System BMS – czym jest i jak wybrać system zarządzania budynkiem?

W dużym budynku ogrzewanie działa inaczej rano, inaczej w godzinach największego obłożenia, a jeszcze inaczej w nocy. Wentylacja powinna reagować na rzeczywiste zapotrzebowanie, klimatyzacja nie powinna niepotrzebnie chłodzić pustych pomieszczeń, a osoba odpowiedzialna za obiekt musi wiedzieć o awarii centrali wentylacyjnej zanim problem odczują użytkownicy. Właśnie do koordynowania takich procesów służy system BMS (Building Management System).

Dobrze zaprojektowany BMS nie jest jedynie panelem pokazującym parametry budynku. To infrastruktura umożliwiająca monitorowanie, sterowanie i optymalizowanie pracy instalacji technicznych, a w konsekwencji łatwiejsze zarządzanie obiektem, ograniczenie niepotrzebnego zużycia energii oraz szybsze reagowanie na nieprawidłowości.

Co to jest system BMS?

System BMS to zintegrowany system zarządzania automatyką budynkową, który zbiera dane z urządzeń i instalacji, przetwarza je oraz umożliwia sterowanie ich pracą według określonych algorytmów, harmonogramów i parametrów.

Najczęściej obejmuje automatykę związaną z:

• ogrzewaniem,
• wentylacją i klimatyzacją HVAC,
• centralami wentylacyjnymi,
• węzłami cieplnymi,
• oświetleniem,
• instalacjami elektrycznymi,
• pomiarem energii i innych mediów,
• kontrolą dostępu,
• wybranymi systemami bezpieczeństwa.

W rozwiązaniach realizowanych przez INSTOM centralny serwer BMS komunikuje się ze sterownikami odpowiedzialnymi za pracę podłączonych instalacji, np. central wentylacyjnych, klimatyzatorów, grzejników czy oświetlenia. System może również współpracować z kontrolą dostępu, systemem alarmowym, sygnalizacją pożaru czy instalacją elektryczną.

W efekcie administrator nie musi analizować każdej instalacji osobno. Informacje o pracy urządzeń, alarmach, temperaturach, zużyciu mediów czy stanie poszczególnych elementów mogą trafiać do jednego środowiska nadzorczego.

Jak działa system BMS?

Najprościej można przedstawić BMS jako kilka współpracujących warstw.

Na najniższym poziomie znajdują się czujniki i urządzenia wykonawcze. Czujniki mierzą przykładowo temperaturę, wilgotność, ciśnienie czy parametry powietrza, a elementy wykonawcze realizują polecenia systemu – zmieniają położenie zaworu, regulują wydajność wentylatora czy uruchamiają określone urządzenie.

INSTOM wykorzystuje w automatyce budynkowej m.in. czujniki temperatury i wilgotności Honeywell oraz regulatory Produal. Przykładowo sterownik pomieszczeniowy HLS 44 może obsługiwać temperaturę, zawór 6-drogowy, opcjonalny pomiar CO₂ i sterowanie oświetleniem, komunikując się poprzez Modbus.

Kolejną warstwę tworzą sterowniki automatyki, które realizują zaprogramowane algorytmy. To one mogą zdecydować, że przy określonej temperaturze należy zmniejszyć lub zwiększyć intensywność ogrzewania albo wentylacji.

Nad nimi znajduje się system nadrzędny – wizualizacja BMS, baza danych, alarmy, raportowanie i interfejs użytkownika.

Co BMS daje w praktyce?

Największa wartość BMS pojawia się wtedy, gdy system nie tylko prezentuje dane, lecz wykorzystuje je do faktycznego zarządzania budynkiem.

Wyobraźmy sobie biurowiec, w którym część pomieszczeń wykorzystywana jest od godziny 8:00 do 16:00, a część do 20:00. Utrzymywanie identycznego poziomu wentylacji, temperatury i oświetlenia przez całą dobę oznaczałoby niepotrzebne zużycie energii.

System BMS może powiązać pracę instalacji z harmonogramem i rzeczywistymi warunkami. Może między innymi:

• ograniczyć ogrzewanie lub chłodzenie poza godzinami użytkowania,
• zmieniać wydajność wentylacji w zależności od parametrów powietrza,
• sterować temperaturą oddzielnie dla poszczególnych stref,
• monitorować pobór energii,
• rejestrować trendy,
• wykrywać przekroczenia ustalonych parametrów,
• generować alarmy w przypadku awarii urządzeń.

System może również umożliwiać zdalny odczyt mediów, co ma szczególne znaczenie np. w budynkach wielonajemcowych i centrach handlowych.

System BMS a HVAC – dlaczego te rozwiązania są ze sobą tak mocno związane?

HVAC, czyli ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja, jest jednym z najważniejszych obszarów sterowanych przez BMS. To właśnie tutaj liczba zmiennych jest bardzo duża: temperatura zewnętrzna, temperatura wewnętrzna, wilgotność, jakość powietrza, godziny użytkowania pomieszczeń czy aktualne zapotrzebowanie na chłodzenie.

BMS może sterować nie tylko samym włączeniem urządzenia, lecz również jego wydajnością. W przypadku wentylatorów i pomp wykorzystuje się np. przetwornice częstotliwości, które pozwalają regulować prędkość pracy silnika zamiast ograniczać sterowanie do trybu włącz/wyłącz.

Do takich zastosowań wykorzystywane są m.in. przemienniki Honeywell i Schneider przeznaczone do aplikacji HVAC, obejmujące szeroki zakres mocy i różne klasy szczelności obudowy.

