INTEGRATION OF THE "SMART HOME" SYSTEM INTO THE APARTMENT

Korzanova O.O., Shkatova M.V.

(Korzanova O.O. - gr. M-PZ-18, Shkatova M.V. - assistant department of architecture)

FEDERAL VO "Lipetsk State Technical University»

Facultyof civil engineering

Аннотация: в статье рассмотрен вариант внедрения системы «Умный дом» на базе трехкомнатной квартиры. Приводится понятие системы «Умный дом»; расчет и анализ нагрузок, формируемых потребителями, на электросеть; подбор оборудования. Предложен рациональный вариант решения разгрузки сети для оптимального энергообеспечения «умного дома».

Ключевые слова: «Умный дом», система, энергообеспечение, электросеть, энергопотребление, мощность, электроснабжение, потребители, нагрузка.

Abstract: the article considers the implementation of the system "Smart home" on the basis of a three-room

apartment. The concept of "Smart home" system is given; calculation and analysis of loads generated by consumers on the power grid; selection of equipment. The rational variant of the solution of unloading of a network for optimum power supply of "smart house"is offered.

Keywords:"Smart home", system, power supply, power grid, power consumption, power supply, consumers, load.

В последнее время всё больше просматривается тенденция увеличения сложности оборудования, которое устанавливается в многокомнатных квартирах. Применяемое электрооборудование имеет значительную мощность, что приводит к существенному росту энергопотребления. Поэтому для повышения надежности работы энергообеспечения квартиры требуется система, которая может взять управление параметрами на себя[1].

Такая система автоматизированного контроля и управления жизнеобеспечения жилых помещений, получила название «Умный дом». Её основное предназначение отражается в автоматизации операций по управлению различными инженерными системами в квартире.

Отсюда, основное требование к системе: обеспечение комфорта, безопасности, ресурсосбережения и выполнения рутинных операций по управлению параметрами энергетического и электромеханического оборудования в квартире. При этом режимы работы остальных элементов (приборов охранной сигнализации, системы видеоконтроля, передачи информации по каналам связи и т.д.), так или иначе, зависят от работы системы электроснабжения[1].

Таким образом, для надежного функционирования должен быть реализован комплексный подход в работе системы управления домом.

В систему «Умного дома» должны быть интегрированы такие инженерные системы как: система освещения, система охраны и безопасности, система климат-контроля и теплоснабжения, система мультирума (управления и связи).

Также, для надежного функционирования системы электроснабжения и всего «умного дома» в целом, необходимо правильно определить нагрузки на электросеть, для дальнейшего рационального их распределения. Поэтому требуется анализ потребления электроэнергии в рассматриваемой квартире.

Для этого были собраны показания расходов электроэнергии за годовой период, и они составили следующие средние значения, [кВт*ч]: в сутки – 6,6; в месяц – 197,8; в год – 2373,8. Далее детально было рассмотрено энергопотребление каждым имеющимся в квартире электроприбором и его характеристики (мощность потребления и сила тока). Суммарная нагрузка на каждое помещение составила: кухня – 7265 В и 33 А; зал – 147 Вт и 0,67 А; комната1 – 181 Вт и 0,83 А; комната2 – 1070 Вт и 4,87 А; санузел – 3900 Вт и 17,73 А.

Для выборасечениявводногокабеля производим следующие вычисления:

1)                        суммарная мощность потребления всех имеющихся электроприборов:

Pобщ, приб. = SP = 15603 Вт = 15,6 кВт,

2)                        общая сила тока приборов:

Iобщ. приб. = Робщ. приб./U=15603/220=70,92А.

3)                        суммарная мощность потребления освещения:

Pобщ.осв.=337 Вт, тогда Iобщ.осв.=1,53А.

4)                        Таким образом, I=Iобщ.приб.+Iобщ.осв.=70,92+1,53=72,45А,

P= Pобщ.приб.+Pобщ.осв.=15603+337=15940 Вт=15,94 кВт.

5)                        Вычисляем нагрузку на вводной кабель:

I*kо=72,45*0,75=54,34А, Р*ko=15,94*0,75=11,955 кВт,

где ko– коэффициент одновременности.

Исходя из получившихся значений, выбираем медную проводку сечением 10 мм2— оно способно пропустить ток 70А и мощность 15,4кВт.

