Google+

Instalacja zasilająco-sterująca systemów klasy BMS wymaga zastosowania odpowiednich przewodów, które z jednej strony muszą zapewnić zasilanie urządzeń elektrycznych, zaś z drugiej, przepływ danych do sterowania poszczególnymi urządzeniami w ramach systemu budynku inteligentnego.

Rodzaje kabli i przewodów w instalacjach BMS

Ważne jest aby instalacja była skalowalna i umożliwiała rozbudowę systemu podczas jego eksploatacji. Przewody powinien dobierać projektant ściśle uwzględniając wymagania producenta konkretnego systemu BMS. Oprócz tego należy uwzględnić parametry jakie muszą spełnić instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.

Standardy wymiany danych w systemach BMS

O tym, jakie rodzaje kabli i przewodów zostaną zastosowane na potrzeby sterowania systemu BMS, decyduje przede wszystkim standard wymiany danych.

Fot.1. Rozdzielnia multimedialna Fot.1. Rozdzielnia multimedialna; FOT. HAGER

W standardzie KONNEX/KNX (dawniej EIB) wykorzystuje się konwencję rozproszoną, przez co nie ma jednostki centralnej systemu. Każdy element magistrali ma procesor i elementy, które są niezbędne do autonomicznej pracy. Podstawą takiej struktury jest linia, do której podłącza się zasilacz oraz urządzenia magistralne. Przesył danych w systemie KNX bazuje na skrętce dwuparowej (KNX.TP – Twisted Pair).
Standard BACnet (Building Automation and Control Networks) jest otwartym protokołem komunikacyjnym umożliwiającym współdziałanie systemów sterowania i monitorowania różnych producentów. W warstwie łącza danych wykorzystywane są media transmisyjne Ethernet, protokół internetowy IP (dokładniej UDP/IP), port 0xBAC0, Point to Point Protocol (PTP) – przeważnie modemy lub linie dzierżawione (RS-232), MS/TP (Master Slave /Token Passing) po pojedynczej parze miedzianej (RS-485) oraz ARCNET. O tym jaki ostatecznie zostanie wybrany sposób przesyłu danych decyduje przede wszystkim zakładana prędkość transmisji oraz złącza fizyczne w urządzeniach. Z kolei S-Bus (ang. Saia-Bus) to protokół, który opracowała firma Saia-Burgess. Protokół ten bazuje na dwóch mediach transmisyjnych – łącze szeregowe (RS-232, RS422, EIA-485) oraz sieć Ethernet.
Standard M-Bus (ang. Meter-Bus) jest szyną danych opracowaną pod kątem przesyłania informacji z przyrządów pomiarowych – liczniki energii elektrycznej, gazomierze itp. Wymagania techniczne szyny M-Bus precyzuje norma CENTC 176 WG 4, natomiast norma EN1434 zawiera wymagania względem protokołu transmisji M-Bus.
W standardzie LonWorks najważniejszy podzespół systemu, czyli węzeł – node to tzw. Neuron Chip. Jest to mikrokomputer odpowiadający za łączność z siecią oraz odbieranie i wysyłanie danych z sieci. Językiem wymiany danych jest tutaj LonTalk Protocol. Moduł „serwis” ma przypisany określony przycisk na neuronie. Po jego naciśnięciu urządzenie nadaje swój numer ID. Drugim modułem jest warstwa sprzętowa w postaci urządzeń podłączonych do neuronu.
Z kolei protokół Profibus to standard czasu rzeczywistego, przy czym w takiej sieci może pracować do 127 sterowników. O tym jak sieć będzie rozległa decyduje medium transmisyjne. Prędkość transmisji w sieci Profibus wynosi: 9600 bit/s, 19200 bit/s, 93,75 kbit/s, 187,5 kbit/s, 500 kbit/s, 1500 kbit/s, 12000 kbit/s. Jest to sieć deterministyczna, a komunikacja wykorzystuje zasadę master/slave lub master/master. W przypadku standardu Profibus wykorzystywane są specjalne przewody dedykowane właśnie do tej technologii wymiany danych.

