Nowoczesna instalacja elektryczna to już nie tylko gniazdka i światło. Jak bardzo zmieniło się budownictwo?

Jeszcze kilkadziesiąt lat temu instalacja elektryczna w domu była stosunkowo prosta.

Kilka punktów oświetleniowych, kilka gniazdek, dwa albo trzy obwody na sporą część budynku i właściwie koniec tematu.

W starszych domach do dziś można znaleźć instalacje dwużyłowe, kilka bezpieczników obsługujących pół budynku i rozdzielnice, które spokojnie mieszczą się w niewielkiej wnęce.

Dzisiaj?

Nowoczesny dom jest małym obiektem technicznym.

Pompa ciepła, rekuperacja, klimatyzacja, fotowoltaika, magazyn energii, ładowarka samochodu, monitoring, alarm, sieć komputerowa, automatyka, serwer, sterowniki, rolety, żaluzje, czujniki, bramy…

A wszystko to musi:

• być prawidłowo zasilone,
• być odpowiednio zabezpieczone,
• komunikować się między sobą,
• działać również w sytuacjach awaryjnych,
• być możliwe do serwisowania,
• i najlepiej jeszcze współpracować z automatyką.

Elektrotechnika w budownictwie bardzo mocno się sprofesjonalizowała.

I właśnie dlatego projekt nowoczesnego domu nie powinien kończyć się na zaznaczeniu gniazdek i lamp na rzucie.

Czasy „elektryk sobie poradzi” powoli się kończą

Wielu inwestorów nadal podchodzi do instalacji elektrycznej tak samo jak 20–30 lat temu:

„Elektryk przyjdzie, porozmawiamy na budowie i powiem mu, gdzie chcę gniazdka.”

Przy prostym domu być może jakoś się uda.

Ale jeśli w budynku pojawia się:

• pompa ciepła,
• fotowoltaika,
• magazyn energii,
• klimatyzacja,
• rekuperacja,
• smart home,
• agregat,
• monitoring,
• alarm,
• kilka punktów Wi-Fi,
• ładowarka EV,

to zaczyna się robić z tego normalny system techniczny, który trzeba wcześniej przemyśleć.

Nie wystarczy już ustalić, gdzie ma być gniazdko.

Trzeba wiedzieć:

co będzie do niego podłączone, jaką ma moc, jaki przewód należy zastosować, jak je zabezpieczyć, czy ma być sterowane, mierzone, podtrzymane awaryjnie i jak ma współpracować z resztą budynku.

Projekt elektryczny to fundament całego smart home

Smart home nie zaczyna się od aplikacji.

Nie zaczyna się nawet od sterownika.

Zaczyna się od dobrze zaprojektowanej instalacji elektrycznej.

W profesjonalnym projekcie trzeba określić między innymi:

• podział instalacji na obwody,
• przewidywane obciążenia,
• przekroje przewodów,
• zabezpieczenia nadprądowe,
• zabezpieczenia różnicowoprądowe,
• ochronę przeciwprzepięciową,
• sposób zasilania urządzeń dużej mocy,
• układ rozdzielnic,
• rezerwy na przyszłość,
• pomiary energii,
• obwody sterowane automatyką.

Dzisiaj rozdzielnica nie jest już po prostu „skrzynką z bezpiecznikami”.

W bardziej rozbudowanym domu może zawierać dziesiątki aparatów, modułów, przekaźników, sterowników i urządzeń pomiarowych.

Dlatego jej budowa powinna wynikać ze schematu.

Nie z pamięci instalatora.

Nie z tego, „jak zawsze robimy”.

I zdecydowanie nie na zasadzie:

„zobaczymy, co się zmieści”.

Przekrój przewodu też nie bierze się z kapelusza

W starym podejściu często funkcjonowała bardzo prosta zasada:

„Światło 1,5 mm², gniazdka 2,5 mm² i jedziemy.”

Oczywiście nadal są to bardzo często stosowane przekroje.

Ale współczesne instalacje mają znacznie więcej odbiorników dużej mocy:

• pompy ciepła,
• płyty indukcyjne,
• grzałki,
• ładowarki samochodów,
• klimatyzatory,
• sauny,
• podgrzewacze,
• urządzenia basenowe,
• podrozdzielnice,
• instalacje techniczne.

