Примеры домашней автоматизации (элементов «умного дома»)
(что можно сделать у себя в доме/квартире/офисе/гостинице)
Нижеприведённые элементы электрики, систем комфорта, безопасности и автоматизации можно реализовать на различной материально-технической базе в соответствии с располагаемым бюджетом и общим уровнем строительства и отделки.
1. «Выключить ВСЁ» — отключение всех электроприёмников в доме, кроме выделенных (холодильника, электроприёмников котельной, охранки, видеонаблюдения, освещения входных групп, аквариума и т.п.). Возможно также при включении этого режима — закрытие/открытие электрических штор/жалюзи/рольставен, постановка/снятие с охраны, переход системы отопления в экономный режим и т.п. Для этой функции можно дополнительно применить несколько вариантов (сценариев), например:
- первый «выключить всё» для кратковременного отсутствия (выключаются все электроприёмники, кроме неотключаемых, а также автоматически включается охранная сигнализация)
- второй — для длительного отсутствия (дополнительно к первому можно активировать функцию — создания эффекта присутствия людей в доме, переключение системы отопления на режим пониженной температуры для экономии энергоресурсов),
- третий — «выключить всё» для сценария «ночной» (выключаются, где не требуется, свет и розетки; переход в дежурный режим (от датчиков движения) освещения в проходных местах; закрытие штор/жалюзи/рольставен; включение контроля внешнего периметра безопасности; также возможно понижение температуры на 3-4 градуса для комфортного сна, с постепенным увеличением к утру)
- летний режим — когда дополнительно к неотключаемым устройствам остаются включёнными кондиционеры (так же как зимой отапливать, летом охлаждать помещения необходимо постоянно);
- режим «Гроза» — при грозе необходимо отключение сложных и дорогостоящих электронных устройств, причём надо отключать и «фазу» и «нейтраль». А вот свет можно и оставить.
-
режим «дети» — для случая, когда ребёнок остаётся дома один без взрослых, чтобы избежать трагических последствии от детского любопытства.
2. Управление электрическими шторами/жалюзи/рольставнями – выключатели могут быть как местные, так и дополнительно к ним общий/общие. Возможно управление с учётом датчика солнечной активности, ветра и функции «выключить всё». Существует несколько видов управления:
- фиксированный – надо держать выключатель до момента полного закрытия/открытия, что не совсем удобно, но достаточно просто и надёжно;
- не фиксированный – при нажатии клавиши выключателя механизм привода отрабатывает открытие/закрытие и выключается посредством концевого выключателя, что удобно при разной высоте/ширине проёмов, при этом дополнительно можно организовать отключение посредством таймера питания приводов, так как встроенные концевые выключатели отключают только цепь управления а не питание.
Типовые устройства группового управления роллетами позволяют осуществлять одновременное управление до четырёх устройств, в случае большего количества надо ставить несколько таких устройств, соединяя их по определённой схеме. Также надо учитывать, что мощность одного привода роллет 300-400 Вт, и при большом их количестве общая мощность может получиться внушительной. Надо иметь ввиду эту проблему с мощностью одновременного включения приводов и при необходимости добавить дополнительные устройства контроля и управления для её решения.
Роллставни обычно имеют питание 220В. А вот электрические привода штор и жалюзи управляются обычно постоянным током 24В, и при их групповом управлении надо создавать для этого специализированную схему разводки.
3. Охранная система для дома. Охранные фирмы в основном стараются в первую очередь выполнить требования МВД и облегчить задачу постановки на пультовую охрану. Потому часто создают систему охраны для жилого дома используя такие же принципы и схемы как для нежилых объектов. Это не совсем правильно, так как для жилья важно ещё удобство использования конкретным потребителем, а также интеграция охранной системы с другими инженерными системами в доме.
