Guide til bygningsautomatik og CTS/BMS styring

CTS/BMS-anlæg bruges til den overordnede styring, overvågning og optimering af bygningsautomatik for bl.a. varme-, ventilations-, køle-, brugsvands- og belysningsanlæg samt solafskærmning. Bygningsautomatik dækker derudover et stort udvalg af produkter og systemer til automatik og styring af bygninger.

Fælles for produkter til bygningsautomatik er, at du ved at vælge ønskede indstillinger, kaldet setpunkter, for f.eks. temperatur, luftmængde, CO2-indhold, fugt og lysniveau kan opsætte automatisk styring af bygningens tekniske anlæg.

Produkterne kan opdeles i 3 hovedgrupper:

1. Varmeautomatik
   Til styring af f.eks. radiator- og gulvvarmekredse, brugsvand, varmepumper og varmevekslere.
2. Ventilationsautomatik
   Til styring af mekaniske ventilationsanlæg, herunder luftmængder, temperatur, varmegenvinding og evt. køling.
3. Individuel rumstyring
   Intelligent styring af enkelte rum eller zoner, der kan inkludere varme, ventilation, køling, belysning og solafskærmning.

Systemer til varmestyring og ventilationsstyring

Varme- og ventilationsautomatik er typisk baseret på frit programmerbare digitale undercentraler eller controllere. Det er muligt at få specialdesignet software til automatikken eller bruge undercentraler med faste applikationer, der passer til det aktuelle anlæg.

Undercentralerne kan fungere som selvstændige enheder eller tilsluttes et CTS/BMS-anlæg. I nyere bygninger indgår de ofte i en samlet digital driftsplatform, hvor data også kan bruges til energiopfølgning, fejlfinding og løbende optimering.

Symptomer på dårlig bygningsautomatik og styring

Hvis bygningsautomatik og styresystemer ikke vedligeholdes og justeres løbende, kan resultatet være lavere komfort, højere energiforbrug og dårligere driftssikkerhed.

Typiske symptomer er:

1. Kulde, træk eller overtemperatur
2. Dårlig luftkvalitet, evt. fugt og lugt
3. Samtidig opvarmning og køling
4. For høj fremløbstemperatur til varme
5. For høj indblæsningstemperatur til ventilation
6. Højt varme-, el- og vandforbrug
7. Lav belysningsstyrke
8. Blænding fra dagslys
9. Mange driftsalarmer uden opfølgning
10. Drift uden for brugstid
11. Ustabile målinger fra følere eller forkert kalibrering
12. Manglende sammenhæng mellem anlæggets drift og bygningens faktiske brug

Bygningsautomatik er både komfort, driftssikkerhed og energioptimering

De grundlæggende principper for varme- og ventilationsautomatik forbliver de samme, men bygningsautomatik udvikler sig løbende.

I dag er der større fokus på:

• behovsstyring og zonestyring
• digital overvågning og trenddata
• energieffektiv drift
• åbne protokoller og integration
• cybersikkerhed
• fejldetektion og performanceovervågning
• samspil med varmepumper, solceller, batterier og fleksibelt elforbrug

Det betyder, at CTS/BMS i stigende grad bruges som et aktivt værktøj til både komfort, driftssikkerhed og energioptimering.

I større bygninger er CTS/BMS et krav, hvis det er rentabelt.

Se vejledningen BR-krav om bygningsautomatik (pdf)

I bygningsautomatik til varmeanlæg bruges en regulator til at styre fremløbstemperaturen ud fra udetemperaturen. Det kaldes vejrkompensering, og formålet er at levere den nødvendige varme med så lav fremløbstemperatur som muligt, da det minimerer energiforbruget.

Det er især vigtigt i anlæg med fjernvarme, kondenserende kedler og varmepumper, hvor korrekt styring har stor betydning for anlæggets virkningsgrad og energiforbrug.

