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 Na rys. 5 pokazano przykładowe podłączenie sen- sora/aktora z
dwoma wejściami binarnymi i dwoma wyjściami. Schemat przedstawiony na rys. 2
różni się poprowadzeniem przewodu magistrali KNX/EIB również poprzez puszki
instalacyjne rozgałęźne. Takie rozwiązanie daje instalatorowi możliwość
umieszczania aktorów także w tych puszkach. O ile montując moduły w puszkach
łączników nie trzeba wykonywać żadnych dodatkowych przełączeń przewodów, o tyle
przy łączeniu w puszkach rozgałęźnych, należy wykonać nowe krosowania żył.
Dlaczego więc, mimo swojej prostoty, takie rozwiązania są stosowane głównie w
instalacjach modernizowanych oraz czasami w instalacjach oferowanych przez
deweloperów?
Jest sześć podstawowych powodów:
Jest sześć podstawowych powodów: ? przy większej liczbie obwodów
sterowanych trudno jest znaleźć miejsce do "schowania" modułów
podtynkowych, ? rozwiązanie wyposażone w aktory podtynkowe jest droższe od
porównywalnego z modułami montowanymi w rozdzielnicach, ? aktory podtynkowe
mają większe ograniczenia mocy w porównaniu z modułami montowanymi na
szynie, ? do rozdzielnic produkuje się większą gamę modułów KNX, ? dźwięk
przełączania styków, który nieodłącznie jest związany z pracą przekaźników,
łatwiej można wygłuszyć i oddalić od domowników, jeżeli urządzenia zostaną
zainstalowane w rozdzielnicy, ? w przypadku modułów podtynkowych dźwięk
przełączania styków przekaźnika użytkownik lokalizuje w okolicach łącznika
(aktor w puszce łącznika - łatwiej akceptowalne) lub puszki rozgałęźnej w
ścianie (aktor w puszce rozgałęźnej - trudniej akceptowalne). Deweloper za
naklejkę "KNX-Ready" (parafrazując znaczek HD-Ready z telewizora) niewiele
dopłaca, jednak drastycznie ogranicza możliwości przyszłego właściciela
inteligentnego domu czy mieszkania (narażając go przy tym na większe koszty
realizacji systemu inteligentnego budynku, domu czy mieszkania). Jak zatem
należy postąpić, aby już na wstępie nie ograniczać możliwości, jakie daje
instalacja ma- gistralowa? Jedno z rozwiązań zaproponowali instalatorzy. W
sytuacji, w której klient w czasie remontu planuje wykonanie w przyszłości
instalacji inteligentnego budynku, proponują zrealizowanie nieznacznie
zmodyfikowanej instalacji magistralowej. Przewody zasilające odbiorniki są
układane w gwiazdę, tak jak standardowo się to wykonuje przy realizowaniu
instalacji z urządzeniami KNX montowanymi w roz- dzielnicy, zaś przewód
magistralowy zamiast być ułożony w tzw. pętli otwartej (opisanej dalej), jest
również układany w gwiazdę do każdego pomieszczenia. Uproszczony schemat takiej
wersji okablowania pokazano na rys. 6. Instalację ma- gistralową (cztero żyłową
w ekranie) można wykorzystać do sterowania trzech różnych prze- łączników
bistabilnych, podobnie jak wykorzystuje się je w obwodach korytarzowych czy
schodowych. Ponieważ niewszystkie przewody stosowanedo wykonywania instalacji
inteligentnych posiadają certyfikat Stowarzyszenia KNX, (którego jednym z
wymogów jest odporność na pracę ciągłą pod napięciem 250VAC) sugeruje się, aby
dla bez- pieczeństwa stosować przełączniki bistabilne sterowane napięciem 24V.
Zaletą takiego typu instalacji jest łatwość zrealizowania na jej bazie systemu
inteligentnego budynku, domu czy mieszkania, wadą zaś? konieczność stosowania
przycisków jako łączników. Użytkownik musi się przyzwyczaić do uży- wania
przycisków do załączania i wyłączania oświetlenia - naciska, światło się zapala,
naciska ponownie, światło gaśnie. A co ze ściemnianiem? Ściemnianie jest
możliwe ale pod warunkiem, że napięcie pracy przewodu magistralowego wynosi
250VAC. Cena takiej instalacji jest zbliżona do ceny typowej instalacji KNX.
W trakcie realizowania instalacji inteligentnej, rozdzielnice wyposaża się w
odpowiednie moduły aktorów (wyrobników) i sensorów (czujników), przystosowane do
montażu na szynie. Na rys. 7 przedstawiono wykorzystanie instalacji ze schematu
pokazanego na rys. 6 do zrealizowania instalacji inteligentnego budynku.
 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 Wówczas z rozdzielnicy będą sterowane tylko dwa
obwo- dy, do sterowania dwóch pozostałych należy zastosować np. dwuobwodowy
moduł KNX, instalowany w puszce łączników. Takie rozwiązanie pokazano na rys.
11. Dla uproszczenia rysunku nie pokazano dwóch żył sterowa- nych z
rozdzielnicy, krosowanych bezpośrednio do od- biorników oświetlenia. Jeśli
potrzebne będzie więcej obwodów sterowanych, wówczas należy dołożyć kolejny
podtynkowy aktor (wyrobnik) KNX, uzyskując np. załączanie dwóch następnych
obwodów sterowanych. Do sterowania oświetleniem dużych salonów często wymaga się
większej liczby obwodów. Ale takie pomieszczenia z reguły mają zaprojektowane
więcej miejsc, w których montowane są łączniki oświetlenia. Daje to możliwość
uzyskania dodatkowych obwodów sterowanych z roz- dzielnicy. Projektant
instalacji elektrycznych bez problemu poradzi sobie z takim zadaniem,
uzupełniając instalację tradycyjną np. o przełączniki bistabilne do sterowania
oświetleniem z wielu miejsc (jak to pokazano na rys. 6)
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
|