bina otomasyonu

Otomasyon

Bina otomasyonu

Bina otomasyon ve yönetim sistemleri, yüksek modern yapı veya lüks villalarda, alışveriş merkezleri, oteller, plazalar, evler, hastaneler gibi endüstriyel tesislerde, tesisin tipine bağlı olarak bina ısıtma sistemleri, soğutma sistemi, bina havalandırma sistemleri, jeneratör, hidrafor, VRV-VRF sistemleri, fan coiller, VAV sistemler (değişken hava debili), aydınlatma sistemleri, otopark CO gaz izleme ve egzost kontrol sistemleri gibi farklı elektromekanik sistemlerin tek bir merkezden kontrolü, izlenmesi ve raporlanması için yapılan yazılımsal ve donanımsal işleri kapsayan bir sistemler bütünü olup, otomasyon çeşididir.

Ayrıca bina otomasyon sisteminin (BMS), kartlı geçiş, güvenlik sistemleri, yangın algılama sistemi, CCTV sistemi (kapalı devre televizyon), PDKS (Personel takip kontrol sistemi) gibi diğer zayıf akım sistemleri ile entegrasyon platformu sağlayabilmesi   sebebiyle de işletme genelinde sağlayacağı maliyet ve verimlilik, katlanarak artmakta, tek merkezden farklı sistemler yönetilip izlenmekte, tüm binanın minimum personel ve maksimum verimlilikle kontrolünü sağlar.

Günümüzde tüm binalarda enerji yönetimi, konfor  ve bina güvenlik sistemleri her geçen gün geçerlilik kazanmakta ve bu koşullar bina otomasyon sistemleri ile sağlanmaktadır. Bina otomosyonu farklı bina ve tesisler de  uygulanabilir ve teknolojik, enerjisini akıllı kullanan projeler üretilebilir.

Bina Otomasyon Sistemleri (BOS)

Uluslararası terminolojide; BAS (Building Automation Systems), FMS (Facility Management Systems) yada BMS (Building gibi tanımlanan ve genel olarak BOS (Bina Otomasyon Sistemleri) kavramdır.

Boss bina otomasyon sisteminin kurulum amacı; enerji yönetimi ve enerji tasarrufu, güvenilirlik, aydınlatma kontrolü, tek noktadan tüm sistemlere hakim olma, alarm ve arıza bilgilerini raporlama, dünyanın herhangi bir yerinden internet yardımıyla bütün sistemlere ulaşabilme, işletme ve yönetme işlerinin merkezileştirilmesidir. KNX otomasyon sistemi, bina otomasyon sistemlerinde uygulanmaktadır.

Bunun yanında bina kontrol sistemleri ile binalarda kullanılan ısıtma soğutma cihazlarının kapasite kontrollerini yaparak enerji tasarrufu sağlamaktır. Binada bulunanlar için konforlu ve güvenli bir yaşamı daha az işgücü ve enerji otomasyonu ile meydana getirebilmek için bina otomasyon sistemleri gereklidir.

Bina otomasyon sistemlerinin farklı uygulama alanları, tipleri ve kapsamları vardır. Büyük alışveriş merkezlerinde yada yüksek modern akıllı binalar da, merkezi havalandırma sistemlerinin nem ve sıcaklık gibi parametre kontrolleri ile ilgili cihazların çalışma zamanlarının programlanması buna bir örnektir. Genellikle bina veya bina gruplarındaki klima santralı, ısıtma kazanları, soğutma sistemleri gibi mekanik cihazların, kapasite kontrollerini yaparak enerji tasarrufu elde etmektir.

Isıtma-Soğutma-Havalandırma Sistemleri (Mekanik Otomasyon Sistemleri)

İşletmelerin faaliyet alanına, konfor-kontrol ihtiyaçlarına, elektro-mekanik sistemlerine bağlı olarak, kaynakların en etkili şekilde kullanılması, raporlanması, HVAC (ısıtma-soğutma sistemi-havalandırma) mekanik otomasyon sistemi, su temin gibi mekanik sistem kontrollerinde insan faktörünü en aza indirerek, işletme maliyetlerinde tasarruf ve tam kontrol sağlanması temel amaçtır.

Aydınlatma Otomasyon Sistemleri

İşletmelerin iç ve dış-mimari aydınlatma sistemlerinin zamana, ortam ışık şiddetine, kullanım yoğunluğuna göre otomatik olarak kontrol edilerek, işletme maliyetlerinde tasarruf ve tam kontrol sağlanması aydınlatma otomasyonu sistemleri temel amacıdır.

