WIEŚCI Z WARSZTATU
Jakie przewody zastosować? Jak zabezpieczyć instalacje 12 V i 230 V? Wreszcie, jaki akumulator postojowy wybrać? Wykonanie instalacji elektrycznej w kampervanie wydaje się najprostsze – należy zgodnie z założeniami obliczonego bilansu energetycznego dobrać kable i rozprowadzić po zabudowie typu furgon. A tymczasem…
To już wiemy z poprzedniego artykułu, zanim przystąpimy do izolacji akustycznej i termicznej kampervanów, warto zdecydować się na układ funkcjonalny wnętrza. Po prostu każdy projekt aranżacji pojazdu w dużej mierze determinuje prace związane z rozprowadzeniem okablowania w zabudowie kempingowej.
Podejmując się wykonania instalacji w zabudowie typu furgon, miejmy na uwadze bezpieczeństwo. Surowe, ekstremalne warunki środowiskowe, na jakie narażona jest instalacja elektryczna, to wystarczający powód, by jej wykonania podjęła się osoba kompetentna, a podłączaniem urządzeń na 230 V zajął się ktoś z uprawnieniami elektrycznymi. Powód jest prozaiczny. Instalacja elektryczna zwykle pali się od źle dobranych przewodów lub co gorsza – przecierającej się na ostrych krawędziach wiązki okablowania.
W średniej wielkości furgonie (np. Ducato L3h2), który poddano adaptacji na cele caravaningowe, przyjdzie nam ułożyć ok. 5 m przewodów o przekroju 35 mm2 (pomiędzy akumulatorem pojazdu i stacjonarnym oraz do przetwornicy 12/230 V), jakieś 25 m np. 8 mm2, a do tego dwukrotnie więcej okablowania systemowego – do sterowania odbiornikami mocy z poziomu zintegrowanego pulpitu. To oznacza kilogramy miedzi. Nie dość, że drogiej, to jeszcze ciężkiej. Pokusę „odchudzania” warto tym bardziej wziąć sobie do serca, pamiętając, że producenci seryjnych pojazdów całkiem niedawno poczynili kolejny krok w stosowaniu wiązek elektrycznych o przekroju mniejszym niż 0,35 mm2 (rozmiar 22). W zamian powszechniej stosuje się te ultra cienkie, tj. 0,13 mm2 (rozmiar 26). Z uwagi na rozmiar i złożoność architektury instalacji elektrycznej w kampervanie może się okazać, że poczynimy wiele w zakresie oszczędności masy własnej. Ale i tu uwaga. Właśnie ze względu na kwestie bezpieczeństwa lepiej… przewymiarować.
Zagrożenie porażeniowe i pożarowe
Jakie błędy pokutują w amatorskich/rzemieślniczych realizacjach instalacji elektrycznej? Poniższa lista powstała na podstawie doświadczeń firmy Skylark Polska, która jest autoryzowanym punktem serwisowym: Webasto, Eberspaecher, Diavia, Waeco, Dometic, Indel, WhisperPower.
Jaka grubość kabli?
W zasobach Google znajdziemy pomocne kalkulatory prądowe. Wystarczy podać napięcie, pobór prądu interesującego nas odbiornika mocy, by poznać optymalną długość okablowania. Wszak opór rośnie z długością.
– Projektując kampervana, trzeba się zastanowić, jakie urządzenia będę chciał zainstalować, a jeśli już podejmę decyzję, warto zapoznać się z ich parametrami urządzeń i instrukcjami montażowymi, skoro większość producentów zamieszcza informację o przekrojach kabli zasilających w zależności od długości liczonej od akumulatora do samego urządzenia – przybliża wytyczne producentów urządzeń do zabudowy Adam Małek z serwisu Tredon, która to spółka jest generalnym przedstawicielem firmy Truma w Polsce.