- В принципе, современные приёмно-контрольные приборы систем охраны вполне себе являются компьютерами и могут сами по себе выполнять функцию контроллера домашней автоматизации;
- Как минимум, необходимо установить в каждой комнате с окном или дверью на улицу инфракрасные датчики и выделить входную группу;
- Следующий уровень – выделение отдельной зоны периметра (контроль окон и внешних дверей), для её контроля, когда все дома, и ночью;
- Если дом частный и есть уличная территория, то возникает необходимость контроля периметра вдоль забора.
Рекомендуется (желательно) каждый датчик охранной системы выполнять отдельной линией и в приёмно-контрольном устройстве выделять под него отдельный шлейф (современные программируемые контроллеры позволяют это делать без проблем). Это позволит в случае срабатывания охранной сигнализации, а ещё важнее – при неисправности датчика (ложные срабатывания) – быстро находить проблемный участок. Также желательна установка пожарных датчиков, хотя бы для некоторых помещений (котельная, гараж, электрощитовая, баня, деревянные постройки). Датчиков СО и СН (котельная, кухня, гараж,). Также не надо забывать про датчики протечки.
Современный охранный контроллер с SMS/голосовым/интернет управлением позволяет осуществлять:
- Контроль отключение/включение электричества;
- Контроль основной охраны (с конкретизацией зоны срабатывания);
- Контроль пожарных датчиков;
- Контроль отключения/включения подачи воды в водопроводе;
- Контроль датчиков утечки газа;
- Контроль ситуации аварийной остановки котлов системы отопления;
- Контроль датчиков протечки воды;
- Контроль температуры по помещениям;
- Возможность постановки и снятия с охраны части помещений/зон, а также, при необходимости, контроль их в постоянном режиме;
- Возможность дистанционного контроля и управления (по сотовой сети, по интернету);
- Включение/отключение какого либо устройства или группы света по SMS и/или управления его по программе (отключение вентиляции при пожаре);
- Возможность подключения микрофона/видеокамеры для контроля помещений;
- Возможность управлять электромеханическим или электромагнитным замком на каких либо дверях – дистанционно, по датчику, по электронному ключу;
- Возможность управлять системой отопления – дистанционно, по датчику температуры, по программе;
- Функция «тревожной кнопки» — оповещение о нештатной ситуации;
- Возможность объединить охранную систему и видеонаблюдение. Для видео фиксации при срабатывании датчика охраны. Так же и видеорегистратор, при регистрации движения, может выдать об этом сигнал на охранную систему. И при совместной их работе снижается вероятность ложного срабатывания. Плюс аппаратная и программная начинка современных видеорегистраторов, даже в сегменте масс-потребления, позволяет использовать алгоритмы искусственного интеллекта — вплоть до распознавания лиц;
- Возможность объединения всех электрических устройств, инженерных систем в доме в едином управляющем и контрольном центре и управление всем удалённо с помощью компьютера, планшета и смартфона. Чем больше сталкиваешься со стандартами и технологиями современной жизни, невольно приходишь к тому, что, допустим, использование планшетного компьютера для управления и контроля за домом не такая уж и «блажь», а очень удобное средство и естественная среда будущего интернета вещей.
4. Расширенное управление освещением:
- аварийный свет по дому: схема, при которой группа света либо один светильник из группы в помещении имеет бесперебойное питание;
- управление светом в проходных местах посредством датчиков движения – в коридорах, лестничных площадках, на улице. Можно с дублированием управления централизованным и/или местным выключателем;
- дежурное и ночное освещение в проходных местах с включением по освещенности и выключением по таймеру для экономии ресурса ламп с ЭПРА;
- ручное либо автоматическое диммирование — включение и поддержание предустановленного уровня освещенности в помещении (возможно, как для галогеновых ламп и ламп накаливания, так и люминесцентных с ЭПРА и светодиодных источников света);
- автоматическое включение освещения в помещении при снижении уровня освещённости и переход по таймеру его на работу в ночное время от датчика движения;
- управление освещением в доме посредством датчиков присутствия, то есть практически отказ от выключателей, что на самом деле при грамотной реализации этой схемы очень и очень удобно и максимально комфортно;
- комфортное ночное освещение – автоматическое понижение яркости свечения светильников в ночные часы;
- различные сценарии освещения, сообразно представлениям владельца о комфорте.