Otopark Güvenlik ve Otomasyon Sistemleri

Otoparklarda karbonmonoksit algılama  sistemi ile egzost gazı yoğunluğunun takibi, eşik seviye aşımında alarm verilmesi, egzost fanlarının çalıştırılması için kurulan sistemleri kapsamaktadır.

Otomasyon firmaları tarafından yapılan bazı hesaplamalara göre; doğru kurulmuş bir akıllı bina sistemleri, enerji otomasyonu ile sağladığı enerji tasarrufu ve iş gücü ile  yaklaşık 1- 2 yıl içerisinde kurulum maliyetini karşılamaktadır.

Diğer bir uygulama alanı ise akıllı evler ve villa gibi lüks binalarda müşterilerin isteklerini yerine getirmektir. Bu uygulamalarda merkezi ısıtma-soğutma ekipmanlarının kapasite kontrolleri yapılmaktadır.  Örnek olarak aydınlatma sistemi, havalandırma sistemi  ve perdelerin uzaktan bir kumanda ile açılıp kapatılması gibi isteklere cevap verilmesidir.

Bilgisayar fiyatlarının pahalı olduğu ve akıllı ev sistemleri bu kadar yaygın olmadığı dönemlerde sadece büyük ticari binalarda kurulurdu. Ancak günümüzde bina otomasyon sistemi, büyüklüğü ne olursa olsun her bina için uygun bir çözüm ve iyi bir yatırım durumundadır.

Bina Yapısı

En alt kısımda, kumanda edilecek fiziksek ekipmanlar ile ilişikte bulunan saha ekipmanları denilen elektrikli kumanda ve ölçüm elemanları mevcuttur. Bu kumanda elemanları damper motoru, vana motoru, gibi analog sinyallerle kumanda edilen   cihazlar örnek olarak gösterilebilir. Saha ekipmanları da analog giriş sinyalleri olarak nem sensörü, sıcaklık sensörü, aydınlık seviye sensörü, basınç sensörü vb gibi, örnek gösterilebilir.

İkinci kısımda saha ekipmanlarından alınan ve saha ekipmanlarına gönderilen bilgilerin eletriksel sinyallere çevrilmesine yardımcı olan giriş-çıkış modülleri vardır. Kontrol cihazlarında yorumlanacak giriş-çıkış bilgileri analog ve dijital olarak yorumlanır. Dijital sinyaller “0” ve “1”ler ile anlatılan kesin değerleri anlatmak için kullanılabilir. Mesela bir havalandırma kanalında hava akışını ölçmek için kullanılan fark basınç anahtarı ile havalandırma kanalında hava akışı var ise “1”, yok ise “0 ” bilgisi üretmektedir.

Bir hava kanalında statik hava fark basıncını ölçmeye yarayan “fark basınç sensörü” o anda hava kanalının ölçüm yapılan iki noktası arasındaki statik basınç farkını ölçer. Örnek olarak 50 Pa. Bundan dolayı analog sinyaller bir aralıkta sürekli değerler verirler. “giriş-çıkış modülleri” saha cihazları ile bilgi alışverişinde bulunurken “0-10 VDC”, “2-10 VDC” veya “4-20 mA” gibi standartlaşmış farklı sinyal çeşitlerini kullanır. Saha cihazları ile bağlantıları, her cihaz için ayrı ayrı fiziksel olarak elektrik kabloları ile bağlantıları kurulur. Her bir modül tek bir cihaz için kullanılabileceği gibi, bir modüle birden fazla cihaz da bağlanan modelleri mevcuttur.

Üçüncü kısımda kontrol cihazı bulunur. Kontrol cihazı  giriş çıkış modülleri ile tek bir haberleşme kablosu ve haberleşme protokolü kullanarak haberleşir. Kısa zaman çevrimlerinde aldığı bilgileri yorumlar ve önceden programlandığı biçimde çıkışlar üretir.

Çalışma Mekanizması

Büyük ve birden fazla kontrolör gerektiren sistemlerde bir üst basamak, kontrol cihazları arası haberleşme hattı vardır. Bu seviyede kontrol cihazları aralarında bilgi alışverişi yaparlar. Ayrıca bu hatta yerleştirilecek bir “merkezi bilgisayar” da, uygulama mühendisinin hazırlayacağı arayüzler yardımı ile kullanıcılara, bütün sistemi gruplar halinde bir arada görme ve kumanda etme imkanı verir.

