Elektroinstalace
Elektrika pod deskou
Na elektriku musíme myslet už při kopání základů. Musíme do domu zatáhnout přívod a do výkopu položit uzemění. Já jsem ještě položil kabel na zahradu a v podsypu pod základovou deskou jsem položil vedení od rozvaděče do dílny a do technické místnosti. Vše na čem záleží, dáváme do husích krků s dostatečným průměrem a necháváme dostatečně dlouhé konce! Nějak jsem neodhadnul výšku podsypu + tloušťku desky + výšku rozvaděče a dva kabely mám krátké. Navíc jsou v husím krku dost natěsno a po zatížení deskou s nima nehnu :-( tak jsem to musel nastavovat lisovacíma spojkama a přetáhnout smrštivou bužírkou. Položil jsem tam i další prázdné husí krky, určitě se někdy hodí.
Zásuvky
V různých diskusích na netu jsem četl, proč se lidi bojí z betonových tvárnic stavět. Nelíbí se jim doporučované vnitřní zateplení a nevědí, jak v tom při vnějším zateplení tahat rozvody. Měl jsem určitou představu, jen jsem nevěděl co je tam za problém, proč to lidi takhle dávno nedělají. S 10 cm EPS v podlaze fakt neřeším, kde tahat vodu a odpady. Navíc tohle nepotřebuju tahat po celém baráku. Tahat ale silovou elektriku v drážce v EPS, to se mi jako elektrikářovi opravdu nelíbí. Vím že se dá napočítat větší průřez vodičů s ohledem na špatné (skoro žádné) chlazení a na umístění v hořlavém prostředí, ale tohle opravdu raději ne. Elektrika patří do nehořlavé zdi. V podlaze budu tahat sdělovací a datové rozvody a taky zálohované napájení 12V. To by se hřát nemělo.
Je tady ale jedna podmínka. Je potřeba být rychlejší než zedníci a ti mě taky překvapili. Tak mám zásuvky místo plánovaných 30 cm ve výšce 50 cm nad podlahou (60 nad deskou) - přišel jsem když už měli založené rohy. V tvárnicích jsem vyřezal kousky výztužných žeber (flexkou to jde opravdu rychle), husí krk se pokládal na maltu a na něj tvárnice. Zedníky to nijak nezdržovalo. U rohových tvárnic Neico s kulatýma dírama taky nebyl problém. Husí krk projde mimo zalévací díru a vytvoří oblouk s poměrně velkým poloměrem, takže protahování vodičů bude snadné. Zásuvky mohu dělat dodatečně a kdekoliv. Stačí příslušným vrtákem udělat díru pro krabici, sáhnout do dutiny pro husí krk, přestřihnout a vytáhnout z něj dráty. Dveře na terasu bylo nutné podejít, k tomu zase posloužila zalévací díra.
Tyhle věci si na stavbě musí asi pan domácí ohlídat sám. Chtít po zedníkách aby do zdi zakládali kabely a husí krky podle výkresu a na nic nezapomněli, asi by to nedopadlo dobře. Platit týden elektrikáře aby chodil po stavbě a čekal kdy co bude hotové, to by se dost prodražilo. Dodatečné řezání vodorovných drážek do tvárnic zase narušuje jejich pevnost. Svislé drážky by měly být bez problémů.
Vypínače
Po vyzdění těsně pod věnec jsem obešel otvory pro dveře, v rohových tvárnicích navrtal díry pro krabice na vypínače a husí krk vytáhnul nahoru. Kde jsou dveře ven, provrtal jsem tvárnici těsně po okraji zalévací díry a protáhnul husí krk pro vypínač venku. Ten už nebude ve zdi, ale v polystyrénu. Z 5 cm polystyrénu jsem si vyřezal kolečka a zacpal díry pro krabice, aby tudy při zalévání nevytékal beton.
