Автоматизация освещения: делаем подготовку на этапе прокладки электропроводки?

Хочу поделиться своим опытом, который приобрел в ходе строительства и закладки коммуникаций. Я не являюсь профессионалом в этой области, поэтому представленная информация может быть неполной или неточной.

Я как и многие встал перед дилеммой, что делать если строительство дома/квартиры (выбери нужное) надо начинать уже сегодня, а вот денег и/или времени на проектирование и реализацию системы умного дома в общем и автоматизации освещения в частности в моменте нет.
Ответ: надо заложить такие коммуникации, которые позволят реализовать функции умного освещения в будущем без необходимости "знакомства с граблями".

Читая форумы и общаясь со знакомыми, кто пытался внедрить автоматизацию в обычной квартире, Я обратил внимание на несколько часто встречаемых проблемных зон:

1. В квартирах/домах, построенных без учета возможности внедрения освещения, управление умными устройствами можно реализовать только (исключения встречаются) с использованием беспроводных элементов на батарейках. Существуют реле для управления светильником, которые можно разместить в подрозетник. Но для этого подрозетник должен быть глубоким и в подрозетник должен приходить не только провод с фазой, но и с нулем, чтобы можно было запитать такое реле или кнопку. И тут всплывает проблема и не одна.

   Во-первых, глубокие подрозетники это лишняя работа по штроблению и просто так ее никто не делает, поэтому ожидать, что у вас по другому не стоит

   Во-вторых, к выключателю заводят обычно только фазу и лишняя жила под ноль может появиться чаще всего только случайно. К примеру, если у электрика-монтажника под рукой не оказалось двужильного провода для одноклавишного выключателя и он использовал трехжильный. В случае умного выключателя придется ограничиться беспроводными устройствами, работающими от батареек, что создает дополнительную проблему типа "батарейка села". Если механические выключатели просты и надежны, то с "умными" устройствами не все так замечательно. В случае умного светильника придется оставлять стеновой механический выключатель всегда включенным и пользоваться отдельным пультом, у которого так же имеются батарейки. Вопрос диагностирования причин неработоспособности управления освещением в такой комбинации оставляем за скобками данной статьи. Ты читатель конечно не видишь в этом проблемы. И если ты живешь один, то действительно проверить батарейки к примеру не проблема. Но если пользоваться этим благом будешь не только ты, но и члены твой семьи, то неработающий выключатель, из-за которого в твое отсутствие, к примеру, бабушка не может свет включить, может доставить много "приятных" эмоций. Да и придя вечером домой и попытавшись поменять батарейку можно обнаружить, что свежие батарейки закончились и надо ждать до завтра, когда откроется магазин или когда зарядятся аккумуляторы. С ростом количества таких устройств масштаб бедствия только растёт.

2. Выбирая продукцию известных производителей ты выбираешь достаточно отлаженную и надежную систему (условное допущение), но обратной стороной является то, что выбирать приходится закрытую экосистему, которая может быть недешевой и не хочет или не любит работать с устройствами других производителей. А на длинном временном горизонте может оказаться недоступной к покупке для замены и обновления. А это приводит к увеличении стоимости приобретения и замены.

3. Выбирая открытые протоколы типа HomeAssistant, OpenHub и прочее, ты решаешь вушеозвученные проблемы закрытых экосистем, но и теряешь доступ к их сильным сторонам: это отлаженность и профессиональная техническая поддержка (хотя и это не всегда так). Весь мир перед твоими стопами со всеми оврагами, кочками и коровьими лепешками. Даже, если вы у вас реализован принцип High Availability, кластер дублирующих серверов, шлюзов и прочего, то все равно рано или поздно вы столкнетесь с невозможностью включить свет из-за отказа одного из множества элементов системы или в период перенастройки или технического обслуживания. После третьего по очереди общения с условной бабушкой баланс эмоций от между негативом от недовольных домочадцев и позитивных эмоций типа "я это все таки сделал" чаще всего уходит в отрицательную зону.

Ты, читатель, конечно возразишь, что это не проблема ибо "дорогу осилит идущий". И Я в этом с тобой соглашусь и Я сам тоже выбрал путь свободы и открытых протоколов. Но как решить проблему надежности и бесперебойности, чтобы комфорт от пользования системой не страдал из-за несовершенства техники.

Ответ прост: для этого требуется реализовать резервирование контуров управления и минимизировать количество критических точек отказа, которые могут привести к неработоспособности системы освещения.

Эта простая идея не давал мне покоя. Но как сделать так, чтобы можно было управлять светом как с обычного настенного механического выключателя, так и цифровыми кнопками или через алгоритмы контролера умного дома и т.д. Поначалу эта идея рассматривалась мною как несбыточная фантазия, а перспективы умного дома откладывались на неопределенное потом. Но при изучении номенклатуры электротехнических устройств в фокус моего внимания попало такое устройство как импульсное реле. Оно бывает как в форм-факторе автоматического выключателя для монтажа в щиток на DIN-рейку, так и в компактном формате для установки в ответвительную (распаячную) коробку или в подрозетник.

