Okablowanie hybrydowe inteligentnego domu

Powodzie w 2010 roku, jedne z największych i najbardziej tragicznych w ostatnim stuleciu, spowodowały ogromne zniszczenia. Wiele budynków nie nadaje się do dalszej eksploatacji, inne wymagają generalnego remontu. Następstwem tragedii, która dotknęła tysiące powodzian, będzie konieczność wyremontowania zniszczonych budynków lub zbudowania nowych, z czym będzie związane ułożenie wielu kilometrów przewodów elektrycznych. Dla projektantów i instalatorów jest to olbrzymie wyzwanie, a jednocześnie szansa, aby pokrzywdzeni przez los ludzie zamieszkali w nowoczesnych domach, które w przyszłości będzie można wyposażyć w systemy automatyki budynkowej. Aby to było możliwe, trzeba zmienić sposób wykonywania instalacji elektrycznych, gdyż instalacje tradycyjne, które stosowano do tej pory, nie dają takich możliwości. Okablowanie na potrzeby instalacji inteligentnego domu można wykonać za zbliżoną cenę do okablowania na potrzeby instalacji tradycyjnej. Aby jednak zrewolucjonizować sposób wykonywania instalacji elektrycznych, do nowych technologii muszą się przekonać przede wszystkim Ci, którzy będą projektować instalacje oraz Ci, którzy prace instalacyjne będą wykonywać...

Norma SEP (N SEP-E-002:2003) w punkcie 4.6.1. stanowi: "Aby ułatwić w przyszłości założenie instalacji systemowej i zminimalizować ilość prac z tym związanych (np. instalacji w systemie European Instalation Bus, instabus EIB), zaleca się poprowadzenie dodatkowych przewodów szyny sterowniczej lub pustej rury instala- cyjnej przewidzianej na ich założenie." (aktualna nazwa magistrali EIB to magistrala KNX - przyp. autora). Wykonując nowe instalacje nie warto więc powielać przestarzałych rozwiązań, które choć materiałowo są dość tanie, generują jednak duże koszty robocizny i są praktycznie nieskalowalne (poza instalacjami sterowanymi radiowo, którymi w tym artykule nie będziemy się zajmować). Pierwsze pytanie, na które warto sobie odpowiedzieć - dlaczego właśnie magistrala KNX (dawniej nazywana EIB)? Standard KNX jest aktualnie najszerzej wspieranym standardem automatyki małych i średnich budynków. Opis standardu KNX został zatwierdzony jako normy europejskie CENELEC - EN 50090 i CEN - EN 13321, jako norma międzynarodowa ISO/IEC 14543 oraz jako norma chińska - GB/Z 20965.

Rys. 1 Okablowanie tradycyjne uzupełnione o przewód magistrali - wersja 1

Rys. 2 Okablowanie tradycyjne uzupełnione o przewód magistrali - wersja 2

Urządzenia do systemów KNX produkuje ponad sto firm z całego świata. Wszystkie moduły są kontrolowane pod kątem kompatybilności ze stan- dardem, co daje rzadko spoty- kane możliwości współpracy urządzeń produkowanych przez różne firmy. Elementy widoczne dla użytkownika charakteryzują się różnorodnym wzornictwem, które zaspokoi wymagania nawet najwybredniejszych klientów. A oprócz tego dobrze zaprojekto- wany i sprawnie działający system inteligentnego budynku, oparty na urządzeniach KNX, wpłynie na zmniejszenie zużycia energii, której koszty stale rosną. Użytkowanie inteligentnego systemu w standardzie KNX przyczynia się do realnego obniżenia kosztów eksploatacji, co w rezultacie powoduje zwrot poniesionych nakładów na zrealizowanie systemu. Pozostaje do rozstrzygnięcia kwestia, jak wykonać okablowanie dla potrzeb inteligentnego budynku, szczególnie w sytuacji, w której inwestor w trak- cie wykonywania instalacji nie jest zainteresowany nowoczesnymi rozwiązaniami automatyki budynkowej?
Aby rozwiązać ten problem, w firmie ID Electronics przygotowano dla instalatorów założenia Okablowania Hybrydowego Inteligentnego Domu (OHID). W dalszej części artykułu wyjaśniono ideę takiego okablowania.

