2598

пультами дистанционного управления с нетривиальными функциями настройки и эксплуатации. Общей информации о работе всего комплекса установленных инженерных систем нет. Полный мониторинг систем службой технической эксплуатации в таких условиях невозможен. Как следствие – за сообщением диспетчеру об аварии следует подчас дорогостоящий ремонт.

Использование предлагаемых выше технологий позволяет не только оптимизировать работу инженерных систем, но и существенно сэкономить при их ежедневном использовании. Самое главное – это позволяет максимально использовать их возможности для обеспечения вашего комфорта.

«Цифровой дом», который строит Intel [98]

Термины «интеллектуальное здание», «умный дом», «цифровой дом» в последние годы всё чаще появляются на страницах компьютерных, телекоммуникационных и массовых изданий. Правда, в эти словосочетания подчас вкладывается разный смысл. Одни авторы называют так дом, напичканный разнообразными компьютерами, другие подразумевают офис со структурированной кабельной системой, третьи – набор домашних автоматов. Поневоле вспомнишь старую притчу про слепых,

которые, ощупывая слона, дели-

Рис. 4.11. «Сетевой дом» с «Улицы мечты» в Хиллсборо (США) лись впечатлениями: у одного он

был похож на верёвку (слепец держался за хвост животного), другому напомнил тумбу (он обхватил ногу), третьему – большой лист (а что ещё должно было ему напомнить слоновье ухо?!).

Действительно, компьютеры и цифровые аппараты, домашние автоматизированные устройства, кабельная и прочие системы жизнеобеспечения жилища, беспроводной интерфейс передачи данных и управляющих сигналов – всё это, как и многое другое, входит в понятие «цифровой дом», но далеко его не исчерпывает. «цифровой дом» – это нечто большее, чем здание, напичканное самой современной микроэлектроникой. Это концепция. Это философия. Это, если хотите, стиль жизни.

В таком доме уютно, комфортно, удобно и безопасно жить. В новом доме, насыщенном вычислительными и коммуникационными устройствами, можно будет эффективно работать, и это существенно повышает привлекательность «цифрового дома» для людей деловых, умеющих

990

ценить время. В «цифровом доме» можно будет также комфортно творить, так как его «умная начинка» возьмёт на себя львиную долю работ по обработке и передаче созданного контента. В таком доме будет приятно отдыхать, поскольку досуг владельца подобного жилища смогут заполнить любимые компьютерные игры, музыкальные произведения, видеофильмы, слайд-шоу, доступные в любом помещении, в любое время и с помощью любого устройства.

Концепция «цифрового дома» предусматривает организацию беспроводной домашней компьютерной сети, обеспечивающей лучшее взаимодействие между цифровыми устройствами, электробытовыми приборами и системами поддержания жизнеобеспечения дома и позволяющей легко ими управлять, а также создавать цифровой контент, распространять его с помощью современных технологий передачи данных и активно использовать в повседневной жизни. Очевидно, что в центре такой сети, объединяющей системы, устройства и приборы, должно находиться мощное ядро – некая универсальная вычислительная платформа, которая сможет обеспечить «взаимопонимание» разнообразной цифровой техники. На сегодняш-

ний день, по мнению корпорации Intel, такой платформой является персональный компьютер (ПК), поскольку ни одно другое устройство не может конкурировать с «персоналкой» по гибкости, производительности, универсальности, функциональности и прочим характеристикам, важным с точки зрения адаптации концеп-

ции «цифрового дома». При этом взаимодействие устройств друг с другом должно строиться на беспроводной основе, поскольку провода не могут предоставить пользователю должной свободы.

На прошедшей в январе 2003 г. выставке потребительской электроники (CES) в Лас-Вегасе глава корпорации Intel Крейг Барретт заявил, что новые технологии обеспечат потребителям беспроводной стиль жизни, открывая новые возможности для общения, связи и подключения к источникам информации и развлечений – в любое время, в любом месте, с помощью любого устройства.

«Создание беспроводного стиля жизни и устранение проводных соединений – это очередной логический этап развития бытовой электро-

991

ники», – отметил Крейг Барретт в своём пленарном докладе. Доклад Барретта был посвящен технологическим факторам, формирующим облик рынка, отраслевым инициативам, предоставляющим потребителям возможности беспроводных соединений и обеспечивающим взаимную совместимость домашних компьютерных и бытовых устройств.