Valg af varmekurve

Regulatoren bruges til at vælge en kurve, som viser, hvad fremløbstemperaturen skal være ved forskellige udetemperaturer. Kurven går gennem 2 punkter:

1. Den laveste fremløbstemperatur

   Det er fremløbstemperaturen ved ophør af fyringssæsonen.

2. Den højeste fremløbstemperatur 

   Det er fremløbstemperaturen ved den dimensionerende udetemperatur, dvs. den laveste udetemperatur, som anlægget er dimensioneret til at kunne håndtere.

Der kan vælges mellem kurver med forskellige hældninger. Hældningen vælges ud fra bygningens isoleringsstand, varmesystem, og hvor hurtigt bygningen reagerer på temperaturændringer (f.eks. om bygningen er let eller tung).

Kurverne kan parallelforskydes, det vil sige, at man kan øge eller sænke fremløbstemperaturen i hele arbejdsområdet. Vælg så lav en fremløbstemperatur som muligt for at spare energi og forbedre anlæggets effektivitet.

Hvis det viser sig, at den valgte kurve ikke giver den ønskede komfort i rummene, kan man bruge regulatoren til at forskyde kurven eller vælge en anden hældning. 

3 ting, regulatorer til varmestyring skal kunne

1. Sænke rumtemperaturen på bestemte tidspunkter
   F.eks. om natten eller uden for brugstid 
2. Håndtere pumpestyring
   Herunder sommerlukning og evt. motionering af pumpen i længere stilstandsperioder
3. Tilsluttes relevante følere
   F.eks. returtemperaturføler i fjernvarmeinstallationer, så anlægget kan opnå god afkøling og stabil drift

I mange anlæg er det desuden en fordel, at regulatoren kan håndtere:

• behovstilpasset opstart
• optimal start/stop
• samspil med varmepumper eller hybridanlæg
• alarmering ved unormal drift
• logning af temperaturer og driftstider

Få hjælp til vejrkompensering og natsænkning

Eksempel: Varmekurve

I figuren ses kurver med forskellige hældninger i et vejrkompenseringsanlæg.

Kurverne kan parallelforskydes. Der kan samtidig vælges et minimum og maksimum for fremløbstemperaturen. Vælges der f.eks. en hældning på 1,5 og en minimumsbegrænsning på 30 °C, vil fremløbstemperaturen være høj ved lave udetemperaturer og falde gradvist, når vejret bliver mildere.

Formålet er at undgå både unødvendigt høje temperaturer og utilstrækkelig varmeforsyning.

Image

Der findes overordnet 2 typer ventilationsautomatik: 

1. Friskluftanlæg
   Styrer primært mængden af frisk luft og understøtter et tilfredsstillende luftskifte.
2. Komfortanlæg
   Styrer både frisk luft, rumtemperatur og ofte også køling.

Begge typer bør have tidsstyring og mulighed for at tilkoble sensorer for tilstedeværelse (PIR) og behov, så man kun ventilerer lokaler, når de bruges.

I nyere anlæg kan behovsstyring også ske ud fra f.eks. CO₂, temperatur, relativ fugtighed, VOC, partikler eller bookingdata, hvis det passer til bygningens anvendelse.

Ventilationsautomatik: Friskluftanlæg

Friskluftanlæg har til opgave at opretholde det atmosfæriske indeklima, især ved at sikre tilstrækkelig ventilation og begrænse ophobning af CO₂ og andre forureninger.

Indblæsningstemperaturen reguleres ofte med en regulator ud fra et ønsket setpunkt.

Anlæggets regulator styrer typisk en varmegenvindingsenhed, f.eks. bypass-spjæld, og en ventil til varmefladen i sekvens, så der ikke foregår bypass af luft og opvarmning samtidig.

Regulatoren styrer også ventilatormotorerne, så den kan skrue op og ned for luftmængden. Den vil typisk øge luftmængden, hvis CO₂-indholdet i luften bliver for højt, eller hvis andre sensorer viser et øget behov.

