DIPLOMSKI RAD - repozitorij.fsb.hrrepozitorij.fsb.hr/960/1/29_06_2010_Diplomski_rad.pdf · Sveuĉilište u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnje DIPLOMSKI RAD AUTOMATSKO UPRAVLJANJE

Sveuilite u Zagrebu

Fakultet strojarstva i brodogradnje

DIPLOMSKI RAD

AUTOMATSKO UPRAVLJANJE NISKOENERGETSKOM KUOM

Mentor: prof. dr. sc. Mladen Crnekovi

Filip Matea

Zagreb, 2010.

Automatsko upravljanje niskoenergetskom kuom Diplomski rad

___________________________________________________________________________

Filip Matea 2

Izjava

Izjavljujem pod punom materijalnom i moralnom odgovornou da sam diplomski rad

izradio samostalno, dostupnom literaturom, te iskljuivo znanjem steenim na Fakultetu

strojarstva i brodogradnje, Sveuilita u Zagrebu uz veliku pomo mentora prof. dr. sc.

Mladena Crnekovia kojemu ovim putem duboko zahvaljujem.

Od srca zahvaljujem svojim roditeljima na moralnoj i materijalnoj potpori bez kojih

ne bih mogao zavriti ovaj studij.

U Zagrebu, srpanj 2010.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 3

Saetak:

Ovaj diplomski rad na temu automatskog (inteligentnog) upravljanja

niskoenergetskom kuom ima naglasak na automatizaciju kue odnosno na sustav za

upravljanje stambenim objektom s ciljem da se postignu to vee utede energije. Danas su

razvojem tehnologije postignuti visoki rezultati u graevini kada govorimo o utedi energije i

karakteristikama materijala. Kada jo dodamo i mogunost inteligentnog i ekonominog

upravljanja takvim objektima utede energije se drastino poveavaju.

Na samom poetku opisuje se prva (pasivna) razina projektiranja gdje su opisani

temeljni pojmovi iz graevinske struke o pasivnim i niskoenergetskim kuama, te naini na

koje se moe doi do utede u energiji gradnjom takvih stambenih objekata. U radu je

prikazan idejni projekt jedne niskoenergetske kue, te na temelju toga je projektirana aktivna

razina odnosno upravljaa razina. Na aktivnoj razini koju je mogue mijenjati tijekom vijeka

eksploatacije su definirani svi sustavi i njihove komponente nad kojima e se vriti

upravljanje. Upravljanje je izvedeno na sustavima koji su najvei potroai energije u objektu,

te na sustavima koji mogu utjecati na utedu energije, kao to su na primjer grijanje/hlaenje,

rasvjeta, elektrine utinice i rolete. Komponente koje se koriste za kontrolu sustava takoer

imaju namjenu utede energije. Za senzore i prekidae, koji koriste beinu tehnologiju, nije

potreban vanjski izvor energije kao to su elektrini vodovi i baterije, ve se napajaju

samostalno solarnim panelima ili pretvorbom gibanja u elektrinu energiju proizvedenom od

strane korisnika.

U daljnjim razmatranjima definiran je algoritam upravljanja sustava podnog grijanja,

odnosno nain na koji se upravljanje vri, te kako se sustav ponaa u odreenim trenucima

gdje dolazi do izraaja naziv inteligentni sustav. On se na temelju ulaznih varijabli (stanja) iz

senzora ponaa prema unaprijed definiranim naredbama.

Nakon projektiranja inteligentnog stambenog objekta izvrena je procjena vrijednosti

investicije ovakvog sustava i naina gradnje, te u kojem bi periodu takva gradnja sa takvim

sustavom bila amortizirana. Na samom kraju izvrena je procjena utede u energiji na temelju

informacija sa interneta koja se kao takva mogu koristiti samo prilikom grubih prorauna

utede energije budui da je nemogue praktino izvesti mjerenja.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 4

Sadraj:

1. Uvod ................................................................................................................................. 10

2. Energetski uinkoviti objekti ........................................................................................... 12

2.1 Niskoenergetske kue (low energy house) ................................................................ 13

2.2 Pasivne kue (passive house, ultra-low energy house).............................................. 15

2.3 Kue nulte energije .................................................................................................... 18

2.4 Autonomne kue ........................................................................................................ 19

2.5 Kue s vikom energije .............................................................................................. 19

3. PROTOKOLI ................................................................................................................... 21

3.1 X-10 PROTOKOL ..................................................................................................... 22

3.1.1 to je X-10 ......................................................................................................... 22

3.1.2 Princip rada ........................................................................................................ 23

3.1.3 Problematika X-10 protokola ............................................................................. 28

3.2 EIB/KNX PROTOKOL ............................................................................................. 29

3.2.1 Prednosti EIB/KNX protokola ........................................................................... 31

3.2.2 Konvencionalna upravljaa tehnologija ............................................................. 31

3.2.3 Koritenje EIB/KNX upravljake tehnologije ................................................... 32

3.2.4 Primjeri primjene EIB/KNX protokola .............................................................. 33

3.2.5 Izvedbe EIB/KNX protokola ovisno o mediju ................................................... 36

3.3 Beini naini prijenosa informacija ......................................................................... 38

3.3.1 KNX i Wireless kontrola .................................................................................... 41

3.3.2 Z-WAVE ............................................................................................................ 41

3.3.3 EnOcean ............................................................................................................. 43

3.3.4 KNX.RF ............................................................................................................. 44

4. Izvedbeni projekt niskoenergetske kue .......................................................................... 46

4.1 Tehniki opis ............................................................................................................. 46

4.1.1 Uvod ................................................................................................................... 46


___________________________________________________________________________

Filip Matea 5

4.1.2 Namjena graevine ............................................................................................. 46

4.1.3 Oblik i veliina graevinske parcele .................................................................. 46

4.1.4 Smjetaj graevine na parceli i nain izgradnje ................................................. 47

4.1.5 Veliina i povrina graevine ............................................................................. 47

4.1.6 Ureenje parcele ................................................................................................. 47

4.1.7 Oblikovanje ........................................................................................................ 47

4.1.8 Nain prikljuenja na javnoprometnu povrinu i promet u mirovanju .............. 48

4.1.9 Zagrijavanje objekta ........................................................................................... 48

4.1.10 Komunalna infrastruktura .................................................................................. 48

4.1.11 Zatita od poara ................................................................................................ 49

4.1.12 Toplinska zatita ................................................................................................. 49

4.1.13 Akustina zatita ................................................................................................ 55

4.1.14 Hidrauliki proraun .......................................................................................... 56

4.2 Grafiki dio ................................................................................................................ 61

5. Automatizacija sustava niskoenergetske kue ................................................................. 66

5.1 Podno grijanje ............................................................................................................ 66

5.2 Rasvjeta ..................................................................................................................... 68

5.3 Utinice ...................................................................................................................... 68

6. Komponente za automatizaciju objekata .......................................................................... 70

6.1 Prijemnici/Kontroleri ................................................................................................. 70

6.1.1 SRC-DO8 230V tip 1 ......................................................................................... 70

6.1.2 SRC-DO8 230V tip 3 ......................................................................................... 73

6.1.3 SRC-DO Lighting 230V ..................................................................................... 75

6.2 Senzori ....................................................................................................................... 77

6.2.1 Kontaktni senzor SRW01 ................................................................................... 77

6.2.2 Senzor pomaka kvake prozora SRG01 ............................................................ 79

6.2.3 Beini prekidai ................................................................................................ 80


___________________________________________________________________________

Filip Matea 6

6.2.4 Temperaturni senzori serije SR04x .................................................................... 82

6.2.5 Senzor prisutnosti SR-MDS solar ...................................................................... 83

7. Plan instalacija sustava automatizacije ............................................................................ 85

8. Algoritam upravljanja sustava grijanja ............................................................................ 89

9. Vrijednost investicije automatizacije sustava .................................................................. 90

10. Postizanje uteda .............................................................................................................. 91

10.1 Aktivno upravljanje podnim grijanjem .................................................................. 91

10.2 Aktivno upravljanje elektrinim utinicama .......................................................... 92

10.2.1 Proraun utede elektrine energije .................................................................... 94

11. Zakljuak .......................................................................................................................... 96


___________________________________________________________________________

Filip Matea 7

Popis slika:

Slika 1. - Sokratova kua .......................................................................................................... 13

Slika 2. - Prikaz koritenih protokola u kunoj automatizaciji u svijetu .................................. 21

Slika 3. - Prolasci sinusa kroz nulu .......................................................................................... 24

Slika 4. - Komplementarni bitovi - binarno 1 (lijevo) i binarno 2 (desno) ....................... 24

Slika 5. - Start kod .................................................................................................................... 25

Slika 6. - Slovni kodovi ............................................................................................................ 26

Slika 7. - Brojani kodovi ........................................................................................................ 26

Slika 8. - Kodovi naredbi ......................................................................................................... 27

Slika 9. - Prikaz paketa naredbe ............................................................................................... 27

Slika 10. - Nain povezivanja EIB/KNX mree ureaja .......................................................... 30

Slika 11. - Konvencionalna tehnologija odvojeni sustavi visoki trokovi kabliranja ........ 32

Slika 12. - Zgrada kontrolirana KNX-om integrirani sustavi, manji trokovi kabliranja ..... 33

Slika 13. - Vodi po EIB/KNX standardu ................................................................................ 36

Slika 14. - Dijagram prolaska topline kroz vanjski zid za najhladniji mjesec (Sijeanj) ......... 51

Slika 15. - Dijagram prolaska topline kroz krov za najhladniji mjesec (Sijeanj) ................... 54

Slika 16. - Presjek prozorskog elementa .................................................................................. 55

Slika 17. - Situacija na P.G.P. .................................................................................................. 61

Slika 18. - Situacija parcele ...................................................................................................... 62

Slika 19. - Tlocrt suterena ........................................................................................................ 63

Slika 20. - Tlocrt prizemlja ...................................................................................................... 64

Slika 21. - Tlocrt kata ............................................................................................................... 65

Slika 22. - SRC-DO8 tip 1 prijemnik ....................................................................................... 71

Slika 23. Shema spajanja elektrinih ventila na kontroler SRC-DO8 ................................... 72

Slika 24. - Shema spajanja ureaja na SRC-DO8 kontroler .................................................... 73

Slika 25. - SRC-DO lighting 230V .......................................................................................... 75

