KNX/EIB Celosvětově normalizovaný systém inteligentní instalace (6) Ing. Josef Kunc

Transkript

1 KNX/EIB Celosvětově normalizovaný systém inteligentní instalace (6) Ing. Josef Kunc Využití rozváděčů v systémové instalaci KNX/EIB Ovládací přístroje jsou v systémové instalaci umístěny na vhodných místech, nejčastěji v blízkosti dveří, podobně jako domovní spínače v klasické instalaci. Na jiných vhodných místech budou umístěny potřebné snímače různých fyzikálních veličin, které potřebujeme měřit pro zajištění správného chodu celé instalace. Při navrhování a následné montáži systémové elektrické instalace KNX/EIB je potřebné respektovat řadu pravidel, která zajistí její spolehlivý a bezpečný chod po celou dobu provozu. Musí také umožňovat pozdější doplňování o nové funkce a změny uspořádání podle vyvíjejících se požadavků uživatelů. Z toho důvodu je nezbytné celou instalaci montovat podle projektu tak, aby byla přehledně uspořádaná, s dostatečnými počty rozváděčů a rozvodnic. Převážná většina elektrických předmětů je ovládána (spínána, regulována) přístroji umístěnými v těchto rozváděčích. Znamená to, že v praxi je potřebné ukládat samostatná silová vedení z rozváděčů ke každému samostatně ovládanému elektrickému předmětu. A pro maximální přehlednost instalace je potřebné dosáhnout co nejvyššího stupně decentralizace rozváděčů, jak je znázorněno v příkladu na obr. 1. Obr. 1: Schematické rozmístění rozváděčů v rozsáhlém objektu V každém z rozváděčů budou umístěny obvyklé jisticí a ochranné přístroje (jističe, proudové chrániče, svodiče přepětí), případně další klasické přístroje a navíc v nich budou umístěny přístroje KNX/EIB potřebné pro ovládání všech požadovaných funkcí a také systémové přístroje, jako napájecí zdroje, komunikační rozhraní, liniové a oblastní spojky nebo liniové opakovače, kontroléry apod. Protože přibližně dvě třetiny přístrojů KNX/EIB je obvykle umístěno právě v rozváděčích, je nutné v nich uvažovat s dostatečným prostorem pro jejich montáž. Přitom je nutné kontrolovat tepelné zatížení rozváděčů podle evropské normy EN a pamatovat také na ponechání prostorové rezervy pro umístění dalších přístrojů, pro pozdější úpravy a doplňování systémové elektrické instalace. Je potřebné si také uvědomit, že potřebný prostor pro všechny přístroje v rozváděčích v instalaci KNX/EIB je obvykle až trojnásobný, ve srovnání s prostorem nutným pro montáž pouze jisticích a ochranných přístrojů v klasické instalaci.