– Przykładowo, w instrukcji dla Trumy Combi D6 jest zamieszczona tabela. I tak dla kabla o długości do 5 m stosujemy przekrój 4,0 mm2, a 6 mm2 dla długości do 7,5 m. To istotne, ponieważ trafiają do nas kampery cierpiące na problemy związane ze złym doborem przekroju. Pierwotnie miało być zainstalowane combi gazowe, a ostatecznie ma być… dieslowskie. Gdy ma takie pracować, wykorzystując te same kable zasilające, pojawia się problem. Efektem tego jest znaczny spadek napięcia na urządzeniu podczas odpalania (obniżone napięcie to obniżona moc sztyftu żarowego i trudniejszy zapłon), co jest jedną z przyczyn dymienia urządzenia podczas odpalania. Otóż combi gazowe ma znacznie mniejsze zapotrzebowanie prądowe, więc wymaga mniejszych przekrojów kabli.
Skropliny wody i instalacja elektryczna
Skoro jesteśmy przy ogrzewaniu postojowym. Urządzenie Combi D6 E jest wyposażone w dodatkowe elektryczne grzałki prętowe do pracy z napięciem sieciowym 230 V. Projektując doprowadzenie przyłącza elektrycznego, należy tak ułożyć przewody, aby nie zostały przetarte z czasem użytkowania. Na ostrych krawędziach, na przepustach przez ścianki metalowe, należy dodatkowo zastosować tulejki lub profile chroniące krawędzie. Przewody przyłączeniowe nie mogą być mocowane na metalowych powierzchniach urządzenia – na rurze wydechu ani na rurach ciepłego powietrza, nie mogą się też z nimi stykać.
Nie trzeba specjalnie dowodzić, że wilgoć jest największym wrogiem. Pamiętajmy, by wszystkie przyłącza odbiorników mocy wykonać nieprzerwanymi przewodami. Zapobiega to dostawaniu się skroplonej wody po przewodach przyłączeniowych do wnętrza urządzenia. Mając na uwadze ryzyko porażenia prądem, przed rozpoczęciem pracy przy częściach elektrycznych urządzenie musi zostać odłączone od zasilania energią elektryczną. Wyłączenie na panelu obsługi jest niewystarczające! Analogicznie, w przypadku spawania elektrycznego jakiejkolwiek części karoserii kampervana należy odłączyć urządzenie od instalacji elektrycznej pojazdu.
Najwięcej trudności sprawia ustalenie charakterystyki pracy posiadanych odbiorników, a szczególnie klimatyzacji postojowych, których nominalny pobór prądu to ok. 4 A/230 V, ale zwykle prąd rozruchowy sprężarki sięga 6-9-krotności mocy nominalnej, dlatego zdecydowana większość z nich posiada wbudowany „miękki start”, ale de facto nie wiemy, jak dokładnie wygląda pobór prądu.
– Jeśli ktoś nie ma wielkiego pojęcia, to warto rozważyć wybór fabryczny producenta klimatyzacji. Godnym polecenia rozwiązaniem będzie na przykład klimatyzacja Dometic Freshjet 2200 i zestaw DC-KIT, bo w takim zestawie jest m.in. przetwornica o mocy ciągłej 1800 W i 3600 W przez 2 s – radzi Kamil Kowieski, specjalista ds. techniczno-handlowych w firmie Skylark Polska.
Sugestia ta jest o tyle ważna, że niestety wielu tanich producentów mocno zawyża paramenty przetwornic. Nasi rozmówcy dowodzą, jak często wymieniali już „mocne na papierze” przetwornice o rzekomej mocy ciągłej 3000-6000 W.