- выполнение проводки с учётом возможности установки в ближайшем будущем голосового управления и интернета вещей.
Создание качественного освещения и управления им требует детальной проработки этого вопроса и проектирования со знанием современного оборудования и его возможностей.
5. Разводка проводов «звезда» (все коммутации выполняются в одном месте — центре контроля и управления).
Развитие всех современных систем управления идёт к централизации этого самого управления. Самый простой пример: бывает, что для управления освещением и устройствами в комнате площадью 40-50 м2 уже необходимо до 10 выключателей и более. Техническое воплощение этого при обычной проводке получается не удобней и не дешевле «звезды». Также схема «звезда» предоставляет дополнительные возможности:
- менять виды выключателей и их комбинации, изменять управление группами включения освещения, что обычно бывает актуально, так как электроустановка происходит спустя некоторое время после выполнения разводки и уже после отделочных работ. Либо происходит понимание, что что-то было упущено, а часто для выбранных источников освещения или видов ламп появляются дополнительные требования к электроустановочным изделиям и схемам распайки;
- установка стабилизаторов или трансформаторов на световые приборы в щите;
- установка щитовых модульных устройств в качестве диммеров, таймеров, реле, что предполагает расширенные возможности управления и увеличение мощностей коммутации;
- установка в любой момент дистанционного управления освещением или конкретными электроприёмниками по индивидуальной программе/сценарию;
- возможность в дальнейшем объединения отдельных элементов в общую систему определяемую понятием «умный дом» и расширение функциональных возможностей уже существующих систем;
- возможность в будущем, без капитальной переделки проводки, проводить ремонт и выполнять обслуживание;
- для электрики деревянного дома — это вообще безальтернативный вариант в плане обеспечения надежности (нет скруток в распайках – нет лишнего пожароопасного места);
- при выполнении современных интерьеров с большим количеством электроприёмников, групп и схем управления разводка типа звезда становится экономически даже более целесообразной, чем традиционная;
- при наличии ведомости монтажа и схем присоединений проводов разобраться в проводке несложно даже не профессионалу;
- применение этого типа разводки приводит к повышенному расходу провода (так на коттедж 400 м2 при эконом варианте стандартной электропроводки уйдёт около 3000 м различных видов проводов, а при «звезде» – 7000 м), но как известно было ещё предкам — экономия никого богатым не делала;
- при профессиональном подходе не обязательно подводить отдельный провод к каждому электрическому устройству, а использовать схему проводки «звезда» только для тех элементов, где это целесообразно.
6. Уличное освещение для частного и коммерческого использования.
- Блок выключателей- центр управления желательно делать в одном месте, при необходимости дублирования местными выключателями.
- Управление освещением местах рекомендуется выполнять посредством датчиков освещённости и движения . Здесь возможны три основных варианта:
-
- Включение по датчику освещенности, работа до определённого времени и автоматический переход на работу до утра по датчику движения.
- Включение/выключение по датчику движения, а также возможность принудительно выключателем включить постоянное освещение на 4 часа, с автоматическим, затем, переходом на работу от датчика движения.
- Работа освещения только от датчика движения и освещённости.
- Также возможно дублирование управления любого из вариантов выключателем плюс различные комбинации логики работы, а также взаимосвязь с другими системами дома, в частности с охранной.
7. Внутреннее и внешнее видеонаблюдение
Тема очень большая, и поэтому достойна отдельной статьи. Если коротко, то оборудование систем видеонаблюдения становится доступным по цене и даже бюджетные модели уже наделены функциями и возможностями, которые раньше встречались только у дорогих моделей. Плюс появление алгоритмов искусственного интеллекта — скоро»SIRI» и «OK GOOGLE» смогут видеть и принимать самостоятельные решения. Также в ближайшем будущем – передача функций видеозаписи и просмотра единому центру мультимедиа дома, объединение с охранной системой и контролем доступа.