Nastávají i první komplikace. Dotaz na ženu, kde že bude stát v koupelně pračka (kde vyvést kabel z příčky). Chvíle přemýšlení, konstatování že se vedle sprchového koutu nevejde. Teda vešla by se, ale sprchový kout by musel být otočený ke dveřím a ne k oknu. Její dotaz jak je to s elektrikou, vodou a odpadem pod schody (technická místnost) - a je to jasné :-( Bude tam ještě tepelné čerpadlo, bojler, zálohovací baterie (pro nouzové osvětlení a pro další věci), moc místa tam nezbyde. Takže další rozhodnutí - před technickou místností nebude klasická příčka s dveřmi. Jen jakási shrnovačka, aby byl volný přístup ke všemu. Bude dořešeno později. Zásuvka v koupelně bude potřeba nad umyvadlem, na druhé straně než kam vede kabel. Ale obvodová zeď už stojí - tak přece jen řezání drážky do hotové stěny :-( Později si ještě vzpomněla na infrazářič...
Po vyzdění příček jsou všude připravené trasy pro elektroinstalaci. V celé obvodové zdi husí krk pro zásuvky (budou podle uspořádání nábytku doplněny později), u (elektrifikovaných) příček díry pro krabice a z nich odbočuje husí krk do příčky. U všech dveří jsou krabice pro vypínače a husí krky vytažené vyřezanýma dírama v tvárnicích nad strop. Stačí jen natahat dráty, osadit krabice...
Sádrování krabic
Původní představa že navrtám díru, husí krk ve zdi přestřihnu a založím do krabice, byla nereálná. Je vmáčknutý do malty a dobře tam drží, ale není to problém. Díry pro krabice, kde je již trubka ve zdi založená jako průběžná, je nutné vrtat tak, aby spodní okraj díry byl asi 1 cm nad spodním okrajem tvárnice. V krabici je potřeba udělat větší díru, aby se v trubce dalo proříznout dostatečně velké okénko pro manipulaci s vodiči. Snad to revizák přežije :-)
Sádrování krabic bylo trochu komplikovanější. Dutina v tvárnici je příliš velká a bál jsem se, že na 2 cm vrstvě betonu nebude krabice držet dostatečně. Chtělo to namíchat hustou sádru tak aby nestékala a nanést jí dovnitř okolo díry tolik, aby se chytla i na zadní stěnu dutiny. Nejprve jen do stran, z hora by sádra padala. Po částečném zavadnutí jí bylo možné nanést i nahoru. Pak vmáčknout krabici a omazat sádrou okraje. Na jednu krabici jsem spotřeboval půl kila sádry, ale nic lepšího jsem nevymyslel.
Po částečném zatuhnutí, aby se krabice nehnula, odstraníme přebytečnou sádru z trubky, očistíme aby tam nepadaly drobky a v trubce vyřízneme okénko. Konec protahovacího péra sice musíme lovit pinzetou, ale protahování drátů jde celkem bez problémů.
Krabice, ve kterých trubka končí, se ukázaly jako větší problém. Krabice s nasazenou trubkou nejde do zdi zamáčknout, příčí se. Někde jsem musel kousek tvárnice odseknout, někde stačila hrubá síla. Doporučuju si to odzkoušet předem, ještě bez sádry.
Světla
Jdeme s dobou. Žárovky nám EU zakazuje, převážně čárové spektrum kompaktních zářivek ("úsporných žárovek") je nepříjemné na oči. Budoucnost patří osvětlovacím LED diodám.
Nejjednodušší by bylo použít LED žárovky, jenže vzhledem k svým rozměrům mají omezený výkon a hodí se jen na osvětlení menších prostorů. I přes relativně vysokou účinnost LED diod se jen 15% přiváděné energie mění na světlo a zbytek na teplo, které se musí uchladit. Teplota čipu LED diody nad 80 st.C podstatně zkracuje životnost ledek. Zavřít 10W LED žárovku do kouličky je docela problém, protože se tam nedostatečně chladí a dlouho nevydrží. Problém levných čínských LED žárovek je i v provedení jejich napájecí části, která má též za následek podstatné omezení životnosti LED diod.
Pokud potřebujeme od svítidla dostatečný výkon, je rozumnější řešit celé svítidlo konstrukčně. Použít vhodné výkonové LED diody nebo moduly, zajistit pro ně vhodné napájení a dostatečné chlazení. Já jsem zvolil řešení, kdy rozměrné chladiče jsou v sádrokartonových stropech a přes svítící "díru ve stropě" se dá buď rámeček pro halogenku (místo žárovky je vloženo matné sklo), nebo ploché stropní svítidlo. Zatím co takto vytvořené bodovky nechávají strop neosvětlený, sklo stropního svítidla strop osvětlí. Obojí lze výhodně kombinovat.