Styr indblæsningstemperaturen efter vejret og rummet

Regulatoren bør kunne styre indblæsningstemperaturen efter 2 parametre, der kan kombineres:

• udekompensering, dvs. regulering i forhold til udetemperatur
• rumtemperatur, f.eks. som kaskaderegulering

Det giver mere stabil drift og bedre komfort end en fast indblæsningstemperatur året rundt.

Ventilationsautomatik: Komfortanlæg

Med komfortanlæg styrer ventilationen både rumtemperaturen og luftkvaliteten.

Der findes forskellige principper for styring af ventilationsmængden. Den kan f.eks. reguleres ud fra:

• tidsstyring
• tilstedeværelse
• CO₂-indhold
• temperatur
• fugt
• behov i den enkelte zone

I nyere anlæg kombineres disse ofte, så ventilationen bedre følger den faktiske brug af bygningen.

Styring efter udetemperatur 

Ved lave udetemperaturer, hvor varmebehovet er størst, indblæses med maksimumtemperaturen. Ved stigende udetemperaturer sænkes indblæsningstemperaturen, indtil rummet når den indstillede minimumstemperatur.

Image

Styring efter rumtemperaturen

Ved lave rumtemperaturer indblæses med maksimumtemperaturen. Ved stigende rumtemperatur indblæses med lavere temperaturer, indtil en vis minimumstemperatur nås.

Image

Konstant luftmængde (CAV-anlæg)

Et CAV-anlæg leverer en konstant luftmængde, uanset behovet. Anlægget holder rumtemperaturen konstant ved at ændre på indblæsningstemperaturen efter behov.

Ofte indstilles en nedre grænse for indblæsningstemperaturen på regulatoren for at undgå trækgener.

CAV-anlæg anvendes stadig i nogle bygninger og zoner, men i mange tilfælde er mere behovsstyrede løsninger mere energieffektive.

Variabel luftmængde (VAV-anlæg)

Et VAV-anlæg kan variere luftmængderne, så de tilpasses behovet i bygningen. Anlægget regulerer den tilførte luftmængde ud fra f.eks. CO2-niveau, temperatur, trykforhold og tilstedeværelse.

VAV-anlægget holder rumtemperaturen, og i nogle tilfælde også CO2-indholdet, inden for de ønskede grænser ved at ændre på luftmængden, når belastningen i rummet ændrer sig.

Indblæsningstemperaturen holdes ofte forholdsvis stabil, mens luftmængden reguleres dynamisk. I mere avancerede anlæg kan både temperatur og luftmængde optimeres samlet.

Regulator for CAV- og VAV-anlæg

Regulatoren for både CAV- og VAV-anlæg styrer typisk:

• varmegenvindingsenhed, f.eks. bypass-spjæld
• ventil til varmefladen
• ventil til kølefladen
• ventilatorhastighed
• spjæld og sikkerhedsfunktioner

Styringen sker i sekvens, så der ikke foregår f.eks. varmegenvinding og køling samtidig.

I nyere anlæg suppleres dette ofte med:

• trykoptimering
• setpunktsreset
• overvågning af ventilatorernes elforbrug
• alarmer for afvigende drift
• overvågning af virkningsgrad for varmegenvinding

Husk udekompensering

Hvis anlægget er forsynet med en køleflade, er det ofte en fordel at bruge kompensering efter udetemperatur. Det sker ved, at setpunktet for den ønskede rumtemperatur øges, når udetemperaturen kommer over en vis grænse.

På den måde kan der spares energi på varme dage ved at undgå unødvendig køling, samtidig med at komforten opretholdes på et passende niveau.

Eksempel på ventilationsautomatik

Nedenfor ses et styringsdiagram for et komfortanlæg til ventilation.

Regulatoren (kaldet STCU) styrer f.eks.:

• spjæld i indtags- og afkastkanal (M10 og M14 markeret med pink)
• bypass-spjæld ved varmegenvinding (M16 markeret med blåt)
• omdrejningstal på ventilatormotorer (M1 og M2 – markeret med grøn)
• ventiler ved varme- og køleflader (y7.1 – markeret med lyseblå)

Dertil kommer en række temperaturfølere samt brand- og frosttermostater (B12 og B13 – markeret med orange), som er koblet til regulatoren.