8. Бесперебойное электроснабжение коттеджа:
Это также отдельная большая тема в наших реалиях, тесно связанная с качеством общего электроснабжения. Бесперебойное питание жизненно необходимо для котлов отопления, аварийного света, охранки, системы контроля доступа, видеонаблюдения, автоматических въездных ворот, иногда применяется для холодильников и других выделенных под эту функцию электроприёмников. Основные характеристики – это мощность подключённого оборудования и необходимое время резервирования.
9. Расширение возможностей управления системой отопления (а также микроклиматом помещений — вентиляцией и кондиционированием).
Современный мир предлагает множество устройств и технологий для обеспечения комфорта проживания. И применение их, кажущееся с непривычки, чем то , принципиально, не очень важным — не от мира сего, затем, по факту, оказывается более чем оправданным. Как минимум, для этого необходимо правильно предусмотреть систему электропитания электроприёмников этих систем.
Например, современный и совершенный вариант – когда в каждом помещении температура поддерживается комнатным термостатом (может быть дополнено различными функциями контроля и энергосбережения). Это можно совместить с управлением системой вентиляции и кондиционирования. Под всё это можно заложить различные сценарии (ночной, выходного дня, отпуск, на работе). Совсем бескомпромиссный и совершенный вариант предполагает завязку системы с датчиками присутствия, открытия окон, влажности и концентрации СО в помещениях, уличной температуры, солнечной активности и ветра.
Простейшие примеры — приходилось делать следующее: в коттедже был установлен котёл и бойлер косвенного нагрева к нему. В автоматике котла заложена и была включена функция – при работе его на нагрев горячей воды насос системы отопления отключался. Функция по своей задумке неплохая, но в морозы ниже -15 отключение системы отопления, пусть и на 15-20 минут, уже ощутимо. Для устранения этой маленькой проблемы был реализован сценарий, когда при уличной температуре ниже -10 градусов насос системы отопления уже не отключался при нагреве бойлера. Цена вопроса при условии уже установленного в доме контроллера управления составила 100 евро.
Также, удобно бывает летом иметь возможность заранее включить кондиционеры, чтобы по прибытию домой — он уже встречал своего хозяина прохладой.
10. Домофон и контроль доступа.
При нескольких местах входа с улицы и большой площади дома, помимо распространенной функции звонка, открывания входной двери, видео фиксации посетителей возникает необходимость в дополнительных функциях. Возможна организация внутренней связи – интеркома между несколькими домофонными панелей. Возможность интегрировать домофон в систему видеонаблюдения, просматривая информацию с камер видеонаблюдения на видеопанелях. Но удобнее передать функции домофона центральной системе мультимедиа по дому.
Организация комфортного доступа также удобная вещь, особенно если несколько дверей должны быть закрытыми, а пользуются ими регулярно. Проход осуществляется по единому ключу – кодовому, контактному, бесконтактному, биометрическому. Что-то подобное уже реализовано в автомобилях. Доступ можно завязать с охранной системой, домофоном, видеонаблюдением, центром мультимедиа.
11. Домашняя компьютерная сеть LAN и WiFi.
Иначе говоря это локальная сеть для дома.
Служит для централизованного подключения к медиа устройств к интернету, воспроизведения медиафайлов из единого центрального хранилища, связи различных устройств в доме и компьютерного оборудования между собой, а также для управления и контроля всего дома. В принципе это и есть система «умного дома», когда при использовании функционала смартфона можно управлять и контролировать что угодно. И это становится неотъемлемой частью современной жизни. Это направление развивают все производители бытовой электроники под общим названием «интернет вещей». Но пока ещё они не пришли к единым стандартам и функционалу.
Комфорт условий проживаний сейчас также неразрывно связан с наличием высокоскоростного доступа в интернет, причём со скоростями гигабит в секунду и выше. И в данном случае чем дальше от центра, тем ситуация печальней. Но раз есть спрос на данную услугу, то постепенно подтягиваются и технические возможности под различные варианты реализации доступа к сети. Оптимальным здесь является оптоволокно, но и канал через спутник или глобальная беспроводная сеть возможно станет доступней.
