Egy modern irodaházban, szállodában, bevásárlóközpontban vagy ipari létesítményben számos gépészeti berendezés működik egyszerre. Légkezelők biztosítják a friss levegőt, szivattyúk keringetik a fűtési és hűtési vizet, fan-coil berendezések szabályozzák a helyiségek hőmérsékletét, hűtőgépek és kazánok termelik a szükséges energiát.
Ahhoz, hogy ezek a berendezések ne egymástól függetlenül, hanem összehangolt rendszerként működjenek, épületautomatika szükséges. Ennek megtervezésében, programozásában, üzembe helyezésében és karbantartásában vesz részt a BMS mérnök.
A BMS a Building Management System, vagyis az épületfelügyeleti rendszer rövidítése. A BMS mérnök feladata azonban jóval több annál, mint hogy elkészítse az épületfelügyelet grafikus képernyőit. Egyszerre kell értenie a gépészeti folyamatokhoz, a villamos vezérlésekhez, a szabályozástechnikához, a kommunikációs hálózatokhoz és a szoftveres rendszerekhez.
A BMS mérnök összeköti a gépészetet és az informatikát
Egy épületautomatika-rendszerben a fizikai berendezések és a szoftveres vezérlés folyamatos kapcsolatban állnak egymással.
A hőmérséklet-, páratartalom-, nyomás- és levegőminőség-érzékelők adatokat szolgáltatnak. A DDC-vezérlők ezek alapján elindítják vagy leállítják a gépeket, szabályozzák a szelepeket, csappantyúkat és frekvenciaváltókat. A központi épületfelügyelet pedig megjeleníti a működési állapotokat, naplózza az adatokat és jelzi a hibákat az üzemeltetőnek.
A BMS mérnök feladata annak meghatározása, hogy ezek az elemek hogyan kapcsolódjanak egymáshoz, milyen információkat cseréljenek, és milyen szabályok alapján működjön az automatika.
Egyszerűen megfogalmazva: a gépész megtervezi, hogy milyen berendezések biztosítsák az épület megfelelő klímáját, a BMS mérnök pedig kialakítja azt a vezérlést, amely ezeket a berendezéseket automatikusan működteti.
A munka a rendszer megismerésével kezdődik
Egy új projekt vagy egy meglévő rendszer korszerűsítése általában helyszíni felméréssel és a rendelkezésre álló dokumentációk átvizsgálásával kezdődik.
A BMS mérnöknek meg kell ismernie többek között:
- az épület gépészeti rendszereit;
- a légkezelők, hőközpontok és hűtési rendszerek működését;
- a beépített érzékelőket és beavatkozó eszközöket;
- a villamos kapcsolószekrényeket;
- a meglévő DDC-vezérlőket;
- a kommunikációs hálózatokat;
- a felügyeleti rendszer állapotát;
- az üzemeltetői igényeket;
- a rendszerrel kapcsolatos korábbi hibákat és tapasztalatokat.
Egy meglévő épület esetén különösen fontos annak megállapítása, hogy mely rendszerelemek használhatók tovább, melyeket kell javítani, és melyek szorulnak cserére vagy korszerűsítésre.
Adatpontlista és IO-kiosztás készítése
A BMS-rendszer minden érzékelője, kapcsolója, hibajelzése és vezérelt kimenete egy-egy adatpontként jelenik meg.
A BMS mérnök egyik fontos feladata az adatpontlista elkészítése. Ebben határozza meg, hogy az egyes gépészeti rendszerekből milyen jeleket kell fogadni, és milyen parancsokat kell kiadni.
Egy légkezelő adatpontjai lehetnek például:
- befújt levegő hőmérséklete;
- elszívott levegő hőmérséklete;
- külső levegő hőmérséklete;
- ventilátorok üzem- és hibajelzése;
- szűrő nyomáskülönbsége;
- fűtési és hűtési szelep vezérlése;
- csappantyúk vezérlése és visszajelzése;
- fagyvédelmi termosztát jelzése;
- frekvenciaváltók fordulatszám-alapjele;
- tűzjelző rendszer leállító parancsa.
