KNX——绿色的家居和楼宇控制标准

2012-02-02  InfoAV China  屈竹杰  
简述:KNX(Konnex的缩写)是被正式批准的住宅和楼宇控制领域的开放式国际标准。近年来,KNX组织开始在各大AV行业展会中频频亮相,同时,支持KNX标准的行业企业也在不断增多。KNX正...……

    KNX(Konnex的缩写)是被正式批准的住宅和楼宇控制领域的开放式国际标准。近年来,KNX组织开始在各大AV行业展会中频频亮相,同时,支持KNX标准的行业企业也在不断增多。KNX正以其广泛的适用性、互操作性和节能特性受到AV行业的认可。

    相关背景

    上世纪90年代初,欧洲的三大住宅和楼宇控制总线协议EIB、BatiBus和EHS在各自探索市场及标准化之路,虽然他们在不同地区和不同领域各有斩获,但是前景仍然难以预测。后来,这三家组织决定联合起来开发智能家居和楼宇市场,他们于1995年成立了Konnex协会,并在2002年春推出了KNX标准。该标准以EIB为基础,兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范,并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点,最终提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。目前,KNX已是被正式批准的国际标准(ISO/IEC14543-3)、欧洲标准(CENELEC EN50090和CEN EN 13321-1和13321-2)、中国标准(GB/Z 20965)和ANSI/ASHRAE标准(ANSI/ASHRAE 135)。

KNX通信网关产品

    KNX总线标准是独立于制造商和应用领域的系统,这就使它可能成为住宅和楼宇世界里各种设备、系统组件间沟通的通用语言。将所有的总线设备连接到KNX介质上(这些介质包括双绞线、射频、电力线或IP/Ethernet),它们就可以进行信息交换。总线设备可以是传感器也可以是执行器,用于控制管理楼宇或住宅内的各种装置如:照明、遮光/窗帘、安防系统、能源管理、供暖、通风、空调系统、信号和监控系统、楼宇控制系统、远程控制、计量、视频/音频控制、大型家电等。所有这些功能通过一个统一的系统就可以进行控制、监视和发送信号,不需要额外的控制中心。对于KNX协会的成员而言,该系统是免费授权的,所有带有KNX标志的产品都经过认证以确保系统的兼容性、交互性和互操作性 。

    KNX提供了多种入门阶段等级以实施KNX工程:通过E-Mode(简易安装),无需PC,使用一台中央控制器、编码轮或推钮即可完成配置,E-Mode兼容产品一般都具有有限的功能性和倾向于最小化安装,尚无KNX资格的承包商也能使用;通过 S-Mode(系统安装),经过培训的KNX承包商/集成商可以实现合理熟练的安装,通过一台PC和已安装的ETS软件完成安装和配置计划。

    绿色KNX

    使用KNX节约的能源:

    绿色节能一直是KNX标准的重要标签。据统计,在总能源消耗中,楼宇占了相当大的比重,因此楼宇的节能潜力不容小视。KNX符合EN15232规定的楼宇自动化顶级能源性能等级要求,能够实现高达50%的能源节约,在单一总线系统中,实现了所有电气功能的网络化最优调控。这一点在2006年的一次会议上得到有力证实。意大利的特兰托大学和德国的不莱梅大学给楼宇和房间装备了KNX的供暖和照明控制系统,对记录数据进行估算并将“常规”情况和“KNX”运转情况相比较。比较测试的记录数据包括了从2002年初到2005年底的时段。数据分析的结果非常积极,与按标准安装的房间相比,KNX控制的房间能够节省高达50%的能源。

    在照明系统中,所谓节能就是在不需要使用的时候把灯关掉。但这听来简单,实际上在有大量人流进出的建筑中这是一个很难完成的任务。例如办公楼、学校、工厂、酒店等场所,经常因各种原因导致长明灯的现象。在使用了KNX的自动化建筑中,就可以根据“占空周期”来通过定时器程序满足实际照明需求。而更进一步的自动化强化是通过结合日光水平来保持持续的灯光调控确保舒适的亮度水平。准确基于需求的控制系统正在得到大量应用,成为楼梯、走廊等自发使用区域的理想选择。带有存在探测器的灯光系统还可以与百叶窗、房间温度控制和通风设备集成,提升能源效益。