12. Телевидение.
Правильно выполненная проводная схема (лучший вариант типа «звезда»), а также применение разводки HDMI кабелей позволит реализовать любые варианты установки всевозможных мультимедиа устройств. Вскоре будет осуществлен окончательный переход на full HD-качество картинки, а затем и на 4К-качество и доступ к ней по каналам интернета. Также развивается и действительно становится доступней обратный канал передачи данных на спутник. Вне города – это, как правило, единственный способ доступа к сети интернет с высокой скоростью передачи данных. Также удобен вывод сигнала с камер видеонаблюдения на телевизоры и интеграция с домашней сетью LAN.
13. Стабилизатор.
В условиях загородного жилья эта проблема является особо актуальной, да и в городе часто сети не соответствуют нормам, так как электрические сети остались на уровне 80-х годов прошлого века, а потребности, особенно в жилом секторе, увеличились в разы. Все отклонения от нормы влияют не в лучшую сторону на электроаппаратуру, а также вызывают заметное либо незаметное глазу мерцание источников света, что уже вредно для здоровья и, в конечном счёте, ухудшает качество жизни. Частично или совсем решить эту проблему помогает установка стабилизатора либо на выделенные группы (освещение и бытовые розетки по дому, аудио видео аппаратура), либо на весь дом. Существует несколько типов стабилизаторов, различных по современности технологий, цене, характеристикам и целесообразности применения в конкретной ситуации. И, как правило, чем качественнее вещь, тем она дороже.
14. Устройства защиты от перенапряжений и молниезащита. Это целый комплекс взаимно дополняющих устройств. Схемы реализации этих защит отработаны и достаточно надёжны. На рынке представлены современные устройства под любые потребности и ситуации. Не стоит пренебрегать этими элементами, особенно в частном доме. Надо всегда иметь ввиду, что ущерб отказа от этого вида защиты может оказаться намного, намного дороже.
15. Генератор
Очень большая тема связанная с бесперебойным электроснабжением со множеством нюансов и тонкостей (как пример, некоторые котлы системы отопления могут не работать от генератора без дополнительных элементов).
Различаются по мощности, различными типами и управлением. Самый совершенный вариант – это полностью автоматическая система, которая связана с функцией «выключить всё», бесперебойником, стабилизатором и работа которой не зависит от климатических условий. Система своевременно информирует пользователя о всех происходящих с ней событиях и дистанционно управляется по сотовой сети и/или интернету. Цена такого удовольствия от 400 000 руб. плюс регулярное обслуживание.
Такие варианты как ветряные электрогенераторы и солнечные панели мы не рассматриваем в связи с экономической их не целесообразностью для наших экономических и климатических реалий. Единственно, что заслуживает внимания из инновационного это так называемый теплового насос, но стоимость такой технологии пока на порядок дороже использования газа и относится она больше к теплоснабжению.
16. Силовые электроприёмники в жилом доме могут оказывать серьёзное влияние на параметры сети, поэтому надо обязательно учитывать этот фактор при проектировании и монтаже системы электроснабжения (электрики). Ниже перечислено на что надо обратить внимание.
Электрические подогревы. В некоторых случаях бывает целесообразнее выполнить электрический подогрев вместо водяного. А случаи с обогревом ливнёвок и водостоков, а также систем оттаивания и обогрева трубопроводов вообще не имеют экономической и технической альтернативы. Однако надо учитывать их высокое энергопотребление (150-250 Вт/м2).