Dobór przewodu powinien uwzględniać między innymi:

• moc odbiornika,
• sposób zasilania,
• długość trasy,
• sposób ułożenia przewodu,
• zabezpieczenie,
• spadek napięcia,
• warunki zwarciowe,
• możliwość przyszłej rozbudowy.

To jest właśnie różnica pomiędzy układaniem kabli a projektowaniem instalacji.

Agregat, fotowoltaika i magazyn energii — dom zaczyna mieć własny system energetyczny

Jeszcze niedawno instalacja domowa była bardzo prosta:

sieć energetyczna → licznik → rozdzielnica → odbiorniki.

Dzisiaj coraz częściej wygląda to zupełnie inaczej.

Do układu dochodzą:

• fotowoltaika,
• falownik,
• magazyn energii,
• agregat prądotwórczy,
• zasilanie backup,
• UPS,
• ładowarka samochodu elektrycznego,
• pomiary energii,
• system zarządzania mocą.

I nagle dom nie tylko zużywa energię.

On również:

• ją produkuje,
• magazynuje,
• oddaje,
• pobiera,
• ogranicza jej zużycie,
• przełącza źródła.

Przełączanie na agregat lub zasilanie awaryjne

Jeżeli planujemy agregat, nie wystarczy postawić go w garażu i „jakoś podłączyć”.

Trzeba określić:

• które obwody mają działać awaryjnie,
• jaka jest ich łączna moc,
• jak będzie realizowane przełączanie źródeł,
• czy będzie ono ręczne czy automatyczne,
• jakie odbiorniki należy odłączać przy pracy awaryjnej,
• jak rozwiązane będą zabezpieczenia i blokady.

W bardziej rozbudowanych instalacjach stosuje się układy automatycznego przełączania zasilania, które po zaniku sieci mogą przełączyć wybrane odbiorniki na alternatywne źródło.

I tutaj automatyka zaczyna mieć ogromne znaczenie.

Dom może zdecydować:

„Jest awaria sieci — wyłączam ładowarkę samochodu, saunę i część odbiorników, ale pozostawiam lodówkę, automatykę, internet, ogrzewanie i system bezpieczeństwa.”

To już nie jest zwykła instalacja elektryczna.

To zarządzanie energią.

Fotowoltaika i magazyn energii powinny współpracować z domem

PV nie musi być osobnym systemem działającym gdzieś obok.

Smart home może wiedzieć:

• ile energii produkuje fotowoltaika,
• ile energii zużywa budynek,
• jaki jest stan magazynu,
• czy energia jest pobierana z sieci,
• czy występuje nadwyżka produkcji.

Dzięki temu może podjąć decyzję:

„Produkcja jest duża — uruchamiam podgrzewanie CWU.”

Albo:

„Magazyn jest pełny — mogę rozpocząć ładowanie samochodu.”

Albo:

„Zbliżamy się do maksymalnej mocy przyłączeniowej — ograniczam ładowarkę EV.”

Tak wygląda współczesna automatyka budynkowa.

Nie chodzi już tylko o zapalenie lampy telefonem.

HVAC — czyli ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja

W nowoczesnym smart home bardzo dużą rolę odgrywa HVAC.

Skrót pochodzi od:

Heating, Ventilation and Air Conditioning, czyli:

• ogrzewanie,
• wentylacja,
• klimatyzacja.

W domu mogą do tej grupy należeć między innymi:

• pompa ciepła,
• ogrzewanie podłogowe,
• siłowniki na rozdzielaczach,
• rekuperacja,
• klimatyzatory,
• wentylatory,
• nagrzewnice,
• chłodzenie,
• czujniki temperatury,
• czujniki wilgotności,
• czujniki CO₂.

I tutaj bardzo łatwo popełnić błąd.

Każde urządzenie można oczywiście pozostawić na własnym sterowniku.

Pompa ma swoją aplikację.

Rekuperator swoją.

Klimatyzacja swoją.

Termostaty swoją.

Tylko wtedy otrzymujemy kilka niezależnych systemów, które nie wiedzą o sobie nawzajem.