Aby uniknąć strat napięcia i mocy, należy zastosować jak najkrótszy i w miarę możliwości niełączony kabel. Z tego względu warto unikać korzystania z dodatkowych przełączników, wtyków lub listew zasilających. Przekrój kabla określa się w zależności od jego długości – tu kalkulator dla lodówek kompresorowych z serii Dometic RC 10.4T 70
Ładowarki PerfectCharge DCC mogą ładować akumulatory wykorzystywane w pojazdach z Euro 6 bądź zapewniać im napięcie konserwacyjne przy wytwarzaniu energii elektrycznej. Podczas jazdy ładują akumulatory wykorzystywane na pokładzie pojazdu
Instalacja elektryczna samochodowa vs okablowanie zabudowy
W naszych rozważaniach w ogóle pominęliśmy postęp generacyjny. Co innego wziąć na warsztat takiego Mercedesa-Benz MB100 (W631), a co innego najnowszą generację furgonów stanowiących wdzięczne bazy do realizacji kampervanów. Co je różni? Przede wszystkim poziom zaawansowania elektroniki, by wspomnieć podzespoły pracujące na napięcie 48 V. Przykład? W 2017 r. Valeo zaczęło dostarczać systemy alternatorów iBSG 48 V z wbudowaną elektroniką na pierwsze wyposażenie samochodów. Oprócz działania jako alternator i rozrusznik, system ten spełnia cztery dodatkowe funkcje, które zmniejszają zużycie paliwa. Alternator ładuje akumulator w celu wspomagania silnika i zasilania układów stanowiących wyposażenie pojazdu. Wspomaga silnik, gdy pojazd jedzie ze stałą prędkością (na przykład na głównych autostradach), aby zmniejszyć zużycie paliwa. Generuje dodatkowe doładowanie silnika podczas przyspieszania. I pozwala hybrydom na jazdę w trybie 100% elektrycznym na krótkich dystansach.
Idźmy dalej. Współczesne pojazdy seryjne (taki np. najnowszy Fiat Ducato czy Man TGE) najeżone są rozlicznymi systemami ADAS, gdzie dane z czujników są zbierane i wysyłane do urządzeń wykonawczych za pomocą różnego typu magistrali przesyłowych, np. LIN czy CAN. Co więcej, nowoczesne sieci pokładowe są wyposażone także w komunikację Bluetooth i Wi-Fi, która również jest podatna na zakłócenia. Wszystko to sprawia, że kwestia ciągłości ich funkcjonowania nabiera kluczowego znaczenia dla bezpieczeństwa użytkowników pojazdu – w tym przypadku pojazdów po przebudowie na kempingowy. A to przekłada się na wzrost wymagań względem urządzeń elektronicznych, które powinny nie tylko być odporne na zakłócenia, ale również same ich nie emitować.
W pierwszym przypadku – licząc od normy Euro 6 wzwyż, zajdzie potrzeba zastosowania „inteligentnej” komunikacji między dwoma akumulatorami, by taki nowatorski alternator (mowa o systemie start-stop) „widział” stan napięcia akumulatora postojowego. Rozwiązaniem będzie inwestycja w przetwornicę sinusoidalną z wbudowaną ładowarką akumulatora, która nie dość, że działa jako przetwornica i ładowarka, to pełni funkcję generatora (funkcja napięcia z sieci) i gwarantuje podział mocy: urządzenie zasila podłączone odbiorniki napięciem 230 V i jednocześnie ładuje akumulator. Druga kwestia zahacza o wymogi prawne.
Kompatybilność elektromagnetyczna – ElectroMagnetic Compatibility (EMC)
Otóż zgodnie z najnowszą dyrektywą Unii Europejskiej każda instalacja 230 V w pojeździe powinna zostać wyposażona w bezpiecznik różnicowoprądowy.
– Wątek ten można by zamknąć w jednym zdaniu: każdy podzespół elektryczny/elektroniczny kampera musi przed dopuszczeniem do sprzedaży uzyskać potwierdzenie zgodności z wymaganiami opisanymi w dokumentach normatywnych dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) – wyjaśnia Daniel Sterniczuk, kierownik Laboratorium Elektroniki i Akustyki, Sieć Badawcza Łukasiewicz – Przemysłowy Instytut Motoryzacji.
– Zagadnienie jest oczywiście dużo bardziej złożone, są różne wyjątki, ale to stwierdzenie jest na ogół prawdziwe. Urządzenia montowane w kamperach dzielą się na dwie główne grupy: zasilane z 12 V (DC) instalacji pojazdu oraz te zasilane z sieci publicznej 230 V (AC). Ten podział można, stosując pewne uproszczenia, przypisać do obowiązujących dokumentów normatywnych i idących za nimi procesów administracyjnych dotyczących dopuszczenia do sprzedaży.
I dodaje, że obecnie obowiązują wymagania normatywne w procesach: homologacji pojazdów i ich podzespołów zgodnie z odpowiednimi Regulaminami EKG ONZ (lub równorzędnymi dyrektywami; dla EMC jest to Regulamin EKG ONZ nr 10) – warunek konieczny do dopuszczenia urządzeń i pojazdów do użytkowania w publicznym ruchu drogowym; potwierdzenia zgodności z Dyrektywami Nowego Podejścia (oznakowania CE) – warunek konieczny do wprowadzenia na rynek Europejskiego Obszaru Gospodarczego (dla EMC – 2014/30/UE).