Slika 26. - Tipke na senzoru stanja .......................................................................................... 76

Slika 27. - Kontaktni senzor SRW01 ....................................................................................... 78

Slika 28. - Mjesto postavljanja kontaktnog senzora ................................................................. 78

Slika 29. - Kvaka prozora SRG01 ............................................................................................ 80

Slika 30. - Beini prekida EasySens ..................................................................................... 80

Slika 31. - Dijelovi prekidaa ................................................................................................... 81

Slika 32. - Temperaturni senzor SR04PT ................................................................................. 82


___________________________________________________________________________

Filip Matea 8

Slika 33. - Senzor prisutnosti SR-MDS Solar .......................................................................... 83

Slika 34. Simboli instalacija ..................................................................................................... 85

Slika 35. - Raspored komponenti u suterenu ............................................................................ 86

Slika 36. - Raspored komponenti u prizemlju .......................................................................... 87

Slika 37. - Raspored komponenti na katu ................................................................................ 88

Slika 38. - Algoritam upravljanja ventilima sustava podnog grijanja ...................................... 89


___________________________________________________________________________

Filip Matea 9

Popis tablica:

Tabela 1. - Klimatoloki podaci po mjesecima ........................................................................ 50

Tabela 2. - Globalno sunevo zraenje po mjesecima ............................................................. 50

Tabela 3. - Karakteristike vanjskog zida - YTONG 30 ............................................................ 51

Tabela 4. Karakteristike podrumskog zida - Beton - YTONG ............................................. 52

Tabela 5. - Karakteristike kosog ventiliranog krova ................................................................ 53

Tabela 6. - Karakteristike poda na tlu ...................................................................................... 54

Tabela 7. - Dimenzioniranje jedinica optereenja .................................................................... 57

Tabela 8. - Ukupna koliina sanitarne otpadne vode za stambenu graevinu ......................... 58

Tabela 9. - Tehnike karakteristike prijemnika SRC-DO8 tip 1 .............................................. 73

Tabela 10. - Funkcije kontrolera .............................................................................................. 76

Tabela 11. - Tehniki podaci kontaktnog senzora .................................................................... 78

Tabela 12. - Tehnike karakteristike beinog prekidaa ........................................................ 81

Tabela 13. - Tehniki podaci senzora prisutnosti ..................................................................... 84

Tabela 14. - Cijene komponenata za suteren ............................................................................ 90

Tabela 15. - Cijene komponenata za prizemlje ........................................................................ 90

Tabela 16. - Cijene komponenata za kat .................................................................................. 90

Tabela 17. - Prosjena potronja elektrinih ureaja ............................................................... 92

Tabela 18. - Ureaji koriteni u kuanstvu .............................................................................. 94


___________________________________________________________________________

Filip Matea 10

1. Uvod

Danas imamo sve veom globalizacijom i brzim nainom ivota sve manje vremena za

osobne potrebe. Samim time se stvorila potreba za automatizacijom naeg osobnog

prebivalita kako bi mogli i dalje biti u korak sa takvim nainom ivota. U blioj budunosti

domovi e biti sve vie automatizirani (inteligentniji) i sve prilagoeniji eljama ukuana.

Tako je kroz ovaj projekt objanjen princip rada jednog automatiziranog niskoenergetskog

stambenog objekta, gdje su najvei potroai inteligentno upravljani.

Ideja inteligentne kue postoji ve vie desetljea, a proizala je iz modernog naina

ivota kojem je glavna karakteristika preokupacija na poslovnom planu i neuredan i

neorganiziran privatni ivot. S obzirom da u blioj budunosti nema naznaka bilo kakvih

promjena moemo zakljuit da ideja inteligentne kue bi mogla osigurati udobniji privatni

ivot i tako dati vie prostora i vremena za kreativniji poslovni ivot. Udobniji privatni ivot

podrazumijeva racionalno koritenje slobodnog vremena, utedu energenata kojima zbog sve

manje raspoloivosti cijena na tritu raste. Zapravo, na prvom mjestu podrazumijeva se da je

udobniji ivot, sigurniji ivot i esto je to najvea ograda spram inovacija. Naravno da bi

sustav koji osigurava ove zahtjeve trebao biti jednostavan za koritenje, pouzdan u radu i

ekonomian. Kao i uvijek implementacija ideje je morala priekati odgovarajua tehnika

rjeenja koja su s vremenom postajala sve bolja, a mogunosti automatizacije razliitih

procesa u kuanstvima sve vea. S pojavom jeftine proizvodnje procesora i PC raunala,

mogunosti automatizacije tih procesa postaju gotovo neograniene. S druge strane postavlja

se pitanje da li nam odgovara da nam ivot u tolikoj mjeri ovisi o tehnologiji, te koliko su

ovakvi sustavi ranjivi.

Sustav inteligentnog objekta zatvorit e prozore kada pone kia, spustit e rolete kada

zapue jak vjetar, kontrolirat e i regulirat temperaturu u objektu, rasvjetu i ventilaciju,

sprijeit e poplavu, poar ili istjecanje plina, otvoriti ulaz u dvorite ili vrata garae,

signalizirati neovlateni pristup, omoguiti da se svim funkcijama upravlja iz fotelje

daljinskim upravljaem ili prijenosnim raunalom, iz ureda telefonom ili preko interneta, iz

auta mobitelom i uz to, po elji, javiti svaku promjenu na mobitel, telefon ili raunalo.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 11

Da bi smo postigli najveu utedu energije automatizacijom objekta mora biti

zadovoljena i ona pasivna razina odnosno graevinska razina. Tako je prvo potrebno odabrati

razinu energetske uinkovitosti kue. Jedna od najvanijih karakteristika takvih kua je

izolacija, pa se tako kue dijele na vie razina.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 12

2. Energetski uinkoviti objekti

Visoke cijene energije i globalne klimatske promjene prisiljavaju nas da promijenimo

svoje energetske potroake navike. Zbog injenice da zgrade troe oko 40% od ukupne

potronje energije u SAD-u i Europskoj uniji energetski efikasne zgrade i kue postaju sve

zanimljivije. Trenutno se odvija mnogo dravnih i lokalnih projekata kojima se pokuava

utjecati na ljudsku svijest i time pokuavaju promijeniti potroake navike.

Na primjer:

koristiti javni prijevoz (autobusi, tramvaji, vlakovi, )

kupovati manje i energetski efikasnije automobile

iskljuiti elektroniku koja se ne koristi u danom trenutku (televizija, raunalo, )

kad se kupuje nova elektronika favorizirati proizvode koji su energetski uinkoviti

(oznaeni s A++, A+, A, B).

Sve su ove preporuke i sugestije primjerene u svrhu smanjenja potronje energije, ali

vrlo je teko promijeniti navike potroaa. Osim ovih projekata utjecaja na potroake navike,

u razvoju je i mnogo projekata kojima se smanjuje potronja energije bez velikih intervencija

u ivot potroaa. Na primjer, mogue je optimizirati motore automobila da daju istu snagu uz

manju potronju goriva ili moemo graditi kue koje su energetski puno uinkovitije.

Najjednostavnije reeno, energetski uinkovita kua je kua koja koristi manje

energije od normalne kue. Optimizacija potronje energije i postizanje najbolje mogue

iskoristivosti dostupne energije nije nova ideja. Slino modernim vremenima, u drevnim

vremenima ljudi su se suoavali s problemom konstruiranja kua koje bi imale

zadovoljavajui toplinski komfor, a glavno pitanje im je slino kao i danas bilo kako kue

zimi uiniti toplima, a ljeti hladnima. Ovaj problem prvi je prouavao i zabiljeio Sokrat,

grki klasini filozof, prije gotovo 2500 godina. U ranoj literaturi rjeenje ovog problema je

poznato pod pojmom Sokratova kua (eng. Socratic House). Sokratova kua je hipotetski

opis energetski uinkovite kue. Osnova Sokratovih prouavanja bio je utjecaj kretanja sunca

na poloaj i konstrukcijski oblik kue. Tlocrt Sokratove kue je trapezoidnog oblika s juno

orijentiranom bazom i krovom koji pada prema sjeveru za smanjenje utjecaja udara sjevernih

vjetrova. Sjeverni zid je masivne konstrukcije jer u ono vrijeme nije bilo kvalitetnih


___________________________________________________________________________

Filip Matea 13

izolacijskih materijala pa je to trebalo nadoknaditi debljinom zida. Juno orijentirani trijem

projektiran je tako da blokira visoko ljetno sunce, a istovremeno da proputa niske zimske

zrake sunca duboko u prostorije.

Slika 1. - Sokratova kua

Prema ovom konceptu kue u sjevernoj hemisferi trebale bi biti juno orijentirane, a u junoj

hemisferi sjeverno orijentirane da bi se maksimalno iskoristila solarna energija. Na drugoj

strani morao bi postojati jako dobro izolirani zid kojim se sprjeava gubitak energije.

Danas postoji pet glavnih kategorija energetski efikasnih kua:

niskoenergetske kue (low energy house)

pasivne kue (passive house, ultra-low energy house)

kue nulte energije (zero-energy house or net zero energy house)

autonomne kue (autonomous building, house with no bills)

kue s vikom energije (energy-plus-house)

2.1 Niskoenergetske kue (low energy house)

Ne postoji globalno prihvaena definicija niskoenergetske kue. Zbog velikih

varijacija u nacionalnim standardima, niskoenergetska kua napravljana po standardima jedne

drave ne mora biti niskoenergetska po standardima druge drave. U Njemakoj

niskoenergetska kua (Niedrigenergiehaus) ima ogranienje u potronji energije za grijanje


___________________________________________________________________________

Filip Matea 14

prostorija od 50 kWh/m2 godinje. U vicarskoj je termin niskoenergetska kua definiran

MINERGIE standardom za grijanje prostorija ne smije se koristiti vie od 42 kWh/m2

godinje. Trenutno se kod prosjene niskoenergetske kue u tim dravama dostie otprilike

polovica tih iznosa, odnosno izmeu 30 kWh/m2 godinje i 20 kWh/m

2 godinje za grijanje

prostorija. U Hrvatskoj se prilikom definiranja niskoenergetske kue uzima vrijednost od 40

kWh/m2 to je ekvivalent od 2,7 litara loivog ulja po m2 godinje za grijanje prostorija (kod

nas je klima povoljnija od one u Njemakoj i vicarskoj). Ova vrijednost bi u praksi morala

na jugu biti i znatno nia zbog povoljnije klime.