Dobrze zaprojektowana automatyka może je połączyć.

Przykład?

Otwierasz okno.

System:

• wykrywa otwarcie kontaktronem,
• ogranicza ogrzewanie w pomieszczeniu,
• blokuje klimatyzację,
• po zamknięciu okna przywraca normalny tryb.

Albo:

W salonie zaczyna robić się gorąco od słońca.

System może:

• odpowiednio ustawić żaluzje fasadowe,
• ograniczyć nagrzewanie pomieszczenia,
• wykorzystać dane z temperatury wewnętrznej i zewnętrznej,
• a dopiero później zdecydować o uruchomieniu chłodzenia.

To jest automatyka, która koordynuje systemy, a nie tylko nimi steruje.

CCTV — monitoring również jest częścią infrastruktury domu

CCTV, czyli system monitoringu wizyjnego, również powinien powstać na etapie projektu.

Dzisiaj najczęściej mówimy o:

• kamerach IP,
• zasilaniu PoE,
• switchach,
• rejestratorze NVR,
• odpowiedniej sieci LAN,
• dyskach do zapisu,
• zasilaniu awaryjnym.

Kamery wymagają odpowiedniego okablowania.

Ich przewody powinny wracać do szafy teletechnicznej lub rackowej.

Tam znajduje się:

• patchpanel,
• switch PoE,
• router,
• NVR,
• ewentualnie UPS.

Monitoring może być również połączony z automatyką.

Przykładowo:

kamera wykrywa człowieka na podjeździe po zmroku → system włącza wybrane oświetlenie zewnętrzne.

Albo:

alarm zostaje uzbrojony → monitoring przechodzi w odpowiedni tryb działania.

To kolejny przykład pokazujący, że poszczególne instalacje nie muszą pracować całkowicie niezależnie.

Access Control — czyli kontrola dostępu

Kolejną branżą, która coraz częściej pojawia się również w domach jednorodzinnych, jest Access Control, czyli kontrola dostępu.

Może obejmować:

• furtkę,
• bramę,
• drzwi wejściowe,
• elektrozaczepy,
• zamki elektryczne,
• klawiatury kodowe,
• czytniki kart,
• NFC,
• wideodomofony,
• czytniki biometryczne.

W bardziej zaawansowanym systemie informacja o tym, kto wszedł do domu, może rozpocząć konkretny scenariusz.

Domownik otwiera drzwi.

System może:

• rozbroić odpowiednią strefę alarmu,
• włączyć światło,
• ustawić odpowiedni tryb domu,
• podnieść wybrane rolety,
• przywrócić normalne sterowanie HVAC.

Znowu: osobno są to urządzenia.

Dopiero integracja robi z nich system.

Biometria — dom może wiedzieć, kto właśnie wszedł

Jeszcze kilka lat temu czytnik linii papilarnych przy drzwiach kojarzył się bardziej z biurem, laboratorium albo filmem science-fiction.

Dzisiaj rozwiązania biometryczne coraz częściej trafiają również do domów jednorodzinnych.

Możemy wykorzystać między innymi:

• czytniki linii papilarnych,
• rozpoznawanie twarzy,
• skanowanie dłoni lub układu żył,
• rozwiązania łączące biometrię z kodem, NFC lub telefonem.

I tutaj zaczyna się robić naprawdę ciekawie.

Bo biometria nie musi służyć wyłącznie do otwierania drzwi.

Dla systemu automatyki może być jednocześnie informacją:

„Do domu właśnie wrócił konkretny domownik.”

A to daje zupełnie nowe możliwości personalizacji.

System może:

• rozbroić odpowiednią strefę alarmu,
• przełączyć budynek z trybu „Nieobecność” na „Dom”,
• ustawić preferowane parametry,
• uruchomić odpowiednią scenę oświetleniową,
• dopasować rolety do pory dnia,
• uruchomić wybrane multimedia.

Klasyczny czujnik drzwi mówi automatyce:

„Ktoś wszedł.”

Biometria może powiedzieć:

„Wróciła konkretna osoba.”

I to jest ogromna różnica.

Personalizacja pod użytkownika

W przyszłości właśnie identyfikacja użytkownika może stać się jednym z ciekawszych elementów smart home.

