System KNX umożliwia realizację wielu funkcji automatyki domowej i budynkowej. Daje on olbrzymie możliwości sterowania, praktycznie wszystkimi urządzeniami w domu. Począwszy od oświetlenia, rolet, układów ogrzewania, chłodzenia, wentylacji a skończywszy na bardzo zaawansowanych urządzeniach audio/video oraz wizualizacji całego systemu z zastosowaniem urządzeń mobilnych takich jak tablety i smartfony.

Wszystkie te funkcje realizowane są za pomocą urządzeń dołączonych do magistrali komunikacyjnej systemu KNX. Magistrala ta stanowi układ nerwowy każdego rozproszonego systemu sterowania.
Skalowalność systemu pozwala na uzupełnianie go o dodatkowe elementy również w trakcie eksploatacji domu. Konieczne jest jednak odpowiednie zaprojektowanie i wykonanie instalacji elektrycznej. Nie ma tu miejsca na prowizoryczne instalacje. Każdy przewód zasilający oraz teletechniczny, musi być dokładnie przemyślany, a każde podłączenie wykonane zgodnie z projektem. Wszelkie uproszczenia, pod pozorem oszczędności, dają o sobie znać w trakcie eksploatacji. Projektant oraz wykonawca instalacji, powinni doskonale znać zasady dotyczące zarówno tradycyjnych instalacji elektrycznych, jak również instalacji zautomatyzowanych. W przypadku tych drugich, należy mieć świadomość o pewnych różnicach względem standardowej instalacji, wynikających z budowy oraz funkcjonalności zastosowanych urządzeń. I tak np. większość przycisków sterujących wymaga podłączenia tylko do przewodu komunikacyjnego (tak zwanej magistrali komunikacyjnej) – rys. 1.
Analogicznie sytuacja wygląda z czujnikami ruchu. Wynika to z faktu, iż urządzenia te zasilane są z zasilacza systemowego. Obwody wykonawcze, takie jak oświetlenie, czy tez rolety, podłączone są bezpośrednio do urządzeń zamontowanych w rozdzielnicy elektrycznej. Upraszcza to zdecydowanie tworzenie instalacji elektrycznej. Zwiększa natomiast ilość przewodów, jakie należy zainstalować w budynku. Instalacja elektryczna prowadzona jest w strukturze gwiazdy, gdzie punktem centralnym jest rozdzielnica elektryczna, a poszczególne odnogi przyłączają elementarne obwody elektryczne. Np. przewody do obwodów oświetleniowych prowadzone są bezpośrednio z rozdzielni do tych odbiorników. Analogicznie silniki rolet. Pomijane są tu wyłączniki, które połączone są przewodem systemowym.
Dobrze jest prowadzić wszystkie przewody w przeznaczonych do tego celu kanałach lub zapewnić bezpieczne ich zgrupowanie, które wyeliminuje ewentualne usterki spowodowane pracami wykończeniowymi w budynku (rys. 2a). Warto zaznaczyć, że w przypadku systemu KNX, przewód służący do komunikacji może być prowadzony wzdłuż przewodów elektrycznych (rys. 2b). Jego izolacje oraz sposób transmisji powodują, że przewód ten jest w dużej mierze uniezależniony od przypadkowych zakłóceń pochodzących od przewodów zasilających.

Znajomość urządzeń, które będą w późniejszym czasie montowane w budynku, pozwala na odpowiednią modyfikację opisanego powyżej sposobu prowadzenia okablowania. Coraz więcej urządzeń sterujących wymaga dołączenia dodatkowych przewodów. Przykładem są tu panele dotykowe, wyświetlacze informacyjne lub inne urządzenia, które pobierają znacznie więcej energii elektrycznej niż standardowe urządzenia KNX. W takiej sytuacji, do ich poprawnego działania niezbędne jest dodatkowe zasilanie. Producenci urządzeń stosują różne wartości napięć, a tym samym podczas realizacji instalacji elektrycznej trzeba stosować różne przewody. Np. jeżeli urządzenie zasilane jest napięciem stałym 24 V, można wykorzystać sam przewód magistralny dedykowany do instalacji KNX (np. YCYM 2x2x0,8). Posiada on dwie pary żył (cztery żyły). Jedna para (żyły w izolacji czerwonej i czarnej) przeznaczona jest do transmisji informacji podczas komunikacji i zasilania tzw. portów magistralnych a druga para (żyły w izolacji żółtej i białej) do zasilania dodatkowym napięciem (SELV). W przypadku urządzeń zasilanych wyższym napięciem np. 230 V AC, konieczne jest doprowadzenie do urządzenia dodatkowych przewodów, przystosowanych do tego typu napięcia (np. YDY 3x1,5) (rys. 3).

Doprowadzenie tych przewodów bezpośrednio z rozdzielnicy (rys. 4), umożliwia również zastosowanie standardowych wyłączników (nie działających w systemie) i połączenie ich bezpośrednio do zasilania i obwodów wykonawczych (tzw. „krosowanie”). Możemy w ten sposób zrealizować sterowanie tymi obwodami bez urządzeń pracujących w systemie np. w trakcie prac budowlanych. Unikniemy tym samym ewentualnych uszkodzeń przez nierozważnych wykonawców. Docelowe urządzenia systemu KNX montujemy wówczas po wykonaniu wszystkich prac związanych z wykończeniem wnętrz.

