ChSTU repository

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ 
КАФЕДРА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, МЕХАТРОНІКИ ТА 
КОМП‘ЮТЕРИЗОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 
 
 
 
Допущено до захисту 
Завідувач кафедри ПМКТ 
_______ М.О. Бондаренко  
«___» ___________ 2023 р. 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА 
 
на тему «Розроблення системи опалення розумного будинку» 
 
 
Виконав здобувач освіти 4 курсу, групи СРС93+ск 
спеціальність: 151 – Автоматизація та комп’ютерно-
інтегровані технології 
освітня програма: Робототехнічні системи та 
автоматизація 
_____ Довгохатько Богдан Васильович  
Керівник       Базіло К.В.  
Рецензент       
 
 
Кваліфікаційна робота бакалавра містить результати власних здобутків автора. 
Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на 
відповідне джерело ___________________________________________________ 
підпис здобувача 
 
 
 
Черкаси – 2023 
Зміст 
 
Стор. 
Технічне завдання………………………………………………..…… 2 
Вступ............................................................................................................ 5 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного  
аналізу існуючих аналогів..................................................................................   6 
1.1 Сучасний стан розвитку систем домашньої автоматизації ……... 6 
1.2 Сучасні опалювальні системи індивідуальних житлових будинків  17 
1.3 Огляд технічних засобів для систем віддаленого контролю та  
управління в побутовій сфері …………………………………………………… 22 
2 Обґрунтування технічного завдання...................................................... 28 
3 Розробка структурної та електричної принципової  схеми системи  
опалення …………………………………………………………………….…….. 29 
3.1 Розробка структурної схеми ……………………………..………….. 29 
3.2 Розробка  електричної принципової схеми системи опалення ……. 30 
4 Розрахунок основних елементів системи …………………………… 34 
4.1 Розрахунок теплової енергії ………………………….……………. 34 
4.2 Розрахунок друкованої плати на віброміцність ……………………. 40 
4.3 Розрахунок кількості секцій радіатора ………………………….…. 45 
4.4 Розрахунок потужності опалювального котла ………………….… 46 
4.5 Похибки виміру ………………………………………………………. 47 
5 Технологічний розділ …………………………………………….……. 49 
5.1 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу………… 49 
5.2 Загальні вимоги до монтажу………………………………………… 51 
  
  
  
       
      РС93.21044.001 ПЗ 
Зм. Лист № докум. Підп Дата  
Разроб. Довгохатько Б.В   Літ. Лист Листів 
Пров. Базіл оК.В .   Розроблення системи  Т  3  
      опалення розумн ого будинку 
Н.контр Тичков В.В   Пояснювальна записка ЧДТУ 
Затв.     
 
 
5.3 Загальні вимоги до пайки 51 
5.4 Зальні вимоги до технологічного контролю 53 
5.5 Загальні вимоги до складання 54 
5.6 Нормування монтажних робіт 55 
6 Спеціальний розділ…………………………………………………….. 58 
6.1 Економічне обґрунтування розробка системи опалення розумного  
будинку ………………………………………….……………………………… 58 
6.2  Охорона праці………………………………………………………. 59 
Висновок…………………………………………………………….……. 73 
Список використаної літератури………………………………………... 74 
Додаток А   Відомість технічного проекту…………….……………….. 76 
Додаток Б    Перелік нормативних документів………………………... 
Додаток В    Характеристики вхідних і вихідних сигналів………….....  
 
 
 
 
 
 
  
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 4 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Вступ 
 
Системи домашньої автоматизації нині мають велику популярність у світі. 
Їх будують з нуля, купують та інсталюють у процесі ремонту, а також збирають із 
доступних комплектуючих. 
Системи домашньої автоматизації вирішують такі завдання: 
а) дистанційне керування електроприладами; воно може бути як усередині 
приміщення, так і за його межами; 
б) забезпечення комфортного середовища. в) збільшення вільного часу; 
г) підвищення якості життя людини загалом. 
Крім витрат на електричну енергію та обслуговування будинків, системи 
домашньої автоматизації можуть мінімізувати наслідки технічних аварій - витоку 
газу, прориву труб опалення та водопостачання. 
Тема роботи актуальна, оскільки нині системи домашньої автоматизації 
дедалі частіше встановлюють як у новозбудованих, так і в старих будинках під час 
проведення модернізації інженерних систем. 
Мета випускної кваліфікаційної роботи - дослідити сучасний стан систем 
домашньої автоматизації, розробити систему віддаленого контролю та управління 
опаленням індивідуального будинку із застосуванням хмарних технологій. 
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: 
- виконати вибір обладнання для реалізації системи віддаленого 
контролю та управління опаленням з мінімальними витратами і максимальним 
функціоналом; 
- вибрати протокол для взаємодії обладнання із сервером; 
- підключити обраний пристрій до хмарної платформи; 
- розробити типовий технічний проєкт системи для двоповерхового 
житлового будинку з мансардою, який може бути використаний для демонстрації 
клієнтам під час продажу подібних систем. 
  
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
5 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу існуючих аналогів 
 
1.1 Сучасний стан розвитку систем домашньої автоматизації 
Система домашньої автоматизації "розумний дім" має складну комплексну 
структуру. Вона зазвичай об'єднує в собі окремі підсистеми, кожна з яких 
відповідає за свою функцію: керування освітленням, клімат-контроль, безпека 
тощо. 
Розумний будинок (англ. digital home) - автоматизований житловий 
будинок сучасного типу, організований для зручності проживання людей за 
допомогою високотехнологічних пристроїв [1-5]. 
У загальному вигляді структура системи "розумний дім" складається з 
двох основних складових: верхнього і нижнього рівнів. На рисунку 1.1 
представлено типову схему "розумного будинку". Верхній рівень системи містить 
такі компоненти: центральний контролер, який обробляє сигнали, що надходять із 
датчиків і плат розширення, і виробляє керівні сигнали на основі заданих 
користувачем параметрів. У нижній рівень входять датчики і виконавчі механізми 
системи. 
 