«Потребителей будут привлекать мобильность, эффективность и стиль, а также новые возможности доступа и получения удовольствия от прослушивания цифровой музыки, просмотра фильмов и фотографий, а также проведения досуга с играми, – отметил Барретт. – Предоставление потребителям беспроводных соединений минимизирует количество физических соединений и побеждает пользователей исследовать новые возможности для работы, жизни и отдыха с помощью легкодоступных и простых в применении технологий».

Чтобы возможности беспроводных соединений появились у потребителей как можно быстрее, корпорация Intel расширяет функциональность полупроводниковых компонентов и создаёт новые вычислительные и коммуни-

кационные архитектуры. «Эти разработки на-

правлены на создание беспроводных цифровых устройств с более широкими возможностями и большим кругом потребителей», – сказал Барретт, добавив, что в будущем все электронные устройства будут наделены коммуникаци-

онными и вычислительными функциями. «Потребителям нужны технологии, доступные в любое время и в любом месте», – отметил он.

По словам Крейга Барретта, за время, истекшее с момента представления концепции «ПК с расширенными возможностями» на выставке CES два года назад, потребители всего мира получили в своё распоряжение высокопроизводительные ПК, подключённые к Интернету, и возможности повышения с их помощью эффективности использования множества новых цифровых устройств – цифровых фото- и видеокамер, МРЗ-плееров и карманных компьютеров.

«Персональный компьютер остаётся самым мощным и универсальным инструментом, доступным рядовому потребителю, а его возможности продолжают расширяться, – заявил Барретт. – ПК освобождается от проводов и оснащается встроенными средствами беспроводной связи, предоставляющими пользователям большую свободу и гибкость». Недаром на

992

форуме Intel для разработчиков в Сан-Хосе осенью 2002 г. корпорация Intel объявила инициативу Extended Wireless PC «Расширенного беспроводного ПК», сделав очередной шаг на пути к реализации концепции «цифрового дома». В результате деятельности Intel в этом направлении мировое сообщество разработчиков получит ключевые компоненты и инструментальные средства для создания технологий удобной и беспрепятственной передачи цифровой мультимедийной информации с персонального компьютера на телевизоры и аудиосистемы, находящиеся в любых точках жилого дома. На том же осеннем

форуме Intel для разработчиков в 2002 году корпорация продемонстрировала новое периферийное устройство для ПК, которое было названо цифровым мультимедийным адаптером, оно позволяет связать между собой персональные компьютеры и устройства бытовой электроники. Это устройство, подключаемое к телевизору или стереосистеме

с помощью стандартных аудио-, видеокабелей, как обычный DVDпроигрыватель или видеомагнитофон, способно принимать цифровые данные с ПК с помощью беспроводной сети 802.11 и технологии UPnP (Universal Plug'n'Play).

Сегодня Intel занимает уникальное положение на активно развивающемся рынке технологий для «цифрового дома». Корпорация не только предлагает строительные блоки для создания различных устройств

исистем для «цифрового дома», но и фактически возглавила когорту производителей, направивших свои усилия на разработку инструментария

иэталонных платформ для «цифрового дома», став лидером нового направления в современной компьютерной индустрии.

Так, Intel поддержала инициативу ведущих производителей беспроводных интеллектуальных дисплеев (Smart Displays) – компаний Abocom, Fujitsu, Lite-On, MSI, Philips, Tatung, TriGem и ViewSonic – использовать процессоры с технологией Intel* XScale™ для выпуска новых продуктов, которые обеспечат возможность беспроводного доступа к ПК из любой точки дома. Компании ViewSonic и Philips выпустили в розничную продажу интеллектуальные дисплеи на базе технологии Intel XScale уже в марте 2003 г., позднее в этом году к ним присоединились компании Fujitsu

иTriGem.