Управление реле осуществляется импульсной подачей переменного тока 230в на управляющий контакт. Подключать управляющие устройства к реле можно параллельно. Стандартно управление осуществляется звонковой кнопкой без фиксации, хотя встречаются импульсные реле, которые умеют работать и со стандартными выключателями освещения, функционирующими по дискретному принципу. При использовании звонковых кнопок количество точек, из которых можно управлять освещением в теории неограничено. Соответственно, управлять импульсным реле можно и контролером умного дома, что в свою очередь снижает требование к максимальным коммутируемым нагрузка, которыми может управлять такой контролер, т.к. он будет коммутировать только управляющий сигнал переменного тока. А выход из строя любого управляющего устройства не приводит к неработоспособности системы управления. Единственной точкой отказа, выводящим из строя всю систему освещения, помимо собственно светильника выступает только само импульсное реле.

Другим преимуществом, которое мы получаем при использовании импульсного реле, является возможность выноса реле в электрический щит и возможность использование в составе системы освещения стандартных недорогих электро- и свето-технических комплектующих, стоимостью от 200 руб. за выключатель/светильник против 2000-10000 руб. за умные устройства.

Вот то что Я искал. Теперь надо понять как заставить это работать. И вот здесь мы подошли к тому самому фундаменту, о котором Я упомянул в начале статьи и который позволит нам реализовать любую систему управления освещением: классическую систему на механических выключателях, умную или гибридную с использованием импульсных реле. Ответ: для этого необходимо реализовать соответствующую схема прокладки электрической проводки.

Небольшой экскурс в схемы монтажа электропроводки под освещение:
Классическая схема прокладки электропроводки, которая использовалась со времен СССР, подразумевает при прокладке кабеля от электрического щита устанавливать ответвительных (распаячных) коробки в местах поворотов/ответвлений кабеля заложенного в стене (см. схема №1).

Такая схема минимизируем использование электрического кабеля, подключать последовательно несколько точек, а при использовании гофро-трубы или специальных внутрипанельных полостей позволяет в ряде случаев осуществлять замену кабеля без разрушения поверхности стены или элементов отделки. Формирование разрыва фазы и коммутация отвода на выключатель осуществляется в распаяной коробке. Минусом является плохая эстетика распаячных коробок и отключение всех светильников/розеток при срабатывании автоматов защиты. В части умного освещения получаем все минусы, описанные в начале статьи.

"В ответ на запросы людей убрать с глаз долой "распаячные" коробки пришла схема с использованием углубленных подрозетников и коммутацией кабелей освещения в подрозетнике (см. схема №2). В этой схеме кабель от щитка заходит в подрозетник выключателя, где и осуществляется подключение выключателя и коммутация отвода на светильник.

Плюсы данной схемы: все хорошо с эстетикой.
Минусы: чуть больше кабеля и все остальные остальные минусы классической схемы, кроме отсутствия «распаячных» коробок.

В части умного освещения казалось бы в данн ой схеме можно было бы предусмотреть прокладку кабеля с лишней жилой под ноль, чтобы обеспечить питание умных выключателей. Но если вы заходите заложить умное реле в подрозетник, чтобы использовать его совместно с механических выключателем или кнопкой, то у вас возникнуть сложности с тем, чтобы запихнуть все это в подрозетник, куда итак будет заходить два кабеля вместо одного кабеля при использовании схемы № 1. И, в случае необходимости управления с нескольких точек, вы будете вынуждены ограничиться использованием беспроводных кнопок в качестве дополнительных выключателей. т. е. не все гладко, но жить «умному освещению» можно.

И вот мы подошли к схеме № 3 организации электропроводки под освещение, которая является на мой взгляд наиболее гибкой и позволяет устранить все озвученные минусы. Гибкость проявляется в том, что с такой схемой разводки можно реализовать любую схему управления освещением: классическую с использованием механических выключателей или умную.

И самое главное схему управления освещением можно изменить в любой момент времени путем исправления коммутации в электрощите и добавлении импульсных реле и/или контролеров умного дома. Использование клеммных колодок позволяет выполняет эти исправление достаточно легки и не один раз.

Минусом данной схемы является только стоимость, т.к. потребуется проложить отдельно электрокабель от щита до выключателя и дополнительно от щита до светильника и предусмотреть больший по размеру электрощит, который позволит вместить все оборудование и обвязку. Соответственно, больше расход кабеля и комплектующих, больше трудозатрат электриков на сам монтаж. В общей смете электро-монтажных работ это не большая прибавка к смете по электрике тем более, если речь идет о стандартной квартире.

Заключение

Даннаястатья описывает одно из решений, которое может использоваться при внедрении умного дома. Уверен, что для знатоков «америк» Я не открыл. Но моей целью было поделиться опытом и постараться подсветить отдельные нюансы и решения, которые не настолько очевидны и могут сэкономить время при выборе пути. Надеюсь кому‑то данная статья окажется полезной.