Kiinteistöautomaatio: Lämpöpumppujen hallinta ja etäohjaus

Suuremmissa kiinteistöissä on usein käytössä jonkinlainen rakennusautomaatiojärjestelmä. Järjestelmän tarkoituksena on yhdistää kaikki rakennuksen toiminnot yhdeksi tehokkaaksi kokonaisuudeksi.

On toki myös kohteita, joissa automaatiojärjestelmää ei vielä ole ja rakennuksen energiatehokkuushankkeen yhteydessä sellainen päätetään toteuttaa.

Lämpöpumppu tulee järjestelmään saneerauskohteessa usein siinä vaiheessa, kun automaatiojärjestelmä on jo olemassa. Liitäntä pitäisi silloin pystyä tekemään olemassa olevaan järjestelmään tarvittavalla laajuudella. Tarve on kohdekohtainen ja vaihtoehtoja kytkentään on useita.

Automaatiojärjestelmät voidaan jakaa karkeasti kahteen eri tyyppiin: analogisiin ja digitaalisiin. Toki monenlaisia hybridijärjestelmiäkin on olemassa, joissa osa laitteista toimii analogisesti ja osa digitaalisesti.

Eräänlaisiksi automaatiojärjestelmiksi voitaisiin luokitella myös erilaiset lämpöpumppujen etähallintaan tarkoitetut pilvipalvelut. Lämpöpumput yhdistetään silloin paikallisesti suoraan internettiin. Hallinnan voi sen jälkeen toteuttaa valmistajan tarjoamassa sovelluksessa. Monesti valmistajan pilvipalvelun kautta tapahtuvan hallinnan saa ohjelmistorajapinnan avulla toimimaan myös muissa ohjelmistoissa, jolloin lämpöpumpun saa osaksi suurempaa ohjauskokonaisuutta.

Vanhemmissa kohteissa automaatiojärjestelmä perustuu usein analogisiin ohjaussignaaleihin, joita ovat esimerkiksi 0–10 V ja 4–20 mA. Tällaisella ohjaussignaalilla on mahdollista antaa esimerkiksi lämmityksen tai jäähdytyksen asetusarvoja lähes portaattomasti kyseisen jännite- tai virta-alueen sisältä.

Näiden lisäksi järjestelmässä usein hyödynnetään jännitteellisiä tai jännitteettömiä (potentiaalivapaita) ulos- ja sisääntuloja. Tämän tyyppisillä ulos- ja sisääntuloilla on yleensä kaksi tilaa (päällä tai pois päältä). Lämpöpumppulaitteistolla voisi esimerkiksi olla ulostulo, joka ilmoittaa mahdollisista hälytyksistä automaatiojärjestelmän sisääntuloon. Tämän tyyppisellä ratkaisulla saadaan kätevästi tietoon, että lämpöpumppu on päätynyt jonkinlaiseen häiriötilanteeseen.

Kun toiminnossa ei ole kuin kaksi tilaa (häiriö tai ei häiriötä) puhutaan niin sanotusta summahälytyksestä. Tarkemmat häiriötiedot saataisiin tällaisella järjestelmällä siinä vaiheessa, kun huoltomies käy tarkistamassa laitteen ja lukee mahdollisen häiriökoodin laitteiston omasta käyttöpaneelista.

Analoginen automaatiojärjestelmä on usein täysin käyttökelpoinen ja toimii riittävällä tarkkuudella koko rakennuksen tietoja yhteisesti hallitsevana kokonaisuutena.

Automaatiojärjestelmä voi olla myös digitaalinen. Tällaisessa järjestelmässä tieto liikkuu niin kutsuttua tietoliikenneväylää pitkin. Samassa väylässä voidaan siirtää binäärikoodina olevaa tietoa suuria määriä kerrallaan. Tietoa käsitellään siis samaan tapaan kuin tietokoneen sisällä. Digitaalisia automaatiojärjestelmäprotokollia on useita. Yleisimmin käytössä olevat protokollat ovat Modbus, BACnet ja KNX.

