Фундамент и подземные коммуникации для мини-домика

Лето подходит к концу. Пора отчитываться, что было сделано.

После окончания строительства туалета-сарая я взялcя за фундамент ТИСЭ (столбики и висячий ростверк) для гостевого домика (мастерской) размером 6*4 с крыльцом 1.5*4 метра. Одновременно были сделаны и подземные коммуникации.

В начале августа был залит ростверк. Ростверк заливали из миксера (3,5 куба). Вот что получилось после разборки опалубки. Ростверк высотой 45 см и шириной 25 см. На одном из поперечных ребер будет перегородка. А второе сделано ислючительно для придания жесткости узкой (25 см) ленте и для уменьшения длины лаг пола.

Залили неплохо. Локальные неровности на фундаменте есть, но если положить доску 1м и от нее мерить высоты фундамента  в разных точка отличия не превышают 0.5 см.

Снизу ростверка виден подсыпанный для заливки песок. После выемки  песка, ростверк будет висеть в воздухе на столбиках. На снимке начало процесса выемки песка и замены дерна из под ростверка. Вынутый песок пошел на отсыпку вместо дерна внутри фундамента.

А это момент, окончания заливки столбиков 12 столбиков диамметром 20 см. Столбики выполнены по технологии ТИСЭ с расширением снизу, чтобы не выдавливались при пучении глины. Глубина столбиков от 150 до 170 см (из-за наклона участка). Бетон для столбиков мешал вручную. В сумме получилось чуть меньше 1 куба.

Из столбиков в ростверк выпущена арматура длинной 30 см. Верх столбиков я не стал гидроизолировать битумной мастикой от ростверка, как рекомендуется в ТИСЭ. Посчитал, что так будет крепче, когда столбики будут заодно с ростверком. Зато в ростверка из земли будет подсос влаги. Даже знаю правильно или не правильно поступил.

До заливки ростверка были проложены подземные коммуникации, чтобы после заливки внутри ростверка уже не копать. 

Для последующего ввода воды из колодца под домиком была заложена утепленная гильза на глубине 180 см (низ) из канализационной трубы 110 мм. Выход гильзы на поверхность дополнительно утеплил, поместив гильзу в короб из ЭППС (на фотографии крышка еще не накрыта). 

Также были проложена канализация из санузла и кухни. На фотографии труба канализации в процессе сборки. После она была еще утеплена. Прямо на выходе этой трубы в будущем будет сделан септик Топас, в который придет труба и из основного дома. 

Характеристики автоматических выключателей

Занимаясь проектированием щита учета, разобрался в характеристиках автоматов. При самостоятельной сборке щитов для дома нужно обязательно ориентироваться в этих характеристиках. Это позволяет обеспечить требуемую функциональность, безопасность и уменьшить стоимость собираемого щита.

Автомат не панацея от всех бед. Необходимо четко понимать от чего автомат защищает, а от чего нет. Только в этом случае можно говорить о безопасности.

При выборе автоматов даже одного производителя (я пока ориентируюсь на ABB) я столкнулся в большом разбросе цен. Автоматы различных серий и модификаций, обычно отражаемых с помощью отдельных букв в названии, могут существенно отличаться по стоимости. Понимание "что и зачем" позволяет снизить конечную стоимость.

Функции автоматов
Автомат защищает от двух событий: коротких замыканий  и перегрузок в сети. От коротких замыканий автомат защищает лишь в том случае, если при коротком замыкании в сети возникают большие токи. Это происходит далеко не всегда и зависит от сопротивления сети. Автомат также защищает от перегрузок (присутствия токов, превышающих номинальный ток автомата), отключая линию, но делает это далеко не мгновенно. Для автоматов, традиционно используемых в жилом секторе, по линии может протекать ток, превышающий номинальный в 1-10 раз.
При коротких замыканиях в линии, когда возникают не большие токи, автомат не сработает. Для отключения линий в таких ситуациях необходимо использовать УЗО.

