INTELIGENTNY
BUDYNEK
Różnice pomiędzy tradycyjną
instalacją elektryczną a instalacją
magistralną KNX
W dotychczasowych publikacjach magazynu „Fachowy Elektryk”, traktujących o technologii
magistralnej KNX oprócz omówienia samej idei i możliwości cyfrowego sterowania mediami budynkowymi oraz urządzeniami elektrycznymi, przytaczane były przykłady jej zastosowania do sterowania min. oświetleniem, zaciemnieniem (roletami, żaluzjami itp.), ogrzewaniem, wentylacją i klimatyzacją (HVAC), systemem rozdziału dźwięku (audio multiroom) oraz
urządzeniami AGD.
Wstęp
Wykorzystując technologię KNX użytkownik może obsługiwać podłączone do
instalacji media i urządzenia elektryczne
lokalnie, przy użyciu zainstalowanych
sensorów przyciskowych i paneli dotykowych z uwzględnieniem pracy różnego
rodzaju czujników wielkości fizycznych
(poziomu nasłonecznienia, prędkości
wiatru, temperatury itp.) lub też zdalnie
przez Internet przy wykorzystaniu odpowiedniego modułu KNX z wbudowanym
serwerem sieciowym. Technologia KNX
może być wykorzystywana w budynkach
mieszkalnych, domach i rezydencjach
prywatnych, szkołach, hotelach oraz budynkach biurowych. Z racji przeznaczenia każdy z tych obiektów może posiadać
odmienne wymagania i priorytety, jednakże zastosowanie do ich realizacji standardu KNX oprócz gwarancji realizacji
przyjętych założeń daje inwestorowi nieporównywalnie większy komfort obsługi, większą oszczędność energii w fazie
użytkowania oraz swobodną możliwość
rozbudowy instalacji niż ma to miejsce
w przypadku zastosowania tradycyjnej
instalacji elektrycznej. Niniejszy artykuł
wskaże główne różnice w aspektach funkcjonalności, projektowania, oprzewodowania, uruchamiania oraz konserwacji,
jakie występują między instalacjami elektryczną w wykonaniu tradycyjnym oraz
magistralną w standardzie KNX.
52
Fachowy Elektryk
Funkcjonalność
Funkcjonalność obu instalacji dobrze jest
przedstawić na przykładzie pomieszczenia,
w którym często razem wykorzystywane są
wymienione wyżej media. Takim pomieszczeniem jest sala konferencyjna, w której
przez cały rok o innych porach dnia odbywają się różnego rodzaju spotkania, konferencje i prezentacje, nieraz występujące
jedna po drugiej. Sala taka powinna stale
zapewniać komfort dla osób w niej przebywających, tzn. utrzymywać odpowiednią
temperaturę, mieć stały dopływ świeżego
powietrza oraz posiadać odpowiednie sterowanie oświetleniem, gdzie dla sal znajdujących się bezpośrednio przy oknach może
mieć to wpływ na oszczędność kosztów zużycia energii – regulacja natężenia oświetlenia sztucznego w zależności od jasności
światła naturalnego.
Przy tradycyjnej instalacji elektrycznej
ostatnia z wymienionych funkcji może
być niemożliwa do realizacji. Sterowanie
oświetleniem, roletami (żaluzjami), ekranem prezentacyjnym, ogrzewaniem, klimatyzacją i wentylacją realizowane jest przez
oddzielne systemy a łączniki ścienne do obsługi przez użytkownika każdego z nich, jeśli dostępne są w ofercie jednego producenta
osprzętu elektroinstalacyjnego, zazwyczaj
zajmują wszystkie cztery bądź pięć modułów ramek kilkukrotnych. Zdarzają się również sytuacje, gdzie dane moduły sterujące
kompletowane są z ofert kilku producentów,
wówczas to na ścianie panuje całkowity nie-
ład, który dodatkowo negatywnie wpływa
na estetykę sali. Przygotowanie sali np. do
prezentacji wymaga wykonania kilku oddzielnych czynności - załączenia oświetlenia
na określony poziom (funkcja ściemniacza,
jeśli dostępna), opuszczenia/podniesienia
rolet (żaluzji), opuszczenia ekranu dotykowego, włączenia rzutnika oraz nastawienia
temperatury na żądaną wartość. Dodatkowe
symbole umieszczone na klawiszach łączników mogą pomóc w identyfikacji funkcji
Fot. 1 Panel sterowania z wyświetlaczem
LCD z portem podczerwieni do zdalnej
obsługi wszystkich jego przycisków
INTELIGENTNY
BUDYNEK
każdego z nich, gorzej jest, gdy nie ma na
nich żadnych oznaczeń a sterowanie odbywa się na „chybił - trafił”. W instalacji magistralnej KNX wszystkie te funkcje można
zrealizować za pomocą naciśnięcia jednego
klawisza sensora przyciskowego, dodatkowo wyposażonego w czujnik i regulator
temperatury, wyświetlacz LCD oraz port
podczerwieni do zdalnej obsługi wszystkich
jego przycisków. (fot. 1)
Szereg czynności wykonywany jednocześnie nośni nazwę „Sceny” lub „Scenariusza”.
