CC BY
31К вопросу о комплексной энергоэффективности умных домов
со см о см
о ш т
X
<
т О X X
Прудников Виталий Анатольевич
кандидат технических наук, МАИ (Национальный технический университет), Prudnikovs64@mail.ru
Андреев Никита Сергеевич
магистрант, кафедра 316, МАИ (Национальный технический университет), andrieiev-99@bk.ru
Рассмотрены основные составляющие проектных решений «умный дом»: электрической части и её влияние на остальные компоненты в проектах новых конструкций. Проводится качественный анализ улучшений энергоэффективности строительных конструкций за счёт применения энергосберегающих материалов и проектных решений. Накопленный опыт проектирования и строительства энергоэффективных зданий свидетельствует о том, что эффективность является не статической характеристикой, задаваемой на стадии проектирования, а динамической, формирующейся в течение всего жизненного цикла эксплуатации зданий.
Ключевые слова. Умный дом, комплексность, параллельность, инверсия, технологичность.
Введение
Умный дом — это система. Её называют закрытой, иногда «само восполняющейся экосистемой», способной поддерживать бытовые условия без помощи внешних энергетических источников. Для этого обеспечивается использование подходящих материалов с целью создания непрерывных циклов жизнеобеспечения, обеспечивающих комфорт и уют. Если в доме присутствует «зимний сад» выдыхаемый углекислый газ, другие отходы фильтруются, эффективно преобразуются либо химически, либо посредством фотосинтеза в такие продукты, как растительность, кислород, вода. Проектные решения отрабатываются, например, относительно системам жизнеобеспечения используемых космонавтами, полярниками, подводниками. Экосистемы подразумевают поддержку среды пригодной или удобной для человеческого обитания, например, автоматический полив растений, сезонные изменения климатических характеристик в домах в зависимости от времени года периода суток, подкорм домашних животных при отъезде хозяев на короткое или длительное время.
Понятие открытая экосистема для определения умных домов не используется. Формально это спорно, так как все известные в природе экосистемы - открытые, имеют реальные сроки существования, восполнение потребляемых ресурсов происходит от внешних источников и часто образуют необратимые процессы. Допустимо определять частично-закрытые системы, имеющие часть автономных подсистем, например, системы поддерживающие длительное время режимы постоянных климатических условий (тепла, влажности, давления), чистоты, системы допускающие консервацию, имеющие резервуары хранения расходуемых ресурсов (воды, пищи, топлива), системы аварийного электро обеспечения или охранного оповещения и т. п.
Относительно умных домов открытость понимается так же и как место размещения управляющей информационной системы. Возможно создание стороннего управляющего устройства, задающего режимы работы отдельного умного дома издалека, например, через смартфон и осуществление подобных функции для нескольких однотипных домов диспетчерами служб инженерно-технической поддержки. Другое решение -управляющая информационная система, вполне автономная в границах отдельного дома (или квартиры). Допустимы и смешанные решения, когда сигнализации дежурно-следящих систем, системы электрической подачи, водо- тепло-обеспечения останутся, например, наружными, но управляемые, а остальные - останутся автономными внутри дома, регистрирующими и управляющими процессами в доме. Такие системы называют настраевыми. Варианты технических устройств умных домов уже встречаются в открытых рыночных продажах, в настоящее время можно приобрести некоторые виды электрической части таких систем, при этом универсальные или полные решения всё ещё не обсуждаются подробно. Важным элементом таких систем выступают энергетические источники: они могут быть: региональными (централизованного освещения, газо- и водо-подачи, теплоснабжения), ввиду сложности организации и управления - общегосударственные; автономными (электроагрегатные) - как правило управляемые одним владельцем или не многочисленными товариществами; восполняющие (тепловые, солнечные батареи, ветряки и т.п.) - в
связи с высокой степенью научной подготовки и технического оснащения могут иметь различные формы владельцев. В новых решениях умных домов появилось важное, не используемым ранее в бытовой практике, техническое устройство. Его называют хаб (hub, буквально - «ступица колеса, центр») - в общем смысле, узел какой-то сети. В компьютерной технике и сетях это сетевой концентратор (например, USB-концентра-тор). В файлообменной сети DirectConnect хабами называют серверы сети. Хабом может быть магистральный узел, через который проводится передача почты. В энергетике хабом называют специализированный распределительный центр, разделяющий один энергетический маршрут на два и более. Полнофункциональную систему умного дома закладывают на начальном этапе проектирования домов, подбирая специальные материалы и комплектующие для монтажа. Появились новые элементы: подогреваемые полы, встроенные в стенах тепло нагреватели, особые конструкции фасадов, новые марки стёкол, натяжные потолки и другие технические решения. В России начали устанавливать интеллектуальные системы пока частично - исходя из индивидуальных потребностей и возможностей жителей в уже построенных домах. Попробуем разобраться и понять какие элементы умного дома можно применять уже теперь, что может служить инверсией (готовыми решениями с требуемыми свойствами) для таких проектов, какие части не встречались прежде и какие элементы следует улучшать в первую очередь.
