Bardzo ciekawa realizacja „na full” – część 3 – główne instalacje

Wznowienie prac po przerwie

Gdy trzy lata temu zakończyliśmy układanie okablowania (ponad 1100 przewodów różnych instalacji), a rok później zainstalowaliśmy wyposażone rozdzielnice elektryczne, nie spodziewaliśmy się (klient zapewne też), że kolejne firmy układające tynki, izolacje, itd. będą zmieniać się jak w kalejdoskopie ze względu na jakość swej pracy, przez co my czekaliśmy kolejne dwa lata.

Wreszcie nadszedł czas na etap II, czyli uruchamianie zainstalowanych rozdzielnic elektrycznych by główne urządzenia miały już prąd i by upewnić się, że nadal nikt nie uszkodził przewodów idących do lamp, gniazd, rolet itd.

I tu pojawiły się problemy…

Na początek przypomnę poprzednie odcinki:

1. Bardzo ciekawa realizacja “na full” – wprowadzenie
2. Bardzo ciekawa realizacja “na full” – część 2 – okablowanie

Kontynuując opis w odcinkach tej wspaniałej realizacji przedstawiamy dziś wykonaną obecnie integrację głównych systemów.

Bilans mocy i zasilanie domu

W tzw. międzyczasie swoje wymagania co do zapotrzebowania na moc zaktualizowała firma wykonująca ogrzewanie, wentylację i klimatyzację. Doszły też oczekiwania klienta w kwestii dodania sauny, łaźni, kabli grzejnych do podgrzewania rynien, podjazdu, schodów i tarasów… Ziarnko do ziarnka i po podliczeniu łączna moc wszystkich zainstalowanych urządzeń wynosi ponad 230kW…

Oczywiście nie wszystko będzie włączane równocześnie, ale gdy sama kotłownia to urządzenia o mocy 42kW, nawet duży (50kW) przydział wydaje się niemożliwy do sprostania zadaniu zasilenia tego domu, a dotychczasowy kabel ze złącza kablowego okazał się zwyczajnie za cienki (powodowałby 4% spadek napięcia).

Stanęliśmy więc przed dylematem, czy dodać drugie zasilanie domu i rozdzielić obwody (pierwszy na kotłownię, drugi na resztę), czy raczej wymienić kabel ze złącza na 2x grubszy i zmodyfikować rozdzielnicę główną, by przyjęła 2x większe prądy, niż pierwotnie planowano (z rezerwą oczywiście). Wygodniejsze i tańsze było rozwiązanie drugie i dostosowanie RG do prądu 125A (liczymy z klientem na 2x zwiększenie przydziału).

Zarządzanie energią

Przydzielona przez zakład energetyczny moc to “tylko” 50kW, co nie wystarcza np. podczas zimowego party, gdy pracuje ogrzewanie, sauna, basen, muzyka w części domu, podgrzewanie rynien/schodów/podjazdu (40kW) i ktoś jeszcze chce na piętro pojechać windą (tylko 5kW) – niezbędne jest jak nic 80-90kW. A 25kW dostępne w pierwszym sezonie grzewczym, brzmi jak jakiś żart – to nie wystarcza nawet “na waciki”…

Z pomocą przyszły możliwości systemu KNX w zarządzaniu energią i zastosowanie przemyślanych “scenariuszy energetycznych”. Miernik stale monitoruje prąd i moc chwilową i zezwala lub blokuje ew. nawet wyłącza niektóre urządzenia. I tak, gdy ktoś zechce skorzystać z windy, odłącza się na tę chwilę pompa głębinowa, automatyka basenu (przeciwprądy, jacuzzi itp.), grzałki w zasobnikach wody oraz nawilżacz wentylacji. Gdy nikt nie używa windy, a załączy się pompa głębinowa, zostają wyłączone kolejne urządzenia z powyższej listy. I tak dalej, zgodnie z priorytetem wskazanym przez kolejność w wykazie. Na tej samej zasadzie działa druga grupa urządzeń, czyli pralnia/kuchnia, sauna, pompa ciepła, podgrzewanie przeciwoblodzeniowe.