Jak wiemy, homologację może uzyskać cały zabudowany pojazd lub jego pojedyncze podzespoły/urządzenia. Natomiast oznakowanie CE dotyczy jedynie urządzeń.
Co to oznacza dla nas?
Odpowiedzialność za potwierdzenie zgodności urządzeń ponoszą ich producenci, natomiast za pojazd (np. kamper) osoba/firma zabudowująca.
– Zatem aby nie mieć problemów z potwierdzeniem zgodności pojazdu z wymaganiami, należałoby wybierać do zabudowy takie podzespoły, które były przebadane na zgodność w zakresie EMC i mają potwierdzenie zgodności w dokumentacji – radzi specjalista z Łukasiewicz-Przemysłowego Instytutu Motoryzacji.
– W odniesieniu do niezawodności i bezpieczeństwa kampera kompatybilność elektromagnetyczna jest niezwykle istotna, ponieważ niespełnianie przez jakiekolwiek urządzenie określonych wymagań może doprowadzić nie tylko do zaburzenia funkcjonowania, ale też do ich uszkodzenia, któremu niekiedy mogą towarzyszyć zwarcia, iskrzenie i wysokie temperatury w instalacji elektrycznej.
Trzeba wiedzieć, że kompatybilność elektromagnetyczna to zbiór elementarnych zjawisk elektromagnetycznych. Zjawiska te są tym bardziej złożone, im więcej urządzeń współpracuje ze sobą w danym środowisku elektromagnetycznym. Przyjęło się mówić, że urządzenia/pojazdy nie powinny „siać”, czyli emitować fal elektromagnetycznych, które mogłyby zakłócać pracę innych urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Te same urządzenia/pojazdy powinny być również odporne na oddziaływanie fal elektromagnetycznych emitowanych przez inne urządzenia. Dlatego kompatybilność elektromagnetyczną ocenia się na podstawie serii pomiarów poziomu mocy i widma emitowanych zaburzeń, a także na podstawie sprawdzenia odporności na znormalizowane zewnętrzne zaburzenia elektromagnetyczne.
– Częścią wspólną zakresu badawczego urządzeń 12VDC i tych zasilanych z 230VAC są pomiary tzw. zjawisk promieniowanych: emisji zaburzeń promieniowanych z urządzenia, ale też odporność na pole elektromagnetyczne emitowane z innych urządzeń. Obszarem badawczym różniącym obie te grupy są pomiary tzw. zjawisk przewodzonych. Różnica wynika oczywiście ze źródła zasilania i standardowej instalacji elektrycznej, z którą współpracują takie urządzenia. Podczas tych badań sprawdza się, czy urządzenie może zaburzać pracę innych oraz czy samo nie jest podatne na takie zaburzenia. Jest to szczególnie istotne, np. w dużych miastach, gdzie liczba urządzeń, w tym nadajników fal o częstotliwościach radiowych, jest ogromna i niektóre urządzenia mogą przestać funkcjonować poprawnie, np. radioodbiornik w samochodzie tracący zasięg w okolicy masztów radio-TV lub GSM. Jest to zjawisko, które znaczna część kierowców zaobserwowała osobiście, ale należy mieć świadomość, że w taki sam sposób może zostać zaburzone funkcjonowanie innych urządzeń, również tych odpowiedzialnych za sterowanie podstawowymi funkcjami bezpieczeństwa w samochodzie – kontynuuje Daniel Sterniczuk.
Nie wdając się w szczegóły, poprzestańmy na tym, że badania zjawisk promieniowanych wykonuje się zgodnie z wybraną normą z serii CISPR (emisja i odporność), ISO 11451 (odporność pojazdów) lub ISO 11452 (odporność podzespołów) odpowiednio dla danego obiektu badań. Metodyka badawcza i wymagania normatywne dla badań przewodzonych obiektów zasilanych z 230VAC przedstawia seria norm EN 61000, natomiast dla urządzeń o napięciu nominalnym 12V norma ISO 7637-2.