Рисунок 1.1 - Типова схема системи "Розумний будинок" 
Однією з найважливіших функцій РБ є створення спеціалізованого 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 6 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
автоматизованого середовища з компенсаторними функціями для людей з 
обмеженими можливостями здоров'я. Система РБ може забезпечити людям з 
обмеженими можливостями здоров'я високу якість життя. Така система може 
виконувати багато функцій, які людина або не може виконувати зовсім, або їй це 
робити важко. 
Наразі ринок розумних будинків тільки починає своє формування. До 2017 
року 5%  будинків і 2% всіх будинків у  використовують технологію РБ. У зв'язку 
з низькими тарифами на енергоресурси, розумні будинки проектуються з упором 
на комфортне середовище, а не на економічність. У Європі та Америці 30% 
будинків використовують системи домашньої автоматики[1]. 
Проблемами поширення систем є: погане висвітлення цієї теми в ЗМІ, 
відсутність у вільному продажі елементів ПД, мале число грамотних інсталяторів і 
компаній виробників. Більшість компаній, що встановлюють РД, використовують 
обладнання іноземних виробників, що тягне за собою додаткові витрати на 
транспортування обладнання та навчання персоналу. Розширення ринку РД має 
стимулювати виробників приділяти більше уваги цьому сегменту. 
Для російського споживача система РБ часто є елементом елітного житла 
і, як наслідок, має дуже високу вартість. 
Основними замовниками для РБ, як правило, виступають власники 
котеджів і приватних будинків. Нині до них підключаються власники квартир. 
Розробкою РБ для людей з обмеженими можливостями здоров'я цією темою 
практично не займаються, тому РБ для таких людей здебільшого перебуває на 
папері, а не в реальності. 
Основні можливості розумного будинку: 
Освітлення. Керування освітленням за допомогою брелоків. Найчастіше 
брелоки застосовують для керування освітленням двору приватного будинку з 
машини або освітлення дворових будівель (альтанок, басейнів, доріжок). 
Автоматичне керування освітленням від датчиків руху. Цей спосіб 
застосовується в прохідних зонах усередині будинку (передпокій, коридори, 
сходи). 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
7 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Сценарне освітлення. Сценарне освітлення стало набирати популярність 
порівняно недавно, це пов'язано з тим, що для освітлення кімнат дизайнери 
закладають досить велику кількість груп освітлювальних приладів. Вмикаючи їх у 
різних комбінаціях можна отримати оптимальне освітлення для кожної ситуації. 
Наприклад, для перегляду кіно досить залишити увімкненим тільки підсвічування 
екрана і бра на стінах. Для читання книжки можна увімкнути місцевий світильник 
і м'яке стельове підсвічування кімнати, для романтичного вечора підійде те саме 
стельове підсвічування і настінні бра. 
Функція "Вимкнути все світло". Одна з найбільш затребуваних функцій, 
що належать до розділу освітлення. Функція "Вимкнути все світло" дає змогу 
натисканням лише однієї кнопки погасити освітлення всього будинку (квартири). 
Вимкнення може здійснюватися як за допомогою радіобрелоків, так і від 
настінного вимикача. 
На практиці кнопки вимкнення всього освітлення розміщуються в 
передпокоях біля вхідних дверей і в спальних кімнатах. 
Функція "Я пішов". Ця функція може використовуватися як спільно з 
функцією "Вимкнути все світло", так і в деяких місцях витісняючи її. Виклик цієї 
функції може здійснюватися тими самими способами, що й виклик 
"Вимкнути все світло". Крім вимкнення освітлення вимикається частина 
розеток, до яких під'єднані нагрівальні прилади або праска, система теплих підлог 
може переводитися в режим енергозбереження. 
Іноді як пристрій, що викликає цю функцію, вибирається охоронна 
сигналізація.  При виході з квартири досить ввести код постановки будинку на 
охорону і вимкнення перерахованих вище пристроїв відбудеться через 30 секунд. 
Імітація присутності. Функція світлової імітації присутності може 
застосовуватися як додатковий засіб відлякування злодіїв. Їдучи у відпустку 
людині достатньо натиснути всього одну кнопку. Після цього щовечора, 
починаючи з певної години, світло в різних кімнатах почне вмикатися і вимикатися 
самостійно, імітуючи присутність людей. Час увімкнення освітлення в кімнатах і 
тривалість роботи освітлювальних приладів обирається розумним будинком 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 8 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
довільно. Саме з цієї причини, вистежити відсутність господарів у квартирі за 
вікнами практично неможливо. 
Клімат. Управління опаленням. Будь-яке житлове приміщення має 
обігріватися в холодну пору року, створюючи комфортні умови проживання. 
Найпоширенішими пристроями обігріву є водяні радіатори, водяні або електричні 
теплі підлоги. 
Усіма цими пристроями можна керувати, підтримуючи задану 
температуру всередині кімнат - не більшу і не меншу від необхідної. При цьому 
досягається оптимізація витрат на опалення, адже за електрику і газ потрібно 
платити[2]. 
Температуру в кожному приміщенні задають за допомогою сенсорної 
панелі (зокрема iPad, iPhone), вона може бути прив'язаною до часу або обстановки. 
Наприклад, у будні дні, коли всі мешканці на роботі або навчанні, тепла підлога 
може автоматично вимикатися, а вночі підтримувати знижену температуру для 
комфортного сну. 
Контроль протікання води та витоку газу. Запобігання протіканню води. 
Контроль протікання води дає змогу запобігти затопленню в разі прориву труби 
або залишеного увімкненого крана. Найчастішими місцями застосування цих 
систем є кухні, ванні кімнати та санвузли. У приватних будинках контролюють і 
технічні приміщення, в яких встановлюють баки, насосне та водоочисне 
обладнання. 
Контроль протікання води здійснюється розумним будинком завдяки 
спеціальним датчикам протікання води. Для запобігання протіканню води 
використовуються кульові крани з ел. приводом, що встановлюються на відводах 
від стояків з холодною і гарячою водою. У разі намокання датчика розумний 
будинок перекриває відповідні клапани, усуваючи протікання води. 
У разі спрацьовування системи запобігання протіканню води має сенс 
надіслати SMS-повідомлення про те, що трапилося, господареві будинку. А він 
зможе вжити заходів щодо усунення причини. 
Запобігання витоку газу. Уже з назви зрозумілий сенс цієї функції. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 9 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Контроль і запобігання витоку газу є однією з небагатьох сфер, у якій контролер 
розумного будинку є не основним учасником, а спостерігачем. Для запобігання  
витоку газу потрібно використовуватися тільки сертифікованими пристроями, а  їх 
встановлення мають здійснювати газові працівники. Системи запобігання витоку 
газу зазвичай є моноблоковими пристроями, що включають в себе датчик 
виявлення газу, клапан, зумер і вихід для підключення зовнішніх пристроїв. Саме 
до виходу підключається обладнання домашньої автоматизації. 
При отриманні сповіщення про спрацьовування пристрою розумному 
будинку залишається тільки надіслати відповідне SMS-повідомлення. На цьому 
роль розумного будинку закінчується. 
Управління приводами. Розумний будинок може здійснювати керування 
різними приводами. Приводи для керування в'їзними та гаражними воротами, рол-
віконницями, жалюзі та шторами, які під'єднують найчастіше, - це приводи для 
керування в'їзними та гаражними воротами. 
Інші функції. Крім описаних вище можливостей, використовуючи різні 
алгоритми, обговорені із замовниками, можна здійснювати управління практично 
будь-якими приладами або автоматикою (басейнів, фонтанів тощо). 
Можна виділити 3 підходи до організації управління системами 
автоматизації: централізовані, децентралізовані та змішані системи [9]. 
Суть централізованого розумного будинку полягає в тому, що йде 
програмування тільки одного центрального логічного модуля. Зазвичай це вільно 
програмований контролер, у який записують заздалегідь спеціально створену під 
об'єкт програму, на основі якої відбувається керування виконавчими пристроями 
та інженерними системами. 
Переваги: 
- єдиний інтерфейс управління; 
- створення складних сценаріїв, прив'язаних до часу доби, стану 
мешканця, температури, місячного циклу; 
- простота початкового налаштування. Усі маніпуляції виконуються 
тільки на центральному контролері. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
10 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Недоліки: 
- потрібне обов'язкове програмування системи; 
- залежність системи від одного центрального контролера; 
- вимагає наявність резервного обладнання. 
У розподілених (децентралізованих) системах ПД кожен виконавчий 
пристрій несе в собі мікропроцесор з енергонезалежною пам'яттю. Цим 
пояснюється надійність таких систем. У разі виходу з ладу одного пристрою вся 
система працює справно, крім приладів, підключених до цього пристрою. 
Переваги: 
- висока надійність. Недоліки: 
- висока вартість обладнання; 
- складне початкове програмування обладнання; 
- складність інтеграції з іншими апаратними рішеннями; 
- часто має закритий протокол управління. 
Система, що найчастіше зустрічається на сьогоднішній день, - це система 
змішаного управління. У ролі центрального управління стоїть контролер, але 
керуючі модулі мають вбудовані функції управління. Отже, у разі виходу з ладу 
центрального контролера всі життєво важливі системи переводяться на ручне 
керування. 
Переваги: 
- висока надійність; 
- відносно невисока вартість обладнання; 
- легкість у первісному налаштуванні; 
- не потребує резервного обладнання. 
Перед початком розроблення проєкту РБ проведено огляд наявних систем 
із метою пошуку можливих готових рішень і уточнення можливого функціоналу 
розроблюваної системи. 
Система РБ має задовольняти таким критеріям[3]: 
- цінова доступність; 
- модульність; 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 11 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
- нарощуваність, тобто можливість додавання обладнання для 
розширення функціоналу системи; 
- інтуїтивно зрозумілий користувальницький інтерфейс, адаптований до 
потреб користувача; 
- адаптованість системи, тобто можливість підстроювання не тільки 
інтерфейсу, а й функціоналу системи під вимоги та особливості конкретних 
користувачів; 
- наявність власного виробництва елементів РБ; 
- підтримка обладнання різних виробників; 
- використання відкритого програмного забезпечення; 
- підтримка великого кількості протоколів взаємодії компонентів 
системи; 
- можливість інтеграції спеціальних можливостей для різних категорій 
людей з ОВЗ; 
- розвинена технічна підтримка. 
На ринку представлено не так багато компаній, які б частково відповідали 
потрібним нам критеріям. Розглянемо наявні системи. 
Fibaro Starter Kit (FIB_Start) являє собою набір із центрального контролера 
Fibaro, датчика руху, диму, протікання, відкриття дверей і вікна та модуль у розетку 
для керування електроприладами. 
Цей комплект є стартовим набором з можливістю розширення. Зв'язок 
модулів здійснюється за допомогою радіоканалу. Є можливість додати в систему 
датчики температури, вологості, освітленості, а також інші модулі для керування 
електроприладами. 
Easy Smart Box пропонує стартовий набір для розумного будинку, який 
містить у собі такі можливості [1]: 
- управління освітленням, функції протиаварійної сигналізації; 
- управління електронавантаженнями без контролю потужності; 
- функції охоронної сигналізації; 
- управління і моніторинг системи в реальному часі; 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
12 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
- програмне забезпечення з графічним інтерфейсом; 
- робота з будь-якими мобільними телефонами; 
- можливість віддаленого управління розумним будинком.  
Систему можна розширити, але на обмежену кількість пристроїв. 
Обладнання працює під керуванням ПЛК ОВЕН. 
Система частково може реалізувати запитані критерії, але оскільки 
виробник не дає точних даних про датчики та модулі, що використовуються, не 
можна достовірно сказати про функціональність усієї системи загалом. 
Спираючись на знання про те, що в системі центральною ланкою є ПЛК Овен 
можна зробити висновок, що система дуже обмежена в модернізації. Досить 
складно додати обладнання, яке спочатку не підтримується цим контролером. 
SenseHome Mini. Це готове рішення системи розумний дім, яке швидко і 
легко встановлюється і налаштовується будь-ким, хто вміє тримати в руках 
викрутку і дружить з комп'ютером. Ця система має такі можливості: 
- 4 групи димованого світла до 300Вт; 
- 6 груп увімкнення/вимкнення світла; 
- управління з IOS і Android; 
- контроль 4 зон температури; 
- 1 лінія розеток, що відключаються. 
За додаткову плату можна під'єднати контроль протікання, охоронну 
систему тощо. до комплекту не входять електроклапани, вимикачі, кнопки та інше 
інженерне обладнання. 
Як можна помітити, обмежений функціонал пропонується за досить 
високу ціну. Розробники цієї системи не публікують технічних характеристик 
обладнання, тому дуже складно зробити якісь висновки щодо розширюваності та 
функціоналу. 
Рішення Inwion підходить як для приватних домоволодінь, так і для 
великих офісних структур (Контролер підтримує від 1 до 50 датчиків). Система 
повністю бездротова, а отже, може бути встановлена в приміщенні, де вже зроблено 
чистове оздоблення. Забезпечує можливість контролювати з єдиного інтерфейсу 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 13 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
різновіддалені одне від одного приміщення. Встановлення не потребує спеціальних 
технічних навичок і може бути здійснене користувачем самостійно з коробки. 
Система допускає подальше нарощування функціоналу. Він може бути доданий на 
будь-якій стадії. Інтелектуальний запуск відеозапису за подіями та набір датчиків 
дають змогу налаштувати систему відеоспостереження для вирішення конкретних 
завдань [3]. 
Розглянемо чинні проєкти, які пропонуються компаніями на сучасному 
ринку. 
Кожна з розглянутих компаній має у своєму наборі кілька варіантів 
системи залежно від функцій і вартості. 
BE SMART пропонує покупцям чотири варіанти системи "розумний дім", 
проте система, що проектується в даній роботі, і більшість сучасних компаній 
орієнтується на середній рівень споживача, тому варіанти комплектації преміум і 
ексклюзив, вартістю від 15000 євро, розглянуті не будуть. Вартість і 
функціональність "розумного будинку", пропонованого компанією BE SMART, 
наведено в таблиці 1.1. 
 