Az adatpontlista alapján készül el a vezérlő IO-kiosztása, vagyis annak meghatározása, hogy az egyes fizikai jelek a DDC-vezérlő mely bemenetére vagy kimenetére csatlakozzanak.
A megfelelő IO-kiosztás nemcsak a programozás alapja, hanem a villamos tervező, a kapcsolószekrény-gyártó és a helyszíni kivitelező munkáját is meghatározza.
A működési leírás elkészítése
A BMS mérnöknek pontosan meg kell határoznia, hogyan működjön az adott gépészeti rendszer.
Ezt működési leírásnak, szabályozási leírásnak vagy Sequence of Operation dokumentumnak is nevezik.
Egy működési leírás tartalmazhatja például:
- milyen feltételek mellett indulhat el a berendezés;
- milyen sorrendben induljanak a kapcsolódó gépek;
- hogyan történjen a hőmérséklet vagy nyomás szabályozása;
- mikor kapcsoljon be a fűtés vagy a hűtés;
- hogyan működjenek az időprogramok;
- mi történjen érzékelőhiba esetén;
- milyen biztonsági reteszeléseket kell alkalmazni;
- mikor és milyen riasztást kapjon az üzemeltető;
- hogyan álljon vissza a rendszer egy áramszünet után.
A jó működési leírás egyértelműen meghatározza a rendszer elvárt viselkedését. Erre támaszkodik a programozás, az üzembe helyezés és a későbbi funkcióteszt is.
A DDC-vezérlők programozása
A helyi gépészeti rendszereket általában DDC-vezérlők működtetik. Ezek olyan ipari vezérlők, amelyek a bemeneti jelek alapján végrehajtják a programozott szabályozási feladatokat.
A BMS mérnök elkészíti vagy módosítja a vezérlők programját. Ebben találhatók a gépek indítási feltételei, a szabályozási algoritmusok, a hibakezelések, az időzítések és a biztonsági funkciók.
A programozás során többek között az alábbi feladatokat kell megoldani:
- logikai feltételek kialakítása;
- PID-szabályozók beállítása;
- indítási és leállítási sorrendek programozása;
- fagyvédelmi funkciók kialakítása;
- szivattyúk és kazánok léptetése;
- üzemóra alapján történő váltások;
- hibajelzések és riasztások kezelése;
- kézi és automatikus üzemmódok kialakítása;
- kommunikációs adatpontok kezelése;
- energiahatékony szabályozási funkciók megvalósítása.
A programnak nemcsak normál üzemben kell megfelelően működnie. Fel kell készülnie az érzékelőhibákra, kommunikációs kiesésekre, áramszünetekre és más rendellenes állapotokra is.
Rendszerintegráció és kommunikáció
Egy épületben gyakran több különböző gyártó rendszere működik. A hűtőgép, a kazán, a frekvenciaváltó, a fogyasztásmérő és a helyiségi szabályozó eltérő kommunikációs protokollt használhat.
A BMS mérnök feladata ezeknek a rendszereknek az összekapcsolása és az elérhető adatok felvétele az épületfelügyeletbe.
Gyakran alkalmazott kommunikációs protokollok:
- BACnet/IP;
- BACnet MS/TP;
- Modbus TCP;
- Modbus RTU;
- KNX;
- M-Bus;
- LonWorks;
- MQTT;
- gyártóspecifikus protokollok.
Az integráció nem egyszerűen egy kommunikációs kábel csatlakoztatását jelenti. Meg kell határozni a hálózati beállításokat, az eszközcímeket, az adatregisztereket, a mértékegységeket, az értékek skálázását és azt is, hogy mely adatok csak olvashatók, illetve melyek írhatók a BMS-rendszerből.