Количество полюсов (1P, 2P, 1P+N, 3P, 4P, 3P+N)
Количество полюсов определяет количество линий, которые разъединяет автомат. В однофазных сетях применяются автоматы с одним (1P) и двумя полюсами (2P, 1P+N). В трехфазных сетях применяются автоматы с тремя (3P) или четырьмя (4P, 3P+N) полюсами. Обычно автоматы с одним полюсом используются в сетях с глухозаземленной нейтралью, когда более менее можно гарантировать отсутствие потенциала на нулевой жиле. В этом случае достаточно рвать фазу. В сетях с системой заземления TT в однофазных сетях необходимо использовать двух-полюсные автоматы, так как на нулевой жиле может появиться потенциал, отличный от нулевого. Для трехфазных сетей явной рекомендации какие автоматы лучше использовать 3-х или 4- х полюсные я пока не нашел, существуют разные мнения. Вроде как 4-х полюсные автоматы надежнее, так как разрывают и ноль, полностью отключая линию от питающей линии. С другой стороны, если ноль повторно заземлен, то его можно и не разрывать. Хотя вероятность появления на нем потенциала при авариях все таки есть.

Номинальный ток автомата (10, 16, 25 А)
Номинальный ток является основной задающей характеристикой автомата, определяющей диапазон токов при которых автомат срабатывает. Традиционным заблуждением является, что номинальный ток автомата определяет максимальный ток при котором автомат разъединяет линию. На самом деле это совершенно не так. Автоматы, традиционно применяемые в жилищном секторе (тип B и C), отключаются при токах нагрузки превышающих номинальный в 1-10 раз. Как быстро он это делает зависит от типа автомата (B, C, D).

Тип автомата B, C, D (время-токовая характеристика автомата)
Тип автомата B, C, D определяет при каких перегрузках относительно номинального тока и за какое время автомат отключает линию.

На рисунке ниже показан график времени срабатывания автомата в зависимости от отношения протекающего тока к номинальному току автомата. При больших токах, в десятки раз превышающих номинальный ток автомата, обычно (но далеко не всегда) возникающих при коротких замыканиях, автоматы всех типов срабатывают практически мгновенно. Из графика также видно, что для автоматов серий B и C токи превышающие номинальный в 1 -10 раз могут течь по линии час и более, не приводя к выключению автомата. Автоматы типа B практически мгновенно отключают линию только при токах в 5 раз, превышающих номинальный ток автомата. Автоматы типа C практически мгновенно отключают линию только при токах в 10 раз, превышающих номинальный ток автомата. Время отключения при меньших токах определяется время-токовой характеристикой автомата.

При старте современных устройств (стиральные машины, микроволновки, ....) возникают большие стартовые токи. Если бы автоматы отключались ровно при номинальных токах, то старт таких устройств бы приводил к постоянному вырубанию автоматов. Традиционно в жилищном строительстве используются автоматы типа C. Встречал рекомендации, что для повышения безопасности в доме лучше использовать автоматы типа B. При этом, может быть на отдельные устройства с большими стартовыми токами стоит устанавливать тип C. В наших магазинах традиционно продаются автоматы типа C, а тип B менее распространен.

В связи с наличием в сети токов, превыющих номинальные токи автоматов, возникает сомнение может ли в щите учета автомат выступать ограничителем мощности, который гарантирует, что потребитель использует отведенные ему 15кВт. В трехфазных линиях 380В 15кВт часто на входе щита учета ставят автомат C25А. Такой автомат вроде как выполняет функцию ограничения мощности. 25А*220В = 5,5 кВт. Именно такая мощность приходится на одну фазу в трех-фазной сети 15кВт. Но если вспомнить, что автомат с номинальным током 25А позволяет в линии течь токам превышающим номинальный в 5-10 раз (то есть 125-250А), что приводит к потреблению 75 -150 кВт, то легко понять почему такой автомат не является ограничителем мощности.