Wywołana funkcja „Sceny” spowoduje, że
oświetlenie sali osiągnie poziom zależny od
jasności światła naturalnego (dla sal konferencyjnych znajdujących się w sąsiedztwie
okien), żaluzje zostaną opuszczone/podniesione z regulacją położenia lamelek w zależności od kąta padania światła naturalnego,
ekran się opuści, włączy się rzutnik oraz
uruchomi się klimatyzacja z nastawami temperaturowymi przyjętymi wcześniej. Dodatkowo każda z powyższych funkcji może
być realizowana indywidualnie poprzez
pozostałe przyciski sensora, a pole opisowe umieszczone pomiędzy dwoma rzędami
przycisków ułatwia identyfikację i zapamiętanie każdej funkcji.
Projektowanie
Projektowanie instalacji w standardzie
KNX różni się od projektowania instalacji
w wykonaniu tradycyjnym tym, że oprócz
łatwiejszego oprzewodowania (omówione
w następnym punkcie) projektant ma większą swobodę działania przy ustalaniu punktów sterowania oświetleniem czy roletami
(żaluzjami). Nie musi on określać, jak ma
to miejsce w przypadku instalacji tradycyjnej, jakie przewody podtynkowe mają być
prowadzone do miejsc montażu łączników
elektrycznych dla realizacji funkcji oświetleniowych - schodowej, seryjnej, krzyżowej
czy pozwalających sterować napędami elektrycznymi rolet (żaluzji). W instalacji magistralnej KNX należy określić tylko miejsca,
w których będą znajdować się sensory KNX
(przyciski, panele dotykowe, czujki itd.),
które następnie będą programowane, aby
realizować funkcje według indywidualnych
ustaleń użytkowników.
Przy projektowaniu instalacji elektrycznej
w standardzie KNX należy pamiętać o tym,
że urządzenia magistralne mogą być oddalone od zasilacza maksymalnie o 350 m, nato-
miast odległość pomiędzy najdalszymi elementami nie może wynosić więcej niż 700
m (rys. 1). Całkowita długość przewodów
w linii nie powinna przekroczyć 1000 m.
W sytuacji, gdy przewód jednej linii (podstawowa jednostka w topologii instalacji
magistralnej KNX) jest na tyle długi, że
występuje konieczność zastosowania dwóch
zasilaczy należy zachować pomiędzy nimi
minimalną odległość 200 m.
Oprzewodowanie
W porównaniu do instalacji tradycyjnej
w instalacji magistralnej KNX zmianie ulegają zasady prowadzenia przewodów elektrycznych:
• dla obwodów oświetleniowych do każdego
punktu, który ma być niezależnie sterowany należy doprowadzić bezpośrednio z rozdzielni przewód np. YDY 3 x 1,5 mm²,
• do każdego gniazdka, które będzie niezależnie sterowane należy doprowadzić
bezpośrednio z rozdzielni przewód np.
YDY 3 x 2,5 mm²,
• do każdego silnika elektrycznego napędzającego rolety (żaluzje) należy doprowadzić bezpośrednio z rozdzielni przewód, np. YDY 4 (lub więcej) x 1,5 mm²,
• do rozdzielaczy ogrzewania należy doprowadzić z rozdzielni, w której znajdują
się aktory grzewcze KNX, odpowiednią
ilość niezależnych przewodów np. YDY
3 x 1,5 mm² (dla siłowników termoelektrycznych typu otwórz/zamknij) oraz/lub
przewód magistralny KNX (dla siłowników proporcjonalnych). Istnieje również
możliwość prowadzenia tego rodzaju
przewodów bezpośrednio do grzejników,
jeśli tam odbywać się będzie regulacja
przepływu czynnika grzewczego.
• do elektroinstalacyjnych puszek podtynkowych, w których będą umieszczone
sensory KNX należy doprowadzić przewód magistralny KNX 2 x 2 x 0,8. Jeżeli dane urządzenie wymaga oddzielnej
puszki montażowej to może być jeszcze
potrzeba doprowadzenia zasilania 230 V
i skrętki komputerowej.
Rys. 1 Zalecane odległości w systemie
• Zastosowanie przewodu miedzianego jako medium przenoszącego sygnał wprowadza pewne ograniczenia w postaci maksymalnej odległości pomiędzy uczestnikami
transmisji.
• Elementy magistralne oddalone mogą być max o 350 m od zasilacza, zaś odległość
pomiędzy najdalszymi elementami nie powinna być większa niż 700 m.
