Электрика и слаботочка умного дома. Подходы и практическое решение.

Предисловие

Увидел на сайте статью по электрике умного дома (респект автору) и вспомнил, что тоже давно хотел написать про подходы при подготовки электрики и слаботочки для умного дома (да и для обычного), а также свой конкретный опыт.

Введение

     При построении умных домов используются «проводные» и «беспроводные» технологии, а часто используются и то, и другое. Не буду вдаваться в подробности тех или иных протоколов. Я конечно сторонник «проводных» технологий - это надежно, стабильно, но закладывать такие коммуникации нужно на этапе «чернового» ремонта и по стоимости затрат это в наше время существенно. Да и один немаловажный фактор (для меня лично), это возможность переезда в новую квартиру и переноса экосреды своего умного дома с минимальными затратами. А в случае с проводными технологиями кабеля с собой уже не перенесешь. Поэтому мой выбор, где это можно и недорого (тв, приставки, камеры, NAS и пр.), это витая пара гигабит и выше, а выключатели света и прочее - это модули за выключателями с беспроводным протоколом. Также можно использовать готовые умные выключатели, которые при переезде можно будет заменить на обычные. Итого для переделки электрики и создания слаботочки в квартире использовались следующие принципы:

1. Максимального использования существующих кабель каналов с разделением трасс электрики и слаботочки.
2. Разводки витой пары во все комнаты в различные точки с учетом резерва.
3. Вся кабельная разводка должна позволять работать без технологий «умного дома», например, при продаже квартиры.
   
4. Обязательный вывод «нулевого» провода в подрозетники выключателей.
   
5. Исключение соединений в труднодоступных местах (не всё получилось как хотелось).

Электрика

     Изначально начитавшись и насмотревшись разных видео, запланировал себе вывод максимального количества кабелей, чуть ли не кабель отдельный для каждой розетки. Но потом оценил эту КУЧУ проводов на потолке и что мне придется раздолбать полстены для ввода в щиток, а потом еще полстены под щиток с таким количеством проводов, решил все-таки умерить пыл. И остановился на варианте один кабель на комнату для розеток (3x2,5) и один кабель на свет (3x1,5). Естественно, кабелей на розетки кухни и санузлов побольше и есть силовой на плиту, но это отдельная тема и все по порядку.

     В части вывода нулевого кабеля для умных выключателей света хочу остановиться поподробнее и постараюсь попроще. В России принята разводка, когда фаза и ноль подается от щитка в какой-нибудь промежуточный клеммник, а уже от него разрыв фазы идет в подрозетник выключателя, а нулевой провод идет напрямую в то место, где вешается «люстра в центре потолка». (см. Рис.1). Для умных выключателей этого недостаточно, т.к. они должны какую то часть электричества брать на себя, а когда нужно отключить лампу, ток перестает течь и соответственно, выключатель не будет работать. Да, есть умные выключатели, которые работают и по «двухпроводной» схеме, но там есть много ограничений и стабильная работа таких выключателей не всегда гарантирована. Поэтому всегда обязательно (если это возможно) нужно выводить «нулевой» провод в подрозетник выключателя (см. Рис.2). В моем случае клеммник располагался на потолке, где люстра, и туда же шел кабель от выключателя и от силового щитка. Я прокинул новый кабель (3x1,5) по существующим каналам напрямую (без разрыва) от силового щитка в подрозетник выключателя, а также в обратку два кабеля от подрозетника в клеммник на потолке. Так сделано во всех комнатах и дает возможность управлять до пяти нагрузками. Мне этого с избытком. Естественно, я не оставил один подрозетник, а поставил три штуки вертикально в каждой комнате, коридоре, санузлах и кухне. В электрическом щитке это один автомат на каждое помещение. Честно говоря, я бы совместил в электрическом щите несколько комнат по свету, но у меня были свободные места в существующих кабель каналах в потолке.