993

Интеллектуальные дисплеи представляют собой беспроводные плоскопанельные мониторы, которые могут использоваться как обычные мониторы при подключении к системному блоку ПК, а также играть роль мобильных дисплеев, обеспечивающих доступ к информации и приложениям настольного ПК из любой точки дома с помощью беспроводных сетевых технологий стандарта 802.11. Эти устройства взаимодействуют с домашним ПК, работающим под управлением операционной системы Windows XP, и обеспечивают тот высокий уровень производительности, который необходим интеллектуальным дисплеям для доступа к приложениям и данным, размещенным на базовом ПК. Благодаря низкому энергопотребле-

нию процессоров для обработки приложений с технологией Intel XScale новые устройства отличает длительный срок автономной работы от батарей.

На форуме Intel для разработчиков в Сан-Хосе в феврале 2003 г. корпорация Intel представила новые конструктивные компоненты для компьютерной отрасли, приближающие реализацию концепции «цифрового дома». Речь идёт о выпуске эталонных и концептуальных платформ, а также десяти мощных инструментальных комплектов для технологии UPnP.

«Мы знаем, что домашние пользователи с нетерпением ожидают времени, когда персональные компьютеры и потребительская электроника будут взаимодействовать надёжно и без сложностей, – отметил Луис Берне, вице-прези- дент и один из генеральных менеджеров

подразделения Intel Desktop Platforms Group. – Пользователям нужна возможность беспроблемного переноса информации с персонального компьютера на бытовую электронную аппаратуру и обратно, чтобы использовать её с максимальной эффективностью и пользой для себя, и они ожидают, что именно Intel поможет им в этом. Предоставляя сообществу разработчиков этот новый инструментарий, мы помогаем им проектировать и создавать персональные компьютеры, позволяющие легко и без проблем распространять цифровые мультимедийные материалы в пределах дома».

Эталонная платформа Statesboro помогла ОЕМ-производителям и изготовителям системных плат создать уже в 2003 году новые персональные компьютеры, с помощью которых можно просматривать цифровые

994

фотографии на экране телевизора и слушать цифровые музыкальные записи на домашней стереосистеме. Платформа Statesboro - это демонстрационная платформа, адресованная разработчикам и иллюстрирующая концепцию «цифрового дома». Платформа представляет собой полнофункциональное проверенное решение, включающее все ключевые технологии для поддержки моделей использования «цифрового дома», опи-

санных в документе Desktop Platform Vision Guide за 2003 г. Среди этих технологий процессор Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, платформа на базе набора микросхем семейства Intel 865, беспроводной сетевой контроллер стандарта 802.11, жёсткий диск Serial ATA, двухканальная память DDR, накопитель DVD/CD-RW.

Другие уровни функциональности «цифрового дома» реализованы в новой концептуальной платформе Powersville. Она обеспечивает беспроводную передачу потокового видео и запись персонального видео, которые стали стандартными функциями домашних ПК в 2004 г. Платформа Powersville создана для наглядной демонстрации возможностей дальнейшего развития отрасли персональных компьютеров.

Для ускорения разработки цифровых мультимедийных адаптеров и шатформ ПК для «цифрового дома» корпорация Intel уже сегодня выпускает ряд инструментальных средств для технологии UPnP. Эти инструментальные средства значительно сокращают время разработки устройств и приложений и поддерживают разнообразные операционные системы и среды разработки контента: Device Spy Device Sniffer, Service Author, Device Validator, Device Relay, Network Light, AV Media Controller, AV Wizard, AV Media Server и AV Renderer.

Улица мечты

Первые попытки создания домашних компьютеризованных помещений компания Intel предприняла ещё несколько лет назад. Концепция «сетевого дома», предложенная Intel, предусматривает проектирование и технологическое оснащение жилищ таким образом, чтобы хозяева могли централизованно управлять всеми установленными в нём приборами и системами: связью, электрообеспечением, бытовой электроникой, спутниковым телевидением, аудио- и видеотехникой, локальной сетью из нескольких персональных компьютеров, подключённых к Интернету, средствами обеспечения безопасности и т.д.

Первые образцы таких домов были показаны в демонстрационном салоне, развёрнутом в промышленной зоне Intel в городе Хиллсборо (шт. Орегон), а также в одном из «высокотехнологичных домов»,

представленных на выставке «2001 Northwest Natural Street of Dreams».