Fachowy Elektryk
53
INTELIGENTNY
BUDYNEK
Przewód magistralny KNX (rys. 2) powinien być prowadzony od rozdzielni
poprzez wszystkie punkty sterowania
i wracać do tej samej rozdzielni, chyba że
na obiekcie znajduje się więcej skrzynek
elektrycznych i każda z nich może zasilać
magistralą KNX własną strefę (należy pamiętać o strukturze systemu: 64 urządzenia magistralne na jednej linii). Wszystkie
rozdzielnie elektryczne powinny być połączone ze sobą przewodem magistralnym
KNX. Przewód magistralny KNX można
dowolnie rozgałęziać w magistralnej kostce przyłączeniowej najlepiej w punktach
przeznaczonych do montażu sensorów
KNX, aby nie instalować dodatkowych puszek rozgałęźnych. Na rynku dostępne są
kable, które można układać zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz budynku. Wykonawca może go układać obok przewodów
zasilających 230 V bez odstępu, jeżeli ma
on podwójnie izolowane żyły i z odstępem
minimum 4 mm, jeżeli jest on pozbawiony
jednej izolacji.
Podczas montażu urządzeń KNX w rozdzielniach elektrycznych należy przestrzegać poniższych zasad:
• przewody magistralne powinny być
prowadzone do urządzeń wykonawczych KNX w podwójnej izolacji,
• potencjalny kontakt pomiędzy żyłami
zasilającymi a żyłami magistrali KNX
musi być uniemożliwiony,
• urządzenia magistralne nie powinny
być montowane w pobliżu urządzeń
zasilających o znacznych stratach
mocy.
Uruchamianie
W przypadku tradycyjnej instalacji elektrycznej po wykonaniu wszystkich prac
związanych z oprzewodowaniem obiektu,
sprawdzeniem ciągłości połączeń, podłączeniem kompletnej, wyposażonej w zabezpieczenia rozdzielni, pomiarami i testami (np.
rezystancji izolacji, impedancji pętli zwarcia, zadziałania aparatów ochrony przeciwporażeniowej) oraz montażem osprzętu
elektroinstalacyjnego pozostaje instalacja
i rozruch urządzeń – odbiorników elektrycznych realizujących zaplanowane wcześniej
dla instalacji funkcje tzn. źródeł światła,
napędów rolet (żaluzji), urządzeń grzewczych i klimatyzacyjnych. Po tych pracach
użytkownik może jeszcze dla pewności
sprawdzić czy instalacja realizuje założone
przez niego zadania używając wcześniej
zainstalowanych łączników elektrycznych
czy sterowników ogrzewania i klimatyzacji.
Uruchomienie instalacji wykonanej w technologii KNX składa się również z kilku etapów, gdzie czynności sprawdzająco-montażowe wyglądają podobnie jak przy instalacji
tradycyjnej. Zastosowanie medium transmisyjnego w postaci magistrali komunikacyjnej KNX wymaga również sprawdzenia
jej ciągłości. Struktura systemu wprowadza
dużą dowolność w rozprowadzaniu kabla
magistralnego z zasilacza (-y) KNX, jednak
należy być pewnym, że po podłączeniu do
instalacji urządzeń KNX (sensorów i urządzeń wykonawczych) oprócz drożności magistrali nie popełniono błędu w podłączeniu
dwóch żył roboczych - czarnej i czerwonej
do kostek magistralnych oraz że nie nastąpiło „zamknięcie” pętli w ramach np. pomieszczenia czy ciągu pomieszczeń (często popełniany przez instalatorów błąd, gdy wolny
koniec magistrali jest podłączany do kostki
magistralnej najbliższego urządzenia).
Następnym krokiem jest montaż wewnętrznych i zewnętrznych sensorów KNX (przycisków, paneli dotykowych, czujek: ruchu,
obecności, poziomu nasłonecznienia, prędkości wiatru, temperatury itd.) w przygotowanych wcześniej miejscach - puszkach
instalacyjnych, na wspornikach, z doprowadzoną do nich magistralą.