Таблиця 1.1 - Вартість опцій компанії BE SMART[2] 
Категорія Функції Вартість 
Квартира Дім 
Бюджет Керування освітленням від 10 000 . від 10 000 . 
Управління кліматом 
(електрообігрівачі, котли) 
Управління через смс 
Економ Керування освітленням Керування від 100 000  від 200 000 . 
кліматом Керування шторами, 
жалюзі 
Управління за допомогою вимикачів 
Як видно з таблиці 1.1, мінімальна комплектація містить лише три функції, 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 14 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
до того ж за мінімальну вартість користувач може лише вмикати й вимикати 
освітлення та опалення без можливості регулювання. 
Комплектація економ містить ширший спектр функцій, але відрізняється 
від бюджетної за вартістю в 10 разів. Висока вартість багато в чому обумовлена 
обладнанням, яке використовує компанія BE SMART, а саме контролери HDL 
Raspberry, промислові логічні контролери та інше обладнання фірми HDL. Це 
обладнання дає змогу компанії BE SMART уніфікувати свою систему для всіх 
запропонованих варіантів. 
В таблиці 1.2 представлена компанія Еasysmartbox, яка спеціалізується на 
створенні систем "розумний дім", що ґрунтуються на використанні програмованих 
логічних контролерів. Для менш коштовних варіантів використовуються 
програмовані логічні контролери від ОВЕН ПЛК, а для більш розширених версій - 
контролери від фірми Beckhoff (Німеччина).Аналогічно до компаній BE SMART 
фірма Еasysmartbox поділяє варіанти комплектації "розумного будинку" на чотири 
категорії: простий розумний дім, стандартний, професійний і люкс. 
Еasysmartbox використовує промислові логічні контролери та сумісні з 
ними модулі, які встановлюються на din-рейку, в відміну від компанії BE SMART. 
Ця система є зручною завдяки можливості встановлювати додаткові модулі та 
підвищеної надійності завдяки використанню програмованих логічних 
контролерів, які призначені для довготривалого використання в несприятливих 
середовищах. 
Застосування програмованих логічних контролерів є особливо актуальним 
для заміських будинків, де показники температури і вологості коливаються у 
великому діапазоні і не підходять для застосування звичайних контролерів. 
 
