Systémové elektrické instalace

Typografie
  • Nejmenší Malé Střední Velké Největší
  • Default Helvetica Segoe Georgia Times

Uživatelé v České republice si mohou vybrat z celé řady různých programovatelných, nebo jinak také nazývaných inteligentních systémů elektrických instalací. O žádném z nich nelze říci, že by byl špatný či zcela nevhodný pro určité typy instalací.

Naopak, každý z nich si našel, nachází a stále bude nacházet své uplatnění v dalších projektech, v dalších stavbách.

Je sice pravdou, že ne všechny tyto systémy jsou vhodné pro jakkoli rozsáhlé instalace, ale to vůbec neznamená, že by to bylo jejich závažným handicapem. Každý z těchto systémů je vhodný, když ne pro všechny, tak alespoň pro některé typy staveb, pro určitý rozsah elektrických instalací.

systemova instalace 1

Účel systémových instalací

Na rozdíl od klasických instalací sestávajících ze samostatných, vzájemně nespolupracujících částí, systémové instalace mají zajišťovat koordinovanou součinnost všech dílčích podsystémů podílejících se na řízení všech funkcí v objektu.
Ta úplně nejjednodušší klasická instalace, doposud nejpoužívanější v bytových domech nejen panelových a také v mnohých domech rodinných, stejně jako v prakticky veškeré starší zástavbě, sestává obvykle jen ze světelných obvodů a obvodů zásuvkových. Ovšem moderní stavby všech typů obsahují nejen řízení osvětlení a silové zásuvkové obvody, ale také mnoho dalších funkčních oblastí, které je nutné řídit co nejefektivněji a také co nejpohodlněji. Nejsou to pouze různé elektricky řízené stínicí prostředky (např. žaluzie) a vybavení pro řízení spotřeby tepla, ale mnohé další funkční oblasti obsahující ovládání bazénových technologií, zabezpečení objektů a mnoho dalších i nadstandardních činností, včetně možností vzdálených přístupů.
Samozřejmě je zcela běžné, že mnohé funkce jsou řízeny specializovanými dílčími řídicími systémy (řídicí jednotka pro vytápění, další pro klimatizaci, jiná pro vzduchotechniku, pro zabezpečení objektu atd.). V klasické instalaci jsou tyto funkční oblasti od sebe zcela odděleny a nemohou zajistit vzájemnou spolupráci umožňující efektivní využití energie (např. nezávislé systémy vytápění a chlazení mohou a také poměrně často pracují současně, takže namísto úspory energie, dochází k jejímu plýtvání). V neposlední řadě každá z těchto dílčích funkčních oblastí využívá interiérové ovládací prvky, zpravidla v jiném designovém řešení, než v jakém jsou prvky pro ovládání osvětlení a silové zásuvky.
V systémových instalacích lze samozřejmě využívat také různé dílčí specializované systémy, ovšem pro zcela efektivní spolupráci je nezbytné, aby řídicí jednotky těchto podsystémů mohly spolupracovat (vyměňovat si potřebné informace) s dalšími částmi komplexní instalace. To navíc dovolí i použití interiérových prvků ve společném výtvarném řešení. Např. společný termostat bude regulovat přívod tepla i chladu, takže nemůže dojít k výše naznačenému plýtvání energií. Naopak, energie bude spotřebovávána jen v těch prostorách, v nichž je to právě zapotřebí a jen v potřebném množství.

Základní typy systémových instalací

V systémových elektrických instalacích příslušnost jednotlivých ovládacích prvků k jim odpovídajícím silovým okruhům není dána přímým silovým propojením, ale softwarovým přiřazením snímačů (např. ovladačů) k výkonovým prvkům (akčním členům), které vykonávají snímači odesílané příkazy. Veškerá vzájemná komunikace tedy neprobíhá silovým spínáním, ale komunikací formou telegramů, které obsahují potřebné informace. K přenosu těchto informací slouží sběrnice. Pak je ovšem snadné nejen ovládat jednotlivé silové okruhy, ale navíc jednoduše vytvářet centrální nebo časové funkce či scény.