Przewody typu skrętka

Fot. 2. Skrętka ekranowana 4-parowa Fot. 2. Skrętka ekranowana 4-parowa

Przewody typu skrętka są używane do wykonywania profesjonalnych instalacji LAN oraz instalacji sterujących systemów BMS. Dzięki zmniejszeniu średnicy zewnętrznej kabla do 5 mm zapewniono łatwe układanie skrętki w rurach i korytkach, a specjalne tworzywo izolacji żył zapewnia pewne połączenie ze złączem RJ-45. Jednodrutowe żyły miedziane mają średnicę 0,50 mm. Izolację żył wykonuje się z jednolitego polietylenu PE, barwionego w masie. Żyły są skręcone w pary, których średnica to 1,8 mm. Pary skręcone w ośrodek dają średnicę ~ 4,0 mm. Impedancja falowa typowej skrętki wynosi 100 ±15 Ω, przy pojemności skutecznej dla dowolnego toru transmisyjnego przy częstotliwości 1KHz to 50 ±1 nF/km. Ważny parametrem jest również prędkość propagacji NVP wynosząca 67 proc., a także rezystancja torów transmisyjnych ≤ 188 Ω/km, asymetria pojemności torów transmisyjnych względem ziemi ≤ 1600 pF/km oraz rezystancja izolacji > 500 MΩ/km.
W warunkach zwiększonej wilgotności wykorzystuje się skrętki żelowane. Mają one powłokę z polietylenu PE, który jest materiałem odpornym na działanie wilgoci i promieniowanie UV. Z racji tego, że ośrodek kabla ma wypełnienie w postaci żelu zapobiega się penetracji wzdłużnej wody w kablu. Takie przewody można wykorzystać do instalacji wykonywanych w ziemi i w kanałach kablowych.

Przewody w instalacjach TV-SAT

W instalacjach TV-SAT wykorzystuje się przewody koncentryczne 75 Ω wykonane zgodnie z normą EN50117 i standardem A++ w całym pasmie transmisyjnym w przedziale częstotliwości 5-2400 MHz. Tym sposobem zastosowanie przewodów obejmuje instalacje szerokopasmowe. Konstrukcja przewodu wykorzystuje podwójną folię i miedziany cynowany oplot z wysokim stopniem pokrycia. Taka konstrukcja przewodu zapewnia wysoki poziom skuteczności ekranowania i jest szczególnie istotna w sieciach HFC/CATV zapewniających dostęp do Internetu. Należy wspomnieć o wysokim poziomie skuteczności ekranowania (ok. 120dB), przy czym parametr ten jest zachowany w zakresie 5-2400 MHz. Zyskuje się więc bezpieczeństwo przesyłu danych przede wszystkim w sieciach multiswitchowych o rozbudowanych magistralach kablowych. Trzeba również wspomnieć o miedzianym, cynowanym oplocie przewodu. To właśnie dzięki niemu jest zapewniona odporność na utlenianie przy zwiększonej trwałość kabla.

Przewód YTDY

Fot. 3. Skrętka nieekranowana 4-parowa o różnej długości skręcenia Fot. 3. Skrętka nieekranowana 4-parowa o różnej długości skręcenia

W instalacjach alarmowych, a także innych systemach niskonapięciowych obejmujących zdalne sterowanie, przysyłanie sygnałów, transmisję danych, telefonię, domofony itp. wykorzystywane są przewody YTDY o grubości żył 0,5 mm w ilości od dwóch do dziesięciu. Warto przypomnieć, że YTDY to przewód telekomunikacyjny (T) z żyłą jednodrutową o średnicy 0,5 mm (D) przy izolacji polwinitowej (Y) i powłoce polwinitowej (Y).
W zależności od wersji kabla miedziane żyły jednodrutowe mogą mieć postać linki lub drutu. Ośrodek przewodu stanowią żyły skręcane wspólnie a jego obwojem jest folia estrofolowa. Powłoka izolacyjna najczęściej bazuje na polwinicie.

