Климатизацията в умния дом

През последните години пазарът на системи за климатизация на жилищата преживя разтърсващи промени. Технологиите се изменят, в голяма степен под влиянието на потребителското желание за попрецизен контрол. Стремежът е към намаляване на разходите и постигане на по-добра енергийна ефективност. Едновременно с това все по-съществен фактор се оказва стремежът към опазване на околната среда. Затова технологичните подобрения в последните години се прицелват в по-доброто автоматизирано и „интелигентно“ управление. Когато става дума за интелигентна или „смарт“ климатизация, това означава, че технологията разчита на интернет и Wi-Fi мрежова свързаност, за да помогне на обитателя да контролира по-прецизно температурния комфорт в дома си, включително и когато не се намира в обитаемото пространство.

Текст: списание Строители

Интелигентният климатик е нещо по-различно от интелигентната система за отопление, вентилация и климатизация. ОВК обичайно представляват цялостни, централизирани системи за управление на вътрешната атмосфера. Климатикът най-често е нещо „поединично“, тоест отделен апарат за всяко помещение. Цялостните ОВК системи обикновено осигуряват доста по-гъвкаво управление на комфорта в обитаемото пространство, както и по-ефективно използване на енергията. И в двата случая обаче интелигентността стъпва на наличието на постоянна Wi-Fi връзка към мрежата, чрез което се постигат постоянна комуникация и контрол. 

Интелигентният климатик

Интелигентните климатици дават възможност на потребителя да контролира по-добре нивото на комфорт във всяко помещение от дома. Тези устройства са по същество стандартни стайни климатици, но с малко ИТ добавки. Подобно на други технологии за интелигентен дом, интелигентният климатик може да бъде програмиран да реагира по определени начини на конкретни условия. Наред с това обаче той може да бъде наблюдаван и командван отдалечено, без обитателят да е в даденото помещение или в дома изобщо.

Основното изискване за интелигентните климатици е възможността за свързване към Wi-Fi мрежа. По този начин уредът става управляем посредством каквото и да е дигитално устройство – таблет, смартфон, компютър. Някои смарт-климатици са проектирани да бъдат свързани към домашни дигитални асистенти – такива като Google Assistant или Amazon Alexa – за лесно гласово командване.

Плюсове и минуси 

Както всички интелигентни технологии, интелигентните климатици имат плюсове и минуси, които трябва да се претеглят, преди да се пристъпи към покупка. Предимствата започват с удобството. Обитателят може да включва или изключва климатика с където и да се намира, тоест има пълен контрол над атмосферата в дома си по всяко време. Който има в дома си и други смарт-уреди, може да ги управлява координирано. Например, ако живее в горещ климат, може да програмира климатика да се включва, щорите да се затварят и светлините да приглушават – и всичко това едновременно – за да остане домът хладен. 

Интелигентни климатици има от всички типове, включително прозоречни, преносими, за стенен монтаж. Множеството опции позволяват на потребителя да избере този вид, който работи най-добре според конкретните нужди, спецификите на дома и личните предпочитания за температурен комфорт.

Недостатъците започват с по-високата първоначална цена. Разбира се, тя се изплаща с течение на времето заради спестяванията, реализирани благодарение на енергийната ефективност. Но все пак високата първоначална цена е бариера за повечето хора. Картината се влошава от факта, че са необходими множество уреди, в много случаи с отделно управление: интелигентните климатици не работят централизирано, така че са необходими по един за всяко помещение в дома, съответно управлението е „поединично“ също. 

Интелигентната ОВК

Цялостните ОВК системи с програмируеми термостати не са новост за пазара. Те позволяват на обитателя да задава различни температури за различните часове от деня и дни от седмицата. Но интелигентният термостат отива няколко стъпки по-надалеч. Ключова роля играят домашните сензори. Когато сензор „вижда“ движение или пък топлина на тяло в дадено помещение, той „казва“ на ОВК системата, че в това помещение трябва да се поддържат параметри като за обитаемо помещение – да се спазва желаната от потребителя температура, а като част от това и определено ниво на влажност. Ако сензорът не „вижда“ движение или топлина на тяло, той може да нареди на системата да премине към настройките за празен дом. Това обичайно означава да работи по-слабо или да се изключи, за да пести електроенергия. 

