Technologia LCN - od domu jednorodzinnego aż po wieżowiec

W niniejszym artykule przedstawiono możliwości zastosowania systemu LCN. System ten jest z powodzeniem stosowany zarówno w standardowo wyposażonych domach jednorodzinnych jak i w wieżowcach, takich jak np. „Main Tower” we Frankfurcie nad Menem lub Uptown w Monachium. Instalacja oraz uruchomienie nie wymagają specjalistycznej wiedzy, a samo planowanie jest proste, co potwierdzają projektanci i wykonawcy.

Sieć o płaskiej hierarchii

LCN to rozproszona sieć o prostej strukturze umożliwiająca praktyczne zastosowania.Sieć ma tylko dwa poziomy hierarchiczne i dzięki temu może być dobrze dopasowana do struktury budynku.

Dolny poziom sieci LCN obsługuje jedno piętro lub jedną cześć budynku. Te fragmenty sieci, nazwane tutaj segmentami, łączy ze sobą sprzęg do segmentów (Arcnet). W przypadku mniejszych obiektów mających do 100 pomieszczeń sieć LCN spełnia samodzielnie wszystkie wymogi techniczne i ekonomiczne. Sprzęg do segmentów jest wymagany w sytuacji, gdy w budynku zainstalowanych jest ponad 250 modułów.
Spośród licznych obiektów referencyjnych, począwszy od willi, budynków administracyjnych, szkół poprzez areny sportowe (np. sterowanie przebiegu wyścigu na torach formuły 1 Motopark i Lausitzring), hotele różnej wielkości, aż po reprezentacyjne budowle, wybrano trzy przykłady obrazujące elastyczność zastosowania systemu LCN.

Sieć LCN w domu jednorodzinnym

Instalację sieci LCN można rozpocząć w mniejszych obiektach przy niewielkim nakładzie finansowym. Przemawia za tym wiele powodów, m.in.:
• LCN nie wymaga dodatkowej infrastruktury jak zasilacze, dławiki, filtry lub sprzęgi. Każdy moduł podłącza się bezpośrednio do sieci 230 V i jest samodzielnie funkcjonalnym modułem gotowym do pracy;
• LCN nie wymaga osobnej sieci przewodów, ale potrzebna jest jedna dodatkowa żyła w zwykłym kablu NYM / YDY;
• Jeden moduł LCN spełnia wiele zadań równocześnie. Za pomocą modułu zainstalowanego w puszcze podtynkowej można np. sterować przyciskami, a w przypadku czterokrotnych włączników standardowych EIB wykorzystywać diody statusowe jako elementy informujące o stanie odbiornika. Dodatkowo moduł ściemnia dwa obwody światła, stwierdza obecność osób za pomocą czujki ruchu, może być sterowany odbiornikiem zdalnego sterowania na podczerwień IR, reguluje temperaturę w pomieszczeniu, posiada pamięć 100 scen świetlnych, przetwarza wartości logiczne, itd.;
• LCN dobrze współpracuje ze standardową instalacją.

Klient nie musi od razu instalować sieci LCN w całym domu, lecz może później stopniowo doposażyć sieć LCN – przy założeniu, że istnieje dodatkowa żyła w kablu.

Sterowanie domem przy pomocy 14 modułów

W przykładowej willi należało zrealizować typowe funkcje mieszkalne. System LCN rozwiązał te zadania za pomocą jedynie 14 modułów. Nie były potrzebne dodatkowe kable. Prawie wszystkie moduły w poszczególnych pomieszczeniach umieszczono w puszkach podtynkowych. Tylko dwa moduły zamontowane na szynie sterują programatorem czasowym oraz włączają gniazdka, saunę oraz oświetlenie w piwnicy. Moduł montowany na szynie nadzoruje dodatkowo 8 zestyków okiennych i zapobiega sytuacji, aby przy otwartym oknie działało ogrzewanie. Wszystkie moduły podtynkowe ściemniają oświetlenie na jednym z dwóch wyjść. Drugie wyjście steruje ogrzewaniem za pośrednictwem elektrozaworów na rozdzielaczu c.o.

Jeden z modułów LCN mierzy natężenie światła w otoczeniu i steruje lampami zewnętrznymi. Wartości pomiarowe są wykorzystywane w trojaki sposób:

• w przypadku niewielkiego natężenie światła włączają się automatycznie określone lampy,

• w przypadku większego natężenia światła wyłączane są lampy wewnętrzne, a

• przy bardzo dużym natężeniu światła, dodatkowo opuszczane są żaluzje od strony południowej.

Dla klienta zastosowanie LCN oznacza istotne polepszenie komfortu w mieszkaniu:
• temperatury w mieszkaniu regulowane są zgodnie z wymaganiami,
• centralny monitoring domu,
• kompleksowe sterowanie oświetleniem we wszystkich pomieszczeniach,
• zdalne sterowanie wszystkimi funkcjami za pomocą małych pilotów na podczerwień,
• prosta obsługa wszystkich funkcji dotyczących pomieszczenia.

Obniżenie kosztów

W porównaniu z konwencjonalną instalacją zastosowanie sieci LCN obniża koszty energii o około 25%. Rzeczywisty poziom oszczędności zależy od tego, jak rozsądnie zachowywaliby się mieszkańcy domu, gdyby w budynku nie istniała sieć LCN. Jeśli w sposób zdyscyplinowany wykorzystują oświetlenie i ograniczają się tylko do krótkiego przewietrzania pomieszczeń, to sieć przyniesie mniejsze korzyści. Z reguły mieszkańcy domu zużywając energię nie zachowują się tak bardzo odpowiedzialnie. Wtedy zastosowanie sieci przynosi oszczędność nawet powyżej 25%.

Możliwa jest także mniejsza instalacja

Opisany dom jednorodzinny stanowi tylko przykład zastosowania sieci LCN. W zależności od stopnia rozbudowania systemu koszty mogą znacznie wzrosnąć albo znacznie spaść. Jeśli potrzebne jest tylko sterowanie elektrycznych odbiorników oraz komfortowe sterowanie światłem, to domem jednorodzinnym można już sterować przy wykorzystaniu 3 do 4 modułów i wyposażenia peryferyjnego. Koszty materiałowe wyniosą wtedy około 1000 euro.

Niezawodność na torze formuły 1

Dwa z czterech niemieckich torów wyścigowych Formuły 1 steruje obecnie system LCN.
Opierając się na dobrych doświadczeniach na torze wyścigowym MOTOPARK, również tor wyścigowy Formuły 1 LAUSITZRING został wyposażony w LCN. Zajmuje się on kompleksowym sterowaniem instalacji, włącznie ze sterowaniem przebiegu wyścigu, sygnalizacji świetlnej, stanowisk na trasie wyścigu itd.
Rozdzielnie połączone są przewodem tworzącym okręg LWL o długości 6 km. Wyścig sterowany jest za pomocą zhierarchizowanych tablic sterujących dla startu, stanowisk na trasie wyścigu i boksów. W takich warunkach wymagana jest bardzo duża niezawodność, funkcjonalność, stopień transmisji danych i zasięg.

Sieć LCN w wieżowcu

Wieżowiec „Main Tower” znajduje się w dzielnicy bankowej we Frankfurcie nad Menem. Obiekt o łącznej wysokości 250 m (200 m plus wieża 50 m) ma 60 pięter. Wykonania instalacji elektrycznej w tym czwartym co do wysokości budynku w Europie podjęła się firma ESA z Frankfurtu nad Menem. Instalację nadzorowało znane biuro projektwe Dörflinger. W listopadzie i grudniu 1998 r. do budynku wprowadzili się inwestor (Hessisch-Thüringische Landesbank) oraz najemcy.

Wymagania względem sieci LCN

Z niecodziennej wielkości tego obiektu wynikały także nadzwyczajne wymagania techniczne względem zastosowanej sieci LCN. Między innymi należało:
- nadzorować 2560 okien wyposażonych w żaluzje,
- wyposażyć 1500 pomieszczeń / biur w regulację oświetlenia uzależnioną od natężenia światła dziennego oraz indywidualnych potrzeb użytkownika,
- wyposażyć około 5500 lamp wewnętrznych w budynku w funkcję ściemniania,
- zapewnić wszystkim obwodom oświetleniowym funkcję pamięci do 100 scen świetlnych,
- zintegrować ze strukturą obsługi i nadzoru wyposażenie służące do prezentacji w pomieszczeniach konferencyjnych i reprezentacyjnych,
- sprzęgnąć ze sobą klimatyzację, instalację do monitoringu obiektu włącznie z instalacją przeciwpożarową,
- umożliwić kontrolę wszystkich procesów zachodzących w sieci (LCN został w tym celu wyposażony w trzystopniowy system potwierdzeń i komunikatów).

Sieć LCN może spełnić te ekstremalne wymagania. Wybór wypadł zatem na korzyść sieci LCN.

Podzespoły i instalacja

Strukturę zainstalowanej sieci przedstawiono na rysunku.

Zastosowano ponad 6000 modułów logicznych i 4500 podzespołów peryferyjnych. Łącznie za ich pośrednictwem steruje się ponad 60000 punktami danych. Odpowiada to jednej piątej maksymalnych możliwości rozbudowy sieci LCN.

W wieżowcu Main Tower zastosowano nowoczesną metodę tworzenia instalacji elektrycznej. W zakładzie producenta zmontowano wstępnie prawie 800 podrozdzielnic, każda dla maksymalnie 16 podzespołów LCN do montażu na szynie, następnie przymocowano je na dyblach do betonu. Są łatwo dostępne pod podwieszonym sufitem.

Instalację można było przetestować w pełnym zakresie już na etapie produkcji dzięki językowi programowania LCL. Montaż na miejscu był bardzo prosty. Podrozdzielnice zostały ze sobą połączone za pomocą przygotowanych wcześniej kabli. W każdym biurze znajdują się przejrzyste przyciski sterujące służące do obsługi, które mają wbudowane diody LED. – standardowe przyciski EIB. Na tych diodach widoczne są rzeczywiste komunikaty, które pochodzą bezpośrednio od sterowanych modułów LCN. Pulpity sterujące LCN rozróżniają cztery stany dla każdej diody LED: włączona, wyłączona, miganie, migotanie. Zatem 5 diod LED znajdujących się na przycisku może przedstawiać względnie dużo informacji. Wewnętrznie moduły LCN obsługują 12 diod , a płynące z nich informacje są ze sobą sprzężone i przekazywane dalej.

Oczekiwana oszczędność energii

Godnym uwagi jest fakt, że do zainstalowania systemu LCN potrzebnych było tylko kilku pracowników – wynik wstępnego zmontowania podzespołów w zakładzie producenta oraz oprogramowania LCN, które umożliwia zautomatyzowane programowanie całych pięter.
LCN nie tylko zmniejsza koszty, ale także przyczynia się do ochrony środowiska dzięki mniejszemu zużyciu energii oraz polepsza jakość życia i pracy około 3000 osób pracujących w budynku.

Na podstawie materiałów firmy LCN

Literatura:
[1] Theska, M.: LCN steht für effektiven Buseinsatz. Elektropraktiker, Berlin 53(1999)12, str. 1151-1152.