 
 
 
 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 15 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Таблиця 1.2 - Вартість опцій компанії Еasysmartbox 
Комплект Простий Стандартний 
 Розумний Дім Розумний Дім 
Вартість комплекту від 70 000. від 80 000 . 
Тип об'єкта квартира 1-3 кімнати квартира 2-4 кімнати 
Кількість освітлювальних 24 23 
приладів, розеток   
Кількість вимикачів 28 12 
Управління лінією водяного ні 4 
опалення   
Датчики протікання 2 4 
Датчики температури повітря ні 4 
Датчики руху 2 4 
Кульові крани з електроприводом у комлект не входять, 2 крани перетином 0,5 
 купуються окремо дюйма 
ІЧ-передавачі до комплекту не входять до комплекту не 
входять 
Управління вентиляцією ні тільки витяжки 
санвузлів 
GSM модем є є 
Розширюваність системи мінімальна мінімальна 
Датчик рівня вуличної ні є 
освітленості   
Фірма SMART HOME цікава тим, що вони класифікують пропоновані 
варіанти не тільки за комплектацією, а й за площею приміщень [1]. 
SMART HOME розробили найбільш підходящий варіант для середнього 
класу споживачів, він охоплює: шість керованих груп освітлення, два керованих 
карниза або рулонні штори, датчики руху для автоматичного управління 
освітленням і управління радіаторним опаленням і електричною теплою підлогою. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 16 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Вартість такого проєкту починається від 80000 рублів, що при перерахованих 
функціях системи нижче, ніж у конкурентів. 
В основі обладнання, що застосовується в проєктах компанії SMART 
HOME, теж лежать програмовані логічні контролери та димери таких фірм, як 
фірми HDL, ABB, Bazalt та ін., проте проєкти SMART HOME, на відміну від 
конкурентів, більш оптимізовані під невеликі приміщення, що дає перевагу у 
вартості та функціональності. 
Таким чином, система "Розумний дім", яка в 70-х роках ХХ століття була 
доступна лише багатим людям і виконувала лише базові функції управління 
домашніми пристроями, за останні 40 років значно розширила свої функціональні 
можливості, набула широкого поширення в усьому світі. Сучасні компанії надають 
покупцям широкий діапазон можливостей, які здатна виконувати система 
домашньої автоматизації, проте більшість систем не призначені для людей 
середнього достатку через високу вартість застосовуваного обладнання та 
недостатню оптимізацію використовуваних потужностей систем управління. 
 
1.2 Сучасні опалювальні системи індивідуальних житлових будинків 
Система опалення (СО) - це сукупність технічних елементів, призначених 
для одержання, перенесення та передавання в усі приміщення, що обігріваються, 
кількості теплоти, необхідної для підтримання температури на заданому рівні. 
Системи опалення поділяють на місцеві та центральні [2]. 
Центральними називають такі системи, призначені для опалення 
приміщень з одного теплового центру. Тепловий центр може обслуговувати одну 
споруду, що обігрівається, або групу споруд (у цьому разі систему опалення 
називають районною). 
Існують різні види систем опалення: 
а) низькотемпературні (з температурою теплоносія менш як 100о С); б) 
високотемпературні (з температурою теплоносія понад 100о С). 
Теплоперенос у системах опалення здійснюється теплоносієм - рідким 
середовищем (вода) або газоподібним (пара, повітря, газ). Залежно від виду 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
17 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
теплоносія системи опалення поділяють на водяні, парові, повітряні та газові. 
При водяному теплопостачанні поширене водоводяне і водовоповітряне 
опалення. 
Водяна система опалення набула найбільшого поширення, як найбільш 
гігієнічна, досконала в експлуатації і регульована в широких межах залежно від 
температури зовнішнього повітря. 
Центральні системи водяного опалення влаштовують із природною 
циркуляцією теплоносія або з механічним спонуканням циркуляції насосами. 
Системи парового опалення поділяють на системи низького тиску за початкового 
надлишкового тиску пари 0 ,005   0,02МПа, підвищеного тиску 0,020,07 МПа і 
високого тиску - вище 0,07 МПа. 
Тепловий режим у будівлях і приміщеннях у холодну пору року може бути 
постійним і змінним залежно від їхнього призначення. 
У системах водяного опалення застосовують, як правило, механічне 
спонукання циркуляції теплоносія (природну циркуляцію використовують за 
техніко-економічного обґрунтування) - насоси. 
Сучасні схеми систем опалення можуть бути одноконтурними або 
двоконтурними [5]. 
Одноконтурна система використовується виключно для опалення 
приміщень будинку, в той час як двоконтурна може додатково готувати гарячу воду 
для господарсько-побутових потреб. 
Для індивідуального заміського житла площею до 200 м2 можна 
використовувати двоконтурні котли з максимальною потужністю до 30 кВт. 
Зазвичай вони вже мають вбудований циркуляційний насос і розширювальний 
мембранний бак. Для будинків більшої площі доцільнішим буде встановлення 
одноконтурних котлів більшої потужності, а для системи ГВП можна використати 
водо-водяний ємнісний бойлер, або пластинчастий теплообмінник. 
У двоконтурній системі опалення контур ГВП являє собою окрему трубку 
з циркулюючим теплоносієм, розміщену в окремому баку всередині корпусу котла 
- накопичувальному водо-водяному водонагрівачі (бойлері). Таке рішення 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 18 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
виглядає досить зручним, але в разі можливих несправностей споживач ризикує 
залишитися одночасно і без опалення, і без гарячої води. Крім того слід пам'ятати, 
що на нагрів води з водопроводу витрачається приблизно 25% потужності 
котельної установки. 
Досить часто для опалення і для ГВП застосовують відокремлені 
одноконтурні системи: один котел працює взимку тільки на опалення, інший 
(меншої потужності) нагріває воду для господарсько-побутових потреб. За всіх 
переваг такої схеми, вартість її реалізації природно вище, ніж попередні варіанти. 
Оптимальну потужність котла підбирають залежно від опалювальної 
площі будівлі, а також кліматичних умов місцевості. Крім того, на потужність 
котла істотно впливають теплозахисні характеристики огороджувальних 
конструкцій будинку, а також площа і якість скління (таблиця 1.3). 
 
Таблиця 1.3 - Оптимальна потужність котла 
 
Площа будинку, м2 Потужність котла, кВт 
60-200 до 25 
200-300 25-35 
300-600 35-60 
600-1200 60-100 
 
 
Як приклад, у таблиці наведено значення орієнтовної потужності котлів 
виходячи з опалювальної потужності. 
Котельне обладнання обирається в залежності від доступності та 
поширеності енергоресурсів на конкретній території. Газовий котел є найбільш 
ефективним та економічним варіантом, якщо можливо його підключення до 
газових мереж. В тих регіонах, де немає газу, можна використовувати 
твердопаливні котли або дизельно-газові котли, які працюють на рідкому паливі, 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 19 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
такому як дизельне або пічне паливо. Електричне опалення може бути дорогим 
варіантом. 
У центральних регіонах країни, з загальної кількості котлів, близько 
половини працюють на газі, третина на солярці або пічному паливі, близько 10% 
на електриці і не більше 5% на твердопаливні котли. Низькобюджетним варіантом 
можуть бути котли вітчизняного виробництва, хоча вони не завжди є ефективними 
та не мають сучасного дизайну та рівня автоматизації. Власники заміського житла 
найчастіше обирають імпортне обладнання від світових брендів, таких як Vaillant, 
Viessmann, Electrolux, Baxi, Jaspi, Beretta, Protherm та Alphatherm, які широко 
представлені на вітчизняному ринку теплогенеруючого обладнання. Деякі компанії 
пропонують комбіноване обладнання, яке може працювати на кількох видах 
палива, наприклад, на газі, твердому або дизельному паливі, такі як вітчизняні 
котли "Полум'я", Dakon FB з Чехії або котли СТС зі Швеції. 
При встановленні котлів з відкритим полум'ям необхідно мати на увазі, що 
підлога, на якій вони будуть розташовані, повинна бути вогнетривкою. Крім того, 
необхідно забезпечити достатній притік повітря до топкової камери і доступ до 
обладнання для його обслуговування. Для цього необхідна припливно-витяжна 
вентиляція. Якщо повітря постачається з вулиці, необхідний перетин впускного 
отвору має бути не менше 600 мм2 на 1 кВт потужності котла. 
Димохід може бути приєднаний до котла за допомогою жорсткого або 
гнучкого патрубка. Для ефективного видалення продуктів згоряння і підтримки 
процесу горіння палива, конструкція димоходу повинна забезпечувати достатню 
тягу. Рекомендується використовувати регулятори тяги, щоб підтримувати 
постійну тягу. Надто довгий і широкий димохід може призвести до погіршення 
тяги та утворення конденсату, що спричиняє корозію та руйнування елементів 
димоходу. Тому, бажано розмістити конденсатовідвідник у нижній частині 
димоходу, щоб зібрати та відвести вологу, що утворюється. Окрім котла та 
трубопроводів, система опалення включає інші компоненти, такі як 
розширювальний бак, терморегулятори, циркуляційний насос, запобіжні клапани, 
автоматичні відводи для повітря та манометри, щоб забезпечити безпеку та 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 20 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
ефективність роботи системи опалення. 
Система водяного опалення заміського будинку є замкненою системою 
опалення, в якій вода або антифриз використовуються як теплоносій. Вода 
постачається по трубах від джерела тепла до радіаторів опалення. Залежно від типу 
підключення опалювальних приладів, систему можна розділити на однотрубні, 
двотрубні та біфілярні. За способом розведення системи опалення можна 
розрізняти верхню, нижню, вертикальну та горизонтальну схеми.  
У однотрубних системах підключення опалювальних приладів є 
послідовним, тому для компенсації втрати тепла від одного радіатора до іншого 
використовують опалювальні прилади з різною поверхнею тепловіддачі, такі як 
чавунні батареї з великою кількістю секцій. Двотрубні системи мають паралельну 
схему підключення, що дозволяє встановлювати однакові радіатори. Гідравлічний 
режим може бути постійним або змінюваним. У біфілярних системах опалювальні 
прилади з'єднані послідовно, як у однотрубних, але умови теплопередачі радіаторів 
такі ж, як у двотрубних. Опалювальні прилади для біфілярних систем можуть бути 
конвектори, сталеві або чавунні радіатори. 
Перевагами водяної системи опалення є доступність теплоносія та 
можливість самостійної установки, що є важливим для багатьох користувачів. 
Однак, система має певні недоліки, такі як замерзання при відключенні, тривалий 
час прогрівання приміщень та високі вимоги до якості теплоносія, який повинен 
бути чистим і містити мінімальну кількість солей.. 
Котел будь-якого типу може бути використаний для нагріву теплоносія: на 
твердому, рідкому паливі, газі або електриці. Найбільш поширеними є газові котли, 
які підключаються до магістралі. Якщо немає можливості підключитися до 
магістралі, то зазвичай встановлюють твердопаливні котли, які є більш 
економічними, ніж конструкції, що працюють на електриці або рідкому паливі.. 
 