Niskoenergetske kue u pravilu koriste visoke nivoe insolacije, energetski uinkovite

prozore, niske nivoe proputanja zraka i toplinsku obnovu u ventilaciji za manje energije

potrebne za grijanje i hlaenje. Mogu se takoer koristiti i standardi prema pasivnim solarnim

tehnikama dizajna ili aktivne solarne tehnologije. Takoer se mogu koristiti i tehnologije za

recikliranje topline iz vode koja je koritena kod tuiranja ili u stroju za pranje posua.

Niskoenergetske kue temelj su primjene odrive gradnje tijekom cijelog svog ivotnog

vijeka poevi od graevinskog materijala ija proizvodnja ne optereuje okoli, preko

njihove energetske uinkovitosti i racionalnog troenja energenata tijekom ivotnog vijeka, pa

sve do racionalnog gospodarenja otpadom. Osim toga, niskoenergetske kue pruaju visok

stambeni komfor s ugodnom klimom tijekom cijele godine bez standardnih sustava grijanja i

hlaenja, uz vrlo niske trokove na raun energenata.

Prema gruboj podjeli po postignutim utedama u niskoenergetskoj kui se za

zagrijavanje koristi svega 40 kWh/m2 godinje. Korak dalje ide pasivna kua, kojoj je ime

dao njemaki arhitekt Wolfgang Weiss, koja godinje troi svega 15 kWh/m2, to je

ekvivalentno potronji od jedne litre loivog ulja po m2 stambene povrine godinje, odakle

joj i esto koriteni naziv: jednolitarska kua. Korak dalje je i nulta kua

koja samostalno dostie punu energetsku pokrivenost, a u nekim sluajevima moe

proizvoditi i vikove energije, te se u tom sluaju naziva energanom. Jedan od primjera

energane jest i kua g. Ljube Majdandia u zagrebakom naselju pansko, koja s vremena na

vrijeme isporuuje generiranu elektrinu energiju u elektroenergetski sustav.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 15

2.2 Pasivne kue (passive house, ultra-low energy house)

Openita definicija pasivne kue je: Pasivna kua je zgrada kod koje toplinski komfor

moe biti postignut samo naknadnim grijanjem ili hlaenjem svjee mase zraka, a da kvaliteta

zraka unutar kue bude visoka bez potrebe za recirkulacijom zraka. Neke drave imaju

svoje standarde koji mnogo stroe definiraju pasivne kue. U Njemakoj se izraz Pasivna

kua odnosi na strogi i dobrovoljni Passivhaus standard kojim se definira energetska

efikasnost. U vicarskoj je u upotrebi slian standard - MINERGIE-P. Glavna ideja pasivne

gradnje je koritenje suneve energije za grijanje kue u zimskom periodu i spreavanje upada

sunevog zraenja u ljetnom periodu kako bi se smanjila potreba za hlaenjem. Pasivna kua

jest objekt u kojem se zahvaljujui naelima pasivne gradnje i primjeni naela energetske

uinkovitosti postie ugodna atmosfera bez zasebnog sustava grijanja i klimatizacije. U

usporedbi s klasinom niskoenergetskom kuom, pasivna kua troi i do 80-90% manje

energije, zahvaljujui prema dva osnovna naela na kojima se temelji ovakva energetska

bilanca pasivne kue: uklanjanje toplinskih gubitaka i maksimizacijom slobodnog dobivanja

energije.

U pasivnoj kui, debljina izolacije bi trebala iznositi od 25 do 40 cm, prozori bi trebali

biti s trostrukim ostakljenjem, i vratima koja imaju dobar koeficijent prijelaza topline, te

dobro brtve, ime se znatno smanjuju toplinski gubici, te potrebe za grijanjem. Za opskrbu

svjeim zrakom brine se sustav mehanike ventilacije koji putem izmjene topline, gdje izlazni

i potroeni zrak iz unutranjosti na vioj temperaturi moe prenijeti i do 80% svoje topline na

ulazni zrak. Drugim rijeima, ako je zrak u prostoriji na 20C, a temperatura okolia 0 C,

temperatura ulaznog zraka se moe podignuti i na 16C. Proces je u ljetnim mjesecima

obrnut, tako da izlazni zrak preuzima toplinu ulaznog zraka, odravajui ugodnu temperaturu

u prostorijama bez potrebe za klima-ureajem.

Kako bi se dodatno smanjila energetska neovisnost pasivne kue mogue je ugraditi

sustav grijanja s dizalicom topline koji koristi injenicu da je zemlja na odreenoj dubini na

konstantnoj temperaturi, neovisno o godinjem dobu te ukopavanjem cijevi i cirkulacijom

vode moe, ovisno o godinjem dobu i izvedbi sustava potpomoi sustav

grijanja i pripreme potrone tople vode.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 16

Osim toga, suneva energija je besplatna, te se pored pasivnog koritenja moe

koristiti i aktivno: u sunanim toplinskim kolektorima za zagrijavanje vode, i u

fotonaponskim elijama za proizvodnju elektrine energije.

Na potronju energije u kui utjeu:

Lokacija

Orijentacija

Oblik

Smjetaj i veliina prozora

Rolete

Raspored prostorija

Vegetacija u okolici

Prozori koji se ugrauju u pasivnoj kui su dvostruki ili trostruki, sa staklima s low-e

premazom, punjeni s argonom, prekinutim toplinskim mostom iji je koeficijent prolaza

topline U= 0,8 W/m2K.

Izgradnja pasivne kue je skuplja oko 20%, meutim treba imati u vidu da takva kua

ima smanjenu potronju toplinske i rashladne energije, pa su kotlovi i rashladne jedinice

manjeg kapaciteta, to podrazumijeva i nie investicijske trokove za kotlove, radijatore i

rashladne jedinice.

Standard Passivhaus za centralnu Europu zahtjeva ispunjenje sljedeih zahtjeva:

Kua ne smije koristiti vie od 15 kWh/m2 ili 1 litru lo ulja po m

2 za grijanje i

hlaenje prostorija.

Ukupna potronja energije (energija za grijanje i hlaenje prostorija, topla voda i

struja) ne smije biti vea od 42 kWh/m2 godinje.

Ukupna potronja primarne energija (izvorna energija za elektrinu energiju i slino)

ne smije biti vea od 120 kWh/m2 godinje.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 17

Da bi dobili uvid u rigoroznost ovih zahtjeva moemo napraviti usporedbu kue

napravljene prema Passivhaus standardu s kuama koje su napravljene prema lokalnim

regulacijama u nekim dravama:

U SAD-u kua napravljena prema Passivhaus standardu koristi izmeu 75% i 95%

manje energije za grijanje i glaenje prostorija od kua napravljenih prema trenutnim

zakonima za energetsku efikasnost. Pasivna kua u kampu za njemaki jezik u

Waldsee-u, Minnesota, koristi 85% manje energije od kua napravljenih prema

graditeljskim kodovima Minnesota-e.

U Ujedinjenom kraljevstvu prosjena kua napravljena prema Passivhaus standardu bi

koristila 77% manje energije za grijanje i glaenje prostorija u usporedbi s lokalnim

graevinskim regulacijama.

U Irskoj se rauna da bi tipina pasivna kua koristila 85% manje energije za grijanje

prostorija i bilo bi 94% manje ugljinih emisija u odnosu na kuu napravljenu prema

lokalnim graevinskim regulacijama iz 2002 godine.

Trokovi gradnje pasivne kue su u prolosti bili znatno vei od trokova gradnje

normalne kue, ali s razvojem tehnologija i veom potranjom za specijalno dizajniranim

graevinskim komponentama cijena izgradnje je sad znatno manja nego to je bila. Na

primjer, u Njemakoj je trenutno mogue konstruirati pasivnu kuu za otprilike istu cijenu

kao to je potrebno i za normalnu kuu. Prema dostupnim podacima postoji preko 150.000

razliitih pasivnih kua, kako pojedinanih domainstava i kua u nizu ili manjih stambenih

zgrada, to ne zauuje budui da je u Njemakoj realiziran sustav poticanja pasivne gradnje

kako na nacionalnoj, tako i na lokalnoj razini, a koji ukljuuje povoljne kredite i dodatne

mjere poticanja. U Austriji je tako, do sada realizirano oko tisuu pasivnih kua, a prva u

Hrvatskoj je sagraena u Brestovju kraj Zagreba u realizaciji prof. Ljubomira Mievia, a u

vlasnitvu g. Branka Mihaljeva. Ukupna cijena gradnje pokazala se 20% viom nego u sluaju

klasine gradnje, a nakon isteka perioda amortizacije postignute utede trebale bi se pokazati

drastinima. Naalost, u sustavu poticaja stanogradnje u Hrvatskoj, osim klasinih poreznih

olakica za sada ne postoje direktni poticaji za izgradnju ovakvih niti slinih objekata.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 18

2.3 Kue nulte energije

Kua s nultom neto energetskom potronjom i nultom neto emisijom ugljinog

dioksida godinje naziva se kua nulte energije (eng. zero-energy house). Nulta neto

energetska potronja znai da bi kua nulte energije mogla biti nezavisna od energetske

mree, ali u praksi to znai da se u nekim periodima energija dobiva iz energetske mree, a u

ostalim periodima se vraa u energetsku mreu (zbog toga jer su obnovljivi izvori energije

uglavnom sezonski). Da bi se to postiglo energija se mora generirati unutar kompleksa

koristei obnovljive izvore energije koji ne zagauju okoli. Kue nulte energije zanimljive su

i zbog zatite okolia jer se zbog obnovljivih izvora energije isputa vrlo malo staklenikih

plinova.

Postoji nekoliko detaljnijih definicija kojima se odreuje to zapravo znai kua nulte

energije, a najvee razlike odnose se na definicije unutar Europe u odnosu na Sjevernu

Ameriku.

Nulta neto potronja energije unutar kompleksa (eng. net zero site energy use) - U ovoj

vrsti kue nulte energije koliina energije proizvedena unutar kompleksa koristei

obnovljive izvore energije jednaka je koliini energije koja je potroena unutar

kompleksa. U SAD-u kua nulte potronje definira se ovom definicijom.