ЗАДАЧА: СТРОИМ УМНЫЙ ДОМ.
Перечень используемых систем умного дома предусматривают уже в начальных этапах при выборе материалов строения. Задача построения решений должна укладываться в строительные нормативы, которые уже предусмотрены государственными стандартами. Основные элементы, которые изменились в умных домах - инженерные системы. Инженерные системы всех жилых строений, в том числе и умных домов делят на девять категории определяемых в объёмах проектных работ [4]:
1 Системы теплоснабжения и отопления: схемы систем теплоснабжения; теплогенерирующие установки; оборудование тепловых пунктов; определение тепловой мощности систем отопления; оборудование систем отопления.
2 Системы вентиляции и кондиционирования: обеспечение требований к параметрам наружного и внутреннего воздуха (схемы фильтрации, герметизации, пылеудаления в помещениях и т. п.); классификация систем вентиляции и кондиционирования воздуха; виды систем вентиляции; системы кондиционирования воздуха; организация воздухообмена в помещении; определение требуемого количества приточного и вытяжного воздуха; основное оборудование.
3 Водоснабжение зданий и отдельных объектов: классификация систем водоснабжения зданий; схемы сетей внутренних водопроводов; вводы водопровода, водомерные узлы и устройства для измерения количества расходуемой воды; трассировка водопроводных сетей внутри зданий; насосные установки; противопожарные водопроводы; расчёты внутренних водопроводов; особенности устройств систем горячего водоснабжения.
4 Канализация зданий и отдельных объектов: система внутренней канализации и их основные элементы; материалы и оборудование для систем внутренней канализации; трассировка и устройство сетей внутренней канализации; внутренние водостоки; расчёты внутренней канализации.
5 Системы мусор удаления: общие принципы проектирования и основные элементы; стволы мусоропроводов; камеры
мусоросборников; вентиляция стволов и мусор сборных камер; очистные устройства; противопожарная система мусоропроводов.
6 Электроснабжение и интеграция управления инженерным оборудованием зданий: электроустановки; система электропитания; система заземления; система молниеза-щиты; защита групповых сетей; система автоматической стабилизации напряжения; системы бесперебойного и аварийного электропитания; интеграция управления инженерным оборудованием зданий.
7 Системы освещения: системы управления энергосбережением; управление освещённостью в зависимости от времени года или суток; управление освещённостью проходных зон, «следящий свет»; дизайн света внутри помещений; дизайн света вне помещений (архитектурный дизайн света).
8 Лифты и эскалаторы: основные характеристики лифтов: кинематические схемы лифтов, шахты, кабины монтаж лифта, подъёмники для инвалидов; строительные требования доступности; подъёмные платформы и лифты; приёмка подъёмных платформ и лифтов в эксплуатацию; эксплуатация подъёмных платформ и лифтов.
9 Системы безопасности: системы контроля и управления доступом в дом; охранная и пожарная сигнализация; системы пожарного оповещения; средства и системы пожаротушения и огнезащиты; системы компьютерной безопасности.
Полный перечень инженерных систем в строениях находится в полном соответствии и для умных домов тоже, но он может быть расширен в части электроустройств и информационных систем, которые ещё не добавлены государственными стандартами РФ. Часть таких систем обязательно следует включать и учитывать на начальных стадиях проекта, а некоторые из них допускают монтаж уже на этапе эксплуатации для повышения комфорта по выбору владельцев.
В электрической части, комплекты современных умных домов содержат контроллеры (управляющие хабы) и списки датчиков с управляемыми элементами устройств. Обычно датчиков и устройств в доме не более полудюжины. Хабы работают через соединения каналов Wi-Fi. Они контролируют датчики в доме, которые собирают информацию из внешней среды и передают сигнал и данные на основной контроллера хаба. Комплекты устройств, представленных на российском рынке, однозадачные - не известно систем «по управлению всем». У каждого устройства есть обозначенный функционал. Например, только освещение или только управление конкретным бытовым прибором. Некоторые устройства срабатывают, используя энергию домашней электросети, другие работают на беспроводных каналах связи используя заменяемые аккумуляторы или обычный звук. Управлять системами можно с помощью кнопок на блоке управления, дистанционного пульта или приложения в смартфоне. Если требуется объединять приборы в единое управление, допустимо применить умный пульт или колонку, использующую интеллектуальное программное обеспечение. Особенности работы умных домов обнаруживают новые, для прежних поколений проектировщиков, технические переходы и технологические линии, которые возникли в новых производствах, создающих подключаемые устройства. Для осуществления электрического управления устройствами умного дома, монтируется несколько электро-подающих щитков: для управления сильноточной и слаботочной подачами тока; системы поддержек электро-аккумулятор-ных батарей, для осуществления переводов систем в ждущие режимы при потере электрического напряжения и др. При монтаже устройств выполняются дополнительное проектирование по электро-ведущим цепям, дистанционному управлению устройствами, осуществлению связи с внешними службами.