 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 21 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 1.2 - Схема двотрубного водяного опалення заміського будинку 
 
 
1.3 Огляд технічних засобів для систем віддаленого контролю та 
управління в побутовій сфері 
Для керування роботою котла використовується невеликий прилад з 
вбудованим регульованим процесором, який відповідає за обробку і передачу 
даних між котлом і користувачем у вигляді текстових повідомлень. Головною 
функцією цього модуля є підтримка заданих налаштувань та швидка реакція на 
будь-які зміни в автономному опаленні. Цей тип обладнання є особливо корисним 
для власників дач, заміських будинків або тих, хто залишає своє житло на тривалий 
період без нагляду. Крім того, GSM-модуль може використовуватися в розумному 
будинку як частина системи керування опаленням (зображено на рисунку 1.3).. 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
22 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Рисунок 1.3 - Стандартна комплектація GSM модуля  
 
Управляючий прилад (GSM-модуль) має різну кількість входів та 
можливість розширення для додаткових функцій. Моделі в низькому ціновому 
сегменті мають кілька стандартних функцій та робочих режимів, тоді як дорожчі 
моделі вже мають регулятор управління на тиждень вбудований заздалегідь. 
Для вимірювання температури в різних приміщеннях, в тому числі зовні, 
використовують переносні температурні датчики, які можуть мати від двох до 
десяти входів в залежності від типу модуля. Оптимальна кількість - п'ять, 
включаючи датчик, розташований на вулиці[2]. 
GSM-антена відповідає за забезпечення безперервного зв'язку з власником 
обладнання та вишками стільникового оператора, тому вона є необхідною. 
Реле (до трьох штук у більшості моделей) забезпечує зворотний зв'язок із 
власником. Користувачі можуть скористатися списком кодів, що характеризують 
усі штатні та позаштатні ситуації, а також кодами для зворотного зв'язку, який 
реалізується через реле. 
Додаткові датчики (такі як датчики руху та диму) можуть бути придбані 
користувачами залежно від їх потреб. 
У деяких моделях є акумулятор, зазвичай літій-іонний, який є важливим 
компонентом, оскільки від нього залежить час автономної роботи. Якщо напруга 
відключиться, живлення автоматично перейде на акумулятор. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 23 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Ємність батареї повинна забезпечувати працездатність GSM модуля 
протягом принаймні п'яти годин, ідеально - до двох діб. Якщо відомо, що в області 
часті перебої з електропостачанням, рекомендується придбати більш ємний 
акумулятор.  
Майстер-ключ запобігає несанкціонованому доступу до системи опалення 
і дозволяє зняти встановлені блокування.  
Комплект включає в себе зчитувач електронних ключів, сенсорний екран, 
колодки для підключення до котла, бухти з'єднувальних дротів. Якщо потрібно, 
можна докупити або зібрати комплектуючі для відповідності особистим потребам.  
Кількість функцій в будь-якому GSM модулі обмежена і залежить від 
кількості каналів і датчиків, які можна підключити через них, особливостей 
дистанційного керування і можливості регулювання показників опалення.  
Стандартний набір датчиків вимірює температуру, тиск і реєструє виток 
газу. Додаткові налаштування дозволяють автоматично підключати нові функції. 
Датчики можуть бути цифровими або аналоговими, залежно від інтерфейсу 
модуля, проте частіше використовуються аналогові. 
Всі ці функції допомагають забезпечити ефективне та безпечне опалення 
в будинку. Контроль системи опалення є особливо важливим, оскільки 
неправильна робота котла або іншого обладнання може призвести до серйозних 
аварій, включаючи пожежі та викиди газів. Інтелектуальна система контролю 
опалення дозволяє власникам будинків ефективно використовувати свої ресурси та 
знижувати витрати на опалення. 
Дистанційне керування дозволяє власникам будинків легко 
налаштовувати систему опалення з використанням свого смартфона або 
комп'ютера. Це забезпечує зручність та ефективність управління системою 
опалення. 
Інформування про стан котла та аварійні ситуації дозволяє власникам 
будинків оперативно реагувати на будь-які проблеми, що виникають у системі 
опалення. Крім того, захист від різких стрибків енергії та автономний режим 
роботи контролера забезпечують безперебійну роботу системи опалення у разі 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 24 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
перебоїв у електропостачанні. 
Загалом, інтелектуальна система контролю опалення є важливим 
елементом будь-якого сучасного будинку, оскільки вона допомагає забезпечити 
ефективну та безпечну роботу системи опалення, що призводить до зниження 
витрат на опалення та підвищення комфорту проживання[5]. 
Користувачі заздалегідь встановлюють мінімально і максимально 
допустимі значення параметрів (наприклад, температурного режиму). У разі 
виходу показників за межі заданого діапазону власник отримує про це SMS-
повідомлення. 
Ці модифікації модулів GSM дозволяють значно поліпшити контроль за 
опалювальним та іншими системами в будинку. Зокрема, можливість створення 
часових графіків для відображення статистики роботи котла дає змогу здійснювати 
більш точний та ефективний контроль за роботою котла. 
Додаткові функції, такі як підключення додаткових датчиків, можливість 
керування додатковим обладнанням та контроль тиску в котлі та рівня солярки, 
значно розширюють можливості користувача та спрощують його життя. 
У разі підключення додаткових датчиків, можна здійснювати такі функції, 
як охорона приміщення за наявності датчиків руху, протипожежна функція на 
основі датчиків задимленості та попередження про затоплення на основі датчиків 
протікання води. Ці функції забезпечують більш високий рівень безпеки та захисту 
приміщення та його мешканців. 
У цілому, модифікації модулів GSM забезпечують значно більший 
контроль та управління різними системами в будинку, що дозволяє користувачеві 
більш ефективно використовувати ресурси та заощаджувати кошти. 
"Точна інформація про стан контрольованого обладнання залежить від 
правильної настройки датчиків та вибору режиму керування. Автоматичний режим 
забезпечує роботу системи відповідно до заданих параметрів з аналізом інформації 
по всьому будинку. Ручний режим передбачає можливість користувача змінювати 
налаштування системи за допомогою повідомлень або дзвінків. Тривожний режим 
повідомляє про будь-які неполадки, такі як перебої в електромережі, задимлення, 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 25 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
протікання або поломки обладнання, для оперативного реагування." 
В ситуації аварії модуль може автоматично заблокувати пошкоджений 
елемент або вимкнути всю систему, а також надіслати тривожні повідомлення на 
всі зазначені раніше номери телефонів. У стандартній комплектації доступні всі 
три режими, але необхідно коректно налаштувати їх під час монтажу системи. При 
виборі режиму необхідно врахувати кількість контрольованого обладнання, його 
потужність, додаткові показники, що необхідно підключити, а також особливості 
теплового режиму в приміщенні.. 
Список містить популярні моделі GSM-модулів на, які мають оптимальне 
поєднання ціни та якості. Серед них: 
- Кситал GSM з можливістю контролювати від 4 до 12 зон/кімнат, 
підходить для будь-якого котла; 
- Sapsan Pro 6, що підходить до будь-якого котельного обладнання і можна 
прив'язати до 10 номерів; 
- Telcom 2, який підходить тільки для De Dietrich і можливо підключити до 
5 номерів; 
- GSM модуль від Teplocom, що підходить до будь-якої системи опалення 
і має мінімальні налаштування; 
- Vitocom 100, який підходить тільки для Viessmann і можливо під'єднати 
не більше двох номерів; 
- Logomatic PRO GSM, що підходить тільки для Buderus, має максимальну 
кількість номерів - 16 і частіше використовується для підлогових котлів. 
Додатково до переваг, які ви вже згадали, можна відзначити, що з 
використанням GSM-модуля користувач може отримати детальні статистичні дані 
щодо споживання електроенергії, газу та води, що дозволяє краще розуміти, як і де 
можна зменшити витрати на комунальні послуги. Також можна налаштувати 
систему автоматичного включення опалення або кондиціонування за допомогою 
GPS, що дозволяє забезпечити комфортну температуру в будинку, коли користувач 
повертається додому. У загальному, використання GSM-модуля дозволяє 
забезпечити безпеку, комфорт та економію, а також віддалене керування та 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
26 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
моніторинг системи опалення та пов'язаного з ним обладнання. 
Дійсно, незважаючи на певні недоліки, GSM-модуль має значні переваги, 
які роблять його привабливим для користувачів. Зокрема, він забезпечує безпеку та 
контроль системи опалення та додаткового обладнання, що дозволяє оперативно 
реагувати на непередбачувані ситуації. Також, він забезпечує комфортне керування 
системою опалення та пов'язаними із ним системами, що дозволяє зекономити час 
та зусилля. Крім того, він сприяє економії коштів на опалення та подовжує термін 
експлуатації обладнання. 
Звичайно, висока ціна пристрою та залежність від роботи оператора 
можуть бути незручними для користувачів, але це можна забезпечити правильним 
вибором оператора та контролюванням рівня балансу. Також, складність 
самостійного підключення та додаткові витрати на монтаж можуть бути 
незручними, але вони можуть бути виправлені, якщо звернутися до професійних 
монтажників. 
У загальному, GSM-модуль є корисним інструментом для підвищення 
безпеки, комфорту та економії коштів у власному будинку. Його придбання може 
бути важливим кроком для тих, хто хоче забезпечити найкращу ефективність та 
надійність своєї системи опалення та додаткового обладнання.. 
 