Nulta neto potronja izvorne energije (eng. net zero source energy use) - Ova vrsta kue

nulte energije proizvodi istu koliinu energije koju i potroi, a uz to mora proizvesti i

energiju koja se troi prilikom transporta energije do kue. Ovaj tip znai uzima u

kalkulaciju i gubitke prilikom prijenosa elektrine energije. Ova vrsta kue nulte energije

mora generirati vie elektrine energije od kue s nultom neto potronjom energije unutar

kompleksa.

Nulta neto energetska emisija (eng. net zero energy emissions) - Izvan SAD-a i Kanade

kua nulte energije definira se kao kua s nultom neto energetskom emisijom, a to je

poznato jo i kao kua bez ugljinog otiska ili kua bez emisija. Pod ovom definicijom

podrazumijeva se balansiranje ugljinih emisija koje su generirane upotrebom fosilnih

goriva unutar ili izvan kompleksa s koliinom energije koja je unutar kompleksa


___________________________________________________________________________

Filip Matea 19

proizvedena koristei obnovljive izvore energije. Ostale definicije ne ukljuuju samo

emisije ugljika u fazi koritenja kue, ve se dodaju i emisije nastale prilikom

konstruiranja i izgradnje kue. Postoje jo i debate oko toga trebaju li se u kalkulaciju

uzeti i emisije nastale zbog prijenosa energije prema kui i iz kue natrag u mreu.

Nulta neto cijena energije (eng. net zero cost) - U ovom tipu kue cijena kupovanja

energije balansirana je s cijenom energije koja se prodaje mrei, a generirana je unutar

kompleksa. Ovakav status ovisi o tome kako distributer energije nagrauje generiranje

energije unutar kompleksa (isplata, kompenzacija, ili neto drugo).

Nulta potronja energije van kompleksa (eng. net off-site zero energy use) - Prema ovoj

definiciji kua bi se mogla smatrati kuom nulte energije i u sluaju kad je 100% energije

koju kupuje generirano pomou obnovljivih izvora energije, ak i ako su ti izvori energije

van kompleksa.

Odvojena od mree (eng. off-the-grid) - Kue nulte energije koje su odvojene od mree, tj.

nisu prikljuene na nikakav izvor energije koji nije unutar kompleksa. Takve kue

zahtijevaju distribuiranu proizvodnju energije iz obnovljivih izvora i pripadajue

kapacitete za pohranu te energije (za sluaj kad sunce ne sije, vjetar ne pue i slino).

2.4 Autonomne kue

Autonomna (eng. autonomous building, house with no bills) kua je zamiljena da

normalno funkcionira nezavisno od infrastrukturne podrke izvana. Prema tome nama

prikljuka na mreu za distribuciju elektrine energije, vodovod, kanalizaciju, odvodnju,

komunikacijsku mreu, a u nekim sluajevima nema ni prikljuka na javne prometnice.

Autonomna kua je mnogo vie od energetski uinkovite kue energija je u ovom sluaju

samo jedan od resursa koje je potrebno dobiti iz prirode.

2.5 Kue s vikom energije

Kua s vikom energije (eng. energy-plus-house) je kua koja u prosjeku tokom cijele

godine proizvede vie energije koristei obnovljive izvore energije nego to je uzme iz


___________________________________________________________________________

Filip Matea 20

vanjskih sustava. Ovo se postie upotrebom malih generatora elektrine energije,

niskoenergetskih tehnika gradnje poput pasivnog solarnog dizajna kue te paljivog odabira

lokacije za kuu. Mnoge kue s vikom energije su gotovo nerazluive u odnosu na

tradicionalne kue jer jednostavno koriste najefikasnija energetska rjeenja (aparati, grijanje,

itd.) kroz cijelu kuu. U nekim razvijenim dravama tvrtke za distribuciju elektrine energije

moraju kupovati viak energije iz takvih kua i tim pristupom kua umjesto da je vjeni

troak moe zaraivati novac za vlasnika.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 21

3. PROTOKOLI

Mreni protokol je skup standardnih pravila za prikaz, signaliziranje, i ovjeravanje

podataka, te provjeravanje od greaka koje je potrebno izvriti da bi se podatak uope poslao.

Protokoli su standardi koji omoguavaju raunalima da komuniciraju preko mree.

Specifikacija protokola obino ukljuuje:

Format poruke koja se prenosi

Tretman greke u komunikaciji

Prvi korak implementacije ideje bio bi definiranje pravila (protokola) kako e

meusobno komunicirati odreeni ureaji u objektu. U ovom poglavlju se opisuju najpoznatiji

protokoli za inteligentnu automatizaciju objekata. X-10 protokol iz 70-ih godina prolog

stoljea kao pokreta daljnjih istraivanja i razvijanja tehnologije automatizacije objekata.

EIB/KNX protokol koji je ujedinio European Home Systems, BatiBUS i European

Installation Bus. Ovi protokoli su u zaecima koristili samo vodie kao medij za prijenos

informacija, danas postoji tendencija prema beinom prijenosu. Tako su i razvijeni novi

protokoli koji su kompatibilni sa, danas najrairenijim, EIB/KNX sustavima. Neki od njih kao

to su KNX.RF (Radio Frequency), Z-Wave, EnOcean su spomenuti u daljnjem tekstu.

Slika 2. - Prikaz koritenih protokola u kunoj automatizaciji u svijetu


___________________________________________________________________________

Filip Matea 22

3.1 X-10 PROTOKOL

Cijela pria poinje, sad ve davnih, '70-ih godina prolog stoljea u gradiu

Glenrothes u kotskoj. Tvrtka idejni zaetnik cijelog projekta jest Pico Electronics Ltd. iji su

investitori uvidjeli mogunost razvoja 'naprednih' integriranih krugova na rastuem tritu

elektronikih kalkulatora. Svaki puta kada bi Pico zapoinjao novi projekt, ovaj bi dobivao

svoj 'eksperimentalni' broj. Tada im je jedini posao bio kako sprovesti da jedan integrirani

krug upravlja cijelim kalkulatorom. Prekretnicu u ovoj prii predstavlja projekt pod rednim

brojem #9 koji je obavljan za tvrtku BSR (British Sound Reproduction) i koji sam po sebi

nema veze sa samim X-10, no uskoro nakon toga ista tvrtka zatraila je novi projekt koji e

omoguiti beinu metodu daljinskog upravljanja njihovih komponenti. Taj eksperiment bio

je pod rednim brojem #10 ili jednostavnije X-10. Ubrzo su sami X-10 ureaji zasjenili BSR

audio opremu za koju su originalno zamiljeni. Shvativi da su SAD najbolje trite za takve

ureaje, prva prezentacija novih proizvoda dogodila se upravo u New York-u 1978. godine.

Povijest je pokazala da su SAD najplodnije trite gdje se danas X-10 nalazi u preko 10

milijuna kuanstava.

Danas se esto pojavljuje zabuna u terminologiji. Iako danas postoji otprilike 10ak

tvrtki koje proizvode 'X-10 kompatibilne' ureaje, one nisu u vlasnitvu X-10 Ltd. Zbog toga

se dananja upotreba termina 'X-10' obino odnosi na protokol ili kompatibilne ureaje, a ne

ba na specifinu tvrtku.

3.1.1 to je X-10

X-10 je komunikacijski 'jezik' koji omoguava kompatibilnim proizvodima

meusobnu komunikaciju koristei postojee elektrino oienje u kui. Veina X-10

kompatibilnih ureaja su vrlo pristupani, a injenica da koriste ve postojee oienje znai

da skupo dodatno oienje nije potrebno. Ugradnja je jednostavna; odailja prikljuen na

jednom mjestu u kui alje svoje kontrolne signale (on, off, dim, bright i sl.) prijemniku

prikljuenom na mreu na nekoj drugoj lokaciji u kui.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 23

Koristei jednostavne brojanike ili tipke moe se pridijeliti svakom proizvodu jedna

od ukupno 256 adresa. Naravno, to nije i maksimalni broj ureaja koji se mogu kontrolirati na

taj nain jer uvijek postoji mogunost da dva ili vie ureaja imaju istu adresu stvarajui tako

grupu koja simultano odgovara svakoj naredbi odailjaa. Broj odailjaa takoer nije

ogranien, svaki od njih moe upravljati svakim prijemnikom odnosno ureajem. Dakle, dva

ili vie odailjaa mogu upravljati jednim te istim ureajem.

Veinu vremena X-10 ureaji e raditi bez ikakvih problema, no s obzirom da rade

preko kune elektrine mree, mogu se pojaviti problemi u dvije situacije. Prva je kad neki od

kunih ureaja koji imaju motore poput usisavaa, suilice ili ak mlinca za kavu generiraju

um na naponsku mreu, ili pak kod napredne elektronike ('switcher' napajanja na prijenosnim

raunalima i sl.). Navedena problematika bit e detaljnije analizirana kasnije. Drugi problem

predstavlja pomak u fazi koji se prilini lako rjeava pomou 'coupler-a'.

Prednosti:

Cijena

Nepotrebno dodatno oienje

Jednostavna instalacija

100 tine kompatibilnih ureaja

upravljanje do 256 ureaja

vremenski dokazan preko 30 godina

Primjena:

Rasvjeta

Sigurnosni sistemi

Termostati

Telefonski sustavi

3.1.2 Princip rada

Metoda koritena kod X-10 je bazirana na jednostavnom 'data frame-u' sa osam bitova

odnosno jednim bajtom kojem prethodi prije utvreni start kod. Problematini dio te


___________________________________________________________________________

Filip Matea 24

tehnologije nije sustav binarnih podataka ve nain kako iste prenijeti od odailjaa do

prijamnika. Klju je u tome da svaki ureaj ima ugraeni detektor prolaska sinusa napajanja

kroz nulu ime se omoguuje meusobna sinkronizacija svih postojeih ureaja. Time

prijamnik otvara 'prozor' dva puta tijekom svake periode sinusa to samo po sebi govori da

X-10 jedinice ne poznaju razliku izmeu prelaska iz pozitivnog u negativno ili obrnuto.