Moje první pokusy s čínskýma ledkama skončily tím, že odstín teple bílé je naprosto nevyhovující a ledky skončily v bodovkách ve vnějším osvětlení domu.
Pro interiér jsem zkoušel ledky Cree XP-G a Osram Olson square. Vytvořil jsem moduly se 7 ledkami s příkonem 22W a se světelným tokem cca 1500 lm (asi jako žárovka 125W). Výkon modulů lze regulovat buď ručně trimrem na předřadníku, nebo u vybraných svítidel dálkovým ovladačem. Problém obou typů ledek s barevnou teplotou 3000K a s indexem CRI 80 až 85 byl v tom, že teple bílá není žlutá jako u žárovkového světla, ale růžová. Pro ledky Osram jsem si nechal vyrobit hliníkové plošné spoje a planžetu pro nanášení pasty. Růžový odstín jsem se pokoušel korigovat přidáním žluté, ale ta jen z růžové dělala oranžovou. Nakonec se osvědčila kombinace se zelenou, která v původním spektru ledek byla zastoupena nedostatečně. Malý přídavek zelené převedl růžovou přibližně na žlutou a zároveň se zvýšila barevná teplota světla z 3000 na cca 3300K. Světlo je příjemnější. Jsou to dodatečné úpravy na hotové desce, uznávám že je to tam nabastlené
Až po vyrobení většiny osvětlovacích modulů se objevily ledky Oslon square s novou generací luminoforu. Typická hodnota indexu barevného podání CRI je 96. Koupil jsem ledky 3000K a 4000K, jejich kombinací jsem vytvářel moduly s barevnou teplotou 3300 a 3700K. Ledka 3000K svítí stejně jako obyčejná žárovka, 3300K je velmi podobné halogence. Tyto moduly nakonec byly osazeny do obytných místností, korigované moduly s ledkami s CRI 80 skončily v ostatních prostorech domu.
Napájení ledek
Pro napájení LED modulů lze koupit komerčně vyráběné proudové zdroje napájené z 230V, nebo lze vytvořit soustavu s centrálním zdrojem DC napětí a použít menší a účinnější předřadníky napájené malým napětím. Zvolil jsem druhou možnost především proto, že lze snadno kombinovat napájení z rozvodné sítě s napájením ze solárního panelu a z baterie. Třífázově napájený zdroj s 12 cestným usměrňovačem má zvlnění jen 5% a nepotřebuje filtrační kondenzátory. Právě ty nejvíc omezují životnost spínaných zdrojů. Zatím co spínaný zdroj může mít životnost několik málo let, dobře dimenzované a jištěné trafo je snad nezničitelné. Zdroj je doplněn přepěťovými ochranami, aby se nestalo, že po bouřce budeme potmě. Pro usměrňovač jsou místo diod použity spínače s tranzistory MOSFET, které výrazně zlepšují účinnost zdroje a snižují jeho ohřev.
Účinnost zdroje je důležitý parametr a zejména u trvale běžícího centrálního zdroje je nutné brát v úvahu nejen účinnost při různém zatížení, ale i spotřebu při chodu naprázdno. Zatím co svítíme jen několik hodin denně, zdroj běží naprázdno celý zbytek dne. Pokud k svítidlům přivádíme 230V a předřadník máme až za vypínačem, zajímá nás pouze jeho účinnost při zatížení.
Minimální příkon naprázdno mají toroidní transformátory na orientovaných plechách, lze je objednat i se sníženým sycením. Pro 3-fázový transformátor pak musíme použít tři samostatné transformátory. O něco hůř jsou na tom jádra Unicore. Jsou též na orientovaných plechách, ale na plechách jsou ohyby, kde je krystalická struktura narušená a to už ztráty zvyšuje. Výhodou jader Unicore je, že máme jeden 3f transformátor. Ještě o dost hůř jsou na tom klasické EI plechy z křemíkové oceli.
Pro zdroj jsem si nechal vyrobit tři 200W toroidy se sníženým sycením a s dvěma sekundáry. Jeden je zapojen do hvězdy, druhý do trojúhelníka pro získání 6-fázové soustavy pro usměrňovač. Příkon trafa naprázdno je 0,9W, pro tři trafa 2,7W. Výpočet průběhu účinnosti trafa ze změřených parametrů je dole v odkazech přímo s parametry tohoto trafa. Výpočet platí pro odporovou zátěž. S usměrňovačem to vychází hůř, ale pro hrubou orientaci to snad stačí.