Выставка, которую посетило без малого 100 тыс. человек, была организована летом 2001 года в окрестностях Хиллсборо. Инициаторами проекта выступили корпорация Intel и компания RE/МАХ, занимающаяся

995

операциями с недвижимостью. По заказу корпорации Intel в рамках данного проекта было возведено девять домов, насыщенных новейшими технологическими разработками и сетевыми средствами бытового назначения. Каждый дом был оснащён средствами широкополосного подключения к Интернету.

По отзывам посетителей выставки, увиденное произвело на них неизгладимое впечатление. Так, жительница города Портленда Рори Альтман (Rory Altman) была поражена процедурой... мытья посуды в кухонной мойке, где использовалась беспроводная водоотталкивающая клавиатура устройства «IceBox», совмещающая в себе телевизор, подключённый к кабельной сети, проигрыватель DVD-дисков и Интернеттерминал. «Увидав такую кухню, я представила себе, как было бы здорово, сидя за клавиатурой такого устройства, лишь выбирать готовые рецепты приготовления различных блюд, вместо того, чтобы торчать у плиты! – размечталась Рори. – Да и уборка такой кухни, должно быть, выглядит совсем по-другому, если поставить DVD-диск с захватывающим фильмом...»

Внимание посетителей выставки привлекли и другие новинки от Intel, установленные на кухнях, в гостиных, спальнях и даже в гаражах на «улице моей мечты». В числе таких устройств – детские игровые компьютерные приставки, Web-планшеты, беспроводная сетевая аппаратура и многие другие приборы, благодаря которым жизнь и работа в таком доме превращается в сплошное удовольствие. Вот отзывы некоторых посетителей:

«Меня поразило обилие изначально унифицированной кабельной разводки, хотя самое сильное впечатление произвёл демонстрационный образец домашнего сервера Intel, установленный в доме модели «Prairie Sky». Также меня привлекла возможность программирования собственных цифровых музыкальных композиций с любого из установленных в доме ПК или даже телевизоров», – Джим Старк Qim Stark) из города Портленд (шт. Орегон).

«Самой полезной и практичной технологической новинкой для дома является, по-моему, панель на жидких кристаллах, предназначенная одновременно для просмотра телепередач и путешествия по Интернету», – Дэвид Хьюз (David Hughes) из города Лэйк-Осуэго (шт. Орегон).

А вот что рассказал один из строителей дома «Casa Dolce» на «улице моей мечты» Рик Лесняк из компании Blazer Development: «Любой из наших домов по просьбе его будущего владельца может быть оборудован структурированной электропроводкой. Объединение всех установленных в доме устройств в невидимую сеть показано на примере основного экспоната «Casa Dolce» – устройства Intel Web Tablet. Посетители были просто очарованы возможностью перемещаться с этим Web-планшетом по

996

всему дому, оставаясь постоянно подключёнными к Интернету, и, например, отправлять электронные сообщения прямо из-за обеденного стола».

4.2.Системы электротеплоснабжения

4.2.1.Система децентрализованного теплоснабжения на базе автономного теплогенератора

Впоследнее время в строительство интенсивно внедряются системы децентрализованного теплоснабжения. В лаборатории «Основы трансформации тепла» (ОТТ) кафедры ПТС МЭИ испытывалась система, состоящая из автономного вихревого теплогенератора (ВТГ), стандартных батареи и калорифера (рис. 4.16) [77].

Рис. 4.16. Система децентрализованного теплоснабжения на базе автономного теплогенератора

Система была заполнена водой, которая нагревалась в ВТГ и поступала в батарею РссР600х600. Вихревой теплогенератор соединен пластиковыми трубами с батареей и калорифером Кск3-6-50АУЗ. Обратный трубопровод с расходомером ZR01841558 ETW13667-96 соединен с всасывающим патрубком центробежного насоса ВТГ. Температуры и разность температуры на прямом и обратном трубопроводах измерялись термометрами ROCAO-120 и дифференциальной термопарой. ВТГ состоит из вихревой трубы и центробежного насоса с электродвигателем, под-

997

ключенным к счетчику электроэнергии Дельта DAN2502 АББВЭИ и прибору К-50 для замера тока J, напряжения V и мощности N.

Система снабжена переключающей арматурой (трехходовыми кранами и вентилями), которая позволяет осуществлять параллельное включение батареи и калорифера.

Испытания проводились следующим образом. Через расширительный бачок система заполнялась водой таким образом, чтобы из нее был удален воздух, что контролировалось по манометру.