Из-за наличия токов в проводах намного превышающих номинальные токи автоматов очень важно выбирать автоматы, провода, розетки согласованным образом. Обычно считаю потребляемую мощность устройств, делят ее на 220, получая максимальные токи,
выбирают площадь жилы кабеля исходя из 8-10 А на 1мм2 и из полученной величины берут автомат.  Если таким образом считать, то для провода с жилой 2.5 мм2  нужно взять автомат 25 А. Но правильно будет взять автомат 16А, помня, что реальные токи превышают номинальный ток автомата.

Отключающая способность (4.5 kA или 6 kA)

Данная характеристика определяет ток срабатывания после которого автомат сохраняет работоспособность (то есть не выходят и строя и могут дальше использоваться). Например, автоматы серии ABB SH20X L имеет отключающую способность 4.5kA, а автоматы ABB серии S20X имеют отключающую способность чуть выше - 6kA. Серия SH200 L считается домашней версией, а S200 профессиональной. Понятно, что домашняя версия дешевле. В таких магазинах, как Леруа и К-Рауте продают в основном домашнюю версию. По идее, она достаточна для дома. Разве что встречал рекомендацию входные автоматы в счетчике учета брать с отключающей способностью 6kA.

Универсальный щит учета для систем заземления дома TN-C-S и TT

Мне необходимо собрать щит учета на 380В 15кВт на трубостойку, установленную на границе участка. Чтобы сделать это правильно необходимо определиться с системой заземления, которая будет в доме. От системы заземления в доме зависит исполнение щита учета на столбе. Так как я до сих пор не могу определиться с системой заземления дома, мне нужно собрать универсальный щит учета, подходящий для потенциальных систем заземления в доме.

В будущем мне нужно будет определиться между двумя вариантами системы заземления в доме: ТТ и TN-C-S. В этом посте не буду останавливаться на их отличиях, недостатках и преимуществах, предпосылках к выбору той или иной системы заземления. Отложу этот вопрос на потом.

Мне до сих пор не очевидно какую из двух рассматриваемых систем заземления для дома выбрать. Существуют разные мнения и рекомендации. При этом, щит учета надо уже собрать и подключить электричество для электроснабжения стройки. И хорошо бы собрать щит учета так, чтобы потом его не переделывать. Для этого нужно собрать щит учета, который бы подходил для обеих рассматриваемых систем заземления в доме.

Прежде чем пуститься в изложение подробностей описания решения, сразу скажу, что универсальный щит учета на столбе должен быть выполнен под систему заземления в доме TN-C-S. Такой щит учета можно использовать и для системы заземления в доме TT. При определенном исполнении щит учета для системы заземления дома TT будет отличаться от щита для системы заземления дома TN-C-S только количеством жил уходящего в сторону дома кабеля.

Но сначала еще раз о входе в щит учета. У нас в поселке на столбах проведен 4-х жильный СИП-кабель. У него 4 жилы: три фазы и так называемый PEN проводник. PEN проводник может выполнять две функции для системы электроснабжения дома: PE (защитного заземления) и N (рабочего нуля). Функция PE (защитного заземления) входящего кабеля используется только в системе заземления дома TN-C-S. В системе заземления дома ТТ используется только функция N (рабочего нуля).

Для возможности организации системы заземления дома TN-C-S необходимо в щите учета (до счетчика) обеспечить разделение приходящего с воздушной линии PEN проводника на PE (защитное заземление) и N (рабочий ноль) проводники. Данное разделение необходимо делать именно в щите учета, а не в доме (ответ почему - оставлю на потом).  В этом случае от щита учета к дому должен пойти 5-ти жильный кабель: 3 фазы+N+PE (плюс может  быть еще броня кабеля при прокладке под землей).