Bu tip uygulamaları yapan birçok  firma ve her firmanın kendine özgü programlama dili, kullanıcı arayüzü programı ve haberleşme protokolü vardır

Firmalar sektördeki yeni eğilimler doğrultusunda Bus, CAN, Modbus, LON, BAC Net gibi standart haberleşme protokollerini desteklemektedir. Yeni çıkan kullanıcı arayüzü programları Web tabanlı grafiklerle internet üzerinden ulaşımı da desteklemektedir.

Bina Otomasyon Sistemi Neden Kullanılır?

• Kontrol edilen alanlarda konfor şartlarının meydana getirilmesi: mekan sıcaklığı, nemi, ışık şiddeti, hava kalitesi, kullanım su sıcaklığının ayarlanması için.
• Rutin İşlem Kontrolleri : Günlük, haftalık, saatlik cihaz açma-kapama programlarının meydana getirilmesi cihazların sıralı çalıştırılması ile eşit yıpranma sağlanması, arızada yedek cihaza geçmek için.
• Enerji Tasarrufu: Işık şiddetinin, su-hava sıcaklığının, gereksiz ısıtma-soğutma-aydınlatma yapılmaması, açma-kapama zamanlarının otomatik ayarlanması, sayaç otomasyonu ve okuma, enerji faturalama sistemi, enerji sarfiyatı hesaplanması için.
• Koruyucu Bakım ve Sistem Sürekliliği : Elektromekanik sistemlerin sarf ve yedek parça ömürlerinin takip etme , minimum yedek parça stoklarının tutulması, arıza durumunda iş emirlerinin yazılması, sık arızalanan sistemlerin tesbit edilmesi için.
• İnsan kaynaklı hataların ortadan kaldırılması ve eleman maliyetinin azaltılması: Minimum insan müdahalesi ile hataların, gereksiz enerji sarfiyatının ve işgücünün azaltılması, kaynakların verimli kullanımı için kullanılmaktadır.

Bina Otomasyon Sistemlerinin Bina İşletme ve Yönetimindeki Avantajları

• Merkezi kontrol, daha az işgücü ile daha fazla iş yapılabilmesini sağlar.
• Bina otomasyon sistemleri ile hassas ve zamanında kontrol, enerji harcamalarını azaltır.
• Aynı şartlarda hep aynı şekilde tekrarlanan işler, programlandığı için daha basit bir işletme sağlar.
• İşletmecilerin eğitimi ve sisteme hakimiyeti grafik arabirimler vasıtasıyla çok basitleşir.
• Binada yaşıyanların ihtiyaçları en hızlı ve uygun şekilde karşılanabilir.
• Uyarı ve arızalardan hemen haberdar olunmasını sağlar.  Bakım ve onarımı çabuklaştırır.
• Alarm raporları, geçmişe dönük kayıtlar  ve bakım programları etkin bir işletme sağlar.
• Esnek genişleyebilme ve  programlanabilme özellikleri, değişen ihtiyaçların karşılanmasını ve sisteme ekler yapılmasını kolaylaştırır.
• Aydınlatma kontrolü, yangın algılama gibi diğer sistemler ile entegrasyon, binada bulunanlar için konforlu ve  güvenli bir ortam sağlar.

Bina otomasyon sistemlerinin doğru seçilmiş ve uygulanmış olması bu faydaları sağlar. Bina otomasyon sistemleri, her projenin ihtiyacına ve özelliğine göre farklı uygulamalar gerektirir.

Kullanılan kontrol cihazları  ve saha elemanları aynı olmakla birlikte her projede değişik uygulamalar gerektirmesi sistem yazılımının ağırlığını ve önemini arttırır.

Bina Otomosyon Sistemlerinin Bina İşletim Sistemine Sağladığı Yararlar

Binalarda yaşayan , çalışan insanlara gereken konforun sağlanması ve performanslarının arttırılması için binalara ısıtma, soğutma, havalandırma aydınlatma gibi tesisatlar kurulmaktadır. Bu işlemlerde maliyet gerektiren yatırımlardır. Bu yüzden  iyi faydalanılması için bu tesisatların kontrolü önemlidir. Geçmiş yıllarda, bina işletiminde artan enerji ve işgücü maliyetinden dolayı 1980 den sonra bina otomasyon sistemleri geliştirilmiştir.