 
 
  
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
27 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Системи віддаленого контролю та управління опаленням найбільш 
затребувані в індивідуальних заміських житлових будинках, оскільки власники часто 
живуть у містах і можуть тривалий час бути відсутніми на об'єкті. Однак, система 
опалення потребує постійного контролю з боку власника житла. Надійність роботи 
газових та електричних котлів залежить від таких факторів, як безперебійність 
електроживлення, тиск у системі, погодні умови. Наприклад, у разі зникнення 
електроживлення може відключитися опалювальний котел. Також котел може вийти 
з ладу через низький тиск у системі, або промерзнути під час сильних морозів за 
відсутності власника. Ремонт системи опалення - завжди дорогий захід. Тому, 
незважаючи на невисоку платоспроможність населення і, у зв'язку з цим, низький 
попит на системи "розумного будинку" в нашій країні, опція домашньої автоматизації, 
пов'язана з контролем і керуванням системою газового опалення, має попит, і попит 
на неї постійно зростає. 
Розроблювана нами система має вирішувати три основні завдання: 
а) підтримувати температуру, яку автоматично виставляє користувач; 
б) змінювати температуру за програмою, заданою користувачем, або залежно 
від температури навколишнього середовища; 
в) дистанційно керувати опалювальною системою і перевіряти її стан 
(діагностувати). 
Розроблювана нами система має такі параметри: 
o Підсистема опалення автономного приміщення на базі контролера 
Synco 700 
o Допустимий діапазон для температури в приміщенні 18 –26(оС) 
o Допустимий діапазон для тиску 1.01 – 2.02(Па*10-5) 
o Інтерфейс підключення - протокол KNX 
o Похибка вимірювання температури 0.2% 
o Похибка вимірювання тиску 0.2% 
  
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 28 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми системи 
опалення 
 
 
3.1 Розробка структурної схеми 
З метою оптимізації датчик температури QAC22 встановлений на холодній 
стіні приміщення на висоті 1.5 метра. У його завдання входить стежити за 
температурою навколишнього середовища і у разі, якщо вона вийде за встановлені 
користувачем межі, подавати сигнал на контролер опалення RMH760B. Контролер 
надсилає сигнал на електричний привід SSP61, який у свою чергу повертає клапан 
і випускає теплоносій (воду). Параметри теплоносія вимірюються безпосередньо в 
трубі двома типами датчиків і результати вимірювання у вигляді сигналу 
відправляються на контролер. Ця підсистема цілком автономна, тому що не 
вимагає присутності людини та найважливіші дії для забезпечення комфортного 
перебування людей у приміщенні відбуваються автоматично. 
 
 
 
Рисунок 3.1 Структурна схема системи опалення 
QAE2120.015 - занурювальний датчик температури, що вимірює температуру 
теплоносія в трубопроводі. Датчик необхідний для вимірювання температури ГВП, 
обмеження температури зворотного теплоносія, і навіть контролю чи обмеження 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
29 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
подачі води у системах ОВК. Датчик використовує сенсорний елемент, який 
змінює опір залежно від температури і сигнал відправляється на вхід контролеру 
для подальшої обробки. 
QAE26.91 – занурювальний датчик температури. Використовується для 
отримання температури теплоносія у системах ОВК. Принцип роботи такий самий, 
як у QAE2120.015, а єдина відмінність у технічних характеристиках. 
SSP61-електричні приводи для відкриття клапанів. Приводи дозволяють 
автоматично змінювати положення клапана, залежно від електричного сигналу, що 
подається, що є необхідною умовою автономності системи. Використовуються для 
подачі або перекриття води в системах обігріву, вентиляції та кондиціювання 
повітря. У цій підсистемі використовуються двоканальні клапани, що означає, що 
вони пропускають теплоносій тільки в одному напрямку. 
QBE2002-P16 та QBE2002-P25 –датчики тиску. Застосовуються для 
вимірювання тиску ОВК. Обидва датчики працюють на п'єзоефект. Діафрагма 
приймає дані про тиск при механічному впливі з досліджуваним середовищем. 
 