Image

CTS-anlægget er hjertet i bygningsautomatikken

CTS står for Central Tilstandskontrol og Styring. CTS-anlæg bruges til at overvåge og styre en bygnings tekniske anlæg som f.eks. varme, ventilation, køling, brugsvand og i mange tilfælde også belysning og solafskærmning.

CTS eller BMS?

CTS bruges ofte synonymt med det engelske BMS, Building Management System. I praksis overlapper begreberne i høj grad. 

BMS anvendes dog ofte som en bredere betegnelse for nyere platforme, der ikke kun styrer anlæg, men også understøtter energiopfølgning, dataanalyse, alarmering og integration med andre digitale systemer. 

Hvis anlægget opfylder 3 overordnede kriterier, er der tale om bygningsautomatik i henhold til Bygningsreglementet:

1. Fælles platform
   Der er en fælles platform for styring og overvågning af bygningens tekniske anlæg. 

2. Datalogning
   Der sker datalogning af driftsparametre, regulerings- og styringssignaler. 

3. Status og alarmer
   Platformen giver driftsstatus, alarmer samt overvågning og analyse af energiforbrug.

Se mere i BR-overblikket om bygningsautomatik

CTS kan overvåge alle tekniske installationer

CTS/BMS-anlægget kan anvendes som et samlet betjenings- og overvågningssystem for bygningens tekniske installationer. Det kan også integreres med andre systemer som adgangskontrol, brandalarmer, elmålere, energimålere, ladestandere og i nogle bygninger også booking- og Facility Management-systemer.

Formålet med CTS/BMS-anlægget er at:

• sikre et godt indeklima
• overvåge og styre driftstilstanden
• muliggøre løbende fejlfinding
• registrere energiforbrug til energioptimering af driften
• understøtte dokumentation og driftsopfølgning
• reducere energispild og unødig driftstid

CTS-systemet styres fra hovedcentralen

CTS/BMS-anlægget består af en række undercentraler eller controllere, f.eks. til varme- og ventilationsautomatik. Undercentralerne kan godt fungere som selvstændige enheder, men de er normalt koblet til en hovedcentral eller en fælles softwareplatform.

Alle informationer fra undercentralerne samles i CTS/BMS-systemets hovedcentral. Tidligere var den typisk placeret fysisk i bygningen, men i dag bruges ofte serverbaseret eller cloudbaseret software.

På CTS/BMS-anlæggets brugerflade kan driftsansvarlige overvåge anlæggene, se alarmer, analysere historiske data og justere indstillinger som setpunkter, tidsplaner og driftstider.

Hovedcentralens funktioner:

• integrere bygningens tekniske anlæg og systemer på en samlet platform
• opsamle data for længere perioder, end der kan lagres i undercentralerne
• sikre backup af data og systemkonfigurationer
• understøtte alarmhåndtering og fejlsøgning
• danne grundlag for energiopfølgning, benchmarking og optimering
• give adgang til rapporter, trends og dokumentation

Se guide: Energieffektiv drift og vedligeholdelse 

Image

Hvad viser CTS-anlægget?

Du kan følge en lang række målepunkter via CTS/BMS-anlæg. Hvilke og hvor mange varierer fra bygning til bygning.

Et CTS-anlæg for centralvarme og brugsvand kan f.eks. vise:

• fremløbs- og returtemperatur i centralvarmeanlægget
• udetemperatur
• temperatur i varmtvandsbeholder
• fjernvarmeforbrug til centralvarme og varmt brugsvand
• pumpestatus og ventilpositioner
• alarmer og afvigelser i driften

I nyere anlæg vises ofte også trends, energinøgletal, natforbrug, afvigelser fra normal drift og sammenligning mellem bygninger eller perioder.