X X
о
го А с.
X
го m
о
м о м
CJ
fO CN О
cs
О Ш
m
X
3
<
m о x
X
При создании многоканальных групп включения устройств выполняется дополнительное программирование контроллеров, на языках программирования совместимых с подключаемыми устройствами, для соединения с внешними системами, например, аварийного или охранного оповещения - выполняется уже другое программирование, например, на языках: Java, Си и его модификациях. Коммуникационные устройства разных типов каналов передачи данных могут быть реализованы на разных протоколах передачи данных. Устройства подразумевают параллельность выполнения работ, производимое отдельными группами монтажников с разными специализациями [5].
Что умеет «умный дом»? «А для чего нужны все эти навороты в квартире?» — спросите вы. Ответ: «Для комфорта и безопасности». На самом деле, перечень возможностей интеллектуальных устройств шире. Перечислим основные и самые популярные функции.
Безопасность. Интеллектуальная система безопасности не только защитит ваш дом от несанкционированного проникновения третьих лиц. Её чувствительные датчики помогут: обнаружить утечку газа; предупредить пожар; предотвратить потоп. Контроллер может уведомить вас об обнаруженном по телефону, либо самостоятельно вызовет полицию, пожарную или аварийную службу, перекроет подачу газа или воды. В функционал особо продвинутых комплектов входит: управление замками включающий блокировку замков и открытие по специально дополнительной команде.
Освещение. Устройства хабов позволяют управлять освещением, без участия человека, контролем мультимедиа - блокировкой или подбором звуковых и видео каналов. Можно установить по всей квартире датчики, умные розетки, лампы и забыть, что такое выключатель. Систему допустимо настраивать по желанию владельца: регулируя время включения-выключения, яркость внутреннего или внешнего освещения голосовыми, звуковыми командами либо через смартфон, и т. п. Устройства позволяют снижать расходы на электроэнергию примерно на 40%, чего нельзя сказать о высокой цене самих переключателей.
Контроль электроприборов. Задачей этих систем является создание максимального комфорта для пользователя. С помощью информационной системы возможно, например, задать время, в которое Вы будете отсутствовать. Контроллер отключит все электроприборы, пока никого нет дома, а к вашему возвращению включит кофеварку, разогреет помещение и т. п. Можно удалённо или по настроенному таймеру со смартфона запустить свой робот-пылесос, полить цветы в зимнем саду.
Терморегуляция и поддержание климатических режимов. Система способна следить за температурой в помещении: включая тепло подающие устройства, если в комнатах слишком холодно, или включается кондиционер, если температура поднялась выше нормы. Если дом пуст, контроллер так же отключит приборы и иные энергопотребляющие устройства. Как и в случае с освещением, расходы на потребляемые газ и электричество снизятся.
Умный дом в ряде стран уже прошёл апробацию получив одобрение владельцев. В июле 2022 года этот вопрос обсуждали на уровне правительства РФ. Минстрою предлагалось внедрять умные домофоны, камеры и датчики в многоквартирных домах государственных застроек. Постепенно находят применение устройств самовыключающегося света, умные звуковые колонки рассказывающие сказки, анекдоты и выбирающие фильмы на вечер. На дачах и в домах устанавливается сигнализация, датчики движения и камеры, которые позволяют наблюдать обстановку в жилище и рядом дистанционно.
Преимущества умных домов определяет тенденция экономии на стоимости коммунальных услуг, прежде всего потребления электроэнергии, отопления, газопотребления; выполнена автоматизация рутины типовых действий в доме; дополнительная защита. Недостатки: дополнительные расходы на оборудования умных домов — даже китайские комплектующие стоят дороже своих неинтеллектуальных элементов; кроме того, возможны сбои; работа системы привязана к Wi-Fi подключениям часть которых осуществляется с поддержкой сторонних провайдеров. Если у провайдера случается авария и в доме пропадёт интернет, часть функций умного дома перестаёт работать. Для примера иллюстрируем концепции умного дома на примере дачи и многоквартирного дома по рис 1 и 2. Экономические показатели применения умных домов ещё не объявлены окончательно или находятся в стадиях контрольных оценок.