Рисунок 1,2,3. Разводка подрозетника с выключателем света.

     По разводке розеток. Стандартно от застройщика один кабель приходил в клеммник в центре потолка и там клеммами уходил на свет и розетки. Про свет, как я уже рассказал, я вывел отдельный кабель, а разводку розеток оставил существующую, только заменил все кабеля на ГОСТ (сколько косяков выявил при этом, ужас). По розеткам так сделано в каждой жилой комнате. Единственное дополнение - есть отдельная розетка для холодильника с отдельным кабелем, автоматом и УЗО. На лоджии также прокинуты отдельные кабеля для питания теплового пола и света. На кондиционер также отдельная линия. 

     Использование глубоких подрозетников. Обязательно советую (если есть возможность) для установки выключателей света использовать углубленные подрозетники. В них гораздо удобнее размещать модули и организовать разводку. На розетках 220 В, в моем случае это особо не нужно, т.к. я не планировал использовать скрытые реле в розетках. 

     Электрический щит.  При разработке схемы питания хотелось по максимум обойтись протяжкой кабелей питания в существующих кабель каналах (в потолке), а слаботочку провести  по потолку, но в итоге места не хватило и пришлось все-таки часть проводов 220 также провести по потолку (особенно на кухню).  От застройщика стоял небольшой шкаф со счетчиком. Одним автоматом можно было отрубить и свет и розетки на половину квартиры. Вскрыл все клеммные коробки, нашел все существующие кабель каналы и переложил уже по своему проекту. При разработке делал так, что все скрытые клеммные коробки не содержат соединений. 

Рисунок 4,5,6. Электрический щиток.

     При разработке самого электрического щита предполагалось заменить электрический счетчик электроэнергии с возможностью интеграции в умный дом. Но пока идею эту отложил, т.к. теперь счетчики в зоне ответственности энергосбытовой компании и это целая эпопея по его замене по моей инициативе. Место для установки в будущем оставил. При этом поставил после счетчика  Qubino Smart Meter на дин рейку с интеграцией в контроллер умного дома. Qubino Smart Meter также позволяет подключать контактор с оптическим управлением и дополнительный второй обычный контактор. Планировал также их установить, но в итоге отказался по разным причинам. Прорабатывал вопрос по неотключаемым линиям. Но в итоге отказался. Компоненты умного дома должны позволять контролировать состояние умного дома когда ты находишься далеко от дома. А как его контролировать, если контактором отключаются все устройства? Поэтом сделал так. В части линия питания коммуникационного шкафа, световых линий, камер, система защиты от протечек Нептун и холодильника общего отключения не предусмотрено (только защитные автоматы на выходах и УЗО). Все силовые линии и розетки сгруппированы по разным группам и выведены на один автомат, который позволяет полностью отключить все нагрузки без отключения остальных потребителей. Раз в полгода или квартал отключать его при уезде в отпуск не напряжно. Сам автомат  в будущем возможно заменить на управляемый через умный дом контактор, места в щитке достаточно. Нижняя часть щита используется под неотключаемые линии. Верхняя часть под силовые линии. Там же установлен отключающий автомат. Насчёт места в щитке поподробнее. Советую при выборе размера щитка применять самый большой из ваших вариантов. Места в щитке никогда не бывает мало. Тем более еще и много клеммников приходится монтировать. Корпус щита использовал накладной, фирмы ABB, самый большой в его линейке. В стене уже частично были проложены кабель каналы до старого щитка и частично добавил. 

Слаботочка

     В части слаботочной разводки для сети Ethernet умного дома использовался кабель витая пара.  Витая пара выведена по 2 шт. во все основные точки:

1. Будущее место расположение ТВ в жилых комнатах. По 2 кабеля (для ТВ и приставки).
2. Будущее место для компьютера (2 кабеля).
3. Мультимедийная зона в гостиной (8 кабелей).
4. Резервное место для установки контроллера умного дома и роутера (4 кабеля).
5. Вызывная панель SIP домофона (2 шт.) и приёмная панель SIP домофона (2 шт.). Если интересно, более подробно по SIP домофонии в моей предыдущей статье. 