Далее производим подбор автоматов в общий электрощиток, расположенного в тамбуре на две квартиры. Было принято решение разделить нагрузку на два автомата – с одной группы помещений квартиры и со второй.

Группа №1: кухня, санузел, зал, коридор2

Суммарная мощность (вкл. розеточные группы и освещение) –

- 14,452 кВт ≈ 14,5 кВт.

Суммарная сила тока – 64,8А.

=> выбираем Автомат 70А (подключение трёхфазное треугольником, автомат трёхполюсный, напряжение питания – 380 В, max мощность – 15,4 кВт)

Группа №2: комната1, комната2, коридор1

Суммарная мощность (вкл. розеточные группы и освещение) –

- 4, 453 кВт ≈ 4,5 кВт Суммарная сила тока – 19,52A

=> выбираем Автомат 25А (подключение трёхфазное треугольником, автомат трёхполюсный, напряжение питания – 380 В, max мощность – 5,9 кВт)

Аналогичный подбор автоматов и УЗО, но уже во внутриквартирный электрощиток, совершается для каждого помещения – автоматы для освещения, автоматы для розеточных групп и отдельно, если требуется, автоматы для энергозатратных мощных электроприборов, таких, как стиральная машина, духовой шкаф, теплый пол.

Проанализировав, в какое время происходит львиная часть потребления электроэнергии в рассматриваемой квартире, принято решение, что следует установить трёхфазный двухтарифный счётчик («день/ночь), что будет способствовать дальнейшей экономии материальных ресурсов потребителей.

Далее, систематизировав полученные данные в ходе анализа, расчетов и подбора, приводим данные к виду схемы, показанной на рисунке 1.

Ниже, на рисунке 2, приводится общий план электропроводки с освещением и размещением распределительных коробок во всех помещениях.

Но «Умный дом» не ограничивается только системой электроснабжения, но и необходимо интегрировать другие инженерные системы.

Так, в рассматриваемой квартире, в целях снижения потребления электроэнергии, в системе теплоснабжения применяются для отопления радиаторы и теплый пол, оснащенные терморегуляторами, что дает возможность экономии до 40%. Помимо этого, в системе климат-контроля, для поддержания благоприятных условий в помещениях, предусмотрена установка домашней метеостанции с внутренним и наружным датчиками температуры и влажности и возможностью их контроля с помощью сплит-системы и ультразвуковых увлажнителей. Связь между собой которых обеспечивает непосредственно система «умного дома» за счет протокола связи «Z-Wave».

Кроме выше перечисленного, также интегрируется охранная система, представляющая собой камеры видеонаблюдения с прямой трансляцией через сеть Интернет на устройство хозяина и функцией записи на флеш-накопитель, при срабатывании беспроводных датчиков целостности периметра (окон, дверей), и передачи сигнала на пульт охраны с последующим вызовом группы реагирования. Помещения кухни и санузла оснащаются беспроводными датчиками контроля утечки воды, при срабатывании которых издается звуковой сигнал, а при отсутствии в доме хозяев, отправляется им оповещение о проблеме на мобильное устройство.

Для осуществления связи и управления вышеперечисленными возможностями, в квартиру также интегрируется система мультирума, которая дает возможность управлять домом с помощью блока управления, расположенного, в данном случае, в коридоре/мобильного устройства/планшета/ноутбука. Но такая система не ограничивается лишь связью и управления, но и включает себя функции развлечений. С этой целью в квартире предусматривается проектирование помещения гостиной, оснащенной системой домашнего кинотеатра на основе встроенных акустических систем, и монтаж шумоизолирующего подвесного потолка.

Список литературы

1.     Карницкий В.Ю., Ершов С.В., Рюмов А.Ю. Особенности энергообеспечения системы «Умный дом» [Электронный ресурс] // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2017. – Ч.1№12. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-energoobespecheniya-sistemy-umnyy-dom,       свободный.

References

1.   Karnitski V. Yu., Yershov, S. V., Remov A. Y. features of the energy system "Smart house" [Electronic resource] //     Izvestiyatulgu.     Technical     science.     -     2017.     -     Part     1№12.     –     Режимдоступа: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-energoobespecheniya-sistemy-umnyy-dom,       свободный.