Dom może znać preferencje dotyczące:

• temperatury,
• oświetlenia,
• muzyki,
• rolet,
• dostępu do określonych pomieszczeń,
• uprawnień do wybranych funkcji.

Można również różnicować uprawnienia.

Przykładowo:

• domownicy mają pełny dostęp,
• dzieci mają ograniczone możliwości,
• osoba sprzątająca otrzymuje dostęp tylko w określonych godzinach,
• serwisant może dostać dostęp wyłącznie do pomieszczenia technicznego.

W ten sposób rozwiązania znane wcześniej głównie z biurowców i dużych obiektów zaczynają przenosić się do budownictwa jednorodzinnego.

Biometria wymaga rozsądnego podejścia

Dane biometryczne wymagają jednak szczególnego podejścia do bezpieczeństwa i prywatności.

Przy wyborze urządzeń warto wiedzieć:

• gdzie przechowywane są dane,
• czy są przetwarzane lokalnie,
• czy trafiają do chmury,
• jak zabezpieczony jest system,
• co stanie się podczas awarii,
• jaki przewidziano alternatywny sposób dostępu.

Biometria powinna zwiększać wygodę.

Nie powinna powodować sytuacji, w której awaria jednego czytnika uniemożliwia wejście do własnego domu.

Dlatego rozsądny system powinien mieć również alternatywną metodę dostępu i możliwość awaryjnego otwarcia.

Fire Alarm — bezpieczeństwo pożarowe również może współpracować z automatyką

W domach jednorodzinnych zakres ochrony przeciwpożarowej jest oczywiście inny niż w obiektach komercyjnych, ale czujniki:

• dymu,
• temperatury,
• gazu,
• tlenku węgla,

powinny być traktowane bardzo poważnie.

Dobrze przemyślana automatyka może wykorzystać sygnał alarmowy do wykonania dodatkowych, bezpiecznie zaprojektowanych reakcji.

Przykładowo system może:

• wysłać powiadomienie,
• uruchomić odpowiednie oświetlenie,
• podnieść osłony okienne,
• wyłączyć wybrane urządzenia.

Smart home nie powinien zastępować dedykowanych systemów bezpieczeństwa.

Może jednak wykorzystać ich informacje do lepszej reakcji całego budynku.

Telecom — czyli infrastruktura telekomunikacyjna

I tutaj dochodzimy do elementu, który jeszcze kilkanaście lat temu praktycznie nie istniał w typowym projekcie domu.

Sieć komputerowa.

Dzisiaj jest równie ważna jak instalacja elektryczna.

W nowoczesnym domu trzeba zaplanować:

• wejście światłowodu,
• router,
• switche,
• patchpanele,
• punkty LAN,
• access pointy Wi-Fi,
• przewody do kamer,
• przewody do automatyki,
• przewody do telewizorów,
• przewody do biura,
• przewody do urządzeń technicznych.

Wi-Fi nie powinno być rozwiązaniem wszystkiego.

Jeżeli urządzenie stoi w jednym miejscu przez wiele lat — bardzo często warto doprowadzić do niego przewód.

Stabilna sieć staje się podstawą działania:

• automatyki,
• monitoringu,
• serwerów,
• falowników,
• pomp ciepła,
• rekuperatorów,
• systemów multimedialnych.

Dlatego szafa rack powoli staje się takim samym standardem technicznym jak rozdzielnica elektryczna.

Czujniki — oczy i uszy inteligentnego domu

Automatyka bez czujników jest jak kierowca prowadzący samochód z zamkniętymi oczami.

Sterownik musi wiedzieć, co aktualnie dzieje się w budynku.

Dlatego w nowoczesnym domu pojawiają się czujniki:

• temperatury,
• wilgotności,
• CO₂,
• jakości powietrza,
• obecności,
• ruchu,
• natężenia światła,
• zalania,
• dymu,
• gazu,
• otwarcia okien i drzwi,
• temperatury zewnętrznej,
• wiatru,
• deszczu.

Dopiero te informacje pozwalają budować sensowną automatykę.

Nie:

„o 22:00 opuść rolety”.

