Rakennusautomaatio ja sen soveltaminen pienoismalliympäristössä

Abstract

Opinnäytetyössä perehdyttiin rakennusautomaatioon ja sen soveltamiseen pienoismallitalossa. Projekti toteutettiin yhdessä rakennustekniikan opiskelijoiden kanssa. Rakennustekniikan opiskelijat laskivat talon rakenteelliset arvot.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli lämmityksen mallintaminen pienoismallitalolla ja opetusvälineen tekeminen rakennusautomaation tuleville kursseille. Työ piti sisällään lämmitysjärjestelmät, ilmanvaihdon ja häiriöiden simuloinnin.

Pienoismallitalolle mietittiin sen toiminnot ja niiden automatisointi. Pienoismallilla pyrittiin mallintamaan oikeaa pientaloa pienemmällä aikaskaalalla. Pienoismalliin asennettiin sähköiset lattialämmitys- ja sähköpatterijärjestelmät. Automaatiolla mitattiin lämpötiloja ja tehtiin järjestelmän testaus.

Työ tehtiin Siemens S7 -logiikalla ja Beckhoffin hajautetulla I/O:lla. Testausta ja käyttöä varten tehtiin käyttöliittymä SIMATIC WinCC flexible -ohjelmalla. Pienois-malliin asennettiin ilmanvaihtojärjestelmä, jolla pyrittiin mallintamaan sen vaikutusta lämmitykseen.

Pienoismalli toimintoineen saatiin valmiiksi ja talon toiminnat testatuksi. Pienoismallin lämmitykselle tehtiin askelvastekokeita. Askelvastekokeiden tulosten avulla tehtiin laskelmat pienoismallin ja oikean talon vastaavuudesta. Pienoismalli vastasi lämpöhäviöiltään ja suunnitelmiltaan oikeaa taloa hyvin. Pienoismallia voidaan käyttää rakennusautomaation opetuksessa ja sitä voidaan esitellä uusille opiskelijoille ja vierailijoille.

This thesis concentrates on building automation, and its application in a scale model. The project was carried out with civil engineering students. They calculated the house’s structural values.

The purpose of thesis was to simulate heating with the scale model and to make a teaching tool for future building automation courses. The work included heating systems, ventilation and failure simulation.

Functionality and automation were considered for the model of the house. The aim of the scale model was to model a real single-family house with a smaller time scale. The scale model was installed with an electric floor heating and electric radiator systems.

Temperature measuring and system testing were made with automation. The work was done with Siemens S7-PLC and Beckhoff distributed I/O. User interface for testing and use was made with SIMATIC WinCC flexible. A ventilation system was installed to the scale model, with the aim to model its effects on heating.

The scale model with its functions was completed and the functions were tested. Step response tests were made to the heating of the scale model. Equivalence calculations for the scale model and the real house were made by using the step response test results. The scale model corresponded well to a real house concerning heat losses and plans. The scale model can be used in teaching building automation and it can be presented to new students and visitors.