Slika 3. - Prolasci sinusa kroz nulu

Kako zapravo ne postoji neka direktna veza izmeu pojedinih ureaja, potreban je

nain kako prenijeti podatke preko postojee mree. Dakle, kao 'nosilac' podataka koristi se

sinusoidni napon mree, a stvarni podaci alju se u obliku signala frekvencije 120kHz u

trajanju od 1ms. Taj signal zbog priblino 2000 puta vee frekvencije od frekvencije mree

izgleda poput rafala odnosno pulsa. Rafal se emitira to je mogue blie prolasku sinusa

mree kroz nulu. Da bi cijeli sustav funkcionirao potrebni su komplementarni parovi bitova.

Stoga je binarna '1' definirana kao pojava pulsa, praena nedostatkom istog, a binarna '0' je

definirana komplementarno, dakle prvo dolazi praznina koja je praena pulsom odnosno

rafalom na slijedeem prolasku kroz nulu.

Slika 4. - Komplementarni bitovi - binarno 1 (lijevo) i binarno 2 (desno)


___________________________________________________________________________

Filip Matea 25

Kako bi odredili predvidljivu startnu toku, svaki paket podataka (eng. data frame)

uvijek poinje sa est poetnih istih prolazaka sinusa mree kroz nulu, njima slijedi START

KOD (Slika 5.) koji se sastoji od tri uzastopna prolaska kroz nulu i sadre puls, te jednim

istim. Tome slijedi adresa ureaja kojim se eli upravljati, a kasnije i sama naredba. Takav

princip znai da nije bitno da li cijeli prijenos odnosno START BIT poinje na pozitivnom

ili negativnom prelasku kroz nulu, to jednostavno nije vano.

Slika 5. - Start kod

Jednom kad je Start bit poslan, alje se prvi 'nibble' odnosno prvih etiri bita. Kako bi

se, to je vie mogue, olakalo potroau upravljanje ureajima, tih prvih etiri bitova dobili

su slovne kodove. Takoer je odlueno da se nasumino pomijeaju binarne kombinacije tako

da A ,B, C kodovi ne padaju u predvidljivi binarni uzorak, a vidljivo je da 'M' kod predstavlja

poetnu kombinaciju.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 26

Slika 6. - Slovni kodovi

Nakon prvih etiri bita slijedi i brojani kod koji je predstavljen sa slijedeih etiri

bita, te petim koji je zapravo funkcijski bit. Taj posljednji bit oznaava da ukoliko je on '0'

tada njemu prethodnih etiri bita su dio adrese.

Slika 7. - Brojani kodovi

Iz razloga redundancije i pouzdanosti, te zbog akomodacije linijskih repeater-a X-10

protokol zahtjeva da se svaki data frame prenese dva puta.

Kad god se podaci koji se prenose promijene iz jedne adrese u drugu, iz adrese u

naredbu ili iz naredbe u naredbu, paketi podataka moraju biti razmaknuti za barem est istih

prolazaka sinusa mree kroz nulu odnosno tri ciklusa istog.

Nakon prenesene adrese na redu je i sama naredba. Kao i kod adrese, slanje opet mora

zapoeti Start kodom, a tada slijede slovni kod, te naposljetku naredba. Sama naredba se

sastoji od 5 bitova, a posljednji je funkcijski bit ija '1' oznaava da 4 bita koji mu prethode

predstavljaju naredbu, a ne dio adrese kod koje taj funkcijski bit iznosi '0'. Kao to je to sluaj

i kod adrese, i ovaj dio se prenosi dva puta. Na slici dolje primjer je naredbe 'ON', a priloeno

je i 6 najeih naredbi.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 27

Slika 8. - Kodovi naredbi

Nakon objanjenja pojedinih dijelova X-10 protokola moe se utvrditi i krajnji oblik

cijelog prijenosa. Dakle, sama adresa traje 9 bitova, komanda takoer. U pitanju je po jedan

bajt, kao to je ve prije reeno, te po jedan funkcijski bit na krajevima. Svaki od njih poinje

Start kodom, a izmeu adrese i naredbe moraju biti tri ista ciklusa sinusoide mree. Uz sve to

potrebno je uzeti u obzir i zahtjev da se svi paketi podataka prenose dvostruko. Iz ega se na

kraju moe zakljuiti da je za jednu transmisiju potrebno 47 perioda sinusoide mrenog

napona frekvencije 60Hz (koristi se zbog SAD-a kao glavnog trita, ali isto vrijedi i za 50

Hz). To znai da je za uobiajen prijenos potrebno 0.7833 [s] ili praktino gledano neto ispod

1 sekunde. Naravno, za neke naredbe potrebno je i manje vremena. Kad se alje naredba All-

Lights-On nije potrebno slati adresu pa cijeli prijenos traje samo 0.3666 [s] ili ak polovinu

tog iznosa ukoliko prijamnici reagiraju ve na prvi paket. Ti iznosi su isto znakoviti jer takva

brzina je, praktino gledano, ionako i vie nego zadovoljavajua.

Slika 9. - Prikaz paketa naredbe


___________________________________________________________________________

Filip Matea 28

3.1.3 Problematika X-10 protokola

Kao to je ve prije spomenuto i X-10, bez obzira na njegovu pouzdanost, nije

savreni sustav. I ovdje postoje problemi, no na sreu nisu nerjeivi. Prvi i ujedno manji

problem su kuanski aparati koji sadre motore koji generiraju um. Drugi i vei problem

predstavljaju moderniji elektroniki ureaji koji zbog svoje kompleksnosti zahtijevaju to

'ie' napajanje. X-10 signali putuju kroz cijelu mreu, bez obzira da li se na pojedinom

mjestu nalazi prijemnik ili ne, a zanimljiva je i analogija s vodenim tlakom u cijevima koja

kae da voda ide u svaki kutak svog sustava. Stvar je u tome da je elektrina impedancija na

120 kHz vrlo niska s obzirom na ostale ureaje, pa stoga predstavlja put malog otpora prema

masi. Problem za X-10 predstavljaju napajanja za pojedine elektronike ureaje poput

kompjutera, TV-a ili sl. ija je funkcija da koristei dodatne filtre uklone eventualne umove

ili njihove nepravilnosti naponske mree. Naalost, njima X-10 signal izgleda upravo tako i

oni ga pokuavaju potisnuti. Tako da, to je dotini 'usisava' signala blii odailjau, vei e

biti i njegov utjecaj na signal. To je ujedno i najjednostavniji odgovor na ovaj problem. Bolje,

sofisticiranije, a time i skuplje rjeenje su adapteri koji slue kao suelje izmeu naponske

mree i spominjanih filtra u napajanju.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 29

3.2 EIB/KNX PROTOKOL

EIB je kratica za Europen Instalattion Bus. EIB/KNX je vodei svjetski sustav

inteligentnih elektrinih instalacija, koji e u dogledno vrijeme u potpunosti zamijeniti

tradicionalne elektrine instalacije i pruiti mogunost da svoj ivotni prostor prilagoavamo

sami sebi. EIB/KNX sustav preuzima brigu i kontrolu nad svim funkcijama u stanu,

obiteljskoj kui, uredu, hotelu i svakom drugom objektu namijenjenom za boravak ljudi.

Tehnikih ogranienja nema, u smislu obima sustava ili zaguenja protoka informacija;

ogranienja ovise iskljuivo o kreativnosti projektanta i eljama korisnika.

EIB/KNX sustav moe biti sloeniji ili jednostavniji, o emu e ovisiti broj

komponenti integriranih u sustav. Sustav funkcionira kao odreen broj komponenti

smjetenih u prostoru od kojih svaka vri funkciju za koju je namijenjena. Sve komponente

meusobno su povezane paricom preko koje meusobno komuniciraju.

EIB/KNX komponente moemo u grubo podijeliti u dvije osnovne grupe:

komponente koje prikupljaju informacije izvana i alju ih u sustav (senzori pokreta,

dima, plina, vode, foto senzori, meteoroloka centrala, IC-senzori, senzori

temperature, termostati, digitalni, te analogni ulazi i sl.)

izvrne komponente koje e na osnovu informacija dobivenih u sustav odraditi

funkciju za koju su namijenjene (dimmeri rasvjete, kontroleri rasvjete, roleta, prozora,

elektroniki releji, logike jedinice, digitalni, te analogni izlazi i sl.)

Sustav se programira na nain da na osnovu podatka koje smo dobili u sustav aljemo

nalog odreenoj komponenti da obavi svoju funkciju. EIB/KNX sustav je, dakle,

decentralizirani sustav to nam prua dodatnu prednost, prvenstveno jednostavnost izvoenja

elektrinih instalacija u odnosu na tradicionalni nain i utedu u koliini kabela u odnosu na

centralni nadzorni sustav. Prednost nad centralnim nadzornim sustavima (PLC-ima) dajemo

EIB sustavu u jo nekim segmentima, prvenstveno funkcioniranje EIB sustava ne ovisi o

"centralnoj komponenti" (jer je nema). Isto tako, sustav moemo nadograditi novim

komponentama i dodatno programirati budui su sve komponente meusobno kompatibilne,

bez obzira na vrijeme proizvodnje i proizvoaa. Svaki proizvoa duan je besplatno


___________________________________________________________________________

Filip Matea 30

omoguiti nadogradnju softvera putem svoje web stranice. EIB sustav svakim danom

napreduje i nadopunjuje novim komponentama, ime se proiruju mogunosti sustava.

Kada jedan ureaj alje podatke na drugi, najprije pohranjuje informacije u paket

podataka (eng. dana frame), a zatim ih digitalno prenosi preko sabirnice (eng. BUS). Razliiti

mediji mogu se koristiti za prijenos informacija (detaljnije objanjene u poglavlju 3.2.5):

KNX.TP (eng. twisted-pair) - dvoilni vodi

KNX.PL (eng. power-line) - elektrini vod

KNX.RF (eng. radio frequency) - radio frekvencija

KNX.IP (eng. internet protocol) optiki ili ethernet kabel

Ureaji koji sudjeluju u izvravanju funkcija razmjene informacija povezani su

izravno jedni s drugima. KNX (prvenstveno KNX.TP) moe biti instaliran u nove stambene i

poslovne objekte, ali isto tako moe biti integriran u starijim zgradama (KNX.PL i KNX.RF).

KNX je ratificiran od strane CENELEC kao europski standard EN 50090 u prosincu

2003. U 2006. velik dio EN 50090 standarda je odobren za ukljuivanje u ISO / IEC

International Standard 14543, kojim KNX postaje jedini u svijetu otvoreni standard za

upravljanje kuama i zgradama. To znai da ureaji razliitih proizvoaa mogu komunicirati

sa svakim ostalim ureajima preko KNX.