systemova instalace 2
Sběrnicové systémy jsou v zásadě dvojího typu – s centrální řídicí jednotkou a s decentralizovaným provozem. V obou případech bývají všechny aktivní prvky připojeny ke sběrnici a jsou vybaveny řídicími elektronickými obvody. Tyto obvody umožňují cílenou – adresnou komunikaci.
Centrální řídicí jednotka (příkladem může být programovatelný automat) nepřetržitě řídí provoz na sběrnici, přijímá všechna předávaná data podřízených přístrojů a určuje, který z nich má přijmout jí odesílanou informaci. Takovýto systém představuje také centrální jednotka typu Master, která po sběrnici řídí podřízené jednotky Slave (obr. 2). Master odesílá pokyny formou telegramů vždy jen jedinému účastníkovi a současně zabezpečuje, aby svoje telegramy mohl vysílat vždy jen jeden účastník. Výhodou systémů s centrální řídicí jednotkou je tedy zcela bezkonfliktní přenos dat po sběrnici. Určitou nevýhodou se může jevit případná porucha centrální řídicí jednotky – tehdy se celý systém stává nefunkčním. Další nevýhodou může být problematický přenos dat ve velmi rozsáhlých instalacích, s vysokými počty účastníků. Sběrnicové systémy s centrálními řídicími jednotkami bývají proto nejčastěji určeny pro malé až střední instalace.
Jako příklady systémů s centrálními řídicími jednotkami používanými v systémových instalacích v ČR jsou TECO, E-gon, Inels a mnohé další.
U decentralizovaného systému nemá žádný z účastníků provozu na sběrnici nadřazenou funkci, která by mu umožňovala rozhodovat, kdy a kdo má vysílat nebo přijímat požadované údaje, kdy a kdo má vykonat příkaz. Naopak, každý z nich je trvale připraven přijímat informace a současně odesílat data, která jsou potřebná pro splnění požadované činnosti. Všichni účastníci mají tedy relativně stejná práva v přístupu na sběrnici (obr. 3). V paměti každého z účastníků provozu na sběrnici decentralizovaného systému jsou uložena data týkající se pouze jeho konkrétních úkolů, tedy jen jedna část z programu celé instalace.
Výhodou je, že případná porucha jednoho z účastníků provozu na sběrnici nezpůsobí nefunkčnost celého systému, systém pokračuje ve své činnosti, dochází pouze k výpadku těch funkcí, které zabezpečoval porouchaný účastník. Správně navržená decentralizovaná systémová instalace navíc umí podat zprávu o takovéto poruše, takže ji lze snadno, operativně odstranit.
Další výhodou je stavebnicové řešení decentralizovaných systémů, dovolující vytvářet malé i velmi rozsáhlé systémové instalace.
Jako příklady decentralizovaných systémů uveďme v celém světě stále šířeji využívanou mezinárodně normalizovanou systémovou instalaci KNX anebo soustavu LON Works.

systemova instalace 3

Volba vhodného systému

Chybou je, když jsme si ještě ani neuvědomili, jakými funkcemi by měl být náš objekt vybaven, a hned se chceme rozhodnout pro určitý konkrétní systém.
Nejdříve bychom tedy měli stanovit, jaké funkce potřebujeme řídit. Pro názornost uveďme alespoň některé z nich:

  • vnitřní a venkovní zásuvky 230/400 V AC,
  • spínané nebo i stmívané vnitřní, případně i venkovní osvětlení,
  • péče o vnitřní klima,
  • vyhřívání venkovních komunikačních tras,
  • vyhřívání okapových žlabů při sněhových a dešťových srážkách při nízkých teplotách,
  • provoz stínicích prostředků (žaluzie, rolety, markýzy apod.),
  • řízení provozu elektricky ovládaných oken, vrat, bran, dveří,
  • elektronické zabezpečení objektu a požární signalizace,
  • sdělovací rozvody (IP síť, anténní rozvody, WiFi apod.),
  • hlídání poruchových stavů (např. úniku vody),
  • ovládání audio a video zařízení,
  • kamerový systém,
  • vstupní systém s audio, popř. i video spojením,
  • řízení provozu sauny, bazénu, vířivé vany,
  • provoz zahradní fontány a zalévání zahrady,
  • optimalizace spotřeby energie,
  • centrální vizualizace a vzdálené přístupy,
  • ovládání vybraných spotřebičů atd.