Przed najważniejszą czynnością, zaprogramowaniem wszystkich urządzeń magistralnych KNX należy, tak jak w przypadku instalacji tradycyjnej, podłączyć do instalacji
zasilającej źródła światła, napędy rolet (żaluzji), urządzenia grzewcze i klimatyzacyjne (rys. 3). Programowanie urządzeń polega
na wgraniu do nich przez instalatora systemów automatyki budynkowej (często nazywanego integratorem systemów) ustalonego
wcześniej z inwestorem algorytmu pracy zawierającego powiązania pomiędzy sensorami a urządzeniami wykonawczymi. Powią-
Rys. 2 Kabel magistralny KNX/EIB
• YCYM 2 x 2 x 0,8 • J - Y(ST)Y 2 x 2 x 0,8 (wersja KNX/EIB) • Możliwość układania razem z instalacją 230/400 V
• Transfer danych 2 izolowanymi żyłami • Prędkość transmisji 9,600 bit/s
54
Fachowy Elektryk
INTELIGENTNY
BUDYNEK
Rys. 3 Przykład instalacji
zania te wraz ze strukturą instalacji obiektu
tworzone są w programie narzędziowym
ETS3 wspólnym dla wszystkich producentów oferujących urządzenia w standardzie
KNX. Algorytm pracy instalacji w ETS3
może być tworzony niezależnie od zaawansowania prac na budowie a programowanie
może odbywać się systematycznie wraz
z postępem prac albo jednorazowo zaraz
po montażu wszystkich urządzeń magistralnych KNX. Użytkownik podczas wgrywania przez integratora systemów ustawień do
urządzeń może na bieżąco sprawdzać zgodność działania instalacji ze swoimi wcześniej przyjętymi założeniami.
Konserwacja
Sprawdzanie poprawności działania instalacji leży w gestii zarówno użytkownika
jak i instalatora. Jeżeli użytkownik sam
systematycznie przeprowadza testy zadziałania zabezpieczeń różnicowoprądowych
to tylko może to świadczyć o jego prawidłowym podejściu do zapewnienia bezpiecznego zasilania i użytkowania urządzeń
elektrycznych. W gestii instalatora pozostają do wykonania okresowe testy nie tylko sprawności samych zabezpieczeń, które
wymagają już zastosowania mierników
i testerów elektrycznych, lecz także sprawdzenie jakości ich połączeń z obwodami
odbiorczymi (w przypadku instalacji magi-
stralnej KNX sprawdzeniu podlega jakość
połączeń obwodów zasilanych z urządzeń
wykonawczych KNX) oraz stanu ich izolacji. W instalacji tradycyjnej odpowiedzialny instalator sprawdzi też, czy wszystkie
łączniki i gniazdka elektryczne znajdują się
w pozycji, w jakiej zostały zainstalowane.
Jeśli chodzi o instalację magistralną KNX
to niektóre urządzenia wykonawcze KNX
wyposażone są w przekaźniki do ręcznego
sterowania danym obwodem, co pozwala
użytkownikowi nawet bez obecności napięcia magistrali sprawdzić, czy dane urządzenie pracuje poprawnie. W przypadku
sensorów KNX, które uruchamiają pewną
funkcję (np. naciśnięcie klawisza przycisku powoduje rozjaśnienie źródła światła)
reakcja instalacji jest widoczna dla użytkownika zaraz po naciśnięciu przycisku, co
po wstępnym wyeliminowaniu uszkodzenia urządzenia wykonawczego może ograniczyć poszukiwanie problemu do samego
sensora. Urządzenia magistralne KNX
mogą być programowane lokalnie – bezpośrednio w biurze instalatora, na obiekcie
oraz zdalnie, gdy dostępne jest połączenie
internetowe z miejscem instalacji. Ta druga
możliwość stanowi dużą wygodę zarówno
dla inwestora jak i integratora systemów.
Po wstępnym zaprogramowaniu urządzeń
według zaleceń inwestora integrator, którego biuro może być znacznie oddalone od
miejsca instalacji, ma możliwość śledzenia
online pracy urządzeń oraz według umowy
z inwestorem wprowadzania na jego prośbę
potencjalnych zmian bez potrzeby tracenia
czasu na podróże.
Podsumowanie
Powyższe informacje dotyczące instalacji
wykonywanej w sposób tradycyjny oraz
magistralnej opartej na standardzie KNX
mogą pokazać potencjalnemu inwestorowi
i jego instalatorowi, jakie elementy powinien wziąć pod uwagę, aby znając założenia
oraz funkcjonalność dla planowanej przez
siebie instalacji elektrycznej mógł je zrealizować w ramach posiadanych środków
finansowych. Rodzaj i wielkość obiektu,
w jakim ma być wykonywana jedna z tych
instalacji nie odgrywa tu większej roli,
gdyż w każdym z nich można zastosować
sterowanie odpowiednie do wymagań jego
użytkowników mieszcząc się z wydatkami
na założonym wcześniej poziomie. Istotną
zaletą, jaką charakteryzuje się instalacja
magistralna KNX jest jej łatwość projektowania oraz duża elastyczność, gdzie
wszelkiego rodzaju zmiany w strukturze
i rozmieszczeniu pomieszczeń nie powodują ingerencji w już rozłożoną instalację
magistralną oraz zasilającą 230 V.
Ireneusz Rzeczkowski
Fachowy Elektryk
55
Download

Różnice pomiędzy tradycyjną instalacją elektryczną a