Slika 10. - Nain povezivanja EIB/KNX mree ureaja

Na primjer: KNX se moe koristiti za kontrolu rasvjete, roleta ili tende. Senzor ili

kontroler rasvjete, generira naredbu, a zatim ga prenosi u obliku paketa podataka preko


___________________________________________________________________________

Filip Matea 31

sabirnice u aktuator. im aktuator primi paket podataka, alje odgovor natrag te izvrava

naredbu.

3.2.1 Prednosti EIB/KNX protokola

Vei komfor i udobnost, veu sigurnost i nii utroak energije - to su glavni faktori za

sve vei broj elektrinih instalacija i (industrijski) komunikacijskih sustava u modernim

stambenim i poslovnim zgradama.

Podjela EIB/KNX komponenti:

Senzori (svjetlosni senzor, senzor pokreta, prekidai)

Aktuatori (releji, dimmeri, motori)

Ureaji za upravljanje i regulaciju (termostati)

Ureaji za nadzor i vizualizaciju kao to su kontrolne ploe

Ovi ureaji se koriste za implementaciju razliitih funkcija kao to su:

Ulazne i izlazne funkcije

Funkcije procesuiranja

Funkcije upravljanja

Operacijske funkcije

U cilju obavljanje sloenijih funkcija, ovi ureaji moraju biti u stanju komunicirati sa

svim ostalim ureajima, drugim rijeima, one moraju biti u mogunosti za razmjenu

informacija.

3.2.2 Konvencionalna upravljaa tehnologija

U objektima sa klasinim instalacijama, svaki sustav (rasvjeta, grijanje, klima ureaj,

i sl.) planiraju i izvode za to specijalizirane tvrtke. Senzori i aktuatori su obino spojeni na


___________________________________________________________________________

Filip Matea 32

kontrolnu i upravljaku plou preko (eng.) point-to-point veze. To dovodi do znatnog

poveanja vremena, truda i trokova planiranja, oienja, putanja u pogon i odravanje

ovakve vrste instalacija. Nadalje, vie ica daje vei rizik od poara.

Slika 11. - Konvencionalna tehnologija odvojeni sustavi visoki trokovi kabliranja

Spajanje ovih sustava, tako da bi svi mogli biti centralno nadzirani, zahtijevalo bi

velike koliine elektrinih instalacija. Poveanje funkcionalnosti i upotrebljivosti

konvencionalnih instalacija je ini sloenom, kompliciranom i skupom.

3.2.3 Koritenje EIB/KNX upravljake tehnologije

KNX je razvijen za koritenje u svim kljunim sustavima kontrole objekata i

omoguuje planiranje i provedbu pojedinih sustava zajedno kao jedinstvenu mreu uzajamnih

sustava. Svi ureaji u raznim sustavima imaju standardiziranu KNX vezu, tako da mogu

komunicirati sa ostalim ureajima.

To pojednostavljuje planiranje i implementaciju izgradnje funkcija i osigurava

vrhunsku funkcionalnost, fleksibilnost i udobnost, bez ikakvog dodatnog napora i trokova.

Nema potrebe za kontrolnim centrom, jer svaki ureaj ima svoj vlastiti mikrokontroler.

Postavljanjem odgovarajuih parametara - koji se mogu mijenjati u bilo koje vrijeme moe

se narediti ureaju tono ono to treba uiniti. To ini EIB/KNX sustav izuzetno fleksibilnim,


___________________________________________________________________________

Filip Matea 33

te omoguuje prilagodbu i mogunost ispunjavanja novih zahtjeva u bilo koje vrijeme. Da li u

kui ili poslovnoj zgradi, KNX moe se koristiti za kontrolu grijanja, rasvjete, klimatizacije,

sigurnosnih sustava potpuno automatizirano.

Slika 12. - Zgrada kontrolirana KNX-om integrirani sustavi, manji trokovi kabliranja

Naalost, cijena KNX proizvoda daleko je via od onih koje se koriste kod

konvencionalnih instalacija. Uglavnom, ulaganje se jedino isplati ako je nekoliko sustava

povezano jedno s drugim ili ako instalacija mora biti dovoljno fleksibilna kako bi bile

podrane brze i efikasne budue promjene prilikom koritenja.

3.2.4 Primjeri primjene EIB/KNX protokola

Funkcije EIB sustava primjenjive u obiteljskim kuama i stanovima:

Upravljanje vanjskom rasvjetom (ukljuivanje iskljuivanje)

runo (tipkalima, prekidaima, panelom osjetljivim na dodir)

automatski po vremenskom programu (dnevni, tjedni, godinji)

automatski prema nivou osvjetljenja


___________________________________________________________________________

Filip Matea 34

automatski senzorima pokreta

daljinski IC upravljaem

daljinski prijenosnim raunalom preko WLAN veze

daljinski telefonom, mobitelom

daljinski PC-om internet vezom

Kombinacijom navedenih naina upravljanja, vanjska rasvjeta uklapa se samo u

trenutku kada je to potrebno.

Upravljanje unutarnjom rasvjetom (ukljuivanje iskljuivanje - dimmanje)

runo (tipkalima, prekidaima, panelom osjetljivim na dodir)

automatski prema intenzitetu dnevnog svjetla u prostoru


daljinski telefonom, mobitelom, prijenosnim raunalom

glasovno (npr. pljesak, zviduk)

Nain upravljanja unutarnjom rasvjetom odabrat emo ovisno o namjeni prostorije.

Upravljanje roletama, zavjesama, prozorima (sputanje-dizanje, otvaranje-zatvaranje)

runo (tipkalima)

automatski prema meteorolokim uvjetima (kia, snijeg, vjetar, sunce...)


prijenosnim raunalom preko WLAN-a

mobitelom ili telefonom

Odabrati emo nain prema vlastitom izboru u skladu s naim potrebama.

Regulacija grijanja i hlaenja

prema eljenoj temperaturi

prema vanjskoj temperaturi

na osnovi zadanih reima rada (po vremenu, noni reim, dnevni reim)


___________________________________________________________________________

Filip Matea 35

Upravljanje i regulacija grijanjem i hlaenjem ima zadatak pruiti komfor i utedu

energenata do granice koju postavljamo sami.

Otvaranje i zatvaranje vrata (dvorinih, garanih, stubinih, ulaznih...)

IC upravljaem

WLAN vezom

mobitelom

telefonom

internetom

bezkontaktnom karticom

pristupnim kodom

Odabrat emo jedan ili vie naina po elji korisnika.

Zatita od poara, poplave, curenja plina

senzorima dima, plina, CO2, vode, senzorima za vrata i prozore

dojava na mobitel, telefon

EIB sustav detektirati e poar i poslati dojavu. Ukoliko doe do curenja vode, te

detektiranjem vode, zatvorit e glavni vodovodni ventil, ili pak, u sluaju curenja plina,

zatvorit e glavni dovod.

Tipka za poziv u nudi (SOS tipka)

Namjena SOS tipke je zatita ljudi koji trenutno borave u kui. U kui se montira

jedna ili vie tipki koje imaju zadatak da nakon aktivacije poalju dojavu na mobitel, telefon i

sl., ili aktiviraju neke funkcije u kui prema naim eljama. Npr. naizgled nekontrolirano

"divljanje" kue, paljenje i gaenje rasvjete, sputanje i dizanje roleta, ukljuivanje alarma, sa

zadatkom da izazove psiholoki pritisak na neeljenog nonog posjetitelja.

Navedene naine upravljanja moemo iskoristiti istovremeno za realizaciju velikog broja

funkcija prema naim eljama.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 36

3.2.5 Izvedbe EIB/KNX protokola ovisno o mediju

KNX.TP (eng. twisted-pair) dvoilni vodi

Ovaj komunikacijski medij, dvoilni vodi, se najee koristi za prijenos informacija

zbog svoje cijene i jednostavnosti postavljanja posebno ukoliko se radi o novogradnji gdje se

tek postavljaju elektrine instalacije. KNX ima certificirane razliite tipove kablova. Klasini

dvoilni upleteni kabel se naziva YCYM dimenzija 2 mm x 2 mm x 0.8 mm. Buir je zelene

boje, te sadri dva para ica koje su oklopljene aluminijskom folijom kako bi se zatitile od

elektromagnetskih smetnji elektrinih kablova. Crvena (+) i crna (-) ica se koriste za

napajanje EIB/KNX ureaja elektrinom energijom i u isto vrijeme za prijenos podataka, dok

uta i bijela ica slue kao rezerva, za na primjer, opskrbljivanje ureaja dodatnom

elektrinom energijom ukoliko je to potrebno. Brzina prijenosa iznosi 9600 bita u sekundi, te

je koncept preuzet od EIB-a.

Slika 13. - Vodi po EIB/KNX standardu

KNX.PL (eng. power-line) - elektrini vod

Ovaj komunikacijski medij, elektrini vod, moe dosezati brzine do 1200 bita u

sekundi, takoer je preuzet od EIB-a. EIB i KNX PL110 certificirani proizvodi mogu

meusobno komunicirati i raditi preko iste distribucijske mree elektrine energije.

KNX.RF (eng. radio frequency) - radio frekvencija

KNX ureaji koji podravaju ovaj komunikacijski medij koriste radio signale za

prijenos KNX telegrama. Telegrami se prenose sa 868 MHz (ureaji kratkog dometa)

frekvencijskom pojasu, sa maksimalnom snagom zraenja 25 mW i prijenosom od 16.384


___________________________________________________________________________

Filip Matea 37

kBit/sec. Proizvodi za KNX.RF medij se mogu razvijati sa standardnim industrijskim

komponentama, te omoguavaju jednosmjernu ili dvosmjernu komunikaciju. Glavna odlika

im je mala potronja i prikladni su za male i srednje instalacije. U rijetkim sluajevima su

neophodni retransmiteri.