Należy jednak rozpocząć od odpowiedzi na podstawowe pytanie: jak przystosować tradycyjną instalację elektry- czną, aby możliwe było zainstalowanie systemu automatyki budynkowej. Norma SEP daje lakoniczną odpowiedź: należy dołożyć do instalacji elektrycznej dodatkowy przewód magistrali KNX/EIB. Schematy przedstawione na rysunkach 1 i 2 wariantowo pokazują sposób, w jaki można poprowadzić przewód magistralowy. W wersji pierwszej zamiana na instalację KNX jest bardzo prosta. Aktory (wyrobniki) skonstruo- wane tak, aby można je było zamontować w puszkach elektrycznych, zastępują styki tradycyjnych łączników.

Rys. 3 Moduły

Na rys. 3 pokazano przykładowe urządzenia KNX/EIB różnych firm, przystosowane do montażu w puszkach instalacyjnych. Takie rozwiązanie jest wygodne, gdy w danym pomieszczeniu jest niewiele sterowanych obwodów elektrycznych, a obwody ściemniane mają niedużą moc (najczęściej do ok. 210W/VA). W tej samej puszce można zainstalować również sensory (czujniki). Trzeba przy tym pamiętać o zasadach bez- piecznego odizolowania ob- wodów 230VAC oraz 29VDC SELV. Należy stosować tzw. puszki pogłębione np. z prze- grodą izolacyjną lub puszki z do- datkową kieszenią na urządze- nia elektroniczne (rys. 4).

Rys.4 Puszki podtynkowe do osadzania urządzeń elektronicznych

Rys. 5 Moduł KNX w puszce łączników tradycyjnej instalacji elektrycznej

Jest sześć podstawowych powodów:

Jest sześć podstawowych powodów:

Rys.6 Okablowanie zalecane dla KNX, wykorzystane do sterowania przekażników bistabilnych

Rys.7 Okablowanie zalecane dla KNX

Na rys. 8 zaprezentowano zestaw przykładowych urządzeń, które mogą być montowane na szynach DIN w rozdzielnicy. Wybór urządzeń montowanych na szynę jest bardzo szeroki i bardzo często nadchodzą informacje o coraz to nowszych i ciekawszych rozwiązaniach.

Rys. 8 Przykładowe moduły KNX/EIB do montażu w rozdzielnicy

A co najważniejsze - certyfikat Stowarzyszenia KNX gwarantuje współpracę urządzeń pochodzących od róż- nych producentów. I to naprawdę działa!

Ten krótki przegląd różnych sposobów okablowania obiektów, które dopiero w przyszłości mają zostać uzupełnione o inteligentne systemy wykazał, że stosując każde z powyższych rozwiązań trzeba zaakceptować nawet daleko idące kompromisy. Potrzeba zaprojekto- wania instalacji, która w momencie odbioru umożliwi zainstalowanie tradycyjnych łączników a w przyszłości umożliwi przejście na system inteligentnego budynku, bez niepotrzebnych ograniczeń, które wykazują typy okablowania pokazane na rysunkach 1, 2 i 6, stała się powodem przyjęcia w IDE standardu Okablowania Hybrydowego Inteligentnego Domu (OHID).

Obiektem, w którym konieczne było wykorzystanie OHID, okazał się budynek, którego właściciel nie był zainteresowany zastosowaniem "inteligencji" w zakresie oświetlenia (oprócz salonu i sypialni), natomiast od razu zażyczył sobie zastosowania systemu KNX do stero- wania ogrzewaniem i klimatyzacją oraz roletami.Na czym polega idea tego okablowania? Opierając się na praktyce projektowania założono, że przeciętne pomieszczenie nie wymaga więcej niż trzech obwodów świetlnych. Z tego wynika, że pomieszczenie można połą- czyć z rozdzielnicą przewo- dem pięciożyłowym i wtedy każdy obwód może zostać wysterowany z roz-dzielnicy. Jeśli potrzeba mniej obwo- dów, to można zastosować przewód czterożyłowy (2 obwody sterowane) lub trzy- żyłowy (1 obwód sterowany). Przewody z rozdzielnicy prowadzi się bezpośrednio do puszki łączników w po- mieszczeniu, bez przechodzenia przez puszki rozgałęźne. Łączenie obwodów oświetleniowych następuje w puszce łączników, skąd przewody prowadzi się bezpośrednio do poszczególnych odbiorników oświetlenia (z reguły przewodami trzy lub czterożyłowymi). Schematy okablowania hybrydowego pokazano na rysunkach 9 i 10.

