Интеллектуальная электропроводка в системе «Умный дом»

Опубликовано: 18.06.2016 Рубрика: Электрика Просмотров: 4462

Загородный коттедж на стадии отделки, кабель уже разведен «под автоматизацию»

Ремонтно-строительные работы всегда должны выполняться с «привязкой» к будущему. Дальнейшие планы по обустройству жилья, вид и количество используемого оборудования, возможность простого изменения параметров помещения ввиду новых обстоятельств (например, рождения ребенка) – все это учитывается заранее, еще на стадии проекта, тем самым экономя время и средства. В значительной степени это касается частных загородных домов.

«Умный дом» — система интеллектуального управления, объединяющая инженерные сети и электрооборудование дома. В последние годы системы «умный дом» у всех на слуху – при проведении коммуникаций в коттедже все чаще владелец рассматривает возможность добавить функции автоматизации. Это удобно, современно, позволяет экономить энергоресурсы и предоставляет высокий уровень безопасности. Однако внедрение такой системы не ограничивается банальной покупкой и установкой отдельных интеллектуальных приборов. Чайник или тостер со смарт-функциями хороши сами по себе. Но речь идет о большем.

Проект «Умный дом» для дома или большой квартиры рекомендуется делать на основе «проводной» системы домашней автоматизации. Такая система подразумевает наличие специфической электропроводки, посредством которой все инженерные системы, электроприборы, видеокамеры, датчики соединяются в единую сеть. Поэтому его успешная реализация также должна начинаться и продумываться в деталях еще на стадии строительства или капитального ремонта здания.

Это не означает, что «умную» систему вообще нельзя установить без штробления стен в доме с классической электропроводкой. Для этого существуют отдельные интеллектуальные устройства и беспроводные решения, позволяющие соединить их в единую сеть, но при большом количестве устройств и большой площади их размещения беспроводные решения могут работать нестабильно. Функционал такой «облегченной» системы будет значительно отставать от полноценного «проводного» умного дома.

Что собой представляет такая электросеть? В чем ее преимущества? На самом ли деле это выгодно и что учесть для наилучшего результата?

Как выглядит электропроводка в системе «Умный дом»?

Сразу стоит оговориться, что для разводки электрики под «Умный дом» необходим детальный проект – исполнительная документация для монтажа кабеля, в которой обозначено расположение кабеля, сделаны схемы электрических щитов и «привязки» всех элементов. Зачастую при классической электрике электромонтажник сам решает, как организовать электропроводку. В «Умном доме» все решения принимаются на этапе проектирования, а монтаж происходит строго по проекту.

Проект «умного дома» содержит полную рабочую документацию для электромонтажа

С точки зрения электрозащиты проект «Умного дома» имеет все привычные атрибуты современной классической проводки: УЗО, дифавтоматы, автоматы. Что касается соединения конечного оборудования с выключателями, есть один важный нюанс. В простой электросети любой прибор, допустим, лампочка или их группа напрямую подключены кабелем питания к выключателю. Прерывая или замыкая цепь, он включает или выключает свет. В более сложной реализации может использоваться несколько управляющих элементов для возможности отключения из разных мест. Но суть остается прежней. Один провод через выключатель (или через каждый из них, если их несколько) идет к лампочке.

Наглядное представление классической схемы электрики

В отличие от этого в проекте «Умного дома» система проводов подразумевает использование двух типов линий:

• силовой (220 Вольт для питания электрооборудования);
• информационной (слаботочной).

Каждый из этих кабелей (один от прибора, а второй от выключателя) подключается к электрическому щитку, в котором находятся модули системы автоматизации. Сигнал от выключателя по слаботочному информационному проводу попадает на расположенные в щитке контроллеры. Они обрабатывают этот сигнал и по второму – силовому проводу – подают питание на электрооборудование. Таким образом, в «умной» системе управление приборами происходит опосредовано – через контроллеры. Их логику работы можно запрограммировать нужным образом, например, чтобы включать освещение сразу, с задержкой или по сигналу с датчика. Так достигается необходимый уровень автоматизации.

В системе автоматизации нагрузки подключаются не через выключатели, а напрямую в щит

Кабели освещения в Умном Доме

Группа света — это несколько лампочек или других осветительных приборов, включение которых осуществляется только одновременно. То есть, для них подразумевается одна клавиша выключателя. Двухрожковая люстра — это две группы света. Две бра на стене, которые работают только одновременно — одна группа света.