После этого задатчиком температуры устанавливалась температура воды, подаваемой в систему(50–90 °С), и включался центробежный насос.

Время выхода на режим, зависящее от заданной температуры, при заданной t=60 °C составляло tп = 31 мин. Темп повышения температуры составлял θ =1,93 град/мин, разность температур воды в прямой и обратной магистралях – 1,6 °С (Δt = tпp – toбp = 60 – 58,4 = 1,6°С). Время работы центробежного насоса в каждом цикле равнялось 98 с, пауза между включениями – 82 с. Таким образом, продолжительность одного цикла (работа и пауза) составляла 3 мин.

Работа системы исследовалась в течение 20 циклов. Система теплоснабжения, как показали испытания, работает устойчиво и в автоматическом режиме поддерживает первоначально заданную температуру 60 °С. Расход воды в пусковой период работы ВТГ составлял Gп=0,78 кг/с , а в рабочий период Gр =0,73 кг/с. Система теплоснабжения работала при последовательном (по воде) включении батареи и калорифера.

Эффективность системы оценивается:

а) коэффициентом трансформации тепла: М = Q/W, где Q – полная теплопроизводительность системы; W –затраченная электроэнергия.

б) КПД = Q · (Kp)q/W = M·(Kp)q, где (Kp)q =1–Тос/ Тв – коэффициент работоспособности тепла, (Kp)q= 1–293/(273+58) = 0,115; Тос=20 °С – температура окружающей среды; Тв – температура нагретой воды.

1)для пускового режима:

-Теплопроизводительность системы:

Qп= Gп τп Ср Δt=0,78 ·1860 ·1 ·1,1 =1595,9 =1596 ккал,

где Ср – теплоемкость воды, 1 Дж/г град; τп – длительность пускового режима, с.

- Количество электроэнергии, потребленной электродвигателем:

Wп=2,2 кВт/ч =1892 ккал. - Коэффициент трансформации:

Mп = Qп/Wп = 1596/1892 = 0,84;

-КПДп = Mп-(Kp)q = 0,84 – 0,063 = 0,053 (5,3%).

2)для рабочего режима:

-Теплопроизводительность в период работы насоса:

998

Q1 = GptpCpΔt = 0,73·1960·1·1,6 = 2289,3 ккал. - Электроэнергия, потребленная электродвигателем:

Wp = 2 кВт = 1720 ккал. - Коэффициент трансформации:

Мр = 2289,3/1720 = 1,33. - КПДр = 1,33 – 0,115 = 0,15 (15%).

Полученное значение КПДр = 15% при коэффициенте трансформации Мр = 1,33 не учитывает количество тепла, которое отдается от батареи и калорифера в период отсутствия циркуляции воды τн, т.е. когда центробежный насос не работает (пауза). Однако и в этот период из системы от батареи и калорифера отводится тепло:

Q = F·α·Δt·τн,

где F = Fб + FK = 10,27 м2 – теплопередающая поверхность батареи и калорифера; α – коэффициент теплопередачи, 10 Вт/м2.

Q2= 10,27·10· (58 – 20)·1640·1/4,19 = 1527,5 ккал.

Полная теплопроизводительность системы:

Qp = Q1 + Q2 = 2289,3 +1527,5 = 3816,8 ккал.

Коэффициент трансформации тепла:

Мр = Qp/Wp = 3816,8/1720 = 2,22;

КПДр = Mp– (Kp)q = 2,22·0,115 = 0,255 (25%).

Qд – дополнительное тепло, определенное из энергетического баланса системы:

Qд = Qp – Wp = 3816,8 – 1720 = 2096,8 ккал.

Выводы:

1.Система работает в автоматическом режиме надежно, стабильно поддерживая заданную температуру воды в подающем трубопроводе.

2.Время выхода на рабочий режим составляет около 30 мин, при температуре в помещении 20 °С.

3.В пусковой период коэффициент трансформации находится в пределах М = 0,84, а КПД = 5,3%.

4.В рабочем режиме коэффициент трансформации находится в пределах М = 1,33 – 2,22, а КПД системы составляет 15 – 25 %. При этом КПД системы теплоснабжения с ТЭНами составляет 15%.

999