Digitaaliseen automaatiojärjestelmään yhdistämiseen tarvitaan usein sovitin. Sovittimia on myös olemassa eri automaatioprotokollien välille, joten lämpöpumpun yhdistäminen automaatiojärjestelmän osaksi onnistuu käytännössä aina.

Digitaalisella järjestelmällä voidaan lukea monta eri lämpöpumppujärjestelmän tietoa samaan aikaan. Yhdestä tietueesta voi olla myös useampi eri vaihtoehto. Esimerkiksi häiriötieto voidaan usein lukea summahälytyksenä (häiriö tai ei häiriötä) tai niin, että tietoon saadaan myös häiriökoodi, josta lämpöpumppu ilmoittaa.

Myös ohjaukseen on yleensä enemmän vaihtoehtoja. Lämpöpumpulle voidaan antaa esimerkiksi numeerinen huonelämpötilatavoite ja samaan aikaan kertoa olisiko tarkoitus jäähdyttää vai lämmittää.

Analogisen ja digitaalisen automaatiojärjestelmän rinnalla on vielä kolmaskin vaihtoehto: lämpöpumpun ohjaaminen valmistajan oman pilvipalvelun avulla. Esimerkiksi Mitsubishi Electric –laitteiden pilvipalvelu MELCloud. Palveluun yhdistäminen tapahtuu rakennuksen langattoman verkon avulla (WLAN tai Wi-Fi). Langattomaan verkkoon yhdistämistä varten tarvitaan sovitin, joka monesta mallista löytyy jo sisäänrakennettuna. Yhdistäminen käy siis todella helposti.

Pilvipalvelun avulla lämpöpumppu- tai jäähdytyslaitteiston tilatietoja voi seurata mistä tahansa internetin välityksellä. Myös ohjauskomentojen lähettäminen käy näppärästi, joko mobiililaitteille ladattavalla sovelluksella tai verkkoselaimen avulla tietokoneelta käsin. Sovelluksessa on mahdollisuus myös seurata tallennettuja historiatietoja ja saada sähköposti-ilmoituksia erilaisista häiriötilanteista.

Ohjelmistorajapinnan avulla valmistajien pilvipalvelut ovat yhdistettävissä osaksi suurempaa ohjauskokonaisuutta. Tällä tavalla usean eri pilvipalvelun kautta tapahtuva ohjaus ja tilatietojen seuranta muistuttaa hyvin paljon muita kiinteistöautomaatiojärjestelmiä.

Pilvipalveluihin pohjautuvan järjestelmän kanssa on tosin hyvä huomioida, että niistä ei kannata rakentaa järjestelmää, jossa erittäin nopea kommunikointi on kriittistä. Pilvipalveluiden yhteyksiin vaikuttaa moni asia rakennuksen omassa langattomassa verkossa, internetissä tai palvelimilla. Voi olla, että ruuhkaisella hetkellä viesti ei heti kuljekaan eri palvelujen välillä niin kuin on toivottu ja ohjauksen kanssa ollaan myöhässä, kun viestit lopulta saavuttavat kohteensa. Viiveet tosin ovat usein vain sekuntien luokkaa, mutta joissakin ratkaisuissa sekin voi olla liikaa.

Kun suunnitellaan lämpöpumpun kytkemistä taloautomaatiojärjestelmään, on hyvä selvittää seuraavat asiat:

• Onko rakennuksessa jo jokin järjestelmä. Jos on niin minkä tyyppinen järjestelmä on kyseessä?
• Onko järjestelmällä tarkoitus ohjata lämpöpumppua, vai riittääkö jos automaatiojärjestelmään saadaan tieto käyntitilasta ja häiriöistä?
• Jos on tarkoitus myös ohjata lämpöpumppua, niin missä laajuudessa ohjaus halutaan toteuttaa? Lämpöpumppujen oma automatiikka on pitkälle kehittynyttä ja tilatietojen seuranta on monesti edullisin ja täysin riittävä tapa.

Sovittimia erilaisia automaatiojärjestelmiä varten on useita. Olipa tarpeesi ja järjestelmäsi minkä tyyppinen hyvänsä, löydämme sinulle sopivan ratkaisun.