Należy również mieć świadomość, że wiele urządzeń sterujących może obecnie wymagać podłączenia do lokalnej sieci komputerowej. Przykładem takiej sytuacji są małe panele sterujące, które umożliwiają realizację wizualizacji zaprogramowanych w nich funkcji za pomocą sieci WiFi. Musimy wówczas do tego urządzenia doprowadzić przewód służący do komunikacji sieciowej (rys. 3a). Takiego okablowania wymagać będą również urządzenia pełniące funkcję domofonu/videodomofonu IP. Spotkać można również urządzenia pomiarowe, montowane w puszkach podtynkowych, które umożliwiają realizację dodatkowych funkcji. Np. urządzenia do pomiaru i regulacji temperatury często posiadają tzw. wejścia binarne służące do detekcji otwarcia/ zamknięcia okna. W takiej sytuacji, należy do nich doprowadzić przewód dedykowany do instalacji alarmowej i za jego pomocą dołączyć kontaktrony okienne.
Instalacja elektryczna dedykowana do typowych gniazdek elektrycznych, które standardowo służą do podłączania typowego sprzętu domowego również może być zrealizowana w sposób tradycyjny lub zautomatyzowany. Podstawową funkcjonalnością, jaka jest najczęściej wymagana to możliwość wyłączenia zasilania doprowadzonego do wszystkich odbiorników elektrycznych podczas opuszczania domu. Taką instalację można podzielić na strefy i rozłączać je za pomocą programowalnych modułów przekaźnikowych. Jeżeli urządzenia te będą zamontowane w rozdzielnicy elektrycznej, konieczne jest sprowadzenie okablowania każdej strefy do tej rozdzielnicy. Dużo większą funkcjonalność daje jednak doprowadzenie przewodu elektrycznego z rozdzielnicy do każdego gniazdka elektrycznego w domu (rys. 5). Daje to możliwość zmiany funkcjonalności działania systemu również w trakcie użytkowania domu bez konieczności dokładania dodatkowych przewodów elektrycznych. Jeżeli każde gniazdo elektryczne stanowić będzie osobny obwód elektryczny, sterowany przez programowalny przekaźnik, możemy w każdym momencie uwzględnić go w harmonogramie centralnych załączeń i wyłączeń. Możemy również mieć kontrolę nad pracą poszczególnych odbiorników.

Przy zastosowaniu elementów przekaźnikowych z pomiarem prądu, system sam może monitorować zużycie energii elektrycznej poszczególnych urządzeń i reagować na sytuacje awaryjne. Np. w trakcie zainicjowania funkcji „wyjście z domu”, system dokona pomiaru obciążenia elektrycznego w każdym obwodzie gniazdek i automatycznie odłączy te urządzenia, które pobierają więcej prądu niż standardowe potrzymanie podstawowych funkcji. Sam odłączy od zasilania gniazdko do którego podłączone jest żelazko, ale pozostawi zasilania w telewizorze zaprogramowanym na nagranie ulubionego programu.
Warto również mieć na uwadze, że system KNX umożliwia wykorzystanie miniaturowych urządzeń sensorycznych i wykonawczych montowanych w puszkach podtynkowych. Aby takie urządzenia mogły współpracować z systemem, konieczne jest doprowadzenie przewodów komunikacyjnego oraz zasilającego wszędzie tam, gdzie w przyszłości możliwe będzie dołączenie dodatkowej funkcjonalności. Np. typową realizacją jest instalacja żaluzji wewnętrznych w oknach wyposażonych wcześniej w rolety lub markizy nad drzwiami balkonowymi. Dużym ułatwieniem podczas uzupełniania systemu o dodatkowe elementy jest doprowadzenie przewodu komunikacyjnego do gniazdek elektrycznych. W systemie KNX coraz częściej spotyka się urządzenia AGD, które są z nim kompatybilne i aby w pełni wykorzystać ich funkcjonalność, należy połączyć je z przewodem systemowym. Np. pralki, które mogą komunikować się z zegarem systemowym i uruchamiać zaprogramowane pranie w godzinach, w których obowiązuje niższa opłata za energię elektryczną lub informować użytkownika domu o skończonym praniu na wybranym wyświetlaczu wbudowanym w przycisk sterujący w pokoju. Również sterowanie sprzętem RTV, może być realizowane za pomocą specjalistycznych urządzeń, dołączanych z jednej strony do magistrali systemowej KNX, a z drugiej transmitując rozkazy za pomocą podczerwieni.
W przedstawionych przykładach widać jak ważne jest poprawne zaprojektowanie instalacji elektrycznej w zautomatyzowanym domu. Ma to ścisły związek z funkcjami, jakie będą realizowane oraz doborem urządzeń. Należy również przewidzieć możliwości rozbudowy systemu w przyszłości, tak aby minimalizować wszelkie prace wymagające ingerencji w strukturę budynku. Odpowiednie przemyślenie instalacji elektrycznej i początkowo niewiele większe nakłady finansowe poniesione na nieco większą ilość okablowania, przełożą się na znaczne oszczędności w trakcie eksploatacji domu oraz minimalizację ilości remontów, których celem byłoby dokładanie dodatkowych, nie przewidzianych wcześniej przewodów.

Andrzej Stachno
Politechnika Wrocławska
Certyfikowane Centrum Szkoleniowe KNX
www.knxpolska.org

---