Ш »
Рис.1 Концепция умного
выик
ш
дома на примере управления дачей.
Рис.2 Концепция многоквартирного умного дома.
Приведём четыре примера систем управления.
1 Mi Home. «+» красивые сенсоры и устройства; хорошее мобильное приложение; простое построение автоматизаций; «-» закрытая экосистема; данные хранятся на облачных серверах; автоматизации работают через облачные сервера [6].
Умный дом позволяет управлять и регулировать: освещением, управлением устройствами (вкл./выкл, громкость, яркость, контраст, время работы и т.п.). Пультом управления возможно регулировать климатическими показателями: обогревателями, увлажнителями; для мультимедиа: телевизором, музыкальными устройствами; холодильниками, плитами, стиральными машинами, посудомойками, устройствами подогрева воды; жалюзи, кондиционерами, шторами, ролетами,
жалюзи, полотенцесушителями, будильниками, датчиками (звука, движения, температуры, влажности, протечки). Исполнительными элементами могут быть: лампочки, клапаны, кофеварки, посудомойки, стиральные машины и т. п. Приложение позволяет объединять в общую сеть смарт-устройства компании Xiaomi. Допустимо выполнить настройку и управление смарт-устройств в доме; создавать сценарии и выполнять их через Интернет используя русский интерфейс. Устройство работает на оперативной системе Android, компании Xiaomi. Подразумевается смешанное (ручное и автоматическое) управление режимами приборов, работающими от ~220В.
2 Google home - управления умным домом с хорошим интерфейсом, закрытой экосистемы; автоматизация работает через облачные сервера; в приложении присутствует поддержка новых решений, о которых в российском секторе вообще не сообщалось. Возможен единый «центр управления» умным домом. GoogleNestHub это попытка объединить всё существующее ранее, в одно устройство [7]: GoogleSmartSpeaker (возможность отдавать голосовые команды и получать ответы); «+» GoogleChromecast (возможность воспроизводить контент со смартфона) и ещё не совершенная, но реализованная попытка управления умным домом. В комплекте GoogleNestHub есть умная колонка, способная играть музыку или понимать фразы. Ответ слышен не только голосом, но и показывается на экране. Устройство имеет хорошую чувствительность, нет камеры, но допустимо управление от дисплея, есть кнопка физического отключения микрофона. Умный дом у Google в части интерфейса достаточно скромен. Потребляет GoogleNestHub около 2.5 Вт от электросети, что не много, держать девайс включенным проблем нет. В интернете присутствует немало положительных отзывов про GoogleHomeHub, с экосистемой Apple.
3 Domoticz «+» открытая экосистема; охватывает русскоговорящие сообщество потребителей; настроены облачные пространства, через которое можно зайти на свой сервер; язык для автоматизаций blockly - удобный и понятный; «-» некоторые элементы реализовать сложно; не успевает обновляться документация. Таблица подключаемых элементов (обновляется) по экосистеме Xiaomi [8]. Domoticz является мультиплат-форменным ПО с открытым кодом, ориентированным на создание системы управления умным домом. Поддерживает большое количество различных устройств вендоров, в том числе работает с устройствами Xiaomi. Допустимо управлять шлюзом Xiaomi Gateway и всеми остальными устройствами, к которыми он подключен - кнопки, датчики открытия и движения, розетки ZigBee, выключатели Aqara. Поддерживаются осветительные гаджеты Yeelight - RGBW и White лампы, потолочные светильники CellingLight. Сообщалось про работу с bluetooth сенсорами miflora. Система имеет гибкие возможности по настройке сценариев, например, проверку активности устройства. Сценарии, созданные в Domoticz не зависят от китайских серверов и наличия интернет. Domoticz расширяет функциональность устройств — новые действия «free fall» или «alert» для колонки, или «LongClickRelease» для кнопки. Подключение Xiaomi к Domoticz легко и просто и совершенно не влияет на базовую функциональность устройств. Что нужно для того, чтобы начать работать с Domoticz? Резервирование IP адресов. Это необходимо для устройств, которыми вы планируете управлять. Пока это шлюз и лампы, для них устанавливаются статические IP адреса. Это делается на домашнем роутере, при помощи таблицы клиентов DHCP. Информации берётся из вкладок Network info плагинов управления шлюзом и лампами, где указаны MAC адреса устройств.