    不同房间的温度控制同样存在极大的节能潜力,通过温度曲线定时程序或者占用信号可以实现基于需求的能源使用。现如今,玻璃幕墙的建筑物比比皆是,全自动化的阳光保护系统必不可少,其主要任务是遮光和降温,以确保人们在室内的舒适度。这同样可以由KNX控制,而与房间的温度控制和灯光控制相结合,可以提高能源效益。例如,日光的重新定向,在冬季利用太阳能,在夏日夜间自动冷却。

    KNX针对能源与建筑管理系统提供优化的管理和可视化系统解决方案。进阶的建筑技术系统可以通过界面管理,所有高效建筑运行所要求的数据都可以在中央控制区域记录、存档及可视化。处理的能源消耗数据可形成未来建筑能源消耗优化的基础。而且,所有功能都可以通过可视化系统集中操作和监控,包括故障导致的高能源消耗也能够被发现并迅速修正。

采用KNX总线的触摸面板

    为了实现更高的能源效益,还可以将KNX与智能仪表以及智能网络相连。通过用智能仪表计量和监测各种KNX设备诸如电力、热力、用水的消耗情况,并记录和存储相关电子数据,使用相关软件生成各种消耗数据及图表。将传感装置与KNX总线系统相连,可以在触摸屏上显示和处理这些数据。这种方式可让消费者了解自己的能源消耗情况,从而进一步优化使用习惯,帮助用户提高能源效益。

    以校园的KNX应用为例,我们可以改变传统手动开关灯的方式,通过带有移动传感器的灯光控制系统,便可以在课后实现自动关灯。KNX控制的窗帘可以确保在授课期间为屏幕精确提供最优光照水平。而当教室无人占用的时候,在夏天可以关闭窗帘降低温度,冬天则打开窗帘采集阳光。供暖系统有多种运行模式,如“舒适”、“经济”和“防霜冻”将会根据上课和假期的日程表来自动激活。房间则通过电动操作的窗户来保持通风。当然,用户也可以选择手动开窗,但是KNX二氧化碳传感器可以侦测空气污浊水平,并自动根据需要开窗。为了环保宣传,能源消耗数据还可以公布于校园显示系统或者网络上。

    KNX应用

    目前,在AV行业支持KNX的厂商和产品也在不断增加。AMX在2008年就推出了一款KNX通信网关产品NetLinx NXB-KNX,可以使NetLinx集成的控制器实现对采用KNX通信协议的家居和建筑设备进行无缝控制、集成和通信。其好处在于使用标准NetLinx指令简化编程和诊断,还可以作为其他网关的替代者,让集成商在增加KNX通信网关时无需编写新代码。

比较测试的记录数据包括了从2002年初到2005年底的时段。数据分析的结果显示,KNX控制的房间能够节省高达50%的能源

    近日,路创公司的GRAFIK Eye(创艺眼)QS无线系统也可以直接连接到KNX通信总线了,为安装商提供了可以高度定制化的预设灯光控制解决方案,让他们可将其技术连接到更广泛的应用中。该系统用户不仅能通过任何KNX控制器调节灯光,还可以把GRAFIK Eye? QS无线系统集成到各种路创的无线传感器、窗帘和控制产品中,以拓展系统性能。

    另外,还有很多触摸控制面板也采用了KNX总线。例如VITY的VIMATY 70EIB就是专门针对EIB-KNX总线和控制EIB产品的设备,可以控制各种家居系统,如灯光、VAC、安防和窗帘,以及红外设备如功放、CD播放器和电视机。Control4的一款触摸屏能够控制所有的KNX家庭系统,包括控制灯光、访问互联网音乐、通过IP摄像头监控儿童行动或者观看电影。

    KNX是面向未来的选择,方便用户在未来通过其他数以百计的应用来扩展系统。而随着环境危机不断唤起的有效利用能源的需求,正有可能使建筑布线的规模和复杂度提升,这种时候,KNX的绿色及简单的特性,使其在未来应用中更具竞争力。


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