Tylko przykładowo:

„jeżeli jest po zachodzie słońca, domownicy są w domu, warunki pogodowe są bezpieczne, a rolety nie zostały ręcznie zablokowane — ustaw odpowiednią pozycję.”

To jest zasadnicza różnica pomiędzy prostym timerem a automatyką budynkową.

Szafa rack i serwer — komputer też stał się częścią domu

W coraz większej liczbie instalacji obok rozdzielnicy elektrycznej pojawia się druga szafa:

rack teletechniczny.

Możemy w nim znaleźć:

• router,
• switche,
• patchpanele,
• NVR,
• UPS,
• serwer NAS,
• serwer Home Assistant,
• kontroler sieci,
• centrale różnych systemów.

Jeszcze niedawno własny serwer w domu brzmiał jak fanaberia informatyka.

Dzisiaj niewielki komputer może obsługiwać:

• automatykę,
• historię danych,
• monitoring,
• kopie zapasowe,
• multimedia,
• integracje,
• wizualizację systemu.

Dlatego również dla niego trzeba przewidzieć:

• miejsce,
• wentylację,
• sieć,
• odpowiednie zasilanie,
• podtrzymanie UPS.

Sterowniki — fizyczny mózg instalacji

W zależności od zastosowanego rozwiązania sterowanie mogą realizować:

• PLC,
• moduły I/O,
• sterowniki smart home,
• urządzenia KNX,
• BoneIO,
• Loxone,
• Grenton,
• Wago,
• inne kontrolery i urządzenia wykonawcze.

Home Assistant może natomiast pełnić rolę warstwy integrującej, wizualizacyjnej i logicznej, zależnie od przyjętej architektury systemu.

Najważniejsze jest jednak coś innego:

sprzęt powinien wynikać z projektu i funkcji, a nie projekt z tego, co akurat mamy pod ręką.

Najpierw ustalamy:

• co chcemy mierzyć,
• czym chcemy sterować,
• jakie mamy sygnały,
• jakie systemy mają się komunikować,
• jaka będzie logika działania,
• jakie chcemy pozostawić rezerwy.

Dopiero później dobieramy sterowniki i moduły.

Dokumentacja jest dziś ważniejsza niż kiedykolwiek

Im bardziej skomplikowany staje się budynek, tym większego znaczenia nabiera dokumentacja.

Nowoczesna instalacja powinna mieć:

• rzuty instalacyjne,
• schematy elektryczne,
• schematy automatyki,
• listę obwodów,
• listę sygnałów wejść i wyjść,
• opis urządzeń,
• opis sieci,
• dokumentację szafy rack,
• opis podstawowej logiki systemu.

Dlaczego?

Bo za dziesięć lat może nie być na miejscu osoby, która wykonywała instalację.

A dobrze przygotowany projekt powinien pozwolić innemu elektrykowi czy automatykowi zrozumieć system bez tygodnia zgadywania.

System, którego nikt poza wykonawcą nie rozumie, nie jest dobrze zaprojektowanym systemem.

Nowoczesny dom to współpraca wielu branż

Największa zmiana w budownictwie nie polega nawet na tym, że pojawiło się więcej technologii.

Problem polega na tym, że wszystkie te technologie zaczęły się ze sobą stykać.

Elektryk potrzebuje informacji od automatyka.

Automatyk musi znać wymagania HVAC.

Projektant HVAC powinien wiedzieć, jaki interfejs komunikacyjny będzie wymagany.

Instalator PV musi wiedzieć, czy planowany jest magazyn energii i backup.

Projektant sieci musi znać lokalizacje kamer, access pointów, sterowników i serwerów.

Architekt wnętrz wpływa na oświetlenie, przyciski, czujniki i lokalizacje paneli.

To wszystko trzeba skoordynować.

Dlatego coraz trudniej budować nowoczesny dom metodą:

„każda ekipa zrobi swoje i jakoś to później połączymy”.

Bo właśnie na styku poszczególnych branż pojawia się później najwięcej problemów.

Smart home jest dzisiaj warstwą integrującą cały budynek

Właśnie dlatego nie warto patrzeć na smart home wyłącznie przez pryzmat:

• inteligentnej żarówki,
• aplikacji do rolet,
• komendy głosowej,
• efektownego panelu na ścianie.