IP (Ethernet)

Kao to je dokumentirano u KNXnet/IP specifikacijama, KNX telegrami se mogu,

takoer, prenositi u obliku IP telegrama. Na taj se nain, LAN i Internet mogu koristiti kao

put za KNX telegrame. Tako IP ruteri postaju alternative USP prikljuku. U tom sluaju,

uobiajena glavna TP linija je zamijenjena brzom linijom Ethernet-a.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 38

3.3 Beini naini prijenosa informacija

Glavne prednosti:

Smanjeni trokovi instalacije i proirivanja sustava

Postavljanje senzora gdje nije mogue kabliranje

Fleksibilnost spajanja mobilnih ureaja

Uporaba beinih tehnologija u domu i objektima (eng. Home and Building

Automation) nudi nekoliko prednosti. Prvo, troak instaliranja sustava znaajno je smanjen jer

nije potrebno kabliranje. To je osobito korisno kada je, prilikom novih ili promijenjenih

uvjeta, potrebno proirenje mree. iana rjeenja zahtijevaju vodie, dok se beina vorita

mogu lako dodavati. To ini beine instalacije jeftinijim trokovima ulaganja.

Beina tehnologija omoguuje da se senzori postave gdje kabliranje nije prikladno

radi estetskih, konzervatorskih ili sigurnosnih razloga. Primjeri ukljuuju reprezentativne

zgrade sa potpuno ostakljenom arhitekturom, povijesne graevine, te u industrijskim

podrujima. U daljnjem sluaju, jaka elektromagnetska interferencija moe biti tetna za

vorita. Dugi vodii su takoer skloni stvaranju razlike elektrinog potencijala, koji je

bezopasan za mrene ureaje i korisnike, ali moe generirati iskre i kao takvi su neprihvatljivi

zbog sigurnosnih rizika u eksplozivnim okolinama (osim ako su skupe zatitne mjere).

Uz beine mree povezivanje mobilnih ureaja kao to su PDA i Smartphone sa

sustavom automatizacije postaju mogue svugdje i u bilo koje vrijeme, za ureaj tona fizika

lokacija vie nije presudna za komunikaciju (sve dok je ureaj u dosegu mree).

Iz svih tih razloga, beina tehnologija nije samo atraktivan izbor prilikom renoviranja

ili obnove objekata, ve je pogodan za nova proirivanja instalacija na postojeim.

Potrebe i izazovi:

Fokus na kontrolu protoka podataka (nizak protok, visoka latencija)

Niska cijena vorova


___________________________________________________________________________

Filip Matea 39

Veliki broj vorova

Dugi vijek trajanja baterije

Potreba za pokrivanjem velike povrine

to se tie performansi kriterija propusnosti podataka i latencija, primjene

automatizacije objekata imaju manje zahtjeve. Budui da se kontrola grijanja, hlaenja i

ventilacije, HVAC, (eng. Heating, Ventilating, and Air Conditioning) mora nositi s visoko

inertnim sustavom ipak, jedini znaajan izuzetak u vezi latencija je otvorena petlja kontrole

rasvjete.

Beinim nadogradnjama (ili saimanjima) dovodi do drugog ogranienja. Za

maksimalnu korist, sve ice moraju biti odvojene ukljuujui i strujne ice. Zbog velike

potronje u vorovima u sustavu, baterije se moraju mijenjati ili puniti na svakom beinom

ureaju svakih nekoliko dana to naravno nije izvedivo.

Prema tome, softver mora biti poduzeti sve to je potrebno kako bi se postigao vijek

trajanja baterije od najmanje nekoliko mjeseci. Cilj minimiziranja potronje energije takoer

utjee na programiranje komunikacijskih protokola. Na primjer, to je dopustiti vorovima

ulazak u tede reime rada energije (eng. Sleep mode) to je ee mogue. To ak moe

napraviti senzor vora bez radio prijemnika.

Jo jedan izazov lei u injenici da naprave sustava automatizacije objekata su

rasprene u velikim prostorijama. Budui da primopredajnici ne smiju troiti previe energije,

nisu napravljeni da bi podruje odailjanja bio dovoljan za senzore koji bi dohvatili

pripadajue kontrolere ili aktuatore. Takoer, oni ne mogu raunati na infrastrukturu pristupne

toke i osnovnu ianu mree (ili osobito osjetljive prijamnike) zbog ekonomskih razloga.

Veliki broj vorova sustava automatizacije objekata priskae u pomo, jer omoguava

koritenje mrenih shematskih rjeenja. Sa takvim shemama, vorovi koji nisu u izravnom

dometu njihovog komunikacijskog partnera, primaju prosljeivanjem poruke od drugih

vorova. To je dodana korist redundancije, odnosno ako ne uspije jednom ureaju,

komunikacija moe biti provedena drugim putovima (to ne mora biti unaprijed utvreno

prilikom instalacije).

Smetnje:

ee u otvorenom mediju


___________________________________________________________________________

Filip Matea 40

Sluajne smetnje (susjedne instalacije, tehnologije koje rade na istoj frekvenciji)

Namjerne smetnje i prislukivanje

Protumjere:

promjernom frekvencijskog spektra

robusne tehnike odailjanja

odgovarajue programiranje protokola na viim razinama

Kod beinih sustava se mora uzeti u obzir to da e njihov komunikacijski kanal

uvijek biti otvoren i za druge korisnike. Susjedne instalacije koje koriste isti protokol su samo

mali dio problema. Posebno kod bezlicencnih (license-free) ISM (Industrijskih, Znanstvenih,

Medicinskih - eng. Industrial, Scientific, Medical) frekvencijskih opsega gdje razne beine

tehnologije, od otvaranja garanih vrata do nadzornih monitora za djecu, se nadmeu za

pristup mediju koristei razliite strategije kontrole.

Ti radio-frekvencijski spektri smjeteni u ureaju stvaranju tokom rada RF emisije

vie kao nusprodukt, na primjer mikrovalne penice (koje rade na 2,4 GHz). Tako, vor

beine mree e vjerojatnije nai svoj kanal ometan za razliku od iane mree.

Kod rada u otvorenom mediju postoje i neke posljedice od komunikacijske sigurnosti.

Sigurnosni napadi kao to je prislukivanje i odgovaranje vie ne zahtijevaju pristup mediju

unutar zidova ili stropova. Napadai sada mogu preuzeti neosigurane sustave bez da ikada

uu u objekt. Kao dodatna potekoa, znaajke sigurnosnog protokola kao to su kriptografski

algoritmi su ogranieni zahtjevom za nisku potronju energije u vorovima.

Da bi se smanjile smetnje beinih ureaja treba odabrati frekvencijski pojas ije

odredbe najbolje odgovaraju za njihove komunikacijske karakteristike. Maksimalno dozvoljen

prijenos snage i radnog ciklusa su ovdje kljuni parametri. Takoer, robusna modulacija i

tehnike prijenosa mogu na primjer iriti signale preko veine raspoloivog frekvencijskog

spektara, smanjenjem utjecaja smetnji uskim radio-frekvencijskim spektrom. Ove mjere

moraju se nadopuniti odgovarajuim programiranjem protokola na viim razinama. To

ukljuuje metode kao to je potvrdni prijenosi (eng. acknowledged transmissions) ili

automatski ponovnim prijenosom kako bi se poveala pouzdanost prijenosa. Pogotovo vane

sigurnosne aplikacije kao to su nadzor, kontrola pristupa, i alarmni sustavi koji zahtijevaju i

protokol podran za autentikacije, ifriranje, integritet poruke i zatitu odgovora.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 41

3.3.1 KNX i Wireless kontrola

Iako KNX ve ima svoj radio-frekvencijski sustav komunikacije kroz medij, ne treba

zanemariti i druge beine tehnologije i razmatranja moguih sinergija.

WLAN i Bluetooth rade na 2.4 GHz ISM frekvencijskom spektru koji im omoguuje

da podravaju brzinu prijenosa podataka potrebnu za prijenos multimedijskog sadraja. Ovaj

spektar takoer ima veliku prednost jer ne treba licencu, te je raspoloiv gotovo irom svijeta.

Meutim, to takoer znai da je pretjerano prometan. HBA aplikacije rade s daleko niim

propusnostima. To omoguuje koritenje niih frekvencija, to ima prednost boljeg

prenoenja radio valova s istu koliinom utroene energije. Za komunikacije opom

dozvolom, ISM spektar sa 900 MHz su u regiji od posebnog interesa. Naalost, njihova se

frekvencija razlikuje u Europi (863-870 MHz) i SAD (902-928 MHz). Meutim, ona je

dovoljno blizu da omogui da se jedan primopredajnik moe prilagoditi podeavanjem

oscilatora.

Iako je ui spektar od amerikog, europski spektar 863-870 MHz je posebno

atraktivan jer to je dobro reguliran. Na primjer, kanal za audio aplikacije kao to su beine

slualice nije dozvoljen izmeu 868 i 870 MHz, ali one imaju svoju frekvenciju na 864 MHz.

868-870 MHz pod-raspona je dodatno podijeljen na dijelove sa razliitim ogranienjima na

radni ciklus i prijenos snage. Nasuprot tome, ureaji koji koriste SAD 902-928 MHz su samo

uz prijenos snage ograniene na 1 W. Dakle, npr., beini telefoni su glavni izvor smetnji.

U prilogu je mogue vidjeti opu dozvolu radijskih postaja za SRD (eng. Short Range

Device) ureaje u frekvencijskom pojasu 868.0 868.6 MHz u Republici Hrvatskoj (Prilog

1).

3.3.2 Z-WAVE

Naglasak na automatizaciju doma (maksimalno 232 ureaja po mrei)

Posjedovanje vlastitog protokola (868.4 Mhz EU, 908.4 MHz US)

Povezivanje mree sa izvorom usmjeravanja

o Kontroleri: svjesni itave topologije

o Rute pomonih (eng. Slave) ureaja: unaprijed definirane rute

o Pomoni ureaji: samo primanje podataka i potvrda


___________________________________________________________________________

Filip Matea 42

o Glavni kontroler sadri informacije o topologiji

Standardne klase ureaja za osnovnu meusobnu komunikaciju

Z-wave protokol (Z-Wave, Zhome) razvijen je s eksplicitnim naglaskom na kontrolu

kuanskih aplikacija. Z-Wave djeluje na 908.42MHz 12kHz u SAD-u i 868.42MHz

12kHz u Europi, koristi se modulacija s frekvencijskim pomakom (eng. Frequency Shift

Keying). Protok radio-frekvencijskih podataka je 9,6 kbit/s (s mogunou do 40 kbit/s).

Jedna mrea moe sadravati do 232 ureaja. Vei broj mogue je dobiti premoenjem

mree.