Този подход позволява несравнима гъвкавост. Например, докато обитателят е в дневната си, интелигентната ОВК система ще поддържа комфорта в дневната според предпочитанията на човека, но когато вечерта той излезе от стаята и отиде в спалнята си, умната ОВК система ще спре да работи за климатизацията на дневната и вместо това ще пренасочи енергията към климатизирането на спалнята. Подобен подход означава енергията да се използва там, където е действително необходима. Хубавото в случая е, че когато се изгражда умният дом и навреме се поставят сензори – за движение, за топлина на човешкото тяло, за светлина – данните от тези датчици могат да захранват управлението на всички умни системи в дома: и интелигентното домашно осветление, и смарт-климатизацията, и умните щори. 

Разбира се, освен да разчита на сензори за разпознаване на човешкото присъствие, интелигентната ОВК система следва да е свързана и с Wi-Fi на дома и може да бъде постоянно достъпна за потребителя, дори ако той не е в дома. Благодарение на отдалечената връзка обитателят може да зададе конкретни настройки в конкретни случаи, например ако е бил на студено цял ден и иска да се прибере в топъл дом, той може да активира ОВК системата да подгрее дома половин час преди пристигането му вкъщи. 

Алгоритмите на интелигентните ОВК системи позволяват известно ниво на машинно самообучение. Това означава, че интелигентният термостат е способен да „забележи“ тенденциите в управлението и да доусъвършенства работата си. Например, ако системата отчете, че потребителят редовно напуска дома в 8:30 заран и активира икономичен режим, тя може да започне да прилага автоматично този режим всеки ден сутрин в 8:30, за да не консумира излишен ток. 

Геозонирането е друга функция на интелигентните термостати. Технологията за геозониране се отнася до използването на местоположението на потребителския телефон, за да може системата да определи дали той е в обитаемото пространство или е навън. Това й позволява да работи по-активно, докато обитателят на жилището е вътре - и когато е на път към дома си, но да почива и да пести ток, когато той е по-надалеч, например на работа. Естествено, обитателят е този, които следва да определи геозоните: например, ако е в радиус от 500 метра – тоест навярно е отишъл до магазина – системата ще смята, че той си е „у дома“, докато ако се отдалечи на няколко километра, системата ще счита, че човекът отсъства. След като се задейства настройката за отсъствие, интелигентният термостат прилага температурните параметрите според режима „отсъствие“. Това помага да спестяваме енергия.

Тук следва да се добави и връзката с локална метеорологична станция. За модерните сгради вече не е необичайно да имат собствена метео-станция, измерваща локалните параметри на времето (температура, скорост на вятъра, слънчево греене). Така модерната ОВК система може да „знае“ какво е времето навън, за да е в състояние да направи корекции без намесата на потребителя. 

Ползи от умната климатизация 

Намаляването на разходите за отопление, охлаждане и вентилация са първата и основна причина за внедряването на смарт-решения за климатизация. Чрез регулиране на температурните настройки според текущата заетост на помещенията в реално време, както и спрямо метеорологичните условия, интелигентното климатизиране намалява разточителното изразходване на енергия. Системата консумира толкова ресурси, колкото е необходимо, и нищо повече. Проучване от 2019г. доказва, че интелигентната ОВК се представя с 57% по-добре от стратегията за ръчно включване-изключване. Освен това мониторингът на производителността в реално време помага да се идентифицират факторите, които водят до най-голяма консумация на енергия. Това може да стане основа за формирането на политики за подобряване на енергийната ефективност. 

Комфортът е другият важен фактор, който е точно толкова значим, колкото и управлението на разходите. Съвременните вентилационни и отоплителни устройства са много адаптивни и позволяват максимален комфорт. Човек може да зададе предпочитана температура, да командва предварително затопляне на дома преди прибирането си от работа, да управлява влажността. Комбинацията от интелигентна ОВК с машинно самообучение помага на системата да „научи“ предпочитанията на потребителите и да реагира адаптивно на тях. 

Зонирането е част от този комфорт. За всяко помещение в дома може да се зададе различна норма и различен диапазон на температурните изменения. Така например в спалнята минималната допустима температура през деня може да е по-ниска, отколкото в останалите помещения, защото обичайно през деня тази стая е празна. Зонираното отопление и охлаждане е една от основните функции на умната климатизация. 