Trafo má maximum účinnosti nad 95% mezi 10 a 60% zatížení. Uvažujme příklad, že svítíme 6 hodin denně a po tuto dobu zdroj zatěžujeme průměrně 1/3 výkonu, tedy 200W. Při chodu naprázdno 18 hodin denně, příkonu 3W a ceně el. energie 3Kč/KWh spotřebuje zdroj ročně 20 KWh za 60 Kč. Při zatížení výkonem 200W po dobu 6 hodin denně a při účinnosti zdroje 95% spotřebuje zdroj na ztrátách ročně
Trochu mě od centrálního zdroje odrazovalo to, že vytvářím systém, který mimo mě už nikdo nedokáže udržovat, nebo rozšiřovat. Ani to však není pravda. Předřadníky napájené DC napětím se už koupit dají, zrovna tak jako nejrůznější LED moduly. Rozvod DC napětí pro LED osvětlení dávno není tak úplně exotická záležitost. Jediný problém je, že na takový rozvod nepřipojíme klasický lustr s žárovkami.
Praktická realizace osvětlení probíhala během stavby poněkud překotně. V době montáže byly dostupné jen ledky s CRI okolo 80, které se ženě moc nelíbily. Ale věřil jsem že to nějak dořeším. Před realizací stropů jsem si vyrobil z Al plocháče a plechu chladiče, o kterých jsem nevěděl, jestli budou v uzavřeném prostoru mezi sádrokartonem a vatou stačit. Nakonec je při příkomu modulů 22W teplota pod 50 st.C, chladiče by snesly výkon přes 30W.
Rozhodnutí dělat všechno jen na ledky, bez možnosti přejít na soustavu 230V, jsem se trochu bál. V přízemí, kde jsou dráty v trubkách, jsou jiné barvy vodičů a netahá se ochranný vodič. V podkroví jsou kabely CYKY. Tam nastal zase jiný problém, při manipulaci s tvrdým kabelem neroztrhnout parozábranu. Chtělo to měkký kabel.
Používané průřezy vodičů jsou různé. Pro jištění jednotlivých okruhů pojistkou 5A vyhovuje minimální průřez 1mm2. Lanka 1mm2 ve dvojitých dutinkách lze pohodlně připojit do pružinových svorek v předřadníkách. U malého napětí je nutné hlídat úbytky na vedení nejen kvůli ztrátám, ale je nutné též kontrolovat, aby zkratový proud byl dostatečný pro přerušení pojistky. Tam kde by vzhledem k vzdálenosti vycházely velké úbytky, jsou použity vodiče 1,5 a 2,5 mm2. Výpočet ztrát a kontrola průřezu vedení v Excelu je dole v odkazech.
Při návrhu osvětlení jsem nevěděl, jaký příkon bude stačit. Obyvák spojený s kuchyní má
Nakonec mám v obyváku nad budoucí sedačkou tři bodovky po 1500 lm, centrální ploché svítidlo (zatím svítí díra ve stropě) a nad jídelním stolem budou viset tři svítidla s menším výkonem (moduly se třemi LED, cca po 650 lm). Dohromady cca 120W. V prostoru kuchyňské linky jsou čtyři bodovky, celkem cca 90W. Přesto že místnost není vymalovaná a na zemi je černá IPA, dosahuji v obyváku nad sedačkou 250 lx a v kuchyni 400 lx. Ledky s indexem
Komponenty pro LED osvětlení
Protože jsem se LED osvětlením zabýval víc a musel jsem vyřešit různé technologické problémy, jsem nyní schopný LED moduly a některé další komponenty vyrábět i komerčně. Vše je možné najít v komerční části stránky.
Užitečné odkazy
doporučené intenzity osvětlení
další doporučené osvětlení
domácí měření spektra světla
výpočet účinnosti, světelného toku a dalších věcí z katalogových údajů ledek
výpočet DC rozvodu - ztráty na vedení, jištění, zkratové proudy
Výpočet průběhu účinnosti trafa ze změřených parametrů
.