     Во все жилые комнаты раскинуты резервные кабеля в места возможного подключения камер, компьютеров и прочих возможных подключений.  Для основных точек подключения использовался более дорогой кабель 6 категории на будущее, а на остальное кабель категории 5е. На лоджии также прокинуты по 2 кабеля. Витая пара планировалась использоваться не только для сети, а также возможного использования в качестве питания для камер, релейных выходов у вызывных панелей, проводных датчиков и прочее...

     ТВ кабеля. Возможно использование ТВ кабеля в наше время анахронизм, но коаксиальные кабеля  для ТВ проложены на всякий случай до каждого ТВ.  Вводной кабель от подъездного разветвителя предполагается проложить до коммуникационного шкафа, где предполагается коммутация (при необходимости).  

     Коммуникационный шкаф. Вся витая пара сведена в неглубокий 10-ти дюймовый шкаф ЦМО ШРН-8ю255-10. Шкаф выбирал достаточно долго и остановился на этом варианте. Шкаф неглубокий, что позволяет скрыть его внутри будущего шкафа прихожей, глубиной 40 см. Все стенки коммуникационного шкафа раскрываются, что облегчит монтаж. Шкаф расположен под потолком и в дальнейшем скроется внутри встроенного шкафа. Там же будет располагаться коммутатор и роутер с установкой небольших источников бесперебойного питания (UPS). Для установки роутера и контроллера умного дома также предусмотрено возможное резервное место в с выводом туда сетевых кабелей и питания непосредственно от UPS коммуникационного шкафа. Также был выбран 10-ти дюймовый размер, т.к. 19-дюймовый шкаф широкий, а в будущем шкафу прихожей предполагаются не сильно широкие секции.  

Рисунок 7. Фото коммуникационного шкафа от производителя.

Сетевая структура. При разработке  начальной сетевой схемы предполагалось использование дополнительно к роутеру 16-портового коммутатора, но в итоге схема выросла и пришлось смотреть на большее количество портов коммутатора. Остановился на 24-портовом управляемом коммутаторе Zyxel, который влезает в 10-дюймовую стойку и не имеет вентиляторов охлаждения. В принципе мне хватило бы и неуправляемого, но по акции выкупил управляемый. Также необходимо было решать с питанием камер и домофонии. У меня есть специальные разветвители для подачи питания по витой паре от стандартных блоков питания. Пока буду их использовать в паре с умными розетками, но на будущее запланирована установка PoE коммутатора. Все нужные потребители, участвующие помимо функций умного дома, в системе охраны и безопасности, посажены на источники бесперебойного питания. Итоговая схема (на текущий момент) представлена  на рисунке №8. Схема не окончательная и корректируется по мере ремонта. Для установки роутера и контроллера умного дома также предусмотрено возможное резервное место с выводом туда сетевых кабелей и питания непосредственно от UPS коммуникационного шкафа.
NAS. В качестве сетевых средств хранения у меня используются сетевые диски WD My Book Live и аналоги. Удобные маленькие и располагать я их могу в любом месте. Да, они не отказоустойчивые, но основная нужная информация дублируется программно, а всякие фильмы и сериалы накачать всегда можно заново. Сетевые розетки. Я применял розетки Legrand Valena Classic однопортовые и двухпортовые. Для мультимедийного центра используется розетка в квадратном (китайском) подрозетнике на 6 портов и вторая такая же, в месте для контроллера умного дома. Все они будут закрыт шкафами и не будут выделятся по  дизайну. 

Рисунок 8. Коммуникационный шкаф и разводка слаботочки

Ну и напоследок пару фотографий слаботочного щита в процессе ремонта: