primerjava klasiČnih in inteligentnih...

15
Šolski center Celje Srednja šola za kemijo, elektrotehniko in računalništvo Matjaž Drame PRIMERJAVA KLASIČNIH IN INTELIGENTNIH INŠTALACIJ COMPARISON OF CONVENTIONAL AND INTELLIGENT INSTALLATIONS

Upload: dokiet

Post on 07-Sep-2018

214 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Šolski center Celje Srednja šola za kemijo, elektrotehniko in računalništvo  

  

Matjaž Drame       

PRIMERJAVA KLASIČNIH IN  INTELIGENTNIH INŠTALACIJ 

  

COMPARISON OF CONVENTIONAL AND INTELLIGENT INSTALLATIONS 

   

Povzetek  

Z razvojem tehnologije lahko z manjšimi posegi električne inštalacije spremenimo iz klasičnih 

v  inteligentne  inštalacije.  A  preden  se  tega  lotimo,  moramo  poznati  pravilne  inštalacijske 

vezave, klasične inštalacije ter določene standarde, ki jih moramo pri inštalacijah upoštevati. 

V  prispevku  je  predstavljena  teorija  klasičnih  in  inteligentnih  inštalacij  ter  klasične  in 

inteligentne  inštalacije  v  praksi.  Dijaki  dobijo  nalogo  narediti  svojo  sobo  »pametno«  z 

elementi,  ki  jih  imajo na  voljo na  šolskem panelu. Nabor elementov  je  za  vse dijake enak, 

razlike se izrazijo v programiranju le‐teh. Poleg energetskih standardov morajo dijaki poznati 

še angleški jezik, saj je ETS5, ki služi za programiranje aktuatorjev, v angleškem jeziku.  

 

Ključne besede: EIB/KNX, inteligentne inštalacije, klasične inštalacije, standardi 

 

Abstract  

Due  to  technology  development  we  can  change  electrical  installations  from  classical  to 

intelligent with  less  interference.  Before we do  that we  need  to  know  regular  installation 

connections,  classical  installations  and  specified  standards  that  need  to  be  considered  at 

installations.  In  the  article  not  only  the  theory  on  classical  and  intelligent  installation  is 

presented  but  using  them  in  practice  as  well.  Students  get  the  task  to  make  their  own 

»intelligent« room with the elements that are available  in school panel. Set of elements  is 

the same for all students; the difference is only seen in programming those elements. Beside 

energetic standards students also need to know English language as ETS5, which is used for 

programming actuators, is in English. 

 

Key words: EIB/KNX, intelligent installation, classical installation, standards 

   

1 Inštalacije 

V  vsakodnevnem  življenju  potrebujemo  električno  energijo  in  redukcij  si  ne  znamo  več 

predstavljati. Ko nas je presenetil žled, je imela skoraj vsaka druga hiša generator električne 

energije za zagotavljanje vsaj osnovnih potreb po električni energiji. Da se električna energija 

pravilno  porazdeli  po  objektu,  je  potrebno  električne  inštalacije  načrtovati  ter  jih  tudi 

pravilno  izvesti,  kar  je  naloga  energetikov;  tako  elektrotehniki  in  inženirji  narišejo  načrte, 

elektrikarjem pa prepustijo izvedbo. 

 

2 Klasične in inteligentne inštalacije 

2.1 Teorija klasičnih inštalacij 

Z  razvojem  tehnologije  se  spreminjajo  tudi  inštalacije.  Še  vedno  so  osnova  klasične 

inštalacije, za katere so določeni predpisi, ki jih moramo upoštevati. Včasih so se uporabljale 

standardizacije JUS, DIN in VDE. Dandanes se v Sloveniji uporablja standard SIST, ki povzema 

standarde EU z imenom CENELEC. Za izdelavo načrta dobi elektroenergetik načrt zgradbe, ki 

je lahko stanovanjska, poslovna ali industrijska. V tlorisu načrta so vrisane stene, okna, vrata 

in mere le‐teh. Po dogovoru z naročnikom se vrišejo razdelilna omara, doze, vtičnice, stikala 

in  luči.  Držati  se  je  treba  načela,  da  električna  napeljava  v  stanovanjski  zgradbi  ne  sme 

ustrezati  samo  trenutnim  potrebam.  Določene  spremembe  ali  nadgradnje,  ki  bi  jih  želeli 

narediti  v  prihodnosti,  se  morajo  vsaj  delno  predvideti,  da  so  takrat  lahko  izvedene  brez 

večjih  inštalacijskih  in  gradbenih  posegov.  Obseg  električne  inštalacije  je  odvisen  tudi  od 

želenega nivoja ugodja v stanovanju. Razporeditev vtičnic, posebej v kuhinji v bližini delovne 

površine,  mora  biti  dobro  premišljena.  Na  določenih  mestih,  kot  so  antenske  vtičnice,  v 

okolici  postelje  in  v  kopalnici,  predvidimo  vgradnjo  dvojnih  vtičnic.  Vtičnice  na  terasi 

zavarujemo  pred  nedovoljeno  uporabo  in  vremenskimi  vplivi.  Na  hodnikih,  ki  so  daljši  od 

treh metrov,  je montaža  stikal  priporočena pri  vsakih  vratih. Na podlagi  dokumentacije  se 

naredi kosovnica uporabljenega materiala. Za določanje minimalnega števila vtičnic, izvodov 

za  svetila,  telefonskih  in mrežnih  vtičnic  ter  priključkov  za  porabnike  preko  2  kW  si  lahko 

pomagamo s spodnjo tabelo. 

 

 

Tabela 1: Najmanjše število vtičnic, izvodov za svetila, telefonskih in mrežnih vtičnic in 

priključkov za porabnike preko 2kW 

(Elektrotehniški priročnik, Tehniška založba Slovenije, str. 294) 

 

 

2.2 Teorija inteligentnih inštalacij 

Zaradi varčevanja pri električni energiji,  tudi do 40 %,  in zaradi ugodja, ki nam ga ponujajo 

inteligentne inštalacije, se število stavb s temi inštalacijami počasi veča. V Sloveniji je že tudi 

precej izvajalcev, ki nam našo hišo naredijo »pametno«. Za razliko od standardnih električnih 

inštalacij pri KNX inštalacijah stikalo za luč ni direktno povezano z lučjo, ki jo vklaplja. Stikala 

in porabniki so povezani z BUS vodilom.  Izvedba  inštalacije  je enostavna  in zelo fleksibilna, 

tako da lahko kasneje kadarkoli enostavno izvedemo spremembo načina delovanja, ne da bi 

pri tem morali narediti spremembo ožičenja.  

Poznamo  več  vrst  BUS  povezav,  vendar  je  v  Evropi  najbolj  razširjena  EIB/KNX  povezava. 

Trenutno so aktuatorji za protokol KNX še precej dragi, zato se s tem tudi inštalacija podraži 

do  štirikrat  v  primerjavi  s  klasično  inštalacijo.  Pred  načrtovanjem  inštalacije  moramo 

pridobiti  odgovore  na  vprašanja  o  vrsti  in  namenu  uporabe  stavbe,  o  funkcijah,  ki  jih  je 

potrebno izvesti,  izboru in namestitvi posameznih KNX elementov in določitvi topologije, ki 

se bo uporabila  za  inštalacijo,  saj  lahko v primeru, da  izberemo napačne aktuatorje,  s  tem 

inštalacijo  še  podražimo.  Za  vse  elemente  je  najbolje,  da  se  jih  vgradi  v  večjo  električno 

omaro,  v  katero  vgradimo  tudi  RCD  stikala,  varovalke,  katodne  odvodnike  in  različne 

aktuatorje.  Od  teh  aktuatorjev  so  speljani  močnostni  kabli  do  vseh  vtičnic,  luči,  žaluzij, 

ventilov …  

Najbolj razširjen medij za prenos informacij v KNX/EIB tehnologiji je tako imenovani Twisted 

Pair. Po krmilnem vodniku YCYM 2x2x0.8 mm2  poteka komunikacija z izmenično napetostjo 

5 V in 28 V enosmerne napetosti za napajanje aktuatorjev. Za prenos podatkov uporabljamo 

še  medije,  kot  so  obstoječa  230  V  napeljava,  radijska  zveza  (868  MHz),  IR  in  internetni 

protokol.  Programiranje  aktuatorjev  se  izvaja  samo  v  programu  ETS  (5)  za  vse  naprave 

EIB/KNX. V novejši  različici programa je demo licenca, ki nam sedaj omogoča delo s petimi 

namesto tremi aktuatorji.  

Slika 1: Shema mrežne in napetostne povezave 

(http://www.light‐and‐magic.com/knx.html) 

 

Tipkalo Sobni termostatUpravljanje z

roletami Časovno stikalo LCD na dot

Napajalna enota

Razsvetljava Ogrevanje

Žaluzije Hlajenje

Aktuator za vklapljanje in

di l či

Aktuator za Aktuator za žaluzije Aktuator

hlajenj

2.3 Klasične inštalacije v praksi 

Pri pouku dijaki najprej spoznajo vsa stikala,  impulzne releje, različne stopniške releje, RCD 

stikala,  varovalke  in  katodne  odvodnike  ter  vtičnice.  Ko  osvojijo  vse  vezave  s  stikali 

(enopolno,  dvopolno,  serijsko,  menjalno,  serijsko  menjalno  in  križno),  se  lotijo  vezav  z 

impulznimi releji, ki se jih vklaplja in izklaplja s tipkami in nam nadomeščajo določene vezave 

s  stikali.  Po  osnovnih  vezavah  se  lotijo  bolj  kompleksnih  primerov.  Vse  zgoraj  naštete 

elemente  morajo  uporabiti  v  eni  vezavi.  V  razdelilni  elektro  omarici  imajo  na  voljo  vse 

elemente,  ki  so  potrebni  za  elektroinštalacijo  manjšega  stanovanja.  Na  podlagi  enopolne 

sheme  si  za  lažje  razumevanje  narišejo  izvedbeno  oz.  vezalno  shemo,  po  kateri  slednje 

elemente tudi povežejo. Vezalna shema prikazuje funkcije in delovanje električnih naprav v 

električnih inštalacijah.  

 

 

Slika 2: Izvedbena shema zunanje omarice 

(Robert Svetec) 

 

Slika 3: Izvedbena shema notranje omarice 

(Robert Svetec) 

Za razliko od preostalih stanovanjskih prostorov, kjer se uporablja RCD stikalo 25/0.3 A, za 

kopalnico zaradi varnosti uporabimo 25/0.03 A stikalo. Za varnost pred preveliko napetostjo 

(strelo)  so v zunanji omarici prenapetostni odvodniki  tipa B  in v notranji omarici  tipa C. Za 

varovanje  inštalacij  in  porabnikov  pred  kratkimi  stiki  uporabljamo  inštalacijske  odklopnike 

(varovalke). To so zaščitne nadtokovne naprave, ki  jih  lahko po  izklopu ponovno vklopimo. 

Inštalacijske  odklopnike  tipa  B  uporabljamo  za  zaščito  inštalacije,  tipa  C  pa  za  zaščito 

porabnikov  z  večjimi  zagonskimi  tokovi.  Odklopniki  imajo  vgrajen  bimetalni  in 

elektromagnetni  sprožnik.  Pri  preobremenitvenem  toku  se  bimetalni  trak  segreje  in  sproži 

izklop. Pri okvarnem toku elektromagnetni sprožnik sprosti izklopno zagozdo, ki odpre glavni 

kontakt preden kratkostični tok doseže največjo vrednost. Za vtičnice uporabijo inštalacijske 

odklopnike C16A  ter  vodnike H07V‐U 2,5 mm2 in  za  razsvetljavo B10A  ter  vodnike H07V‐U 

1,5 mm2, kot je razvidno iz spodnje preglednice. Vodniki so za polaganje v cevi. 

 

Tabela 2: Označevanje izoliranih vodnikov 

(Elektrotehniški priročnik, Tehniška založba Slovenije, str. 299) 

 

 

2.4 Inteligentne inštalacije v praksi ali projekt »Moja soba« 

Pri  šolski  prenovi  programov  smo  izbrali  modul  »Izvajanje  inteligentnih  inštalacij«.  Za 

izvajanje  tega  modula  je  potrebna  tudi  določena  oprema.  Na  šoli  imamo  osem  delovnih 

mest, razporejenih na štiri panele. Na vsakem delovnem mestu imamo po osem aktuatorjev. 