Для системы заземления дома TT входящий PEN проводник проходит через щит учета в неизменном виде и идет дальше в дом, на разделяясь на PE и N проводники. В системе заземления дома TT будет использоваться только функция N (рабочего нуля) от PEN проводника.  Функция PE (защитного заземления) в системе заземления TT дома реализуется независимым образом. Функция PE входящего СИП кабеля в системе заземления TT дома не используется.

Таким образом в зависимости от используемой системы заземления дома от щита учета в дом должен прийти кабель либо с 5 жилами, либо с 4 жилами. Универсальным решением (но более дорогим) будет проложить 5-жильный кабель от щита учета до дома. Это позволит на стороне дома в дальнейшем реализовать систему заземления как TN-C-S, так и TT (просто игнорируя PE жилу).

Ниже представлена принципиальная каноническая схема организации разделения PEN на PE и N в металлическом щите учета для организации системы заземления дома по системе TN-C-S. В схеме для разделения PEN на PE и N используется две медные шины, соединенные медной перемычкой.  В данной H-образной шине есть три логических участка: PEN (зона входящего кабеля), PE (зона защитного заземления) и N (зона заземленного рабочего нуля). Важно, что рабочие токи текут только по участкам PEN и N и не текут на участке PE.

Все приведенные в данном посте схемы взяты мной из альбома пользователя Avs7153, в котором есть и другие схемы щитов учета. Схемы различаются в зависимости от расположения щита учета относительно дома, применяемой системы заземления дома, корпуса щита учета (метал/пластик), применяемой системы заземления самого щита учета.

Приведенная выше схема "принципиальная" потому, что иллюстрирует только принцип разделения PEN на PE+N и в ней возможны другие варианты состава устройств и их номиналов ( в частности входного автомата и селективного УЗО).

В принципе, шины можно было бы установить без изоляторов. Но если их установить на изоляторах, это позволит легко перевести щит учета с системы заземления TN на систему заземления TT. Но это вроде бы не рекомендуется делать.

В том же альбоме Avs7153 представлена упрощенная (и менее наглядная) версия щита учета для организации системы заземления дома TN-С-S. В этой схеме шина PE и N объединены на одной медной шине. Порядок следования контактов на медной шине важен, так как необходимо обеспечить отсутствие протекания рабочих токов по части шины PE.

Вторая схема более компактная. Но с ней есть вероятность появления ошибок при подключении к шине. Сам я пока не решил какую версию буду использовать: каноническую (первую) или компактную (вторую).

И наконец, на схеме ниже изображена принципиальная схема щита учет под систему заземления дома ТТ. Видим, что данная схема отличается от компактной схемы для системы заземления дома TN-C-S только отсутствием PE жилы в уходящем к дому кабеле. Все остальное полностью идентично!

В обозначениях на схемах выше TN/TN-C-S и TN/TT до слэша указан тип систем заземления щита учета, после слэша - тип систем заземления дома. В всех случаях для щита учета используется система заземления TN, что означает повторное заземление PEN проводника в щите учета.  Заземление металлических частей щита учета защищает человека попадания фазы на детали металлического щита учета.

Все представленные выше схемы щитов учета предназначены для установки щита на расстоянии от дома в металлическом корпусе. При установке щита учета на фасаде или в пластиковом корпусе схемы будут другие. Также есть варианты данных схем, которые больше любят сетевики. В этих вариантах входной PEN идет сразу на счетчик. Но это менее правильный вариант для клиентов. Чтобы реализовать более привильные схемы приходится шину пломбировать, наряду со счетчиком и входным автоматом.

Подводя итог, скажу, что поставив такую цель очень легко реализовать универсальный щит учета, применимый для организации системы заземления дома по системам TN-C-S и TT. Отличия будут только в количестве жил уходящего в сторону дома кабеля. Если заложить кабель с 5 жилами, то мы получаем возможность на стороне дома реализовать как систему TN-C-S, так и TT без изменения щита учета и без замены кабеля.