Eksempel: Det kan du overvåge i CTS-anlægget

Nedenfor ses et eksempel på væsentlige faktorer for energiforbruget, du kan overvåge og i nogle tilfælde styre via et CTS/BMS-anlæg. 

Image

Vælg CTS-anlæg med dataintegration og åbne protokoller

I bygningsautomatik, der skal overholde Bygningsreglementets krav, er det vigtigt, at anlæg kan kommunikere på tværs af systemer. Derfor anvendes ofte åbne eller udbredte kommunikationsprotokoller som f.eks. BACnet, Modbus, KNX og M-Bus.

Vælg derfor ikke kun CTS/BMS-anlæg baseret på brugerfladen, men også på:

• mulighed for integration med andre systemer
• adgang til historiske data
• ejerskab til data
• fleksibilitet ved udvidelser
• kvaliteten af alarmer og logning
• muligheder for eksport, API-adgang eller rapportering

Energioptimering og fejldetektion med CTS/BMS-anlæg 

Et nyere CTS/BMS-anlæg bruges ikke kun til overvågning og manuel betjening. Det kan også bruges aktivt til at finde fejl og forbedre driften.

Eksempler på forhold, der kan opdages med data fra CTS/BMS:

• samtidige varme- og kølesignaler
• anlæg i drift uden for brugstid
• unormalt højt energiforbrug om natten
• manglende afkøling i fjernvarmeanlæg
• fejl i temperaturfølere
• dårlig varmegenvinding
• luftmængder eller setpunkter, der ikke passer til brugen

Den type overvågning kaldes ofte fejldetektion eller performanceovervågning og bliver stadig vigtigere i energieffektiv drift. Funktionen er et funktionskrav i Bygningsreglementets krav for bygningsautomatik i større bygninger.

Se guide om BR-krav til bygningsautomatik (pdf) 

Et EMS er et energistyringssystem (Energy Management System). Det er det intelligente ”kontrolcenter”, der overvåger, styrer og optimerer produktion, lagring og forbrug af energi i bygninger eller industrielle anlæg.

Hvad gør et EMS?

• Forbinder komponenter
  Det samler enheder som solceller, batterilagring, varmepumpe, ladestandere og almindeligt elforbrug i én samlet platform.
• Automatisering
  Systemet analyserer data i realtid og fordeler automatisk energien. Det kan f.eks. prioritere at bruge strøm fra dine egne solceller til elbilen, før overskudsstrømmen gemmes på batteriet eller sælges til elnettet.
• Prisoptimering
  Ved at koble sig på intelligente elpriser (f.eks. spotpriser) kan et EMS oplade batterier, når strømmen er billigst, og bruge den lagrede energi, når priserne er høje.

Der findes mange forskellige energistyringssystemer. EMS er cloudbaserede løsninger, hvor data opsamles automatisk fra IoT-opkoblede og fjernaflæste målere med valgfrie intervaller (f.eks. timebaseret eller i nær-realtid). Data overføres til skyen eller en server og præsenteres overskueligt for brugeren via web-dashboards.

I cloudløsninger lejer EMS-leverandøren computere, datalagring og værktøjer over internettet i stedet for at købe fysisk hardware. 

EMS vs. CTS/BMS: Hvad er forskellen?

Kort fortalt handler forskellen om styring af bygningen i realtid over for analyse over tid:

• CTS/BMS: ”autopilot” og driftssystem
  CTS styrer de fysiske installationer her og nu – pumper, ventiler, ventilationsaggregater og varmeanlæg. Systemets primære opgave er at sikre det rette indeklima, den korrekte drift og alarmere ved akut opståede fejl (f.eks. en stoppet ventilator eller en frostalarm).
• EMS: ”økonomi- og analyseafdeling”
  EMS styrer som udgangspunkt intet fysisk. I stedet opsamler det historiske forbrugsdata (el, vand, varme, CO₂) fra hele ejendomsporteføljen. EMS bruges til at finde energispild, benchmarke bygninger mod hinanden, lave budgetter og udarbejde ESG-/grønne regnskaber.

