широкі здібності масштабування дозволяють підключати до системи до 32 тисяч точок контролю. Для інтеграції в систему управління пристроїв сторонніх виробників вживається модуль Metasys Integrator.

Автоматизація «знизу»

Сучасні виробники оснащують інженерне обладнання елементами автоматики різного рівня – від датчиків до шаф управління і терміналів.

Якщо взяти для прикладу інженерні мережі, можна виділити компанію GRUNDFOS, що випускає широкий діапазон насосів. Так, для моніторингу та контролю роботи каналізаційних насосів була розроблена система Modular Controls (зараз шафи управління на базі цієї розробки випускаються російською заводі концерну в підмосковній Істрі). Вона включає різні складові і програмки, які можна поєднувати в узгодженні з розміром і рівнем труднощі керованого об'єкта.

«Мозок» Modular Controls – пристрій CU 401 з цифровими і аналоговими входами / виходами, контролююче до 6 насосів. Програмки управління насосами завантажуються за допомогою карт пам'яті CompactFlash, а GSM-модуль забезпечує бездротове віддалене управління через ПК або з мобільного телефону (SMS-сервіс).

В якості інтерфейсу між системою і оператором можна використовувати ПК або приєднувану панель OD 401. Вона реалізує логічне, інтуїтивно зрозуміле управління, дозволяючи робити опції характеристик системи. Стан системи відображається в графічному і текстовому вигляді (написи і повідомлення на російському або британському мовами). Журнал аварій гарантує жваве і чітке виявлення проблем, а кодовий захист – санкціонований доступ до системи управління.

Подібні системи для інших видів мереж життєзабезпечення і безпеки були застосовані при будівництві одного з великих хмарочосів «Москва-Сіті» – «Північної башти». Система пожежогасіння цієї будови складається з спринклерних систем і пожежних кранів, де встановлені різні композиції насосів GRUNDFOS серій ТР і CR. Всі ці агрегати через шини PROFIBUS зведені в єдину мережу і управляються з єдиної диспетчерської «Північної башти». Таким макаром забезпечується безпека всіх рівнів «висотки» – від багаторівневого підземного гаража і стилобату до 27 поверху центрального атріуму.

Енергозберігаючі технології та інтегровані системи автоматизації роблять подібне обладнання симпатичним для використання в тому числі і на різних побутових і промислових об'єктах. Воно працює у Великому театрі і храмі Христа Спасителя в Москві, в Маріїнському театрі і Ермітажі в Санкт-Петербурзі, також у міських будівлях і водоканалах багатьох міст Росії – від Нижнього Новгорода до Хабаровська.

Реалізуючи інновації в галузі будівництва та архітектури, проектувальники висотних будівель вживають провідні технології та в системах життєзабезпечення. Беручи до уваги, що дещиця цих систем складає від 30 до 50% загальної ціни об'єкта, слід задуматися про аспектах вибору вже на етапі проектування. Установка надійного устаткування є непоганою інвестицією, яка забезпечить зручність і довговічність експлуатації хмарочоса.

Джерело: gradostroitel.com.ua