4 HomeBridge - система понравилась любителям Apple, «+» это Apple, интерфейс выполнен на высшем уровне и работает надёжно; «-» невозможно реализовать изменения, что в
Apple решили, только это нужно и только так возможно (Рис.4). Пользователям продукции Apple, желающим построить бюджетный умный дом с полной интеграцией в Homekit, но не знают с чего начать эта система понравится. Понимание особенностей вскроет недостатки решений по сравнению с "щитовыми" решениями, построенными на Wirenboard, iGlass и т. д. или с использованием устройств, которые поддерживают домашние устройства из комплектов [9].
Рис.4. Настройка системы.
Лучшая экосистема для умного дома — это Apple, умный дом с поддержкой Homekit устройств. В этой системе отличная интеграция устройств, неплохие базовые и в целом неплохо расширяемые за счет сторонних приложений решения по автоматизации, интеграция с голосовым ассистентом Siri, поддержка экосистемы устройств и сервисов Apple, начиная от CarPlay, заканчивая Apple Music, есть поддержка управления и взаимодействия с умным домом допустимая практически с любых устройств: Apple Watch, iPhone или Mac с AppleTV. Минус Homekit совместимых устройств — высокая цена, благодаря появлению доступных китайских решений и GitHub этот вопрос частично решён. Что такое Умный дом в понимании Apple? Это: аудиосистемы, вентиляторы, выключатели, датчики, двери гаражей, дверные звонки, замки, камеры, кондиционеры, маршрутизаторы, окна, освещение, охранные системы, очистители воздуха, ресиверы, розетки, сетевые мосты, системы полива, смесители, телевизоры, термостаты, увлажнители воздуха.
Чем лучше других эта системы? Почему не Яндекс, Google Home, Home Assistant или Mi Home? У Яндекса, не очень хорошо с автоматизацией (её нет), слабые сценарии, они основаны на "включить" и "выключить", слабая зависимость элементов экосистемы среди устройств комплекта. Контроль за умным домом доступен только в голосовом ассистенте и через неудобный плагин внутри приложения Яндекс, поэтому, использовать его как основную систему не очень здорово. Функции голосового ассистента от Яндекс в умном доме оправданы, альтернативная система Siri до сих пор не поддерживает русский язык в HomePod и Apple TV.
В итоге: Google Home - худший выбор из перечисленных -голосовой ассистент достаточно ограничен, система имеет малую поддержку устройств, отсутствуют сценарии и автоматизации, само приложение не выглядит ярко в дизайне. MiHome в целом тоже не превосходная система: автоматизации работают с перебоями и, практически все, завязаны на внешних серверах, нет локализации многих устройств, и это вызывает проблемы с регионами размещения устройств.
X X
о го А с.
X
го m
о
м о м
CJ
fO
сч о cs
о ш m
X
А
m О X X
HomeAssistant это система с огромной возможностью удовлетворения требований заказчика и расширенными настройками, полноценной автоматизацией, она является оптимальным решением, которое можно придумать для Android и тем, кто любит всё настроить самостоятельно, но в плане экосистемы она отстаёт от Apple, где взаимодействие с умным домом присутствует везде, начиная от часов и заканчивая CarPlay. Таким образом готовая система «AppleHome» оказывается в фаворе и постоянно обрастает новыми возможностями.
Сервер автоматизации Homekit. Чтобы иметь возможность использовать автоматизации и одновременно иметь доступ к умному дому извне локальной (домашней) сети, возможны различные решения [11, 12, 13], но из промышленно выпускаемых подходящим можно считать домашний центр. В его роли может выступить Apple TV, HomePod и даже iPad, подключенный к питанию. Лучше всего использовать первые два варианта, например HomePodMini, у которого, есть множество интересных новаций [10]. HomePod можно использовать и как сирену для сигнализации в автоматизациях, если добавить звук в формате m4a в библиотеку iTunes и синхронизировать ее через iCloud.
Обсуждение результатов
Энергосбережение. Что такое энергоэффективность вообще и в строительстве в частности? Системный подход к формированию энергоэффективности зданий встречается в описаниях строительных проектах под разными аспектами и в подробностях [14]. Строительство вообще потребляет более 30% всей продукции сферы материального производства. Строительные материалы и конструкции будущего здания определяются на ранних стадиях проектирования. Важным критерием отбора являются показатели энергоэффективности, включая оценки расходов энергоресурсов на производство, показатели качества, транспортировку, и т. д. Основными строительными материалами, из которых в основном строят здания, являются бетон, кирпич (керамический и силикатный), дерево, в настоящее время это синтетические пластмассы и другие искусственно созданные материалы.
Энергосберегающие строительные конструкции и системы. Навесной и вентилируемый фасад - вполне конкретная новация, обеспечивающая в умных домах соответствующие теплоизоляционные характеристики, и климатические режимы, токоведущие линии, герметичность [15].