Z-Wave koristi pristup mrenog naina umreavanja s izvorno definiranom rutom, to

znai da je kod poiljatelja cijela ruta ve utvrena pri samom stvaranju paketa podataka.

Stoga, samo ureaji koji su svjesni topologije cijele mree mogu slati specifine poruke na

bilo koje odredite. Takvi ureaji se zovu kontroleri. Druga klasa ureaja, pomoni

usmjerivai (eng. routing slaves), mogu slati nezatraene poruke na broj prethodno

definiranih destinacija. Potrebne rute su preuzete od strane kontrolora na pomoni usmjeriva

(npr., senzor pokreta) tijekom procesa komunikacije. Glavno napajani pomoni usmjerivai

takoer e se koristiti te rute za prosljeivanje poruka, u ime drugog vora. I na kraju, vorovi

koji samo primaju poruke da izvre neku radnju (npr. dimmeri) se nazivaju (ne usmjerivakim

- eng. non-routing) pomonim ureajima.

Tu je uvijek jedan kontroler (primarni kontroler) koji sadri autoritativne informacije o

topologiji mree. Odreuje svaki put kada e se i koji ureaj ukljuiti ili iskljuiti iz mree.

Rute se automatski postavljaju, a neispravne rute se automatski uklanjaju s ureaja,

mijenjajui svoj poloaj i radio-frekvencijske transmisijske rute postaju blokirane neko

vrijeme.

Sustav kontrole pristupa mediju ukljuuje detekciju vala nosioca za izbjegavanje

kolizije koristei se nasuminim (eng. back-off delays) odgodama. Transportna (eng. End-to-

end) potvrdna komunikacija sa jednim ureajem, nepotvrena komunikacija sa vie ureaja

(multicast), te odailjaka (broadcast) komunikacija je u ovom sluaju podrana. Da bi se

omoguilo osnovno meudjelovanje sa vie dobavljakih sustava, klasa specifikacije ureaja

definira komplet obveznih i opcionalnih naredbi. Trenutno je samo jedan proizvoa za Z-

Wave ureaje: tvrtka Zensys, proizvoa integriranih sklopova odnosno ipova (eng.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 43

Integratet Circuit) mjeovitog signala koji sadre primopredajnik, sa 8051

mikrokontrolerskom jezgrom, te Triac kontroler s detektorom krianja nule i opcionalnom

3DES enkripcijom . Mikrokontroler odailje oboje, i Z-Wave protokol i aplikacijski softver.

3.3.3 EnOcean

Ideja: koristit energiju iz okoline

o Mehanika

o Toplinska

o Svjetlosna

Energetski uinkovit protokol

o Kratki telegrami < 1ms, 120 kbit/s

o Ponavljanja u nasuminim intervalima

o Nema transportne (End-To-End) potvrde

Jedinstven dobavlja za radio module

Kljune ideja EnOcean [ENO] proizvoda je da koristi dovoljno energije iz okoline da

moe napajati beini senzor dovoljno dugo da prikupi sve podatke i poalje kontrolnom

ureaju. To rezultira znaajnim smanjenjem potrebe za odravanjem, jer nema vise baterije u

beinim senzorima koje treba mijenjati. Umjesto toga, elektrina energija osigurana je piezo-

elektrinim elementima, termoparovima (jo se ne koristi) ili solarnim elija.

Ovaj koncept mogao bi biti realiziran zahvaljujui tehnolokom napretku kao to je

uinkovita pretvorba energije, male snage elektroninih sklopova, te pouzdan i energetski

uinkoviti radio-prijenos. To je uvedeno zajedno s komunikacijskim protokolom visoko

optimiranom za utedu energije. Poruke su veliine od nekoliko bajta (s maksimalnom

nosivosti od 6 bajta), te se prenose relativno visokim protokom podataka od 120 kbit/s. Osim

toga, strategija kao to je ne emitiranje vodeih nula je takoer implementirana pa prijenos

traje manje od 1 ms. EnOcean koristi amplitudnu modulaciju (Amplitude Shift Keying)

modulaciju i RF oscilator koji se moe ukljuiti i iskljuiti u manje od 1 s. Dakle, oscilator

moe biti iskljuen na svakom nultom bitu prijenosa, smanjujui time potronju energije.

Kratko vrijeme trajanja prijenosa paketa podataka rezultira malom statistikom

vjerojatnosti od kolizije. Osim toga, paket podataka koji se prenosi se ponavlja tri puta.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 44

Kanjenje izmeu ponavljanja se nasumce mijenja kako bi se smanjio utjecaj periodikih

smetnji signala. Protokol ne moe poveati pouzdanost prijenosa mislei pritom na

transportne potvrde zbog toga to bez baterijski odailja ne sadri radio-frekvencijski

prijemnik. Niska vjerojatnost kolizije je takoer predstavljena kao kljuni argument koji e se

protokol pribliiti prema mreama s velikim brojem vorova.

Postoji samo jedan dobavlja EnOcean radio modula. Trenutno ima 4 vrste radio-

telegrama (ovisno o modulu odailjaa) koji identificira razliite kombinacije logikih (eng.

Boolean) i 8 bitnih cjelobrojnih vrijednosti, ime se osigurava osnovna razina komunikacije

izmeu ureaja.

3.3.4 KNX.RF

Radio-frekvencijski medij temeljen na KNX standardu

o Frekvencija 868.3 MHz, brzine 16.4 kbit/s (FSK)

Podrava jednosmjerne (eng. TX-only) i dvosmjerne ureaje

Retransmiteri za poveanje podruja djelovanja

Osim medija kao to su parica i elektrini vodi, beini prijenos se zove KNX.RF

(Konnex Radio Frequency). KNX.RF djeluje na 868,3 MHz 40-80 kHz koristei

frekvencijsku modulaciju sa brzinom prijenosa podataka od 16,4 kbit/s. Podatkovna razina

koristi FT-3 protokol definiran IEC 870-5-2 standardom.

Kao razmjena izmeu funkcionalnosti i ciljeva niske potronje energije i niske cijene,

KNX.RF omoguava i jednosmjerne (odailjake) ureaje uz konvencionalne dvosmjerne.

Eliminiranje prijemnika produuje vijek trajanja baterije senzora te ih time ini jeftinijima, i

zato samo podskup stoga protokola mora biti implementiran. S druge strane, to je nedostatak

da se ti ureaji ne mogu se konfigurirati putem mree. Ovime se iskljuuje mogunost

preuzimanja aplikacija. Preuzimanje aplikacije je meutim takoer znaajno umanjena za

dvosmjerne ureaje tijekom 1% koritenja radnog ciklusa koji u praksi koriste frekvencijski

pojas. Trenutni KNX.RF ureaji usredotoeni su na lagani (Easy mode) nain konfiguracije,

gdje je to ogranienje je manje bitno.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 45

KNX.RF ne koristi potvrdnu razinu iz nekoliko razloga. Prije svega, samo odailjaki

ureaji nee moi primiti potvrde. Isto tako, potvrde e morati ukljuivati jedinstvene

identifikacije njihovih poiljatelja da bi bile smislene. To se posebno odnosi na komunikaciju

sa vie ureaja (eng. multicast), ali i openito jer u otvorenom mediju paketi podataka i

potvrde od vie individualnih prijenosa se mogu pomijeati. Umjesto dodavanja ovog

dodatka, KNX.RF predlae implementaciju transportne potvrde na razini aplikacije gdje je

ono potrebno.

Za otkrivanje i oporavak od pogreaka prijenosa, KNX.RF paketi podataka sadre

CRC s Hammingovom udaljenosti 6. Dostupna zastava ponavljanja u KNX standardu je

zamijenjena s 3-bitnim brojem paketa podataka (eng. Link Frame Number). To omoguuje

veu fleksibilnost za dodatnim paketom ponavljanja na razini podatkovne veze.

Da bi se proirilo podruje prijenosa, se mogu koristit retransmitteri. Retransmitteri

ponovo alju sve okvire koje primaju. Da bi se izbjeglo ponovno slanje odreenog okvira vie

puta, koristi se lista povijesti slanja. U tom popisu, pohranjuju se serijski broj (SN) i broj

paketa podataka (LFN) svakog primljenih paketa podataka. Ako se SN i LFN od primljenih

okvira ve su u popisu, okvir nije prenio, ali se odbacuje.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 46

4. Izvedbeni projekt niskoenergetske kue

Izvedbeni projekt niskoenergetske kue se sastoji od opeg, tehnikog i grafikog dijela.

Opi dio sadri izvode iz sudskog registra, rjeenje o upisu u imenik ovlatenih arhitekta,

izjave projektanta, potvrdu upravnog odjela za prostorno ureenje, te primjenjene propise. U

tehnikom dijelu su navedeni svi podaci potrebni za gradnju kue, od namjene graevine,

dimenzija, komunalne infrastrukture pa sve do prorauna koeficijenata prolaska temperature

kroz presjek zida i hidraulikog prorauna. Grafiki dio se sastoji od situacije parcele, te

tlocrta suterena, prizemlja i 1. kata.

4.1 Tehniki opis

4.1.1 Uvod

Za investitora iz Zagreba, izraen je Idejni projekt za dobivanje Rjeenja o uvjetima

graenja za izgradnju stambene graevine u Samoboru, na k..br. 541/7 k.o. Rakovica. Prema

uvjetima iz Prostornog plana Grada Samobora predmetna parcela nalazi se u zoni stambene

namjene.

4.1.2 Namjena graevine

Stambena graevina ima jedan stan

4.1.3 Oblik i veliina graevinske parcele

Parcela predmetne graevine smjetena je na padini, orijentirana u smjeru

sjeverozapad jugoistok. Nakon izuzea dijela parcele proirenja puta na 9.0 m parcela

zauzima povrinu od cca. 668 m2.


___________________________________________________________________________

Filip Matea 47

4.1.4 Smjetaj graevine na parceli i nain izgradnje

Preko prednjeg dijela parcele prolazi visokonaponski dalekovod pa je graevinska

linija odmaknuta 5.0 m od osi koridora dalekovoda to znai da je graevinska linija uvuena

za 22.80 m od najblie toke reg

Documents

DIPLOMSKI RAD - repozitorij.fsb.hrrepozitorij.fsb.hr/960/1/29_06_2010_Diplomski_rad.pdf · Sveuĉilište u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogradnje DIPLOMSKI RAD AUTOMATSKO UPRAVLJANJE