A grafikus kezelőfelület elkészítése
Az üzemeltető a BMS grafikus felületén keresztül látja az épület működését. Ezért fontos, hogy a felület ne csak látványos, hanem áttekinthető és műszakilag egyértelmű is legyen.
A BMS mérnök a kezelőfelületen megjeleníti többek között:
- a gépészeti berendezések állapotát;
- a mért értékeket és alapjeleket;
- a szelepek és csappantyúk helyzetét;
- a szivattyúk és ventilátorok működését;
- a frekvenciaváltók fordulatszámát;
- a hibákat és riasztásokat;
- az időprogramokat;
- a trendgrafikonokat;
- a fogyasztási adatokat.
A jól kialakított felület segíti a gyors hibaelhárítást. Az üzemeltetőnek néhány pillanat alatt fel kell tudnia mérni, hogy egy berendezés működik-e, milyen üzemállapotban van, és mi akadályozza az elindulását.
Üzembe helyezés és funkcióteszt
A programozás elkészítése után következik az egyik legfontosabb feladat: a helyszíni üzembe helyezés.
A BMS mérnök ilyenkor a helyszínen ellenőrzi, hogy a terveken és a programban szereplő rendszer a valóságban is megfelelően működik-e.
Az üzembe helyezés során történik például:
- a fizikai be- és kimenetek ellenőrzése;
- az érzékelők mért értékeinek vizsgálata;
- a szelepek és csappantyúk mozgatása;
- a szivattyúk és ventilátorok próbaindítása;
- a frekvenciaváltók kommunikációjának ellenőrzése;
- a hibajelzések és reteszelések próbája;
- a szabályozási körök beállítása;
- a grafikus felület adatpontjainak ellenőrzése;
- a riasztások és értesítések tesztelése;
- a teljes automatikus működés funkciópróbája.
Az IO-ellenőrzés során minden fizikai jel útját végig kell követni. Nem elegendő, hogy a felügyeleten megjelenik egy érték: meg kell győződni arról is, hogy valóban a megfelelő érzékelő vagy berendezés adata látható.
A funkcióteszt során a rendszer működését különböző üzemi és hibaállapotokban is ellenőrizni kell.
Hibaelhárítás egy működő épületben
A BMS mérnök munkájának jelentős része problémamegoldás. Egy hibás működés oka lehet programhiba, érzékelőhiba, villamos bekötési probléma, mechanikusan megszorult szelep, kommunikációs hiba vagy akár helytelen üzemeltetői beállítás.
Például egy helyiség azért is lehet túl meleg, mert:
- pontatlan a hőmérséklet-érzékelő;
- nem nyit ki a hűtési szelep;
- nem indul el a fan-coil ventilátora;
- nincs megfelelő hűtővíz;
- rossz alapjel érkezik a központi rendszerből;
- kézi üzemmódban maradt a vezérlés;
- megszakadt a kommunikáció;
- hibás a vezérlőprogram.
A BMS mérnöknek ezért nem elég csak a szoftvert vizsgálnia. A teljes folyamatot kell átlátnia az érzékelőtől a vezérlőprogramon keresztül egészen a fizikai berendezésig.
Karbantartás és rendszerfelügyelet
Az átadott épületautomatika-rendszer folyamatos karbantartást igényel. Az érzékelők elállítódhatnak, a beavatkozók elkophatnak, kommunikációs hibák jelenhetnek meg, és az épület használata is megváltozhat.
A karbantartás során a BMS mérnök vagy szervizmérnök:
- ellenőrzi az érzékelők és beavatkozók működését;
- átvizsgálja a kommunikációs hálózatokat;
- elemzi a hibákat és riasztásokat;
- ellenőrzi az időprogramokat;
- megvizsgálja a trendnaplókat;
- szükség esetén módosítja a vezérlőprogramokat;
- biztonsági mentést készít;
- dokumentálja a feltárt hibákat és elvégzett javításokat.
A rendszeres karbantartás segít abban, hogy a kisebb eltérések ne alakuljanak váratlan üzemzavarrá.