Bina otomasyon sistemleri ile çok katlı veya geniş alana yayılmış binalarda, tüm tesisatların tek bir merkezden izlenebilme ve kumanda edilme imkanı, binanın özelliklerine göre sistem dizayn ve programlama sayesinde kaçınılmaz duruma gelmiştir. Bina otomasyon sistemlerinin işletmeye getireceği faydalar fiyatlara yansımıştır. Sisteme sağladığı yararlar arasında;

• Enerji Tasarrufu

Bina otomasyon sisteminin sağladığı faydalardan biri de enerji tasarrufudur. Binalarda işletme maliyeti gerektiren elektrik enerjisi ve yakıt, bu sistem vasıtasıyla sadece ihtiyaç ölçüsünde kullanmaktadır. Örnek olarak şu uygulamalar gösterilebilir;

Ortamların iklimlendirilmesinde (klima santrallerinde) bedava enerji olan dış hava kullanımıdır. Dış hava koşulları (nem ve sıcaklık) uygun ise, ortam önce dış hava ile konfor koşullarına getirilmeye çalışılır. Eğer dış hava yeterli değil ise, sadece ihtiyaç kadar ısıtma veya soğutma enerjisi kullanılır. Binada var olan ısıtma, soğutma, havalandırma, aydınlatma tesisat ve ekipmanları ancak ihtiyaç olduğu zaman sistem tarafından devreye sokulacaktır. Bu sisteme girilecek start/stop zaman programına göre olabileceği gibi ölçülen sıcaklık, hava kalite, nem değerlerinin ayarlanan değerlerin altına düşmesine yada üzerine çıkmasına göre otomatik olarak yapılabilecektir.

• Otomasyon Sistemi

Kontrolü altında bulunan ekipmanların, yüklenecek program çerçevesinde kontrol ettiğinden insan hatalarından veya gecikmelerinden meydana gelebilecek fazla enerji tüketimini ortadan kaldırmaktadır. Merkezi operatör terminali ve işletmeye yönelik yazılımı ile, verimsiz çalışan tesisat ve ekipmanlar anında tespit edilmekte, bu durumda verimsiz çalışmadan dolayı fazla enerji tüketimi ortadan kaldırılmaktadır.

• Konforun Kesintisiz Devamı ile Çalışan  Elemanların  Performanslarının Arttırılması

Ev ve işyerlerinde gereken sıcaklık, nem ve hava kalite gibi konforun sağlanması için tasarlanmış olan klimalar; otomasyon sistemi ile kontrol edilmektedir.

Mahallerde bulunan insan sayısının yoğunluğu ve diğer faktörler ile gün boyunca değişkenlik gösteren koşullar, otomasyon sisteminin bina özelliklerine göre programlanması ile kısa süre de düzeltilebilmekte ve arızaların o anda sistemden izlenmesi sonucu ortamlarda, konfor kesintisiz olarak sağlanmaktadır.

Optimum start/stop özelliği; insanların mesaiye başlanması ile konfor şartlarına sahip yerlere girmesini sağlar. Bu durumda kötü çalışma koşullarından dolayı meydana gelebilecek  performans düşüklüğü ortadan kalkacaktır.

• İşgücü Tasarrufu 

Çok katlı olan ve geniş bir alana yayılmış binalarda sahada bulunan ekipmanların kontrolü ve ortamların konfor şartının sağlanması, ortamda devamlı değişen insan sirkülasyonu ve ortam sıcaklık ve hava kalite değerlerini sabit bir değerde hem işgücü fazlalığı hem de zaman kaybıdır.

Çok katlı binalar ve alış veriş merkezi gibi çok geniş alana inşa edilmiş bir komplekste sahada bulunan ekipmanların kontrolü ve ortamların konforunun sağlanması için bütün sistemin tek bir noktadan kontrol ve gözleminin yapılması sonucu işgücü açısından tasarruf sağlayacaktır. Böyle bir sistemde otomasyon sistemini kontrol eden bir operatör, bir veya iki teknik personelin birlikte çalıması ile, tüm binanın kontrolü ve işletmesi sağlanmaktadır.

Tesisatlarda meydana gelen sorunlar, sistemi kontrol eden operatör tarafından teknik personele iletilir ve sorunların giderilmesi ve soruna müdahale  etmek ve işin bitirilme süresi otomasyon sistemi tarafından operatöre bildirilmektedir. Böylece operatör tüm sistemi sadece kendisi gözlemleyebilmekte ve binadaki konfor şartlarını ayarlayabilmektedir. Bu halde sahada meydana gelebilecek arızalar hemen fark edilmekte ve soruna müdahale etmekte hızlı bir şekilde yapılabilmektedir.