Прогностичната поддръжка е допълнителна „екстра“ от интелигентното управление на вентилацията и климатизацията. Интелигентните сензори постоянно наблюдават работещата апаратура. Те изпращат сигнали, когато е необходима техническа намеса заради повреда или поддръжка. Някои разработчици дори отиват по-далеч и говорят за автоматично резервиране на услуги по профилактика. Предимството на този подход е, че не се чака възникването на повреда, за да се извика техник: действа се проактивно. От своя страна благодарение на автоматичното уведомяване техническите екипи са достатъчно добре осведомени каква машина ще сервизират и какви части трябва да имат под ръка – те идват максимално подготвени, което пести време. Дори когато става дума за повреда, а не за рутинна поддръжка, те вече притежават основните диагностични данни за решаване на проблема. 

Предизвикателства 

Няма как да променим това – всичко, което е свързано към интернет, може да бъде обект на хакерска атака. Колкото по-дигитализирана е дадена система, толкова по-податлива е тя на кибернападения. А кибератаките са новото модно средство за престъпления от всякакъв вид, като се започне от изнудване и искане на откуп и се стигне до всяване на хаос с най-различни цели. Специално системите за вентилация са обект на особен интерес за хакерите, защото пораженията, които могат да нанесат, са значителни и осезаеми. Дори съществува такова понятие в света на киберпрестъпността - „хвакер“ (от HVAC, съкращението за ОВК, и hacker, хакер). 

От друга страна производителите на климатични системи не са специалисти в областта на киберзащитата; тяхната основна компетенция е отоплението и вентилацията. Затова защитата на смарт-системите за климатизация остава предимно в ръцете на потребителите. 

Основно правило за сигурността на системите, свързани към интернет, е доброто поддържане на паролите и кодовете. Ключово при смарт-уредите е да не се използват паролите по подразбиране (by default), а да се въвеждат собствени, дълги и трудни за отгатване комбинации. В момента в ЕС се обсъжда ново законодателство, което има за цел да забрани на производителите на домашни смарт-уреди и системи да задават пароли по подразбиране: така потребителите ще бъдат заставени да прилагат индивидуално измислени кодове. 

Съвмсетимостта е друг казус, който може да има значение при боравенето с интелигентни системи за климатизация. Когато се инсталират смарт и IoT системи, налице са множество протоколи, спецификации и стандарти. Например, безжичните комуникационни протоколи включват ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi, Bluetooth. Това означава, че най-доброто решение за умния дом е предварително да се избере рамка от протоколи и стандарти, на които да стъпят всички смарт-системи в дома. Така ще се гарантира съвместимост на сензорите и контролните устройства с климатизационните механизми, но – което е още по-добре – всички умни системи в дома могат да стъпят на единна рамка: и климатизацията, и осветлението, и охраната, и управлението на водата. Добавянето на нов елемент и ново устройство ще е по-лесно. 

Според някои специалисти, инсталирането на сензорите на правилните места може да бъде предизвикателство за умните климатични системи. Температурата и влажността в едно помещение могат да се различават значително в зависимост от мястото на датчика: например, температурата при тавана винаги е по-висока от тази при пода. Затова от съществено значение е правилното планиране на разположението на сензорите. В това отношение сертифицираните ОВК инженери са незаменими. 

Тук обаче идва следващият проблем: липсата на квалифицирани специалисти за монтаж на интелигентни ОВК системи. Тъй като интелигентните климатици са относително нова тенденция, в бранша е налице недостиг на инженери, които знаят как да проектират, инсталират и поддържат IoT инфраструктура. Добрият специалист трябва да знае как работи ОВИ, но и да е запознат с IoT и облачните механизми. Иначе казано, това е интердисциплинарна професия. Затова този род специалисти са дефицитни. 

Перспективи

С оптимизирането на енергийното потребление интелигентните климатични системи за жилищата правят домовете ни и целите ни жилищни сгради по-устойчиви. Все повече се говори за платформи, захранвани от възобновяема енергия, най-вече соларна. Това има голям смисъл: точно тогава, когато най-много имаме нужда от охлаждане (в горещите летни дни) има и най-много слънчево греене. Следователно, при добро оразмеряване соларната система на покрива на жилищната сграда може да покрие изцяло енергийните нужди на охлаждането чрез интелигентната климатизационна система.