Okablowanie hybrydowe w inteligentnym domu

Porady praktyczne

System KNX/EIB - zdaniem autora - posiada największy potencjał zarówno dla integratora, jak i użytkownika systemu automatyki inteligentnego budynku (domu czy mieszkania). Może także być stosowany w małych, średnich, a dzięki transmisji TCP/IP – nawet w dużych instalacjach automatyki.

Sprzęt do systemów KNX jest produkowany w wielu krajach i bez większego problemu integrator może dobrać odpowiednie urządzenia, dopasowane do wymagań inwestora. Dzięki rozbudowanym procedurom kontrolnym urządzenia różnych producentów bez problemu ze sobą współpracują, niezależnie od tego gdzie zostały wyprodukowane. Mają różne możliwości, różny design i oczywiście różną cenę – czyli mogą zadowolić potrzeby i gusta prawie każdego klienta. Różnorodność oferty KNX jest tak duża, że można dobrać urządzenia realizujące trudne do wyobrażenia funkcjonalności, często niemożliwe do zrealizowania za pomocą innych systemów. Ważna jest też kompatybilność wsteczna systemów EIB i KNX. Można bez problemu rozbudowywać systemy powstałe w przeszłości stosując aktualnie produkowane urządzenia.

Co jest więc barierą w upowszechnieniu na rynku polskim systemów automatyki KNX? Przyczyn jest wiele. Są przyczyny ekonomiczne i ludzkie, i jak zwykle są one ze sobą nierozerwalnie związane. Aby systemy stały się powszechne, musi być na nie zapotrzebowanie. Paradoksalnie czynnikiem hamującym rozwój systemów automatyki budynkowej jest… ciągle jeszcze niższa cena energii sprzedawanej w naszym kraju niż w krajach, w których systemy automatyki budynkowej rozwijają się bardzo dynamicznie. Systemy automatyki ewidentnie przyczyniają się do oszczędzania energii, dlatego bardzo szybko rośnie liczba instalacji inteligentnych w krajach bardziej rozwiniętych, w których i koszt energii jest wyższy, i świadomość konieczności oszczędzania większa.

Aby zainstalować system automatyki KNX i wykorzystać jego atuty, trzeba się najpierw nowego systemu nauczyć. Najlepiej skorzystać z profesjonalnego kursu, który umożliwi uzyskanie zaszczytnego tytułu Partnera KNX oraz pozwoli na zakup oprogramowania ETS po niższej cenie. Oprogramowanie ETS służy do uruchamiania systemów automatyki KNX/EIB i jest potrzebne integratorowi do zaprogramowania „życzeń” klienta. Nie jest natomiast potrzebne instalatorowi, układającemu instalację kablową w obiekcie. Aby poprawnie wykonać okablowanie, instalatorowi wystarczą wytyczne przekazane przez projektanta, integratora lub dostawcę urządzeń KNX. Nie są to wytyczne skomplikowane i były już wielokrotnie opisywane w różnych materiałach prasowych oraz firmowych. Można skorzystać z uwag przekazanych we wprowadzeniu do Okablowania Hybrydowego Inteligentnego Domu (OHID). OHID jest propozycją wychodzącą naprzeciw zapotrzebowaniu rynku na ekonomiczne rozwiązanie, które pozwala na podjęcie decyzji o zastosowaniu automatyki w dowolnym momencie, niekoniecznie od razu po wykonaniu instalacji. Chodzi o to, aby przez stosowanie starych technologii układania instalacji elektrycznych nie zamykać drogi do wykonania systemu automatyki budynkowej. Jest to zgodne z normą SEP N SEP-E-002:2003, już w tym materiale przytaczaną. System okablowania hybrydowego pozwala na zastosowanie tradycyjnego osprzętu elektrycznego i w dowolnym momencie zastąpienie go ekonomicznymi rozwiązaniami automatyki KNX.