Przewody elektryczne

Instalacja systemu budynku inteligentnego nie obejdzie się bez przewodów zasilających urządzenia elektryczne oraz przewodów obwodów oświetleniowych. Należy pamiętać, że instalacja elektryczna musi tutaj spełniać wymagania odpowiednich norm technicznych.
Próbując sklasyfikować przewody montowane w instalacjach elektrycznych można zastosować kryterium funkcjonalne. Stąd też wyróżnia się przewody liniowe, nazywane również fazowymi. W czasie normalnej pracy są one pod napięciem fazowym, bowiem przesyłają prąd. Przewody w sieciach trójfazowych są oznaczane jako L1, L2, L3. Przekrój przewodów zasilających wynosi 2,5 mm2 z kolei przekrój przewodów obwodów oświetleniowych to 1,5 mm2. Dla zapewnienia ochrony przed porażeniem elektrycznym istotną rolę odgrywają przewody ochronne z uziomem lub wyrównawcze. Wyrównują one potencjały elektryczne różnych elementów, które mogą znaleźć się pod napięciem.
Oznaczenie typowego przewodu bazuje na członie literowym i cyfrowym. Za pomocą członu literowego określane jest oznaczenie przewodu, materiał żyły i sposób jej wykonania (drut, linka). Litery oznaczają również materiał wykonania izolacji i żyły, a także materiał i rodzaj powłoki zewnętrznej. Z kolei człon cyfrowy ma dwie części. Za pomocą pierwszej części odczytuje się dopuszczalne napięcie, na jakim przewód może pracować, natomiast druga cyfra oznacza ilość i przekroje żył.
Żyły przewodów najczęściej wykonuje się z miedzi z racji dobrego przewodnictwa elektrycznego. Dawniej żyły przewodów były aluminiowe a niektóre żyły przewodów sygnałowych mogą być wykonane ze srebra lub konstantu.

Fot. 4. Przewody okablowania strukturalnego Fot. 4. Przewody okablowania strukturalnego; FOT. DAMIAN ŻABICKI

Rozdział multimediów

Przewody są doprowadzane do odpowiednich rozdzielnic elektrycznych i multimedialnych. To właśnie dzięki nim zyskuje się nie tylko dystrybucję energii elektrycznej ale również rozdział danych i sygnałów, dzięki możliwości montażu urządzeń komunikacyjnych i multimedialnych. Wnętrze rozdzielnic można ściśle dostosować do wymagań aplikacji dzięki specjalnej, perforowanej, stalowej płycie montażowej. Aparaty modułowe montuje się na szynie nośnej, która łączona jest z przewodem do wyrównania potencjałów.
W większych domach bardzo często urządzenia obsługujące instalacje LAN, RTV czy też CCTV wykonuje się z uwzględnieniem zabudowy w systemie Rack. Tym sposobem montaż jest estetyczny a urządzenia są zabezpieczone przed działaniem czynników zewnętrznych. Szafy Rack przeznaczone są do montażu urządzeń z obudową w standardzie 19". Umieszcza się w nich m. in. multiwitche, wzmacniacze RTV-SAT, modulatory, rejestratory itp. Podczas montażu zastosowanie znajdują półki montowane do szafy Rack. Istotną rolę w szafach tego typu odgrywają otwory wentylacyjne zapewniające obieg powietrza. Oprócz tego jest możliwe zainstalowanie wentylatorów odpowiedzialnych za wymuszone chłodzenie w szafie.
Dla prawidłowej pracy systemu inteligentnego budynku konieczne jest zastosowanie odpowiednich przewodów transmisyjnosterujących. Powinien je dobrać projektant bowiem od ich parametrów zależy poprawność przesyłu danych.
Odrębne zagadnienie stanowi dobór przewodów do zasilania urządzeń elektrycznych. Tutaj w grę wchodzą wymagania stawiane instalacjom elektrycznym w obiektach budowlanych. Instalacje elektryczne pracujące w systemach BMS również podlegają pomiarom odbiorczym oraz okresowym przeglądom.

Damian Żabicki