Hvordan spiller EMS sammen med CTS/BMS?

De 2 systemer supplerer hinanden i en cirkel af data og optimering:

1. CTS måler og afleverer
   CTS-anlægget (eller målere) opsamler forbrugstal og sender dem f.eks. via CSV-filer eller API til EMS.
2. EMS analyserer
   Energiledere opdager i EMS, at en bygning f.eks. bruger unormalt meget varme om natten.
3. CTS optimeres
   Driftslederen går ind i CTS-anlægget og ændrer driftstider eller sænker varmekurven.
4. EMS verificerer
   Dagen efter kan man i EMS-graferne se, om ændringen i CTS reelt sparede den forventede energi.

CTS/BMS- og EMS-anlæg, der er netværksforbundne systemer, skal håndteres som en del af bygningens samlede it-håndtering og -strategi.

Det betyder bl.a., at der bør være fokus på:

• brugerrettigheder og rollebaseret adgang
• sikker fjernadgang
• backup og gendannelse
• logning af ændringer i anlægget
• opdatering og vedligeholdelse af software
• tydelig ansvarsfordeling mellem ejer, drift og leverandør

Cybersikkerhed er i dag en vigtig del af driftsstabiliteten i bygningsautomatik, og det er derfor en god idé at koordinere med it-afdelingen.

Der er ikke særskilte krav i Bygningsreglementet til drift og vedligeholdelse af bygningsautomatik som CTS/BMS/EMS-anlæg. Det er dog hensigtsmæssigt at have en god og gerne dokumenteret praksis for dette, da selv et godt anlæg ikke automatisk giver energibesparelser. Det kræver løbende opfølgning og korrekt drift.

God praksis er bl.a. at:

• gennemgå alarmer (dagligt)
• kontrollere, at tidsplaner passer til den faktiske brug (ugentligt/månedligt)
• efterse og kalibrere følere (årligt)
• kontrollere setpunkter og sekvensstyring (månedligt)
• følge op på unormalt forbrug (månedligt)
• dokumentere ændringer i anlæg og programmering (efter behov)
• udføre gen-commissioning, når bygningens brug ændrer sig (efter behov)

Bygningsautomatik er derfor ikke kun et spørgsmål om teknik, men også om systematisk drift, datakvalitet og vedligeholdelse.

Se guiden: Energieffektiv drift og vedligeholdelse

IBI-anlæg er intelligent bygningsautomatik

Individuelle rumstyringer kaldes ofte IBI-anlæg, Intelligent BygningsInstallation. I praksis bruges også betegnelser som rumautomatik, zoneautomatik eller intelligent rumstyring.

IBI-anlæg er typisk inddelt i zoner som møderum, storrum, birum, gange og trapper med hver sin lokale styringsenhed, ofte kaldet en rumcontroller eller IBI-controller.

IBI-anlæg kan styre de tekniske anlæg på zoneniveau. Styringen sker ved hjælp af sensorer i brugsområdet, der måler f.eks.:

• temperatur
• CO₂
• bevægelse, PIR
• lysniveau, lux
• fugt
• tilstedeværelse eller brugerinput

I anlæg med individuel rumstyring styrer regulatoren f.eks.:

• radiatorventil eller gulvvarme
• VAV-spjæld
• køling
• belysning
• solafskærmning

IBI er forbundet til CTS

IBI-controllerne er typisk forbundet til et CTS/BMS-anlæg, så det er muligt at overvåge og i nogen grad styre funktionerne i den enkelte zone fra en fælles platform.

Hvis IBI også bruges til lysstyring, kan det udføres med separate controllere, som er integreret med det overordnede CTS/BMS-system.

I ikke-beboelse er individuel rumstyring vigtig, fordi den gør det muligt at tilpasse drift og energiforbrug bedre til den faktiske anvendelse af rummene.