Навесной вентилируемый фасад представляет собой закрепленную на ограждающей стене конструкцию, состоящую из теплоизоляции, направляющих для крепления облицовки и самой облицовки - один из важнейших компонентов энергосберегающих конструкций собираемых посредством «сэндвиче-вых» панелей.
Штукатурный фасад - другой пример конструкции, состоящий из теплоизоляции, клея, пластиковых дюбелей, армирующей стеклосетки и тонкослойной штукатурки. В штукатурных фасадах используются минераловатные плиты. При выборе типов фасадов особое внимание уделяется соответствию нормативным требованиям для обеспечения требуемого энергосбережения, способности создать оригинальную архитектуру и экономию средств.
Одним из важных инженерных систем энергоэффективных зданий являются системы напольного отопления, которые называют теплым полом. Эти системы можно условно разделить на водяной и электрический в зависимости от вида теплоносителя. Широкий спектр применения получил электрический. Новейшие современные разработки фирм производителей позволяют применять разнообразные напольные покры-
тия, в том числе и теплые полы. Пленочные системы используют слои из поли материалов для помещений с деревянными полами или ламинатом. Их кладут даже под плитку в горизонтальных и вертикальных положениях на стены.
Экономия электричества закладывается в терморегулиру-ющие элементы. Экономичность составляет до 40 % электрической энергии. К недостатку тёплых полов относят невысокий срок службы (до 15 лет). Инфракрасные напольные покрытия отличаются от традиционных панелей и резистивных кабелей, имеют ряд преимуществ. Более чем 90% излучения энергосберегающего теплого пола дальнего инфракрасного диапазона (длина волны от 5 до 20 мкм) проходят сквозь напольные покрытия, нагревают не только помещение, но и предметы в доме. Прогрев помещения получается равномерным не только благодаря излучению, но и через вторичную конвекцию.
Температура помещения поддерживается автоматической системой слежения за постоянными климатическими условиями в комнатах для того, чтобы удерживать длительное время благоприятную атмосферу, уют и улучшенное «качество жизни». Температура, при которой человек ощущает себя хорошо при использовании инфракрасного излучения ниже на 45 градусов, чем при использовании традиционных источников обогрева помещения. Теплый пол повышает концентрацию отрицательно заряженных ионов в помещении в 4 раза, что лучше, чем многочисленные аналоги - различных тепло генераторов [16].
Шум, запах, вибрации, пыль при работе инфракрасного теплого пола значительно снижается ещё до включения системы фильтрации [17]. Влияние вредного электромагнитного излучения минимально.
Во время эксплуатации получается экономия около 20% электроэнергии (энергосберегающий пол выгоднее резистив-ных кабелей и мини-матов). Можно использовать программируемые терморегуляторы, которые еще сократят затраты примерно на 25%. Энергосберегающий теплый пол совместим со многими видами покрытий (например, с ламинатом, ковроли-ном, линолеумом, всеми видами керамической плитки и кера-могранита).
Созданы специальные, высокоэффективные теплозащитные стеклопакеты для оконных стёкол, которые позволяют повышать коэффициент сопротивления теплопередаче до 2-х и более раз. По данным исследований учёных, типовая 5-ти этажка, спроектированная в 60-е годы, при -20°С в случае аварии на теплосетях полностью промерзает за 8 часов. Если выполнить остекление такого дома с применением низко эмиссионного стекла, то дом простоит без тепла и не промерзнет и за 72 часа в городских условиях. Применение энергосберегающих окон позволяет не только повысить тепловую защиту здания, но и улучшить микроклимат, т.к. специально покрытие способствует лучшему светопропусканию летом и зимой. Необходимо выбирать окна с возможностью вентиляции.
Комплексное применение указанных факторов энергосбережения (энергосберегающие строительные материалы, изделия и конструкции, системы энергосберегающих фасадов, полов, окон, крыш) в сочетании со специальными сценариями управления умным домом, обеспечивают высокую энергетическую эффективность зданий на всех этапах их эксплуатации [18].
Инженерные системы. Отметим, что комплексность рассмотрения задачи обеспечения работы умного дома в течении длительного периода времени предусматривает объединение идей энергосберегающего и умного домов. Дополнительным снижением энергопотребления может быть монтирование дополнительных систем: солнечных или тепловых батарей, ветряков, автономных агрегатов и устройств для сезонного отопления
Выводы и рекомендации
Системы интеллектуализации зданий могут рассматриваться отдельная от остальных подсистема, она способствует не только энергоэффективности остальных элементов дома, но и комфортности, безопасности и надёжности. По мнению авторов, существенным препятствием к массовому внедрению умных домов является импортное производство их компонентов, что дорого при установке, настройке, техническом обслуживании и эксплуатации в России. Проекты являются пока единичными, но возможно с актуализацией научной задачи возрастёт интерес к их улучшению, разработке, отечественному производству компонентов и подготовке специалистов центров технического обслуживанию. В умных домах присутствует новая аппаратура, не используемая в более ранних проектах. Возрастает перечень необходимых компетенций по строительству и настройке умных домов.
