Huonesäätöratkaisun toteutus Zigbee-järjestelmällä
Koivumaa, Santeri (2025)
2025
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025051311385
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025051311385
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä selvitetään Zigbee-järjestelmän käyttöönottoa ja käyttöä Schneiderin EcoStruxure Building Operation rakennusautomaatiojärjestelmän huonesäätöratkaisussa. Tavoitteena oli selvittää Zigbee-verkon käyttöönoton periaatteet, esiin tulevat ongelmat ratkaisuineen, mitä erilaisia huonesäätöihin sopivia Zigbee-laitteita on sekä minkä tyyppisiä huonesäätöratkaisuja Zigbee-järjestelmää hyödyntämällä voidaan toteuttaa. Opinnäytetyön pohjalta työn tilaajalle JIS-Automationille tehdään yleinen ohjeistus Zigbeen käyttämisestä ja käyttöönotosta.
Käyttöönoton selvitystä varten toteutettiin käytännön demo RP-C-huonesäätimelle muodostetusta Zigbee-verkosta. Tähän verkkoon yhdistettiin erilaisia huonesäätöön tarkoitettuja Zigbee-laitteita. Tarvittavat toimenpiteet verkon muodostamisesta ja laitteiden yhdistämisestä dokumentoitiin. Erilaiset vastaan tulleet ongelmat ratkaistiin ja kirjattiin työhön.
Vaikka Zigbee-protokolla on kohtalaisen avoin, ei mikä tahansa Zigbee-laite toimi EcoStruxure Building Operationissa. Laitteet tarvitsevat rakennusautomaatiojärjestelmään laitteen mallikohtaisen loogisen laitepohjan, mikä pitää erikseen ladata Schneiderin ylläpitämiltä verkkosivuilta. Joidenkin laitteiden loogisten laitepohjien uusin versio ei toiminut käyttöönotossa, mutta vanhemmat versiot niistä olivat käytettävissä ja toimivia. Zigbee Clusterien attribuutit voivat suoralla liitoksella automaatiojärjestelmän ohjelman muuttujiin aiheuttaa ongelmia, jotka ovat ratkaistavissa ohjelmallisilla muutoksilla.
Kolmannen osapuolen huonesäätöratkaisut voivat olla varteenotettava vaihtoehto. RP-C-pohjainen Zigbee-verkko toimii tähtitopologialla, mikä rajoittaa verkon kantavuutta. Rakennusautomaatioon ModBus-väylällä liitettävät Zigbee-koordinaattori mahdollistaa mesh-tyyppisen verkon muodostamisen, mikä on verkon kantavuuden näkökulmasta parempi vaihtoehto.
Tavanomaista huonesäätöratkaisua ei tällä hetkellä täysin saa toteutettua pelkillä Zigbee-laitteilla. Konvektorien- ja lämmityspatterien venttiilit sekä ilmanmääräsäätimet tarvitsevat fyysisen kytkennän. Lämmityspatterille on olemassa älytermostaatti, mutta tätä ei voi täysin ohjata rakennusautomaation ohjelmista. Zigbee-laitteet huonesäädöissä painottuvat tällä hetkellä huoneen olosuhteiden mittaamiseen, hälytysten tekemiseen sekä huoneyksikkönä toimimiseen.
Zigbee-järjestelmällä toteutettu huonesäätö on toimiva ratkaisu, kun kohteena on järjestelmän elinaikana pohjaratkaisultaan muuttuva huonetila, kuten modulaarinen toimisto. Myös arvokiinteistöjen saneerauksessa Zigbeen langattomuus voi olla kohderakennuksen huoneiden pintoja säästävä ratkaisu. Yleisesti kohde missä haastava kaapelointi voi olla tiedossa, on Zigbee hyvä vaihtoehto käydä läpi.
Käyttöönoton selvitystä varten toteutettiin käytännön demo RP-C-huonesäätimelle muodostetusta Zigbee-verkosta. Tähän verkkoon yhdistettiin erilaisia huonesäätöön tarkoitettuja Zigbee-laitteita. Tarvittavat toimenpiteet verkon muodostamisesta ja laitteiden yhdistämisestä dokumentoitiin. Erilaiset vastaan tulleet ongelmat ratkaistiin ja kirjattiin työhön.
Vaikka Zigbee-protokolla on kohtalaisen avoin, ei mikä tahansa Zigbee-laite toimi EcoStruxure Building Operationissa. Laitteet tarvitsevat rakennusautomaatiojärjestelmään laitteen mallikohtaisen loogisen laitepohjan, mikä pitää erikseen ladata Schneiderin ylläpitämiltä verkkosivuilta. Joidenkin laitteiden loogisten laitepohjien uusin versio ei toiminut käyttöönotossa, mutta vanhemmat versiot niistä olivat käytettävissä ja toimivia. Zigbee Clusterien attribuutit voivat suoralla liitoksella automaatiojärjestelmän ohjelman muuttujiin aiheuttaa ongelmia, jotka ovat ratkaistavissa ohjelmallisilla muutoksilla.
Kolmannen osapuolen huonesäätöratkaisut voivat olla varteenotettava vaihtoehto. RP-C-pohjainen Zigbee-verkko toimii tähtitopologialla, mikä rajoittaa verkon kantavuutta. Rakennusautomaatioon ModBus-väylällä liitettävät Zigbee-koordinaattori mahdollistaa mesh-tyyppisen verkon muodostamisen, mikä on verkon kantavuuden näkökulmasta parempi vaihtoehto.
Tavanomaista huonesäätöratkaisua ei tällä hetkellä täysin saa toteutettua pelkillä Zigbee-laitteilla. Konvektorien- ja lämmityspatterien venttiilit sekä ilmanmääräsäätimet tarvitsevat fyysisen kytkennän. Lämmityspatterille on olemassa älytermostaatti, mutta tätä ei voi täysin ohjata rakennusautomaation ohjelmista. Zigbee-laitteet huonesäädöissä painottuvat tällä hetkellä huoneen olosuhteiden mittaamiseen, hälytysten tekemiseen sekä huoneyksikkönä toimimiseen.
Zigbee-järjestelmällä toteutettu huonesäätö on toimiva ratkaisu, kun kohteena on järjestelmän elinaikana pohjaratkaisultaan muuttuva huonetila, kuten modulaarinen toimisto. Myös arvokiinteistöjen saneerauksessa Zigbeen langattomuus voi olla kohderakennuksen huoneiden pintoja säästävä ratkaisu. Yleisesti kohde missä haastava kaapelointi voi olla tiedossa, on Zigbee hyvä vaihtoehto käydä läpi.