Idea OHID polega na tym, aby do puszki łączników w danym pomieszczeniu doprowadzać przewód KNX oraz (w zależności od potrzeb) trzy-, cztero- lub pięciożyłowy przewód zasilający 230 VAC. Puszki łączników stosowane w tego typu instalacjach powinny być pogłębione i mieć średnicę 65 mm (zwykle stosuje się puszki o średnicy 60 mm). Można stosować też puszki przeznaczone do osadzania urządzeń elektronicznych. Odbiorniki w danym pomieszczeniu są zasilane wówczas przewodami odchodzącymi z puszki łącznika. Pozwala to również na przygotowanie deweloperskiej instalacji, nazwanej przez autora KNX Ready, dającej możliwość zakupującemu lokal na podjęcie decyzji, czy chce mieć instalację klasyczną czy inteligentną. Aby pokazać na przykładach, jak można wykonać instalację hybrydową, przedstawione zostaną instalacje elektryczne wykonane przez firmy współpracujące z IDE Sp. z o.o.

Pierwsza z instalacji była już wspominana we wprowadzeniu do OHID. Inwestor nie chciał wykonywać pełnej instalacji inteligentnego domu. Do sterowania z systemu KNX wybrał ogrzewanie budynku oraz sterowanie kilkunastoma roletami. Sterowanie oświetleniem w systemie automatyki budynkowej zostało zrealizowane jedynie w salonie, jadalni, pomieszczeniu kina domowego, w kuchni, sypialni właścicieli oraz na zewnątrz budynku. W pozostałych kilkunastu pomieszczeniach oświetlenie zrealizowano w sposób tradycyjny. Pomieszczenia te podzielono na dwie grupy: w mniejszych pomieszczeniach mieszkalnych zastosowano tradycyjne łączniki dwupołożeniowe (rys. 12a), zaś w większych (w których sterowanie odbywa się z dwóch lub więcej miejsc) oraz w łazienkach i toaletach – łączniki przyciskowe i standardowe przekaźniki bistabilne (rys. 12b). W pozostałych miejscach, takich jak korytarze, klatki schodowe, pomieszczenia piwniczne i techniczne zastosowano przekaźniki bistabilne dwufunkcyjne (z wyłącznikiem czasowym). Krótkie naciśnięcie przycisku włącza oświetlenie na określony czas. Po tym czasie oświetlenie wyłącza się samoczynnie. Naciśnięcie przycisku i przytrzymanie go dłużej niż 2 sekundy uruchamia standardową funkcjonalność przekaźnika bistabilnego – oświetlenie zostanie wyłączone po następnym naciśnięciu przycisku lub odłączeniu i ponownym podaniu napięcia zasilania (przekaźnik w przypadku zaniku i powrotu zasilania wraca do stanu wyłączenia). Zapobiega to nieświadomemu pozostawianiu załączonego oświetlenia w miejscach czasowego przebywania. Aby jeszcze lepiej zadbać o oszczędne zarządzanie energią, system KNX steruje dodatkowo dwoma stycznikami. Jeden z nich odcina zasilanie obwodów świetlnych klasycznego oświetlenia, drugi obwodów przekaźników bistabilnych. W czasie nieobecności właścicieli (co wiąże się np. z uzbrojeniem systemu alarmowego), oba styczniki odcinają napięcie zasilające obwody oświetleniowe. Natomiast codziennie o godz. 3 rano system KNX generuje krótki impuls sterujący stycznikiem obwodu przekaźników bistabilnych. Wyłącza on na chwilę napięcie, co powoduje przejście przekaźników bistabilnych do stanu wyłączonego. Tego typu rozwiązanie zabezpiecza przed długotrwałym pozostawianiem oświetlenia na korytarzach, w pomieszczeniach piwnicznych, technicznych itp.

Rys. 12. a) okablowanie hybrydowe - wykorzystanie tradycyjnych łączników; b) okablowanie hybrydowe - wykorzystanie przekaźników bistabilnych oraz łączników z wyjściami przekaźnikowymi (sterowanych dotykiem).