Wykonywanie połączeń w puszce łączników zwalnia instalatora od dużo bardziej skomplikowanego i praco- chłonnego łączenia przewodów w pośrednich puszkach połączeniowych (z reguły umieszczanych pod sufitem), zmniejszając tym samym koszt robocizny. A przy okazji znikają ze ścian niezbyt eleganckie dekle puszek. W przypadku prostych instalacji (np. układania okablo- wania tylko do oświetlenia górnego) można dociągnąć przewód do puszki łączników, tam go zapętlić,

Rys.9 Okablowanie hybrydowe, bez wykorzystania urządzeń automatyki budynku

Rys. 10 Okablowanie hybrydowe inteligentnego domu

Wszystkie podłączenia następują w puszce łączników i są bardzo proste. Do puszki łączników dochodzi również przewód magistralowy, prowadzony najczęściej w tzw. pętli otwartej. Takie ułożenie przewodu polega na tym, że przewód magistrali (KNX bus - 2x2x0,8) jest wyprowadzony z rozdzielnicy, następnie prowadzony od puszki do puszki a na końcu wraca do rozdzielnicy. W rozdzielnicy jest podłączony tylko z jednej strony. W wypadku uszkodzenia przewodu np. przerwania ciągłości żył, można uratować instalację, podłączając odciętą część magistrali z "drugiej" strony.

Z założenia Okablowanie Hybrydowe Inteligentnego Domu jest rozwiązaniem pasującym do instalacji tradycyjnych i instalacji inteligentnych KNX/EIB. Wykonywanie połączeń w puszce łączników zwalnia instalatora od dużo bardziej skomplikowanego i praco- chłonnego łączenia przewodów w pośrednich puszkach połączeniowych (z reguły umieszczanych pod sufitem), zmniejszając tym samym koszt robocizny. A przy okazji znikają ze ścian niezbyt eleganckie dekle puszek. W przypadku prostych instalacji (np. układania okablo- wania tylko do oświetlenia górnego) można dociągnąć przewód do puszki łączników, tam go zapętlić, a następnie poprowadzić do punktu świetlnego. Wówczas, jeśli instalacja będzie wykorzystywana do załączania z rozdzielnicy, np. poprzez aktory (wyrobniki) KNX lub przełączniki bistabilne, nie trzeba będzie w ogóle przecinać i łączyć przewodów w puszkach łączników.

Jeżeli OHID przygotowuje się jako okablowanie deweloperskie, to przyszły użytkownik otrzymuje okablowane maksymalnie 3 obwody, z możliwością sterowania z rozdzielnicy (stosując przewód 5 żyłowy, oprócz żył neutralnej - N i ochronnej - PE, pozostają trzy obwody, które mogą być sterowane przez urządzenia zamontowane w rozdzielnicy). A co wtedy, gdy użytkownik będzie potrzebował np. cztery obwody sterowane?

Rys. 11 Moduł KNX w puszcze łączników hybrydowej instalacji elektrycznej

Mamy nadzieję, że przybliżenie idei okablowania hybrydowego, stosowanego z powodzeniem przez współpracujących z firmą IDE projektantów i instala- torów elektrycznych, pokazało interesujące możliwości wykonywania okablowania nowych i remontowanych budynków, które (z korzyścią dla przyszłego użytkow- nika) mogą być wykorzystywane przy realizacji instalacji tradycyjnych, inteligentnych lub mieszanych. Mamy również nadzieję, że do tych rozwiązań przekonają się także deweloperzy.
Dziękujemy serdecznie Panu Andrzejowi Dubrawskiemu z firmy Tema, z którym konsultowano niektóre z przed- stawionych rozwiązań.
Andrzej Tomczak
ID Electronics
Elektroinstalator 9/2010