Умный дом предусматривает полуавтоматическое или автоматизированное управление экологической обстановкой внутри замкнутого пространства дома и частичное в придомовой территории. Управление светом или звуковыми устройствами не создаст качественных улучшений, которые могут принести режимы поддержания хороших климатических условий или чистоты. Ещё не собраны точные сведения о том какие климатические диапазоны, с какой периодичностью следует поддерживать и соблюдать. Они различны для разных потребителей и мест расположения строений.
Допустимо применять хромо- и фотоно- терапевтических элементов в умных домах, заказы пищи из специальных кухонь, и т.п. Относительно использования автономных источников энергии, солнечных, тепловых батарей, ветряков и т. п. пока остаётся не ясным на сколько они вытеснят обычные электростанции если их использование будет носить характер массового применения. Энергосбережение умного дома, даже в случаях самых лучших систем управления не превысит 30%.
Комплексное применения новаций позволяет достигать улучшений при возрастании общих затрат. Это - цена прогресса и её делает доступной развивающиеся интеллектуальные информационные системы и устойчивость развития производственного сектора.
Литература
1. С.В. Богданов - Умный Дом. Издание 2-е перераб. и доп. СПб.: Наука и Техника; 2005 208 стр.: ил.
2. «Умный дом» своими руками/ В.Н. Гололобов. - М..: НТ Пресс, 2007 - 416 с.: ил. - (В помощь радиолюбителю).
3. «Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире/ Елена Тесля. - Питер, 2008 г. - 195 с.
4. Методические рекомендации по экономическому обоснованию применения конструктивных элементов и технологий, обеспечивающих повышение эффективности инвестиций за счет снижения эксплуатационных затрат, повышения долговечности зданий и сооружений, сокращения продолжительности строительства и других эффективных решений при повышении единовременных затрат при проектировании и строительстве, и одновременном росте сметной стоимости. МРР-3.2.23-97. - М.: Комитет по архитектуре и градостроительству, 1997. - 97 с.
5. Роберт К. Элсенпитер, Тоби Дж., Велт Элсенпитер, Велт - Умный Дом строим сами/ Пер. с англ. - М.; КУДИЦ-ОБ-РАЗ, 2005. - 348 с.
6. Умный Дом UNECOM - проектрирование и монтаж системы. (une-com.ru) URL: https://une-com.ru/services/smarthouse/ [Электронный ресурс]. (Дата обра-щения:16.04.2023)
7. Умный дом с нуля своими руками или путешествие длиною в год /без автора/ URL: https://habr.com/en/articles/543330 [Электронный ресурс]. (Дата обращения:16.04.2023)
8. Немного про GoogleHomeHub, или как я купил фоторамку за 130 Евро. /без автора/ URL: https://habr.com/en/articles/459084 [Электронный ресурс]. (Дата обращения:16.04.2023)
9. Безумный дом. /без автора / Habr URL: https://habr.com/en/articles/535838 [Электронный ресурс]. (Дата обращения:16.04.2023)
10. HomeBridge. / Владимир Волков/ URL: HomeBridge -Sprut.AI [Электронный ресурс]. (Дата обращения:16.04.2023)
11. Мой опыт создания «без умного» дома. /без автора/ URL: https://habr.com/en/articles/403869 [Электронный ресурс]. (Дата обращения:16.04.2023)
12. В.А. Петин - Создание умного дома на базе Arduino. Москва, 2018
13. Электронные схемы для "умного дома"/ А.П. Кашкаров. - М.: НТ Пресс, 2007. -256 с.: ил. - (В помощь радиолюбителю)
14. Алоян, Р.М. Интегральный показатель энергоэффективности как основа организационного механизма строительства и эксплуатации энергоэффективных зданий / Р.М. Алоян, А.Б. Петрухин, Л.А. Опарина, М.В. Ставрова // Жилищное строительство. - 2012. - № 3. - С. 46-48.
15. Голубцов, Н.В. Энергетическая эффективность зданий и сооружений в аспекте управления их жизненным циклом / Н.В. Голубцов, Л.Г. Ефремов, Р.Г. Исмятуллин // Вестник Чувашского университета. - 2013. - № 11. - С. 247-255.
16. Бусленко, Н.П. Моделирование сложных систем / Н.П. Бусленко. - М.: Наука, 1978. - 400 с.