Aby umożliwić wykorzystanie takich obwodów oświetleniowych do symulacji obecności w budynku, kilka z nich zostało zrównoleglonych przez przekaźniki wyrobników (aktorów) przełączających. Pozwala to systemowi symulacji obecności realizować działania w obwodach, których nie obsługuje bezpośrednio system KNX. Żeby zapewnić minimalne oświetlenie ciągów komunikacyjnych i pomieszczeń, w których może nastąpić automatyczne wyłączenie oświetlenia, zastosowano tam gniazda elektryczne z automatycznym podświetleniem podłogi diodami LED. Oświetlenie załącza się automatycznie, gdy w pomieszczeniach robi się ciemno i wyłącza się, gdy jest jasno.

Do sterowania ogrzewaniem i roletami wykorzystano moduły sensorów jednej z wiodących fi rm niemieckich, natomiast jako aktory (wyrobniki) napędów wykorzystano tanie moduły przełączające z funkcją sterowania roletami oraz aktory (wyrobniki) grzewcze montowane w rozdzielnicy. Moduły sensorów znalazły się w jednej ramce z tradycyjnym osprzętem łączników. Co ciekawe, moduły sensorów pochodziły od jednej fi rmy, zaś ramki i osprzęt tradycyjny od innej. Na tym m.in. polega magia KNX.

Rys. 13. a) okablowanie hybrydowe - wykorzystanie urządzeń automatyki KNX oraz łączników z wyjściami przekaźnikowymi (sterowanych dotykiem),
b) przykładowy schemat podłączenia urządzeń automatyki KNX oraz łącznika z wyjściami przekaźnikowymi (sterowanego dotykiem),
c) przykładowy widok panelu łącznika 6-wyjściowego czarnego i 3-wyjściowego białego, sterowanego dotykiem.

W innym systemie instalator, wykorzystując zasady okablowania OHID, w ciekawy i oszczędny sposób zrealizował pełne sterowanie oświetleniem i roletami z systemu KNX, stosując tradycyjny osprzęt oparty o łączniki kołyskowe. W pomieszczeniach, w których nie było rolet, wykorzystał łączniki z wyjściami przekaźnikowymi (sterowane dotykiem), podłączone do podtynkowego modułu z czterema wejściami binarnymi / analogowymi (rys. 13a, 13b i 13c). W pomieszczeniach z roletami zastosował ciekawy moduł sterowania żaluzjami, wyposażony w cztery wejścia binarne oraz wejście czujnika temperatury. Dzięki temu można było zrealizować wszystkie funkcje sterowania automatyką w jednym pomieszczeniu i fi zycznie podłączyć do niego żaluzje. Moduł ten świetnie nadaje się do rozwiązań wykorzystujących Okablowanie Hybrydowe Inteligentnego Domu. Dwa wejścia binarne wykorzystano do sterowania żaluzjami, dwa następne do sterowania oświetleniem, czujnik temperatury do pomiaru temperatury pomieszczenia, a do wyjść podłączono napęd żaluzji (rys. 14a, 14b). Tak niewielkim kosztem można było zrealizować dość wyrafi nowane sterowanie pomieszczeniem z jednego miejsca, wykorzystując OHID.

Rys. 14. a) okablowanie hybrydowe - wykorzystanie lokalnego aktora/sensora KNX do pełnego sterowania funkcjami pomieszczenia oraz uruchamiania żaluzji;
b) schemat podłączenia lokalnego aktora/sensora KNX do łączników przyciskowych oraz żaluzji.

Może zdarzyć się sytuacja, kiedy użytkownik, przyzwyczajony do sterowania żaluzjami za pomocą przycisków zlokalizowanych w okolicach okna, zażyczy sobie właśnie takiego rozwiązania. Nic prostszego. W okolicach okna umiejscawia się wtedy puszkę łącznika sterującego żaluzjami, a w niej moduł sterownika z dwoma wejściami binarnymi (rys. 15a, 15b). W puszcze łącznika światła umieszcza się moduł z czterema wejściami binarnymi / analogowymi. Do jednego z wejść podłącza się czujnik temperatury, do dwóch następnych przyciski sterowania oświetleniem. Pozostałe wejście można wykorzystać do przełączania pomiędzy modami ogrzewania lub np. podłączyć czujkę obecności w pomieszczeniu - czujkę ruchu oferowaną jako ekonomiczna opcja do tego czterowejściowego sensora (rys. 16). Oczywiście w powyższym przykładzie można wykorzystać tradycyjny osprzęt łączników lub np. łączniki z wyjściami przekaźnikowymi, sterowane dotykiem.