На все управляемые с контроллера группы света кабель разводится по системе «звезда» — на каждую группу света отдельный кабель. Все кабели сводятся к центральному щиту АСУ или ГРЩ (смотря где будут ставиться реле). Можно придумывать какие-то промежуточные щиты, типа этажных, но я обычно такую распределённую систему не рекомендую.

Классически на освещение монтируется кабель 3х1.5, как правило, ВВГнг(А)-LS 3×1.5. Это позволяет подключать группу света большой мощности, подключать светильники с заземлением или использовать третью жилу кабеля для разделения группы света на две. По вашему желанию вы можете использовать двухжильный кабель или более удобный гибкий кабель (например, КГВВнг), важно только, чтобы он подходил для стационарной прокладки (не ПВС и не ШВВП). Но помните, что по строительным нормам на освещение должен монтироваться кабель сечением 1.5мм2.

Реле в щите подаёт питание на группу освещения или убирает напряжение с группы. Это может быть 230 вольт, а может быть и другое напряжение.

При управлении светодиодной лентой возможны два варианта:

• Блок питания у ленты. В этом случае реле подаёт 230 вольт на блок питания, который включает ленту. Кабель минимум 2х0.75 для блока без клеммы заземления (в пластиковом корпусе) или минимум 3х0.75 для блока с клеммой заземления (в металлическом корпусе)
• Блок питания в щите. В этом случае реле коммутирует не 230 вольт, а 12 или 24 на ленту. Но надо следить за тем, чтобы расстояние от блока до ленты не привело к падению напряжения в кабеле (его надо считать). В зависимости от тока, который пойдёт по кабелю от блока до ленты, и от его длины может требоваться кабель сечением от 0.75 до 4 мм2.

Вот статья про варианты размещение блоков питания.

Для управления RGB (трёхцветной) светодиодной лентой или RGBW (три цвета + белый) жил в кабеле надо больше. RGBW лента — 5 жил (4 цвета и общий плюс). Сечение — в зависимости от тока, протекающего по кабелю.

В чем выгоды и преимущества интеллектуальной электропроводки?

Очевидной выгодой от использования такой проводки в проекте «Умного дома» является возможность автоматизации и удобства управления любым количеством разнообразных приборов (под приборами здесь понимаем светильники, моторизованные шторы, кондиционеры, AV-технику и подобное). Есть и еще кое-что.

На первый взгляд может показаться, что для реализации проекта «Умного дома» потребуется в несколько раз больше кабеля, чем для классической проводки. Но это не так по двум причинам:

• слаботочный информационный кабель (шина) проходит через все выключатели дома, соединяя их с модулями автоматики в щитке – таким образом, его длина больше зависит от размеров помещения, чем от количества ламп, датчиков и других приборов (но при выбранной топологии типа «звезда» все будет наоборот).
• силовой провод проходит от щитка к каждому прибору или их группе, минуя выключатели, отвечающие за их работу, поэтому его длина оказывается меньше длины такого же кабеля при классической разводке.

Таким образом, «умная» электропроводка является вполне рациональным решением, не требующим необоснованно много кабелей силового и информационного назначения. В некотором смысле она проще, поскольку отсутствуют «петли» провода питания от щитка к выключателю, а затем к люстре или другим приборам. Информационная же шина одна для всех устройств «Умного дома».

Остается один важный вопрос, на который нужно ответить, желая создать свой проект «Умного дома»: «Какой вид информационного кабеля (шины) использовать и какой будет геометрия его подключения к многочисленным устройствам?»

Диммирование света в Умном Доме

Диммирование (управление яркостью) группы света может осуществляться следующими способами:

• Урезанием синусоиды (TRIAC). Таким образом диммируются лампы накаливания и галогеновые лампы, а также некоторые светодиодные. В этом случае в щите ставится вместо реле диммер.
• Управляющим напряжением 0-10 вольт (или 1-10 вольт). В этом случае на группу света надо подавать постоянное напряжение питания 230 вольт + дополнительный кабель FTP 5 категории вдоль силового кабеля, по нему передаётся управляющее напряжение с модуля аналогового вывода контроллера. 220 вольт в этом случае можно разводить последовательно одной линией на все группы света, но для надёжности рекомендуется использовать такую же схему «звезда» (на случай замены светильников на недиммируемые или с другим способом управления). Так диммируются светодиодные лампы.
• DALI. Это протокол управления светом, для его использования светильники должны оснащаться драйверами DALI. До всех светильников тянем питания (фаза, ноль, земля) и две жилы шины DALI. Шина DALI необязательно должна идти по витой паре, можно для света монтировать кабель 5х0.75 или толще (три жилы питание, 2 жилы шина). Можно тянуть отдельно силовой кабель, отдельно витую пару или ES-04. Кабель шины DALI может звездой идти на все светильники (отдельный кабель от щита на каждый), а может проходить все шлейфом. Такой способ оправдывает себя при наличии очень большого (больше 40-50) групп освещения, но подключение шлейфом является не универсальным из-за того, что впоследствии не будет возможности отказа от управления по DMX или DALI.