Energiafelhasználás és működésoptimalizálás
A BMS mérnök feladata nem feltétlenül ér véget azzal, hogy a gépészeti berendezések működnek. A következő kérdés az, hogy megfelelően és gazdaságosan működnek-e.
A naplózott adatok és trendek elemzésével felismerhetők például:
- az indokolatlan éjszakai működések;
- a túl hosszú üzemidők;
- az egyszerre működő fűtés és hűtés;
- a szükségesnél magasabb ventilátorfordulatszámok;
- a hibásan záró szelepek;
- a nem megfelelő hőmérséklet-alapjelek;
- a kézi üzemmódban maradt berendezések;
- a szokatlan fogyasztási értékek.
A vezérlési programok és az üzemeltetési beállítások módosításával sok esetben gépcsere nélkül is javítható az épület energiahatékonysága.
Dokumentáció készítése
Az épületautomatika hosszú távú üzemeltetéséhez naprakész dokumentáció szükséges. A BMS mérnök munkájának ezért jelentős része nem közvetlenül a programozás, hanem a műszaki dokumentumok elkészítése és frissítése.
Ilyen dokumentum lehet:
- adatpontlista;
- IO-kiosztás;
- működési leírás;
- kommunikációs topológia;
- kapcsolási rajz;
- eszközlista;
- üzembe helyezési jegyzőkönyv;
- funkcióteszt-jegyzőkönyv;
- kezelési útmutató;
- karbantartási jegyzőkönyv;
- biztonságimentés-nyilvántartás.
A megfelelő dokumentáció jelentősen lerövidítheti a későbbi hibaelhárítást, bővítést vagy korszerűsítést.
Kapcsolattartás a többi szakággal
A BMS-rendszer szinte minden épületgépészeti és több villamos rendszerhez kapcsolódik. Emiatt a BMS mérnök folyamatosan együtt dolgozik más szakemberekkel.
A projekt során egyeztethet többek között:
- gépész tervezőkkel;
- villamos tervezőkkel;
- kapcsolószekrény-gyártókkal;
- villanyszerelőkkel;
- gépészeti kivitelezőkkel;
- hűtőgép- és kazánszervizekkel;
- informatikusokkal;
- tűzjelző rendszer kivitelezőivel;
- projektvezetőkkel;
- facility managerekkel és karbantartó technikusokkal.
A hibák egy része éppen a szakágak találkozásánál jelentkezik. Ezért a BMS mérnöknek nemcsak műszaki tudásra, hanem jó kommunikációs és koordinációs készségre is szüksége van.
Üzemeltetői oktatás
Az elkészült rendszer akkor működik jól hosszú távon, ha az üzemeltetők értik a használatát.
A BMS mérnök az átadás során bemutatja a rendszer felépítését, a grafikus kezelőfelületet, a riasztások kezelését, az időprogramokat, a trendeket és a kézi beavatkozási lehetőségeket.
Az oktatás során fontos tisztázni:
- milyen beállításokat módosíthat az üzemeltető;
- mely funkciók működnek automatikusan;
- hogyan kell kezelni és nyugtázni a riasztásokat;
- milyen esetben szükséges szervizt hívni;
- milyen következménye lehet egy kézi felülbírálásnak;
- hogyan állítható vissza a rendszer automatikus üzemre.
Milyen tudásra van szüksége egy BMS mérnöknek?
Az épületautomatika több műszaki terület találkozási pontja. Emiatt egy BMS mérnöknek nem kell minden szakág legmélyebb specialistájának lennie, de át kell látnia az egyes rendszerek kapcsolatát.
Hasznos ismeretek:
- épületgépészeti alapismeretek;
- fűtési, hűtési és légtechnikai rendszerek működése;
- villamos vezérlések és kapcsolási rajzok értelmezése;
- szabályozástechnika;
- DDC- és PLC-programozás;
- érzékelők és beavatkozók működése;
- ipari kommunikációs protokollok;
- IP-hálózatok és alapvető informatikai ismeretek;
- adatnaplózás és trendértékelés;
- műszaki dokumentáció készítése;
- hibakeresési és problémamegoldó módszerek.