Ti  aktuatorji  so  senzor  prisotnosti,  žaluzijski  aktuator,  dvojni  močnostni  rele,  aktuator  za 

regulacijo napetosti 1‐10 V, aktuator za regulacijo jakosti svetlobe, vremenska postaja in dve 

različni stikali. 

 

 

Slika 4: Panel za izvajanje inteligentnih inštalacij 

 

Glede  na  število  aktuatorjev  na  panelu  dijaki  naredijo  seminarsko  nalogo,  v  kateri 

predstavijo, kako bi v svoji sobi uporabili elemente, ki so na panelu. Glede na to, da imajo vsi 

na  voljo  enake  aktuatorje,  se  pojavijo  razlike  v  programiranju.  Dijaki  na  spletu  najprej 

poiščejo  gonilnike  za  vsak  aktuator  posebej.  Gonilnike  si  nato  naložijo  v  svoj  projekt  v 

programu ETS. Nato naprave uvozijo v okno »Topology«. 

 

 

Slika 5: Elementi v topologiji 

 

Ko  imajo  v  oknu  »Topology«  (topologija)  vse  elemente,  ki  jih  potrebujejo,  se  lotijo 

parametriranja. Vsak aktuator ima na izbiro veliko funkcij, odločitev pa je dijakova ali kasneje 

strankina, katere funkcije bo uporabil oz. katere potrebuje za svoj projekt.  

V nadaljevanju  je podrobneje opisan aktuator  z dvema močnostnima  izhodoma  (Switching 

actuator 2fold 16A DRA), ki ga na panelu uporabljamo za vklop gretja in hlajenja. Ima pa še 

nekaj drugih funkcij. 

 

 

Slika 6: Splošni parametri izbranega aktuatorja 

 

Aktuator  je  sestavljen  iz povezave  s KNX/EIB  (1),  tipke  za programiranje  (2),  priključkov  za 

zunanjo povezavo (3) ter drsnih tipk za ročno opravljanje (4). 

 

Slika 7: Sestavni deli aktuatorja 

(http://download.gira.com/data2/10403190.pdf) 

 

Na  izhodu  aktuatorja  lahko  priključimo  različne  faze  in  napetosti.  Stanje  položaja  releja  je 

označen  z  drsnima  stikaloma  na  sprednji  strani  naprave.  Stikala  so  poleg  programiranega 

delovanja  predvidena  tudi  za  ročno  preklapljanje  in  jih  je  mogoče  aktivirati  z  ustreznim 

orodjem. Ročno preklapljanje relejev je neodvisno od BUS vodila. V tem primeru ni povratnih 

informacij. 

 

Slika 8: Priklop aktuatorja 

(http://download.gira.com/data2/10403190.pdf) 

Če  aktuator  prejme  telegram  iz  senzorjev  in  drugih  naprav  preko  BUS  vodila,  preklopi 

porabnike  električne  energije  s  pomočjo  svojih  kontaktov  releja,  ki  sta  neodvisna  drug  od 

drugega. Vsak preklopni izhod ima ločen bistabilni preklop. Stanje na stikalih se ohrani tudi v 

primeru izpada električne napetosti.  

V splošnih parametrih lahko nastavljamo zamudo telegramov po BUS vodilu in zakasnitveni 

čas  med  dvema  telegramoma.  Omogočimo  ali  onemogočimo  vlogo  centralne  funkcije. 

Parameter  določa  ali  izmerjeni  telegram  prenašamo  AKTIVNO  (povratna  informacija  v 

primeru  spremembe)  ali  PASIVNO  (odgovor  na  zahtevo)  ter  časovni  zamik  povratnega 

telegrama po vrnitvi napetosti na BUS vodilu. Z ukazom lahko nastavljamo utripanje izhodov 

v intervalih 1, 2 , 5 ali 10 sekund. 