 
3.2 Розробка  електричної принципової схеми системи опалення 
На рисунку 3.2 представлена лицьова панель контролера з підключенням до 
нього всього обладнання, що використовується з наступними позначеннями: 
Y1, Y2, Y3 – електричні приводи SSP61 для відкриття клапанів. B1, 2, 4, 5, 
7 - занурювальний датчик температури QAE2120.015. 
B3, 6, 8 – занурювальний датчик температури QAE26.91. 
B10, 11 – датчики тиску QBE2002-P16 та QBE2002-P25. Q – реле безпеки. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
30 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Рисункок 3.2 Устаткування підсистеми опалення 
 
На рисунку 3.3 представлено з'єднання контролера RMH760B з датчиками 
температури та електричними приводами з наступними позначеннями: 
B1-B6 – позначення занурювальних датчиків температур 
Y1, Y2 – електричні приводи для відкриття клапанів (SSP61) М – 
вимірювальна нейтраль для сигнальних входів 
Х – конфігуровані вхід для додаткової вимірюваної змінної 
Q –релейні виходи 24 – 230 В змінного струму 
Х1 – конфігурований вхід для основної вимірюваної змінної 
X2 - X5 конфігурований Вхід для додатковою вимірюваної змінної 
Y1 – Y4 контрольні виходи або виходи стану, аналогові 0…10 В постійного 
струму 
G, G0 – робоча напруга 24 В змінного струму 
G1 – вихідна напруга 24 В змінного струму для живлення зовнішніх 
активних пристроїв 
Y1 – Y3 контрольні виходи або виходи стану, аналогові 0…10 В постійного 
струму На рисунку 3.4 представлено з'єднання контролера RMH760B з датчиками 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 31 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
температури, тиску за допомогою модуля RMZ789 та підключення модуля до 
контролера. 
M1 - M6 модуль управління, з'єднання модуля і контролера 
струмокомунікаційна шині KNX. 
B7 – 9 – занурювальні датчики температури. 
B10, 11 – датчики тиску QBE2002-P16 та QBE2002-P25. 
 
 
 
 
Рисунок 3.3 –  Схема електрична принципова контролера RMH760B 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 32 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 3.4 – Схема з'єднання RMZ789 
На рисунку 3.5 представлено схему панелі візуалізації підсистеми. 
 
Рисунок 3.5 – Схема панелі візуалізації 
F1-реле аварії (термостат) 
F2 – реле аварії пальника (датчик тиску) 
F3 – захист від надструмів 
F4-датчик потоку  
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 33 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4 Розрахунок основних елементів системи 
 
 
 
4.1 Розрахунок теплової енергії 
Теплова енергія, що виділяється, може передаватися іншим елементам 
конструкції і відводитися в навколишнє середовище. Елементи, що виділяють 
теплову енергію, називаються джерелами, що поглинають її - стоками, а сам 
процес - теплообміном. Теплообмін може здійснюватися кондукцією 
(теплопровідністю), природною й примусовою конвекцією й випромінюванням. 
Тепловий режим конструкції ЕОМ залежить від  
 температури навколишнього середовища,  
 потужності джерел і стоків теплової енергії  
 умов теплообміну (геометричні параметри й теплофізичні властивості 
елементів конструкції) 
Конструкція ЕОМ повинна забезпечувати нормальний тепловий режим 
елементів. Тепловий режим називається нормальним, якщо температури елементів 
конструкції рівні або нижче припустимих значень за технічним завданням. 
Забезпечення необхідних температурних умов досягається при проектуванні 
вибором системи охолодження як для ЕОМ або системи в цілому, так і для окремих 
елементів конструкції. 
 
Основні механізми переносу теплової енергії: 
Кондукція 
Кондукція або теплопровідність - це передача тепла за допомогою взаємодії 
між молекулами тіла або дотичних тіл. Якщо дотичні тіла або ділянки тіла мають 
різну температуру, то за рахунок теплопровідності виникає потік теплоти, 
спрямований убік зменшення температури.  
Теплообмін кондукцією описується законом Фур’є 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
34 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
dθ
Φ = −λ  ,                                                       (4.1) 
dl
де Φ - кількість теплової енергії, що проходить через одиницю площі 
ізотермічної поверхні, 
λ  - коефіцієнт теплопровідності матеріалу, Вт/(м∙К), 
dθ  - температурний градієнт. 
dl
Знак «-» вказує напрям теплового потоку в сторону зменшення температури.  
 
Таблиця 4.1 – Коефіцієнт теплопровідності λ  для різних матеріалів 
Коефіцієнт 
Матеріал теплопровідності λ , 
Вт/(м∙К) 
Срібло 390 ...410 
Алюміній АЛ-7 196 
Дюралюміній Д-16 160... 180 
Мідь 400 
Сталь 45,5 
Резина 0,15 
Ебоніт, генитакс 0,156 ...0,175 
Поліхлорвінілова пластмаса 0,443 
Текстоліт, склотекстоліт 0,231 ...0,385 
Ситал 1,5 
Картон щільний 0,230 
Пенопласт 0,58 
Повітря (при θ =313 К) 2,76-10-2 
Вода (при θ =313 К) 0,635 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
35 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Для різних сполучень пар матеріалів при питомому навантаженні 1000 
Н/см3 і шорсткості поверхні Rz20 , питомий тепловий опір контакту може бути 
оцінений коефіцієнтом теплопередачі (питома теплова провідність)                        αТ
[ Вт/(м2∙К)]. 
Найбільший коефіцієнт αТ  для пар метал-скло 2,3 ∙ 104, найменший – для 
пар мідь-сталь 1,2∙10-4. 
 
Таблиця 4.2 – Коефіцієнт теплопровідності біметалів 
Коефіцієнт 
Матеріал 
теплопередачі αТ , Вт/(м2∙К) 
Мідь — алюміній 12∙10-4 
Мідь — мідь 10∙10-4 
Мідь — латунь 5,5∙10-4 
Мідь — дюралюміній 5,0∙10-4 
Дюралюміній—дюралюміній 4,0∙10-4 
Мідь — сталь 1,2∙10-4 
Сталь — дюралюміній 8,4∙103 
Сталь — сталь 1,5∙103 
Метал — фарба — метал 500,0 
Метал — скло (0,6... 2,3) ∙ 104 
Сталь — сталь (різьбове 
1,7∙103 
з’єднання) 
 
При відомому значенні коефіцієнта теплопередачі αТ  (питомої теплової 
провідності) тепловий опір контакту 
 
R 1
K = .                                                           (4.2) 
αТ ⋅ S
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 36 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Конвекція  
Конвекція – спільна дія явищ теплопровідності середовища, запасання 
енергії в ній та її перемішування.  
Конвекція називається природною, якщо здійснюється при вільному русі 
середовища за рахунок різниці густини холодної й гарячої областей. 
Примусова, якщо рух середовища відбувається під дією зовнішніх сил. 
Теплообмін конвекцією описується законом Ньютона-Рихмана  
 
Φ =α (θ i −θc )S   [Вт]                                     (4.3) 
 
де α  - коефіцієнт теплообміну конвекцією між поверхнею тіла й 
середовищем, Вт/(м2∙К); 
θ i і θc  - температури поверхні тіла й середовища; 
S  - площа поверхні теплообміну тіла, м2.  
Часто теплова енергія передається від поверхні і до поверхні j через рідкий 
або газоподібний прошарок, тоді тепловий потік 
 
Φ i, j = ki, j (θi −θ j )Si                                              (4.4) 
 
де ki, j  - коефіцієнт теплопередачі в прошарку, Вт/(м2∙К). 
Коефіцієнти теплообміну конвекцією α ic  й теплопередачі в прошарку ki, j  є 
функціями фізико-механічних і кінематичних властивостей рідини або газу, а 
також параметрів, що характеризують форму й розміри поверхонь.  
 