Для диммирования светодиодной ленты используются специальные ШИМ-диммеры с управляющим напряжением 0-10 вольт (или 1-10 вольт). В этом случае нужно подавать на диммер напряжение питания ленты (12 или 24 вольта) + управляющий сигнал с контроллера. Диммер может быть расположен непосредственно у ленты, а может в щите.

Вид и топология информационной шины интеллектуальных систем

Основополагающими в данном вопросе будут два фактора, от которых и будет зависеть, какой именно тип шины заложить в проект, и какой конфигурации при его прокладке нужно придерживаться:

• На сегодняшний день существует большое количество производителей, предлагающих свои протоколы автоматизации. Creston, KNX, HDL, Teletask, Vantage – это далеко не полный перечень всего, что доступно на рынке «умных» систем. Для интернета, телевидения и телефонии используют разные провода, в зависимости от поставщика услуги и других факторов. Подобным образом для большинства протоколов автоматизации необходим «свой» тип информационной шины, что должно учитываться еще на стадии проекта.
• Как именно пролягут провода – топология сети – будет зависеть от вида внедряемой системы. Существует понятие децентрализованных систем, каждый элемент которых для обработки поступающих сигналов имеет интеллектуальные функции. В таком «Умном доме» нет необходимости направлять потоки команд на центральный процессор. В другом же случае сигналы со всех выключателей необходимо сначала завести в «сердце» системы, и только затем – на исполнительные устройства.

В ряде ситуаций одинаковый тип системы от разных производителей (например, децентрализованной от HDL и KNX) может иметь одинаковую разводку кабеля. Что касается применения открытых стандартов (например, типа KNX), то здесь в изменении геометрии кабеля при использовании оборудования других производителей нет необходимости.

Хотя все это должно учитываться еще на стадии создания проекта «Умного дома», это не является ограничением в использовании «гибридных» систем – когда применяются разные протоколы автоматизации или оборудование различных производителей. Иногда это может оказаться самым лучшим решением для получения максимальной эффективности. Просто все должно быть предусмотрено заранее.

Протокол автоматизации KNX поддерживает различные среды передачи данных, включая IP и радиоканал. Но чаще всего применяют специальную проводную шину, к которой и подсоединяют все оборудование. Геометрия подключения устройств может иметь вид:

• линии;
• дерева;
• звезды.

При этом возможно совмещение этих типов. Один сегмент, который является простейшим элементом топологии, включает до 64 узлов. Максимальное количество сегментов, объединенных в одну линию, составляет четыре. До 15 линий объединяются в одну область. В свою очередь до 15 областей могут объединяться на верхнем уровне системы. Таким образом, размер системы исчисляется количеством возможных устройств, равным: 64 узла * 4 сегмента * 15 линий * 15 областей = 57600 штук.

Что касается размеров помещений, в которых может быть реализован проект «Умного дома», они могут быть достаточно большими, так как интеллектуальная проводка KNX имеет максимальное расстояние между экземплярами подключенного оборудования – до 700 м, а длину кабеля в сегменте – до 1000 м.

Система «Умный дом» подразумевает особый рациональный вариант прокладки кабельных трасс, при котором используется промежуточное звено (между управляющим элементом и оборудованием) в виде логических контроллеров. Для поддержания работы и эффективного функционирования такой сети, в зависимости от необходимости, используют и другие устройства. Способы прокладки проводки будут зависеть от поставщика протокола автоматизации, его типа (централизованный или децентрализованный), необходимости использования оборудования других производителей.

Чтобы учесть все эти моменты и обрисовать для себя концепцию будущей системы, лучше всего обсудить эти вопросы с компанией — интегратором Умного дома на самом раннем этапе капитального ремонта или строительства дома. Тогда ваше здание будет полностью готово для того чтобы не только стать «умным» сейчас, но и легко адаптироваться к изменяющимся условиям, требующим добавления, удаления или изменения конфигурации интеллектуальных устройств.

Эти статьи Вам тоже могут быть интересны:

1. Схемы подключения электроэлементов
2. Электромонтажные коробки
3. Прокладка провода
4. Освещение дачного участка

Датчики сигнализации в Умном Доме

Датчики движения

могут использоваться для функций охранной сигнализации и управления светом по детекции движения. До датчиков движения монтируется четырёхжильный неэкранированный кабель CQR 4х0,22мм. Две жилы кабеля используются для передачи питания датчика 12 или 24 вольта, две жилы — сигнал срабатывания датчика (замкнуты в нормальном состоянии, разомкнуты в случае тревоги).