Dzięki temu automatyka może dostosowywać pracę instalacji do rzeczywistego zapotrzebowania obiektu.

Czy system BMS rzeczywiście pozwala oszczędzać energię?

Sam fakt zainstalowania BMS nie powoduje automatycznie spadku rachunków. Oszczędności wynikają z dobrze zaprojektowanych funkcji sterowania, odpowiednich nastaw i późniejszej optymalizacji pracy obiektu.

ISO 52120-1:2021 wskazuje funkcje automatyki, sterowania i technicznego zarządzania budynkiem, które wpływają na charakterystykę energetyczną obiektu, oraz metody oceny ich wpływu na efektywność energetyczną.

W praktyce potencjalne straty można znaleźć np. wtedy, gdy:

• ogrzewanie i chłodzenie działają jednocześnie,
• wentylacja pracuje z pełną wydajnością w pustych pomieszczeniach,
• temperatury zadane są niepotrzebnie wysokie lub niskie,
• urządzenia pozostają uruchomione poza godzinami pracy,
• awaria czujnika powoduje niewłaściwą pracę całej instalacji.

Dlatego BMS należy traktować nie tylko jako system sterowania, ale również jako źródło danych o rzeczywistym funkcjonowaniu budynku.

Jak wybrać system BMS?

Wybór BMS nie powinien zaczynać się od pytania „który producent jest najlepszy?”. Najpierw należy określić, czym system ma zarządzać i jakie problemy obiektu ma rozwiązać.

1. Określ, jakie instalacje mają zostać zintegrowane

Podstawą może być wyłącznie HVAC, ale w większych obiektach warto przeanalizować również oświetlenie, energię elektryczną, liczniki mediów, węzły cieplne oraz możliwość wymiany informacji z pozostałymi systemami budynku.

Im wcześniej określony zostanie docelowy zakres integracji, tym łatwiej zaprojektować skalowalną architekturę.

2. Sprawdź komunikację i otwartość systemu

To jeden z najważniejszych parametrów BMS, szczególnie w budynku, w którym pracują urządzenia różnych producentów.

W automatyce budynkowej spotyka się m.in. komunikację Modbus oraz inne standardy umożliwiające wymianę danych pomiędzy urządzeniami. INSTOM wykorzystuje systemy oparte m.in. na sterownikach Schneider, Honeywell/Centraline, Wago, Beckhoff, iSMA czy Saia.

Dobierając BMS, warto więc pytać nie tylko o to, z czym system współpracuje dzisiaj, ale również czy za kilka lat będzie możliwe podłączenie kolejnych urządzeń bez budowania automatyki od początku.

Takie podejście jest zgodne również z kierunkiem unijnych regulacji. Zmieniona dyrektywa EPBD przewiduje, że systemy automatyki i sterowania budynków powinny umożliwiać komunikację z połączonymi systemami technicznymi oraz interoperacyjność pomiędzy różnymi technologiami i producentami.

3. Dobierz sterowniki i liczbę punktów do rzeczywistego projektu

Inaczej projektuje się automatykę małego obiektu, a inaczej biurowca, centrum logistycznego czy zakładu przemysłowego.

Do budowy BMS można wykorzystać zarówno sterowniki centralne, jak i urządzenia przeznaczone do obsługi konkretnych pomieszczeń czy instalacji. Na stronie INSTOM znajdują się m.in. sterowniki systemowe Honeywell EAGLEHAWK NX dostępne w konfiguracjach z różną liczbą wejść i wyjść oraz sterowniki i regulatory Produal przeznaczone do instalacji HVAC.

Kluczowe jest jednak dopasowanie architektury do projektu, a nie wybieranie urządzeń wyłącznie na podstawie parametrów katalogowych.

4. Zwróć uwagę na wizualizację, alarmy i historię danych

Dobry system BMS powinien być zrozumiały także dla osoby, która korzysta z niego na co dzień.

Operator musi szybko odpowiedzieć na pytania:
co się stało, gdzie wystąpiła awaria, od kiedy trwa i jakie parametry poprzedzały problem?

Dlatego znaczenie mają hierarchia alarmów, historia zdarzeń, trendy, raportowanie i przejrzysta wizualizacja instalacji. Zbieranie danych jest wartościowe tylko wtedy, gdy można je później wykorzystać do diagnostyki i optymalizacji.

5. Uwzględnij możliwość późniejszej rozbudowy

Budynek może zmienić przeznaczenie, pozyskać nowych najemców albo zostać wyposażony w kolejne instalacje.

System BMS projektowany „na dziś” może po kilku latach stać się ograniczeniem. Warto więc przewidzieć rezerwę wejść i wyjść, możliwość dodania kolejnych sterowników, nowych liczników oraz integracji następnych instalacji.

6. Nie pomijaj serwisu i kompetencji integratora

Nawet najlepsze urządzenia nie stworzą dobrego BMS bez prawidłowego projektu, oprogramowania i uruchomienia.

INSTOM realizuje systemy zarządzania automatyką budynkową od projektu przez wdrożenie po późniejszą obsługę, wykorzystując doświadczenie zdobyte m.in. w biurowcach, obiektach handlowych, publicznych, przemysłowych, farmaceutycznych i logistycznych.

Przy wyborze wykonawcy warto więc sprawdzić nie tylko cenę urządzeń, lecz również doświadczenie w integracji różnych instalacji i możliwość późniejszego utrzymania systemu.