17. Голубцов, Н.В. Энергетическая эффективность зданий и сооружений в аспекте управления их жизненным циклом /
H.В. Голубцов, Л.Г. Ефремов, Р.Г. Исмятуллин // Вестник Чувашского университета. - 2013. - № 11. - С. 247-255.
18. Матросов, Ю.А. Повышение энергоэффективности жилых зданий / Ю.А.Матросов // Бюллетень ЦЭНЭФ. - 2002. - № 35. - С.23-24.
On the issue of integrated energy efficiency of smart homes. Andreev N.S., Prudnikov V.A.
MAI (National Research University) JEL classification: L61, L74, R53
Annotation. The main components of design decisions the smart home are considered: an electric part and its influence on other components in projects of new designs. The qualitative analysis of improvements of energy efficiency of building constructions due to use of energy saving materials and design decisions is carried out. The accumulated experience of design and construction of energy efficient buildings demonstrates that the efficiency is not the static characteristic set at a design stage, but dynamic, which is formed during all life cycle of operation of buildings. Keywords: Smart home, complexity, parallelism, inversion, adaptability. References
I. S.V. Bogdanov - Smart House. Edition 2nd revised. and additional St. Petersburg:
Science and Technology; 2005 208 pages: ill.
2. Do-it-yourself "smart home" / V.N. Gololobov. - M ..: NT Press, 2007 - 416 p.: ill. -
(To help the radio amateur).
3. "Smart home" with your own hands. We build an intelligent digital system in our
apartment / Elena Teslya. - Peter, 2008 - 195 p.
4. Guidelines for the economic justification for the use of structural elements and
technologies that increase the efficiency of investments by reducing operating costs, increasing the durability of buildings and structures, reducing the duration of construction and other effective solutions with an increase in one-time costs in design and construction, and a simultaneous increase in the estimated cost . MPP-3.2.23-97. - M.: Committee for architecture and urban planning, 1997. - 97 p.
5. Robert K. Elsenpiter, Toby J., Velt Elsenpiter, Welt - We build a smart house
ourselves / Per. from English. - M.; KUDITS-OBRAZ, 2005. - 348 p.
6. Smart Home UNECOM - design and installation of the system. (une-com.ru) URL:
https://une-com.ru/services/smarthouse/ [Electronic resource]. (Accessed: 04/16/2023)
X X О го А С.
X
го m
о
м о м
CJ
7. Do-it-yourself smart home from scratch or a year-long journey /without an author/
URL: https://habr.com/en/articles/543330 [Electronic resource]. (Accessed: 04/16/2023)
8. A little about GoogleHomeHub, or how I bought a photo frame for 130 Euros.
/without author/ URL: https://habr.com/en/articles/459084 [Electronic resource]. (Accessed: 04/16/2023)
9. Crazy house. / without author / Habr URL: https://habr.com/en/articles/535838
[Electronic resource]. (Accessed: 04/16/2023) 10 Home Bridge. / Vladimir Volkov / URL: HomeBridge - Sprut.AI [Electronic resource]. (Accessed: 04/16/2023)
11. My experience of creating a "smart" home. /without author/ URL: https://habr.com/en/articles/403869 [Electronic resource]. (Accessed: 04/16/2023)
12. V.A. Petin - Creating a smart home based on Arduino. Moscow, 2018
13. Electronic circuits for "smart home" / A.P. Kashkarov. - M.: NT Press, 2007. -256
p.: ill. - (To help the radio amateur)
14. Aloyan, R.M. Integral indicator of energy efficiency as the basis of the organizational mechanism for the construction and operation of energy-efficient buildings / R.M. Aloyan, A.B. Petrukhin, L.A. Oparina, M.V. Stavrova // Housing construction. - 2012. - No. 3. - P. 46-48.
15. Golubtsov, N.V. Energy efficiency of buildings and structures in terms of their life
cycle management / N.V. Golubtsov, L.G. Efremov, R.G. Ismyatullin // Bulletin of the Chuvash University. - 2013. - No. 11. - S. 247-255.
16. Buslenko, N.P. Modeling of complex systems / N.P. Buslenko. - M.: Nauka, 1978.
- 400 p.
17. Golubtsov, N.V. Energy efficiency of buildings and structures in terms of their life
cycle management / N.V. Golubtsov, L.G. Efremov, R.G. Ismyatullin // Bulletin of the Chuvash University. - 2013. - No. 11. - S. 247-255.
18. Matrosov Yu.A. Increasing the energy efficiency of residential buildings / Yu.A.Matrosov // CENEF Bulletin. - 2002. - No. 35. - P.23-24.
fO CS
o
CS
o m m
X
<
m o x
X