Датчики движения размещаются, как правило, в углу помещения, чтобы захватывать наибольшую площадь. Стандартная дальность обнаружения 8-12 метров, угол 90-120 градусов.

Существуют круговые датчики с углом обнаружения 360 градусов, дальность 8-12 метров. Располагаются в центре помещения.

Датчики движения типа «штора» контролируют участок строго под собой, устанавливаются на окнах со стороны помещения или над дверьми.

Датчики движения типа «коридор» имеют дальность обнаружения до 25 метров, ширина коридора порядка 2-х метров.

Датчики открывания двери/окна

(герконы) подключаются тем же кабелем. Питания не требуют, просто размыкают шлейф при срабатывании.

Датчики газа

подключаются аналогично таким же кабелем. Для датчиков с напряжением питания 230 вольт надо предусмотреть дополнительный кабель питания МКШ 2х0,75 или аналогичный. Для датчиков газа с комбинированными сенсорами (например, природный + угарный газ) нужно предусмотреть кабели из расчёта питание (2 жилы) + по 2 жилы на каждый релейный выходной сигнал датчика.

Датчик природного (магистрального) газа и метана устанавливается на расстоянии 5-15см от потолка, не дальше двух метров от источника газа.

Датчик сжиженного газа (пропан, бутан — газ в баллонах) устанавливается на расстоянии 15-25см от пола, не дальше двух метров от источника газа.

Датчик угарного газа устанавливается на расстоянии 1,5 метра от пола, не дальше 1,85м от источника газа. Источник угарного газа — дровяной камин.

Датчики одного типа можно подключать в один шлейф (одним кабелем подключать все датчики), это сэкономит кабель, но панель не будет знать, какой именно датчик сработал.

Датчики дыма

могут быть подключены таким же кабелем CQR 4×0,22мм, если не требуется согласование пожарной сигнализации в каких-либо инстанциях. Если согласование требуется (для коммерческих помещений), то необходимо использовать огнестойкий кабель FRLS согласно проекту пожарной сигнализации.

Преимущества проводной технологии

На сегодняшний день эта технология является самой надежной и скоростной. Она имеет практически неограниченные возможности по расширению системы и обладает хорошей защищенностью сети. К тому же проводная технология не зависит от работы автономных источников питания, так как не использует их. Она также позволяет видеть статусы всех устройств, ведь все устройства в системе взаимодействуют друг с другом в режиме онлайн, и эта связь не зависит ни от источника питания, ни от расстояния между ними. Например, если вы активировали какую-то команду, например, включили центральную люстру в гостиной, то на сенсорной панели мы сразу же увидим, что люстра в гостиной включена. Это и называется отображением статусов команд. Такие статусы отображаются на iPad, iPhone, других сенсорных панелях и локальных выключателях, ведь очень важно знать, что сейчас происходит в доме. Это одно из основных преимуществ «Умного дома»: если знаешь выключен ли везде свет, закрыты ли окна, то отпадает необходимость делать обходы по дому для проверки его состояния.

Умные дома разные. У Legrand самый нужный

Под определением понимают разные системы и набор устройств.

Иногда это набор бытовой техники, когда телевизор включается, когда в комнате кто-то есть, а холодильник отслеживает содержимое продуктов.

В других случаях создают целые сервисы безопасности, когда несколько датчиков реагируют на присутствие людей в доме, отслеживают протечки и открытые двери.

Бывает и третий вариант, самый базовый и близкий нам всем. В Legrand решили не браться за незнакомые им холодильники и роутеры, а привели к уровню 2021 года то, в чём всегда хороши: электрику.

Поэтому в компании продумали такую систему, которая не будет захламлять интерьер странными гаджетами, а её установка уже давно понятна каждому.

При этом в Legrand планируют развивать экосистему с умными датчиками движения, камерами видеонаблюдения и многим другим ближе к 2021 году. Но начали с решений, которые могут быть вообще у всех.

В плане дизайна на выбор есть несколько вариантов: строгий Valena Life with Netatmo, обтекаемый Valena Allure with Netatmo или элегантный Celiane with Netatmo (всего четыре), поэтому такие элементы будут уместны в квартире с любым декором. От минимализма до классики.

У нас на тесте было несколько модулей, в том числе умная розетка и свет. Взяли к себе и попробовали интеграцию устройств дома.