Badania kompatybilności elektromagnetycznej nie cieszyły się nigdy specjalną popularnością z uwagi na złożoność zagadnienia oraz trudny dostęp do laboratoriów. Na szczęście czasy się zmieniają i powstaje coraz więcej dobrze przygotowanych laboratoriów, które są w stanie przebadać większość komponentów, a niekiedy i kompletne pojazdy. Do takich instytucji zalicza się Laboratorium Elektroniki i Akustyki w Łukasiewicz – PIMOT, które dysponuje jedną z największych komór do przeprowadzania badań EMC kompletnych pojazdów oraz zestawem aparatury pomiarowej, zapewniającej realizację kompletnego zakresu wymaganych testów.
Bilans energetyczny
Średniej wielkości lodówka kompresorowa zwykle pobierze ok. 260 Wh na dobę = 21 Ah/12 V. Kluczem do poprawności ich działania jest zapewnienie wentylacji grawitacyjnej. Aranżując wnętrze furgonu, miejmy na uwadze utratę jej wydajności, co skutkować będzie większym zużyciem prądu.
Idźmy dalej. Oświetlenie o mocy 12 W, które będzie średnio świecić przez 2 h dziennie, to 24 Wh = 2 Ah. Bojler TT2 pobiera 300 W/230 V przez 45 min przez przetwornicę, aby zagrzać 6 l wody = 20 Ah (zimą ogrzewanie wody możemy realizować poprzez ogrzewanie powietrzne). TV licząc 15 W przez 2 h = 2,5 Ah. Ładowarki telefonów/tabletów pracujące przez ok. 3 h dziennie to 60 Wh = 5 Ah. Ogrzewanie postojowe, z którego korzystamy głównie zimą, np. Webasto Air Top 2000STC, pobiera średnio ok. 1,5-2,0 A = do 50 Ah na dobę. Pomijając inne „drobiazgi” (np. pompkę wody), daje nam to dziennie zapotrzebowanie prądowe na poziomie od ok. 30 do ok. 100 Ah. Faktyczne zapotrzebowanie jest więc sprawą bardzo indywidualną. Im lepiej poznamy energochłonność odbiorników elektrycznych i naszych potrzeb, tym lepiej doprecyzujemy ów bilans.
Akumulatory AGM głębokiego rozładowania możemy bezpiecznie rozładowywać do poziomu ok. 50%, czyli do napięcia ok. 12,1-12,2 V, co gwarantuje ich długoletnią pracę. Projektując instalacje kampervana, warto rozważyć montaż paneli fotowoltaicznych.
– Takie panele w okresie IV-IX średnio dobowo potrafią produkować 4-krotność swojej mocy nominalnej, tym samym możemy założyć, iż panel 280 W wyprodukuje ok. 280 W x 4 = 1120 Wh = 90 Ah. Czyli zwykle jesteśmy na energetycznym plusie, nawet bez uruchamiania silnika! – podpowiada Kamil Kowieski, specjalista ds. techniczno-handlowych w firmie Skylark Polska.
Minus takiego rozwiązania? Ogranicza nas zwykle miejsce na dachu – pożądane w przypadku kampervana, no i kilogramy takiego magazynu prądu. Pomijając kapryśność słońca, warto odpowiedzieć sobie na kluczowe pytanie: na jaki czas chcemy być niezależni prądowo bez względu na warunki pogodowe. Jeśli celujemy w pobyt na kempingach z podłączeniem do prądu, to solary są nam praktycznie zbędne. Jeśli jednak latem uciekamy przed upałem na północ, gdzie sporo caravaningowców biwakuje na dziko, a słońce jest jeszcze bardziej kapryśne aniżeli w Polsce, to raczej powinniśmy zakładać, że panele wyprodukują na dobę minimum 3-krotność mocy nominalnej.
Rafał Dobrowolski
Fot. R. Dobrowolski i materiały firm Dometic, Skylark Polska
Artykuł pochodzi z numeru 4 (101) 2021 r. magazynu „Polski Caravaning”.
Chcesz być na bieżąco? Zamów prenumeratę – teraz jeszcze taniej i szybciej.