To tylko końcówka całego systemu.

Prawdziwy inteligentny dom zaczyna się dużo głębiej.

To połączenie:

• instalacji elektrycznej,
• automatyki,
• zarządzania energią,
• HVAC,
• PV i magazynu energii,
• zasilania awaryjnego,
• CCTV,
• alarmu,
• kontroli dostępu i biometrii,
• infrastruktury telekomunikacyjnej,
• sieci LAN i Wi-Fi,
• czujników,
• sterowników,
• serwerów,
• odpowiedniej dokumentacji.

Dopiero kiedy te elementy są zaprojektowane jako całość, można mówić o nowoczesnym budynku.

Dlaczego projekt jest dzisiaj ważniejszy niż kiedykolwiek?

Bo kiedyś brak projektu oznaczał czasem jedno gniazdko w złym miejscu.

Dzisiaj brak koordynacji może oznaczać:

• za małą rozdzielnicę,
• brak przewodu komunikacyjnego do pompy ciepła,
• brak możliwości sterowania rekuperacją,
• brak miejsca na magazyn energii,
• złą lokalizację szafy rack,
• brak LAN do access pointów,
• brak przewodów do kamer,
• brak infrastruktury pod kontrolę dostępu,
• brak możliwości prawidłowego wykonania zasilania awaryjnego,
• brak komunikacji między urządzeniami,
• konieczność kucia gotowych ścian.

A to potrafią być już nie setki, ale tysiące lub dziesiątki tysięcy złotych poprawek.

Dlatego projekt powinien powstać przed rozpoczęciem układania instalacji, a nie wtedy, gdy przewody są już w ścianach.

Nowoczesne budownictwo to coś więcej niż kiedyś

Dom bardzo się zmienił.

Dawniej instalacja elektryczna miała głównie dostarczyć energię do odbiornika.

Dzisiaj budynek:

• produkuje energię,
• magazynuje ją,
• zarządza jej wykorzystaniem,
• kontroluje temperaturę i jakość powietrza,
• obserwuje otoczenie,
• reaguje na zagrożenia,
• kontroluje dostęp,
• może identyfikować użytkowników,
• komunikuje się przez sieć,
• podejmuje automatyczne decyzje.

To już nie jest wyłącznie elektryka.

To połączenie elektrotechniki, automatyki, energetyki, HVAC, teletechniki, bezpieczeństwa i IT.

I właśnie dlatego współczesnego smart home nie powinno się traktować jako dodatku, który „dorzucimy na końcu”.

To element infrastruktury budynku, który trzeba zaplanować razem z całym domem.

Podsumowanie

Dobre przygotowanie współczesnego domu oznacza znacznie więcej niż wybór liczby gniazdek.

Trzeba myśleć o:

• instalacji elektrycznej,
• odpowiednich przewodach i zabezpieczeniach,
• rozdzielnicy,
• zasilaniu awaryjnym,
• agregacie,
• PV i magazynie energii,
• HVAC,
• monitoringu CCTV,
• kontroli dostępu,
• biometrii,
• systemach bezpieczeństwa,
• telekomunikacji,
• sieci LAN i Wi-Fi,
• czujnikach,
• automatyce,
• szafie rack,
• serwerach,
• sterownikach,
• dokumentacji.

Nowoczesny dom nie jest już zbiorem oddzielnych instalacji. Jest jednym dużym systemem technicznym.

A im wcześniej zostanie potraktowany właśnie w ten sposób, tym mniej kompromisów, przeróbek i kosztów pojawi się później.

Budujesz dom i chcesz przygotować instalację na dzisiejszą technologię, a nie standard sprzed 30 lat?

W Dom Na Pilota przygotowujemy projekty instalacji elektrycznej i automatyki smart home, obejmujące między innymi układ obwodów, sterowanie, automatykę, infrastrukturę sieciową oraz przygotowanie budynku pod integrację urządzeń technicznych.

Masz już rzuty domu albo projekt instalacji?

Wyślij je do wstępnej oceny na kontakt@domnapilota.pl.

Lepiej zaplanować jeden przewód więcej na etapie projektu, niż za kilka lat zastanawiać się, którędy poprowadzić go przez gotowy dom.