V následujícím kroku bychom měli detailně definovat činnost každé z dílčích funkcí, včetně požadovaných způsobů jejího ovládání. To je totiž velice důležité pro rozhodnutí, jakými způsoby bude možné realizovat vstupní požadavky. Bude-li tento krok vynechán, snadno se může stát,
že bude zvolena taková systémová instalace, která nedokáže beze zbytku splnit veškeré požadavky.
Uveďme zjednodušený příklad popisu jedné z dílčích funkcí – venkovních žaluzií v kanceláři.
Ve spolupráci s řízením vnitřní teploty, v automatickém režimu provozu, na osluněné fasádě se lamely venkovních žaluzií natáčejí tak, aby sluneční tepelné záření odrážely do vnitřního prostoru v době, kdy má být v provozu vytápění. Musí však být natáčeny tak, aby nedocházelo k oslnění pracovníků přímým slunečním světlem. V letní době, kdy má být v provozu klimatizace, tedy ve spolupráci s chlazením, jsou lamely natočeny tak, aby sluneční teplo odrážely do venkovního prostoru, ovšem opět tak, aby nedocházelo k oslnění. Od úsvitu až do příchodu prvního pracovníka v letní době jsou žaluzie spuštěny a lamely zcela uzavřeny, aby nedocházelo ke zbytečnému ohřívání vnitřního prostoru slunečním zářením.
Ve dne, v zimním období při nepřítomnosti pracovníků v kanceláři jsou žaluzie svinuty, aby nebránily maximálnímu slunečnímu záření v předávání tepla. Jakmile jsou okna během dne zastíněna (např. blízkým stínicím předmětem, budovou anebo při zatažené obloze), žaluzie budou plně svinuty, aby nebránily přístupu přirozeného světla. Automatický režim činnosti lze vyřadit pouze z centrálního dispečinku např. z důvodů mytí oken.
V noční době jsou žaluzie vytaženy do horní krajní polohy. Poklesne-li však venkovní teplota v noci pod + 7°C, jsou naopak žaluzie spuštěny do dolní mezní polohy a lamely natočeny do uzavřené polohy, aby se snížilo tepelné vyzařování z oken. Při rychlosti větru vyšší než určí dodavatel žaluzií (například 15 m.s-1) se žaluzie svinou do horní koncové polohy a zablokují se. Návrat k automatickému režimu provozu bude možný až po zmírnění větru, tedy při poklesu jeho rychlosti pod nastavenou mez. V případě mrznoucích dešťových srážek budou žaluzie svinuty do horní zabezpečené polohy.
Pokud by v kanceláři byla motoricky ovládaná okna, bylo by možné činnost obohatit o další možnost, kterou by byla spolupráce s chlazením v letním období, pro zajištění zvýšených úspor energie. Při poklesu noční venkovní teploty pod 20°C by se otevírala motoricky ovládaná okna a spuštěné žaluzie na nich by měly lamely natočeny tak, aby nebránily přirozenému proudění vzduchu (průvanu). Při ranním nárůstu teploty by se okna zavírala a lamely žaluzií by byly plně uzavřeny až do příchodu prvního pracovníka – poté by přešly do automatického režimu provozu.
Z uvedeného příkladu popisu vyplývá, že systémová instalace musí být vybavena kvalitními povětrnostními a dalšími snímači, které prostřednictvím vhodných logických modulů řídí činnost žaluziových akčních členů.
Má-li objekt být řízen systémovou instalací, všechny použité technologické celky by také měly mít schopnost s ní komunikovat. Proto nás musí zajímat, zda řídicí jednotky těchto celků (např. klimatizace) bude možné plnohodnotně ovládat prostřednictvím zvoleného sběrnicového systému. Znamená to, že potřebujeme vědět, zda tyto řídicí jednotky jsou k dispozici s vhodnými rozhraními s tzv. otevřeným protokolem dovolujícím bezproblémovou obousměrnou komunikaci se zvoleným systémem. Anebo zda jsou vybaveny komunikačními rozhraními pro přímou komunikaci s námi vybraným systémem. Dalším předpokladem je vybavenost námi zvoleného systému možností komunikace s jinými typy komunikačních protokolů prostřednictvím vhodných rozhraní.
Současné systémové instalace sestávají z prvků pracujících na různých typech sběrnic. K tomu je potřebné používat specializovaná rozhraní dovolující potřebný rozsah komunikace, jak je pro imaginární systém XYZ znázorněno na obr. 4.

systemova instalace 4
Čím vyšší jsou nároky na činnost jednotlivých funkcí a čím vyššími počty různých funkčních oblastí má být objekt vybaven, tím složitější může být výběr vhodného typu systémové instalace. Je ovšem nutné si také uvědomit, že výrobci prvků pro jednotlivé systémové instalace neustále zlepšují svoje výrobky, zvyšují jejich schopnosti. Co dříve nebylo možné, to nové varianty systému již připouštějí. Proto je potřebné neustále sledovat, jak probíhá tento vývoj.

Bezplatný odběr časopisu

Chcete odebírat časopis ElektroPrůmysl.cz zdarma? Napište Vaše jméno a e-mail, poté klikněte na tlačítko odebírat.

Časopis vychází 1x měsíčně.

Aktuální číslo časopisu

ElektroPrumysl

ElektroPrůmysl.cz, duben 2024

Číslo je zaměřené na kvalitu elektrické energie, energetiku, elektromobilitu a alternativní zdroje energie.

Zajímavé odkazy

Nový design vypínačů a zásuvek si elektrikáři hned oblíbili! Zaujal je novými matnými barvami, plochým tvarem a také dobrou cenou. Třešničkou na dortu je ovládání mobilem.
Schneider Electric | Vezměme to prakticky! EcoStruxure Power Design – NOVINKY | Nejširší nabídka 3f UPS na trhu |Spínací, jistící a ochranné přístroje | VN rozváděče bez plynu SF6 | EcoStruxure for eMobility – nabíjecí stanice | Jak jednoduše vybrat správný 3f zdroj UPS
Vyhrajte termokamery Hikmicro nebo multimetry Fluke! Odpovězte na jednoduchou otázku a vyhrajte grafický multimetr Fluke 289 nebo špičkovou termokameru Hikmicro B20. Vstupenku na Amper 2024 obdrží každý.
Inspekční minikamera s bezdrátovým přenosem obrazu První inspekční minikameru na světě, která využívá k přenosu obrazu vestavěný wi-fi hotspot pro pohodlné a bezpečné inspekce i těch nejnepřístupnějších míst.

Najdete nás na Facebooku