2 V instalaci podle příkladu na obr. 1 budou v hlavním rozváděči HR uloženy především jističe pro vývodní vedení k rozváděčům pro jednolivé oblasti R 100, R200, R300 až R1500 a také pro přívod k podružnému rozváděči R001, v němž budou m.j. uloženy také KNX/EIB přístroje pro realizaci funkcí v prostorách v blízkosti rozváděče HR. Jak by ale mělo být uspořádáno vedení sběrnicového kabelu mezi jednotlivými rozváděči? Obr. 2: Příklad topologického uspořádání rozváděčů v rozsáhlé instalaci Předpokládejme, velmi rozsáhlý objekt, v němž systémová instalace KNX/EIB je topologicky uspořádaná do 15 oblastí, přičemž v každé z nich bude 15 linií. Potom rozváděče podle obr. 1 mohou být topologicky uspořádány podle obr. 2. V něm R001 je určen pro přístroje připojené k páteřní linii, sekční rozváděče R100 až R1500 v jednotlivých částech objektu pro napájení a obsluhu jednotlivých oblastí. Vzájemně budou propojeny kabelem sběrnice, která je součástí páteřní linie. Znamená to tedy, že v R001 bude napájecí zdroj pro páteřní linii (linie 0.0) a případně také některé další přístroje, související s činností funkcí ve více oblastech (povětrnostní stanice, spínací akční členy pro nadřazené funkce, IP rozhraní apod.). V rozváděči R100 bude umístěna oblastní spojka OS1, v R200 bude OS2 atd. Bohužel se také někdy setkáváme s chybným řešením v projektech vytvořených zřejmě neznalými projektanty, kdy do rozváděče R001 jsou uložena vedení jednotlivých hlavních linií 1.0 až 15.0 a teprve tam jsou propojena oblastními spojkami. V některých projektech se můžeme setkat dokonce i s tím, že v R001 jsou umístěny také napájecí zdroje pro linie 1.0 až Takže v tomto případě bude jednak zbytečně vysoká spotřeba kabelů sběrnice, kdy se v některých případech může stát, že v linii bude překročena přípustná délka vedení sběrnice 1000 m. Navíc, na dlouhém sběrnicovém vedení mezi rozváděči bude vznikat vysoký úbytek napětí, protože většina KNX/EIB přístrojů náležejících liniím 1.0 až 15.0 bude v rozváděčích R100 až R1500 a v jejich blízkém okolí. Dejme tomu, že napájecí zdroj 630 ma pro linii 1.0 bude v rozváděči R001 a po vedení sběrnice bude vzdálen od R100 celkem 200 m. Při jmenovitém zatížení na kabelu YCYM 2x2x0,8 s činným odporem 72 Ω / 1000 m bude úbytek napětí na tomto úseku vedení přibližně 7,2 V, takže napětí na sběrnicových spojkách KNX/EIB přístrojů v rozváděči R100 bude kolem 22 V. Víme-li, že minimální přípustné napájecí napětí na sběrnicových spojkách je 21 V, pohybujeme se již v oblasti kritické pro spolehlivou funkci celého systému. A je logické, že na přístrojích, které budou na sběrnici linie 1.0 za rozváděčem R100, bude napájecí napětí ještě nižší vlivem dalších úbytků napětí na vývodních vedeních linie. Pro zajištění napájecího napětí na sběrnicových spojkách v rozmezí mezi 24 až 29 V je proto zcela nezbytné, aby napájecí zdroj pro linii 1.0 byl v rozváděči R100, tedy co nejblíže k nahromadění přístrojů připojených ke sběrnici v této linii. Obdobně budou ukládány sběrnicové kabely v dalších oblastech a liniích. Vždy ovšem je nutné dbát na správné uspořádání sběrnice.