A technológia folyamatosan fejlődik, ezért a szakma rendszeres tanulást igényel. Új vezérlők, kommunikációs protokollok, felhőalapú szolgáltatások és adatfeldolgozási megoldások jelennek meg.
Irodai vagy helyszíni munka?
A BMS mérnöki munka egyszerre irodai és helyszíni feladat.
Az irodában történhet a tervezés, az adatpontlisták összeállítása, a programozás, a grafikus felületek elkészítése és a dokumentáció.
A helyszínen történik a felmérés, az IO-ellenőrzés, a kommunikációs hálózatok vizsgálata, az üzembe helyezés, a funkcióteszt és a hibaelhárítás.
Egy BMS mérnök egyik nap egy légkezelő szabályozási programját készítheti, másnap egy gépházban kereshet kommunikációs hibát, majd az üzemeltetővel egyeztethet egy energiahatékonyabb működési stratégiáról.
Nem minden BMS mérnök ugyanazt csinálja
A pontos feladatkör a cég méretétől és a munkakörtől függ. Nagyobb szervezeteknél külön szakember foglalkozhat a tervezéssel, a programozással, az üzembe helyezéssel, a projektvezetéssel és a szervizzel.
Különböző szerepkörök lehetnek például:
- BMS tervezőmérnök;
- projektmérnök;
- programozó vagy alkalmazásmérnök;
- üzembe helyező mérnök;
- rendszerintegrációs mérnök;
- szerviz- és karbantartó mérnök;
- energiaoptimalizálási mérnök;
- BMS projektvezető.
Egy kisebb rendszerintegrátor cégnél ugyanaz a mérnök akár a felméréstől és tervezéstől kezdve a programozáson és üzembe helyezésen keresztül az átadásig is végigkísérheti a projektet.
Miért fontos a BMS mérnök munkája?
Egy jól működő épületautomatika általában észrevétlen marad. A helyiségek megfelelő hőmérsékletűek, a gépészeti rendszerek automatikusan működnek, az üzemeltető pedig időben értesül a hibákról.
Amikor azonban a vezérlés nem megfelelő, annak gyorsan érzékelhető következménye lehet:
- túl meleg vagy túl hideg helyiségek;
- rossz levegőminőség;
- indokolatlan energiafogyasztás;
- gyakori gépészeti meghibásodások;
- nehezen azonosítható hibák;
- váratlan leállások;
- elégedetlen épülethasználók.
A BMS mérnök munkája abban segít, hogy az épület gépészeti rendszerei ne csak elinduljanak, hanem biztonságosan, összehangoltan, átláthatóan és gazdaságosan működjenek.
A BMS mérnök az épület működését programozza
A BMS mérnök nem egyszerűen szoftvert ír, és nem kizárólag villamos vezérlésekkel foglalkozik. A teljes épület működését kell átlátnia.
A feladata, hogy a gépészeti elképzelést működő automatika-rendszerré alakítsa, összekapcsolja a különböző berendezéseket, elkészítse a vezérlési logikát, ellenőrizze a valós működést, és az üzemeltető számára használható felületet biztosítson.
Talán így foglalható össze a legegyszerűbben:
A BMS mérnök megtanítja az épület gépészeti rendszereit arra, hogyan működjenek együtt.
Épületautomatikai rendszer tervezésére vagy korszerűsítésére van szüksége?
Felmérjük a meglévő gépészeti és épületautomatikai rendszereket, elkészítjük a vezérlési koncepciót, az adatpontlistát és a működési leírást, majd elvégezzük a programozást, az integrációt és az üzembe helyezést.
TEPÓ Automatika Kft. – épületautomatika a felméréstől és tervezéstől az üzembe helyezésen át a hosszú távú üzemeltetésig.