• Kontrol Edilen Ekipman, Cihazların Verimliliği ve Çalışma Ömürlerinin Uzatılması

Ekipmanlarda (pompa, fan gibi) meydana gelebilecek arıza ve alarmlar, otomasyon sistemi tarafından devamlı izlenmekte ve hemen grafik ekranlı operatör terminali üzerinde ve yazıcıda, teknik servis elemanlarına iletilmektedir.

Bu durumda arızalı ekipmanın çalışmamasından oluşabilecek verimsizlik, arızanın daha büyümesi, arızanın diğer ekipmanlara zarar vermesi gibi durumlar ortadan kalkmakta ve böylece cihazların ömrü uzatılmaktadır. Kademeli ve yedekli çalışan (kazan, chiller, pompa vb) ekipmanların çalışma sıralarının belirli sürelerde değiştirilmesi ile, ekipmanların bir dönem sonunda eşit zamanlarda çalışması sağlanacaktır.

• Devamlı Bakım Gerektiren Ekipmanların Takibi

Otomasyon sistemi ile sahada çalışan ekipmanların (vana, damper, pompa, kazan, fan motoru, chiller, filtre vb) çalışma süreleri devamlı toplanmaktadır. Çalışma süreleri toplanan ekipmanların set edilen çalışma sürelerini doldurma halinde, sistem ekipmanın bakımının yapılma zamanı geldiğini görsel ve yazılı olarak operatöre bildirmektedir. Böylece zamanında bakım yapılarak, ekipmanların arızalanması engellenmekte, verimlilik artmakta ve ekipmanların çalışma ömürleri uzatılmaktadır.

• Teknik Personel Performansının Değerlendirilebilmesi

Tesisatlarda meydana gelen arızalar anında bilgisayar ekranında görsel ve yazılı olarak izlenerek ve yazıcıdan yazılı dökümü alınabilmektedir. Operatörün tesisatlarda meydana gelen arızaları görerek onaylaması ve arızanın düzeltilmesi zamanı tarih-saat-dakikasıyla beraber kaydedilmektedir. Bu kayıtlar teknik personelin kişisel olarak performansının değerlendirilmesinde önem taşımaktadır.

Eğer arıza uzun bir süre giderilmemiş ise ve bunun sonucunda meydana gelebilecek verimsiz çalışma sonucu, enerji kaybı gibi sorunlar oluşmuşsa olaya müdahale etmekte geciken yada müdahale etmeyen teknik personel uyarılmaktadır. Bu durum işletme ve çalışan personel arasında bir disiplin sağlayarak güven, konfor, kaliteden ödün vermeden üst düzey hizmet sağlayacaktır.

• Tesisat Verimsizliklerin Tespiti

Arıza ve bununla beraber meydana gelen alarmın giderilme süresi veya arızanın ne kadar sıklıkla oluştuğu bir rapor halinde kullanıcıya sunulması, daha ileri aşamalarda böyle bir arızanın önlenmesine yardımcı olacaktır. Sistem ve güvenlik açısından bu tür arızaların ne kadar sürede giderildiği de hesaplamak mümkün olmaktadır.

Otomasyon sistem tarafından her bir noktanın kayıt ve tarih bilgileri devamlı tutulmakta ve operatöre grafik ortamda hazırlanmış eğriler doğrultusunda raporlar vererek, tesisatların doğru çalışırlılığı ve verimliliği hakkında istatistik bilgileri sunmaktadır.

• İnsan Kaynaklı Hataların Ortadan Kaldırılması

Sahada cihazlarının (pompa, klima santralı, aspiratör, kazan, chiller soğutma vb) kontrolü, sisteme yüklenen otomasyon programı tarafından devamlı gözetilmesi ile, kumanda edilmektedir. Herhangi bir cihazda meydana gelen arıza ve alarmların, diğer ekipmanların bu olumsuzluklardan etkilememesi için gerekli önlemeler alınması ve gereken müdahalenin yapılması otomatik olarak sistem tarafından gerçekleşmektedir.

Örnek olarak, klima sistemleri verilebilir. Klima santralı, donma alarmı durumunda fanlarını durdurup santral hava giriş damperlerinin kapatarak, ısıtma vanasını açıp ısıtma bataryasının patlamasını önler. Geniş alana yayılan komplekslerde, otomasyon sistemi kullanılması insan hatalarını ve gecikmeleri de ortadan kaldırmaktadır.