Rys. 15. a) okablowanie hybrydowe - wykorzystanie lokalnych aktorów/sensorów KNX do pełnego sterowania funkcjami pomieszczenia oraz uruchamiania żaluzji w okolicach okna,
b) schemat podłączenia lokalnego aktora/sensora KNX do żaluzji oraz łącznika przy oknie.

Rys. 16. Czujka obecności podłączana  opcjonalnie do modułu sensora KNX  z czterema wejściami binarnymi / / analogowymi.

Ciekawą wersję okablowania OHID zaproponowano innemu klientowi systemu inteligentnego domu. Obliczono, że w tym domu można poprowadzić większość obwodów we wspólnym przewodzie z oświetleniem. W poprzednich przykładach projektant zastosował do zasilania oświetlenia i rolet przewody o przekroju 1,5 mm2, zaś do zasilania gniazd przewody o przekroju 2,5 mm2. W omawianym przykładzie projektant doprowadził do każdego pokoju tylko jeden przewód 5 x 2,5 mm2 (rys. 17), z czego dwie żyły mogły być podłączone do aktorów (wyrobników) zainstalowanych w rozdzielnicy. Pozostałą żyłę (oprócz N i PE) przeznaczono do zasilania gniazd, rolet i ew. dodatkowych punktów świetlnych (jeżeli potrzeba było więcej obwodów oświetlenia, wówczas w puszkach łączników stosowano odpowiednie wielofunkcyjne sensory – aktory, zgodnie z tym, co napisano we wprowadzeniu do OHID).

Rys. 17. Okablowanie hybrydowe - wykorzystanie okablowania OHID do zasilania gniazd w pomieszczeniu.

W przypadku mniejszych obiektów, takich jak inteligentne mieszkania, można pokusić się o wykonanie obliczeń, czy do zasilania większości pomieszczeń mieszkalnych wystarczy zastosowanie przewodów 5 x 1,5 mm2.

Tego typu okablowanie jest bardzo korzystne w przypadku wykonywania okablowania deweloperskiego. Do każdego pomieszczenia doprowadza się przewód KNX oraz jeden przewód o odpowiedniej (do potrzeb funkcjonalnych) liczbie żył i przekroju. Jeśli sprzedaż lokalu następuje przed etapem tynkowania, bez problemu można rozprowadzić przewody (z reguły 3 x 1,5 mm2, czasami 4 x 1,5 mm) do zasilania gniazd i oświetlenia, zgodnie z życzeniami przyszłego właściciela. Jeśli lokal nie ma jeszcze właściciela, przewody rozprowadza się zgodnie z projektem. Nowy właściciel nie będzie miał problemów, by dokonać ewentualnych zmian w instalacji – np. aby zamontować kinkiety musi położyć tylko dodatkowe przewody z puszki łączników w pomieszczeniu.

Trzeba nowatorskiego podejścia do wykonywania okablowania instalacji elektrycznych w budynkach, co pozwoli na dynamiczne zwiększenie liczby wykonywanych instalacji inteligentnego budynku, domu czy mieszkania.

Wiadomo bowiem z praktyki, że instalacje inteligentnego budynku, domu czy mieszkania z reguły nie powstają, jeżeli już na etapie układania przewodów nie przewidzi się takiej możliwości.

W trakcie tworzenia powyższego opracowania wykorzystano do celów poglądowych materiały informacyjne, zdjęcia, rysunki lub loga następujących firm i organizacji: ABB, Berker, Elsner Elektronik, F&F, Gira, Hager, IDE, Jung, Kaiser, Kopp, Lingg&Janke, Schneider Electric, Simet, Stowarzyszenie KNX, Theben, Zennio.

www.fachowyelektryk.pl