3 Sběrnicové kabely klademe pokud možno v souběhu se silovými vedeními, aby byla minimalizována tvorba smyček. Samozřejmě používáme doporučených sběrnicových kabelů se zeleným pláštěm (např. YCYM 2x2x0,8), které jsou obvykle také v pravidelných vzdálenostech (např. po 1 m) označovány potiskem jako KNX, i-bus apod. Na první pohled je tak ve svazcích kabelů možné odlišit sběrnicový kabel od kabelů ostatních. Pro přehlednost je vhodné jednotlivé sběrnicové kabely označit i číslem linie, ke které daný kabel přísluší. Toto označení by mělo být na kabelech v rozváděčích, případně také na některých dalších místech instalace, kde by mohlo dojít k záměně kabelů různých linií. Konce sběrnicových kabelů je vhodné upravit např. izolačními návlačkami, aby nedošlo k náhodnému dotyku odizolovaných částí s jinými vodivými předměty nebo jinými vedeními. Členění rozvodů linií by mělo být vždy pokud možno horizontální (např. ke společné linii budou náležet přístroje v jednom poschodí nebo v jedné z jeho částí), nikoli vertikální, kdy k jedné linii náleží přístroje umístěné kolem stoupacího vedení ve všech podlažích. Rozšiřování a změny v systémové instalaci KNX/EIB Svou decentralizovanou podstatou je instalace KNX/EIB předurčena ke snadnému rozšiřování a k jednoduše uskutečnitelným změnám. Akční členy jsou nejčastěji umisťovány do rozvodnic a rozváděčů. Silové přívody jsou vedeny samostatně ke každému ze spotřebičů elektrické energie. Na první pohled se může takovýto způsob rozvodu jevit nevýhodným. Avšak ve skutečnosti dochází k výrazným úsporám silových vodičů ve srovnání s tradičními způsoby ukládání silových vedení, které navíc pro rozvětvení využívají odbočovacích krabic zpravidla nevzhledně umístěných v interiérech. V klasických instalacích jsou všechna propojení uskutečňována silovými vedeními, zatímco v systémové instalaci KNX/EIB jsou ovládací přístroje (snímače) připojeny k akčním členům obvykle jen nejkratší cestou vedeným sdělovacím kabelem (sběrnicí). Všechna vedení systémové instalace KNX/EIB jsou ukládána skrytě, v interiérech tedy neruší žádné odbočovací krabice. Veškeré svorkování silových obvodů je pouze v rozváděčích a v místech připojení spotřebičů (svítidel, motorů, topných těles apod.). Obr. 3: Příklad rozvodnice se dvířky ve tvaru rámu pro obraz V téměř každém projektu je potřebné nalézt takové řešení, které umožní použití nejen sestavy rozváděčů podle obr. 1 a obr. 2, ale také třeba i několika podružných rozváděčů v jednotlivých liniích. Pokud podružný rozváděč (např. plastová rozvodnice v podhledu nebo mezipodlahovém prostoru, anebo také zapuštěná rozvodnice se dvířky s magnetickým uzávěrem a ve tvaru proskleného rámu pro obraz obr. 3) bude určen pro umístění akčních členů, jističů a případných dalších přístrojů nn, sloužících jen pro zajištění funkcí v několika okolních místnostech, silové rozvody se stanou skutečně velice jednoduchými, s nízkou spotřebou kabelů. Do každého z těchto podružných rozváděčů totiž povede pouze jedno silové vedení (obr. 4). Silové rozvody se tak stávají nejen velmi jednoduchými, ale také velice přehlednými. V praxi se bohužel poměrně často setkáváme se skutečně neprofesionálně navrženými rozváděči. Obvyklým postupem projektantů v těchto případech bývá totiž výběr vhodného rozváděče podle počtu modulů, které je potřebné s určitou (obvykle malou) rezervou uložit do vybrané skříně. Tepelné ztráty na jednotlivých přístrojích nebývají vždy brány do úvahy, stejně jako parametr typových rozvodnic a rozváděčů, který udává, pro jakou tepelnou ztrátu je navržena a odzkoušena příslušná

4 skříň. Tepelné ztráty přístrojů i rozváděčů jsou přitom běžným katalogovým údajem. Při osazení rozváděče pouze klasickými elektromechanickými přístroji, s poměrně malou výkonovou ztrátou na spínacích kontaktech, nemusí ještě nastat prakticky žádné problémy. Ovšem ve stále větším měřítku se používají elektronické přístroje, jejichž výkonová ztráta je výrazně vyšší a navíc nepřipouštějí tak vysoké oteplení, jaké lze připustit u elektromechanických přístrojů. Obr. 4: Příklad členění rozváděčů v linii KNX/EIB Touto problematikou se zabývá ČSN EN 60670: Krabice a kryty elektrických přístrojů pro domovní a podobné pevné elektrické instalace. Její část 24: Zvláštní požadavky na kryty ochranných přístrojů a podobných výkonových rozvodných zařízení byla v evropské normalizační komisi schválena v roce 2005 jako EN Tato norma platí pro rozvodnice a rozváděče pro jmenovitý proud do 125 A, při jmenovitém napětí do 400V a pro zkratové proudy do 10kA (přístroje se zkratovým proudem do 17 ka). Každý návrh rozváděče vychází z maximální výkonové ztráty P de určené výrobcem pro dodávaný typový rozváděč. Tato ztráta se normou popisovaným způsobem ověřuje během typové zkoušky. Z hlediska uživatele normy projektanta je nejzajímavější částí příloha s výpočtem výkonových ztrát všech v rozváděči instalovaných přístrojů P tot a jejich porovnání s přípustnou maximální ztrátou P de. Při výpočtech se uvažuje s faktorem rozmanitosti K, jehož hodnota se vypočte jako poměr jmenovitého proudu zařízení I nq a výstupního jmenovitého proudu I nu (součet jmenovitých proudů výstupních zařízení, současně provozovaných). Jmenovitý proud zařízení I nq se vypočte jako součin součtu jmenovitých proudů všech jisticích a řídicích přístrojů, které jsou současně v provozu a koeficientu využití K e. Přitom koeficient využití pro vstupní obvody je uvažován ve výši K e = 0,85. Potom jmenovitý proud zařízení I nq bude součinem jmenovitého proudu nebo součtu jmenovitých proudů všech vstupních jisticích nebo řídicích přístrojů, které jsou současně v provozu a koeficientem využití K e. Celkové ztráty vybavení rozváděče budou: P tot = P dp + 0,2 P dp + P au, kde P dp jsou výkonové ztráty jisticích prvků s uvážením vlivu faktoru rozmanitosti K a koeficientu využití K e. 0,2 P dp je součet výkonových ztrát na svorkách, zásuvkách, relé, časových spínačích a podobných dalších malých přístrojích. P au je součet výkonových ztrát na dalších elektrických přístrojích umístěných v rozváděči a nezahrnutých do oblasti P dp a 0,2 P dp, jako jsou signální svítidla, zvonkové transformátory, stmívače atd. Vypočtené celkové ztráty P tot musí být menší nebo rovny jmenovité ztrátě rozváděče P de. Stanovení výkonových ztrát lze předvést na jednoduchém příkladu, podle schematu na obr. 5.