Dzięki takiemu zarządzaniu energią, bez ograniczania wygody mieszkańców udaje się zejść z zapotrzebowaniem na moc do przydzielonych 50kW. Oczywiście w rezydencji takiej, jak opisywana niedopuszczalne są kompromisy w rodzaju “muszę poczekać z użyciem przeciwprądu w basenie, aż żona wyjdzie z sauny” albo “szanowni goście, musicie zostać na noc, bo trzeba rozmrozić schody i podjazd”. Zatem koniecznością jest “zmuszenie” zakładu energetycznego do przydzielenia 2x większej mocy „jakby co”. Na to zatem musieliśmy przygotować rozdzielnicę główną, ale do tego czasu także opisane wyżej “scenariusze energetyczne”.

Sytuacja wynikająca z pomiarów przez miernik oraz logiki sterowania jest na bieżąco wyświetlana przez system Crestron na panelach ściennych, iPad-ach, iPhone-ach i komputerach. Jest wyświetlana także informacja o sygnałach awarii zasilania alarmu, systemu KNX i rozdzielnicy głównej.

Poniżej widok tej strony paneli z okresu testów by sprawdzić tolerancję na przeciążenie jednej fazy, w momencie, gdy instalacja pracowała jeszcze na prądzie budowlanym z przydziałem 11kW – szczyt na 1 fazie i połowa limitu na fazie 2 to wynik testowania wskazań progów 50/80% (użyliśmy funkcji „podnieś wszystkie rolety” gdy prawie nic innego nie było włączone). Widać też, jak duże spadki napięcia to generowało na starym transformatorze zakładu energetycznego. Nie było łatwo zaplanować też równoważenie faz tak, by była równowaga przy przydziale tych 11kW i docelowych 50kW (z perspektywą 100kW). Nad projektem i arkuszami kalkulacyjnymi spędziliśmy przez to wiele godzin…

Alternatywne źródła energii

Przy tak dużym zużyciu prądu rozsądne jest zainwestowanie w baterie fotowoltaiczne, które generują darmową energię w godzinach największego zapotrzebowania, a w okresie nadmiaru mocy oddają ją np. na podgrzanie basenu o 2st C (by nie trzeba było tego robić w nocy). Dzięki temu zbędne stają się akumulatory (najbardziej zawodne i zużywające się elementy) – a raczej to woda w basenie jest akumulatorem.

Dodatkowo, w razie przerwy w dostawach energii z elektrowni, konieczny jest agregat, którego zapotrzebowanie minimalne oszacowaliśmy na 50kW. Koniecznym więc było wykonanie SZR (system załączania rezerwy) dla obsługi dodatkowego zasilania z agregatu. Został na taką sytuację stworzony też dodatkowy scenariusz w logice systemu, by nie można było wtedy włączyć prądożernych obwodów np. sauny czy kabli grzewczych.

Poniżej zdjęcie rozdzielnicy zajmującej się przyjęciem i przełączaniem tych zasileń. Są w niej zabezpieczenia przeciwprzepięciowe z sygnalizacją stanów pracy, przełącznik modułu SZR, miernik energii z przekładnikami, automatyka dla PWP (przeciwpożarowy wyłącznik prądu) oraz moduł sterujący SZR (nie widać go, znajduje się na osłonie rozdzielnicy).

Rozdział energii

Za opisaną wyżej rozdzielnicą SZR znajduje się rozdzielnica główna RG, z której poprowadzone są linie zasilające (WLZ) do kilkunastu rozdzielnic strefowych w poszczególnych częściach domu i jego otoczeniu. Dzięki temu że przewody z pomieszczeń nie są prowadzone przez cały dom, do jednej centralnej szafy, uniknięto wielkich kanałów kablowych w okolicy RG. W wypadku wyskoczenia bezpiecznika jest też wygodniej podnieść ten znajdujący się blisko. Schemat zasilania przedstawiony jest poniżej:

Na poniższych zdjęciach pokazana jest rozdzielnica główna. Wbrew pozorom jest ona najmniejsza.

Największą rozdzielnicą jest ta obsługująca parter domu (RP).