Pri  časovnih  nastavitvah  nastavimo  čas  cikličnih  sprememb  za  vse  izhode,  čas  cikličnega 

prenosa  telegramov  povratnih  informacij  in  določimo  čas  cikla  za  vse  izhode.  V  splošnih 

nastavitvah vsakega kanala posebej pa lahko nastavljamo, ali priklopljena naprava deluje, ko 

je  kontakt  sklenjen  ali  razklenjen.  Nastavi  se  lahko  zaprt  ali  odprt  kontakt  brez  reakcije, 

delovanje v primeru breznapetostnega stanja na BUS vodilu, reakcija po vrnitvi napetosti na 

BUS  vodilu,  nastavitev  za  ohranitev  predhodnega  stanja  na  vodilu,  določanje  centralne 

funkcije,  določanje  povratne  informacije  in  časovni  zamik  povratnih  informacij  po  vrnitvi 

napetosti  na  vodilu.  Nastavimo  tudi  zakasnjeni  čas  vklopa  ali  čas  zakasnjenega  izklopa, 

stopniški  avtomat  in  opozorilo  za  izklop  stopniškega  avtomata,  nastavitev  scene  in  števec 

delovnih ur.  

Po določitvi parametrov si dijaki v oknu »Group Addresses« naredijo skupine po funkcijah in 

v te skupine povlečejo funkcije po prej nastavljenih parametrih določenih aktuatorjev. 

 

 

Slika 9: Razdelitev funkcij po skupinah 

V praksi vsakemu aktuatorju določimo fizični naslov že pred montažo, saj si s tem olajšamo 

delo, predvsem če je objekt večji  in so aktuatorji montirani pod stropom. Po določitvi vseh 

parametrov z enim klikom naložimo program in že  lahko preizkusimo delovanje. Na našem 

učnem  panelu  pa  lahko  izberemo  opcijo  in  naložimo  fizične  naslove  in  program  hkrati. 

Program  nas  v  tem  primeru  vodi,  kdaj moramo  pritisniti  programsko  tipko  na  določenem 

aktuatorju za določitev fizičnega naslova. 

 

 

Slika 10: Prenos aplikacije na panel 

 

3 Zaključek 

Dijaki  se  v  začetku  šolanja  naučijo  električne  vezave  s  klasičnimi  inštalacijami,  pri  čemer 

morajo upoštevati standarde in predpise za izvajanje električnih inštalacij. Praktično delo je 

razgibano, saj morajo vstavljati vodnike v cevi in jih po načrtu tudi pravilno priklopiti. Kot bi 

rekli: »Učijo se hoditi, da bodo lahko tekli.«  

Pametne oz. inteligentne inštalacije so nadgradnja klasičnih inštalacij in jih spoznajo v višjih 

letnikih.  Dijaki  pridobijo  več  znanja  in  ga  s  pridom  izkoristijo  pri  praktičnem  pouku.  Pri 

praktikumu  inteligentnih  inštalacij  dijaki  programirajo  na  računalniku  in  izbirajo  pravilne 

parametre,  ki  jih  nato  naložijo  na  določene  aktuatorje.  Delo  je  sedeče  in  zahteva  več 

razmišljanja.  

V prihodnosti bi bilo dobro, da bi klasičnim panelom dodali še aktuatorje, ki jih uporabljamo 

pri  inteligentnih  inštalacijah.  Tako  bi  lahko  najprej  izvedli  klasično  inštalacijo  in  jo  nato 

nadgradili  v  inteligentno  inštalacijo  na  istem  panelu.  Tako  bi  lahko  na  delovnem  mestu 

naredili  primerjavo  med  zmožnostmi  klasičnih  in  inteligentnih  inštalacij,  primerjavo 

prednosti in slabosti tako enih kot drugih. 

   

4 Viri in literatura 

1. ELEKTROTEHNIŠKI priročnik. 1. atis. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije. 2013. 

2. KNX. [Online]. Dostopno na spletnem naslovu: http://www.knx.org. 

3. SWITCHING actuator 2fold 16A DRA. Gira. [Online]. Dostopno na spletnem 

naslovu: http://download.gira.com/data2/10403190.pdf.