5 Obr. 5: Příklad zapojení přístrojů použitých v rozváděči Nejdříve je nutné stanovit ztráty P dp : Číslo obvodu Ztráta na pól (W) Počet pólů Ztráta P d (W) Koeficient Ztráta na přístroj (W) využití K e Faktor rozmanitosti K Vstupní obvod 0 5,3 3 15,9 0,85 13,515 Výstupní obvod 1 4,5 3 13,5 0,724 9,774 Výstupní obvod 2 3,3 3 9,9 0,724 7,168 Výstupní obvod 3 3,3 3 9,9 0,724 7,168 Výstupní obvod 4 1,1 2 2,2 0,724 1,593 Výstupní obvod 5 2,8 3 8,4 0,483 4,057 Výstupní obvod 6 2,8 3 8,4 0,483 4,057 Výstupní obvod 7 2,8 3 8,4 0,483 4,057 CELKEM P dp (W) 51,389 Při výpočtu faktoru rozmanitosti se uvažuje přístroj podle toho, zda je v první úrovni za vstupním jističem, nebo v některé z dalších úrovní. K e = 0,85 K pro první úroveň: K 1 = I ne x K e / (I nu1 + I nu2 + I nu3 + I nu4 ) = 63 x 0,85 / ( ) = 0,724 K pro druhou úroveň: K 2 = Inu1 x K 1 / (I nu5 + I nu6 + I nu7 ) = 40 x 0,724 / ( ) = 0,483 Stanovení výkonových ztrát dalších přístrojů: Číslo obvodu Přístroj Výkonová ztráta Počet přístrojů Ztráta celkem 08 transformátor stmívač CELKEM P au (W) 11 Takže celkové ztráty: P tot = P dp + 0,2 P dp + P au = 51, , = 72,667 W

6 Znamená to, že použitá prázdná rozvodnice nebo rozváděč musí být výrobcem deklarován pro výkonovou ztrátu alespoň 73 W. Máme-li počítat nejméně se 20% prostorovou i výkonovou rezervou pro budoucí úpravy a doplňování, měli bychom použít rozváděč otypovaný pro výkonovou ztrátu nejméně 90 W. Při správném návrhu, bude v každém rozváděči, v každé rozvodnici nejméně 20% prostorová rezerva a současně také postačující rezerva ztrátového výkonu, postačující pro pozdější doplňování novými prvky, pro zvýšení úrovně komfortu, ale také pro zajištění třeba i dosud netušených nových funkcí systémové instalace. Dalšími doplněními přístrojového vybavení, se kterými je vhodné počítat, jsou úpravy systémové instalace navazující na změny ve způsobech využívání objektu. Především v některých kancelářských prostorách může i poměrně často docházet ke změnám požadavků na řízení jednotlivých funkcí (někdy i v souvislosti s úpravami prostorového členění), vynuceným např. změnou uživatelů daného prostoru nebo se změnou technologie provozování objektu. Mnohdy postačí pouhé přeprogramování přístrojů, s drobnými změnami na straně snímačů a akčních členů tedy bez jakýchkoli zásahů do stavební konstrukce. Náročnější změny lze zpravidla uskutečnit jen s poměrně malými zásahy do způsobů ukládání silových vedení.