Оборудование для кухни и ванной. При проектировании электропроводки можно ориентироваться на следующие значения:
- электрический духовой шкаф – до 6 кВт,
- микроволновая печь – 2 кВт,
- посудомоечная машина – 1 кВт,
- встраиваемая пароварка – 2 кВт,
- кухонный комбайн до 1 кВт,
- кофемашина – 1 кВт,
- стиральная машина до 2кВт,
- сушильная машина – 1 кВт,
- ванна с гидромассажем – до 2 кВт,
- фен – до 2 кВт,
а также ещё множество всевозможных бытовых устройств, например:
- Центральный пылесос, либо обычный или парогенератор – около 2 кВт;
- Система автоматического полива – около 2 кВт;
- Потребители системы отопления – на коттедж 300-500 м2 0.5-1 кВт, бывает и больше, но это только при непродуманной, с точки зрения энергосбережения и профессионализма, системе.
- Если есть скважина, то мощность глубинного насоса — 1,5-3 кВт, иногда и выше.
- Электрическая сауна – 8-15 кВт (рекомендовано 3 фазное подключение);
- Кондиционеры на каждые 100м2 — приблизительно 3-4 кВт;
- Бытовая мойка среднего класса — от 2 кВт;
Мощность освещения, если заранее подумать о энергосбережении, с учётом одновременности включения можно принять 1-2 кВт на каждые 100 м2.
Часть вышеперечисленных электропотребителей может быть включена одновременно и это не должно создать каких-то технических проблем. При необходимости можно предусмотреть возможность отключения неприоритетной нагрузки при сильном влиянии её на напряжение в сети (это происходит при одновременном включении нагрузок и остаются под напряжением лишь приоритетные).
Из опыта можно рекомендовать на дом площадью 300 м2 установленную мощность 8-10 кВт, на 500 м2 — порядка 15 кВт, напряжением 380 В. И рассчитывать параметры питающей сети с учётом запаса ещё на 10 – 15 кВт.
17. Щитовое оборудование.
Желательно использовать только качественного электрощитовое оборудование, соответствующего более строгим нормам ЕЭС по безопасности, надёжности и стабильности характеристик. Если, допустим, взять два автоматических выключателя – один европейского производителя, а второй китайского, то последний будет, почему то легче. Вывод напрашивается сам собой, наверно, туда чего-то «недоложили», а проще говоря, на чём-то сэкономили.
В общем, можно порекомендовать: при устройстве системы электроснабжения квартиры, коттеджа, иного здания, при площади до 300-500 м2, стараться всю проводную разводку вести из одного щита (будь то электрический либо слаботочный щит). В дальнейшем, выгода от такой централизации, в расширении возможностей и вариантов управления, а также в удобстве эксплуатации и обслуживания, перевесит стоимость удорожания, обусловленного общим увеличением количества проводов. При большей площади также надо продумать организацию централизованного контроля и управления. Общее удорожание от такого подхода, доходит где-то до 50%. Но надо чётко понимать, что это капитальные затраты и экономия на них банально экономится на своём будущем.
Сами корпуса и дополнительные к ним элементы, а также разнообразная автоматика, у специализированных европейских производителей разработаны для всех возможных вариантов и случаев применения и организации электрических и компьютерных систем. И обеспечат, при их использовании, надежность и возможность качественной реализации самых разнообразных схем защиты, коммутации, контроля и управления. А не просто примитивный жестяной ящик с DIN рейкой и китайскими автоматами, так широко используемый в реальности современной России.
Здесь не описываются такие обязательные вещи, как: контур заземления строго соответствующий регламентированным параметрам. Выбор защиты от короткого замыкания, по параметру «петля «фаза-ноль»» для конкретных точек электросети. Также, обязательна дифференциальная защита (УЗО) для выделенных электроприёмников – обычно это санузлы, стиральная машина, кухонное оборудование, уличные электропотребители, деревянные строения, а если есть маленькие дети, то все бытовые розетки.
Проводка, как электрическая, так и слаботочная должна выполняться только оптимально соответствующим для каждой конкретной задачи проводом, соответствующего качества. Обязательно при построении схем домашней автоматизации надо предусматривать в них возможность обеспечения альтернативного (резервного) функционирования в случае отказа коммутационного оборудования, электронных устройств или сбоя программы.
Необязательно устанавливать все вышеперечисленные элементы сразу, но предусмотреть возможность соответствия своей жизни будущим реалиям действительно стоит.