Теплообмін випромінюванням  
Теплова енергія випромінюється електромагнітними хвилями в 
інфрачервоному діапазоні довжин (0.3 - 10) мкм.  
За законом Стефана-Больцмана випромінювана в простір енергія 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 37 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Ф = ε ⋅С0 ⋅ S(θ /100)4  [Вт]                                    (4.5) 
 
де ε  - ступінь чорності тіла;  
С0=5,67 Вт/(м2∙К4) - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;  
S - площа випромінюючої поверхні тіла; 
θ  - температура тіла. 
Коефіцієнт ε  залежить від матеріалу випромінюючого тіла й стану його 
поверхні  
Теплова енергія (Вт), що передається випромінюванням від поверхні тіла і 
з температурою θi  й площею Si до поверхні тіла j з температурою θ j  й площею Sj, 
на підставі того ж закону: 
 
 θ i 4 θ j 4 Фi, j = ε ⋅С0 ⋅ϕi, j ⋅ Si ( ) − ( )                               (4.6) 
пр i, j  100 100 
 
де ε  - наведений ступінь чорності тіл і й j;  
пр i, j
ϕi, j  - коефіцієнт опромінення, що показує, яка частина теплової енергії, 
випромінюваної тілом і, попадає на тіло j;  
θi  і θ j  - абсолютна температура тіл і й j. 
Коефіцієнт опромінення ϕi, j  залежить від розмірів, форми й взаємної 
орієнтації тіл. Наведений ступінь чорності ε  є функцією ступеня чорності тіл і 
пр i, j
й j (ε i  і ε j ) і коефіцієнта ϕi, j .  
Для теплообміну між необмеженими плоскопаралельними поверхнями 
коефіцієнти опромінення ϕ1,2 =ϕ2,1 =1, а наведений ступінь чорності 
 
ε 1
=  ,                                            (4.7) 
пр 1,2 1 1
+ −1
ε1 ε 2
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 38 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
де ε1  й ε 2  - ступінь чорності тіл 1 й 2. 
Для теплообміну між тілом і його оболонкою, що охоплює (рис. 4.2) 
 
ϕ1,2 =1;    ϕ S1
2,1 = ,                                        (4.8) 
S2
 
де S1  й S2  - площі поверхні тіл 1 й 2. 
 
 
Рисунок 4.2 – Поверхні тіла  
 
Приклади теплообміну випромінюванням між тілом 1 і його оболонкою, що 
охоплює, 2 
Наведений ступінь чорності  
 
ε 1
=                                                (4.9) 
пр 1,2 1  1 
+ϕ2,1 −1
ε 
1  ε 2 
 
Розрахунок теплового режиму  
Розрахунок ведуть по найбільш чутливому до тепла елементу. 
Ціль: визначення температури нагрітої зони і середовища близько поверхні 
ЕРЕ, необхідних для оцінки надійності. 
Конструкція ЕОМ замінюється фізичною тепловою моделлю, в котрій 
нагріта зона – паралелепіпед, який має середньоповерхневу температуру tн.з .  і 
розсіювальну теплову потужність Рн.з .  
За розміри нагрітої зони беруть L1, L2  і висоту L3  
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 39 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
L3 = δт + h31 + h32                                               (4.10) 
 
δт  - товщина шасі; 
h31 і h32  - частини висоти нагрітої зони, що розміщуються в 1 і 2 відсіках, на 
котрі шасі ділить блок ЕОМ.  
Параметри h31 і h32  визначають за формулою 
 
nj
h3 j = ∑ Vi                                             (4.11) 
i=1 L1 / L2
 
де j – номер відсіку блоку;  
Vi – об’єм і-тої деталі в j-тому відсіку; 
nj – число деталей в  j-тому відсіку. 
Розрахунок тіла відбувається в три етапи 
1. Визначення температури корпусу tK .  
2. Визначення середньоповерхневих температур нагрітих зон 
3. Визначення температури поверхні елементу (КМС, ЕРЕ) 
 
4.2 Розрахунок друкованої плати на віброміцність 
В радіоелектронній і електронно-обчислювальній апаратурі плати 
використовуються для розміщення на них інтегральних мікросхем (ІС) і ЕРЕ 
різного виду і рівня, і їх комутації між собою, яка звичайно здійснюється з 
допомогою печатного монтажу. Як правило, плати – це конструктивно закінчений 
функціональний модуль, який називають іноді ячейкою. Каркасний варіант цього 
модуля застосовують при підвищених вимогах до віброміцності і вібростійкості, а 
також при використанні в модулі двох печатних плат і більше. В каркасних 
конструкціях плат основою є металева рама, форми і розміри якої залежать від 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
40 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
конструкції модуля. Плату, на якій розміщують ІС і ЕРЕ, закріплюють на рамі 
гвинтами або заклепками. В безкаркасній конструкції основою є друкована  плата. 
По конструктивному оформленню, в залежності від розміщення на платі ІС 
і ЕРЕ, а також від виду електричного монтажу, ДП можуть бути односторонніми, 
двохсторонніми або багатошаровими. Багатошарові печатні плати застосовують 
при підвищенній щільності компоновки ІС і неможливості виконання коммутації 
на одному рівні. 
Форму ДП вибирають, як правило, прямокутну . Товщину ДП вибирають із 
ряду 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм. 
Для виготовлення ДП використовуються різні матеріали. 
Вібрації - коливання з невеликою амплітудою (до 0,1 мм), які виникають за 
рахунок неврівноваженості сил інерції і призводять до зниження довговічності та 
надійності ЕОМ. 
Вплив вібрації залежить від частоти, тривалості і амплітуди коливань. Під 
впливом вібрації плата поводить  себе як пружня пластина, яка наражається на  
руйнування, особливо при резонансі. Таких відмов як обрив провідників, 
руйнування паяних з’єднань, порушення контактів у з’днувачах можна уникнути 
якщо частоти власних коливань плати та шасі будуть різними. Звичайно                         
f0  плати=2Fблоку, тобто повинна виконуватися умова « двох октав»- коли частота 
власних коливань плати має бути більшою, ніж подвійна частота діапазону 
вимушених коливань. 
При розрахунку на віброміцність за розрахункову схему також приймається 
спрощена модель у вигляді прямокутної пластини з розмірами сторін  ахb  
постійної товщини  h  з різними видами закріплення по контуру. При рівномірному 
навантаженні ДП по її поверхні ЕРЕ для всіх випадків закріплення по контуру її 
власна частота в Гц буде: 
 
f 1 K D
0 = ⋅ α ⋅                                          (4.12) 
2⋅π M
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 41 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Так для більшості: 
K
f D
= 1 ⋅ α ⋅ ⋅a⋅b                                  (4.13) 
0 2⋅π a2 M
 
де    D - циліндрична жорсткість; 
М- маса плати з елементами; а,в- довжини та ширина плати відповідно; 
значення коефіцієнта Кα обчислюєтся за формулою: 
 
Kα =K ⋅ α β γ
+ + ,                                      (4.14) 
b2 b4
 
де коефіцієнти К, α, β, γ   вибираються в залежності від методу закріплення 
ДП за таблиці 4.3, в якій a, b - відповідно більший та менший розміри плати. 
Значення ціліндричної жорсткості D визначають за формулою: 
 
h3
D E ,                                               (4.15) 
= ⋅
12⋅(1−µ2)
 
де h - товщина ДП, мм, 
E - модуль пружності матеріалу плати, МПа, 
µ - коефіцієнт Пуасона матеріалу ДП. 
Тоді при частоті вібраціі Fв та значенні перевантаження n амплітуда А 
коливань ДП в мм буде дорівнювати: 
 
n
A=250⋅                                                (4.16) 
Fв2
 
Допустима амплітуда коливань печатних плат для стаціонарних ЕОМ  - 
0.11-0.13 мм. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
42 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Величина коефіцієнта динамічності, який показує у скільки разів амплітуда 
вимушених коливань ДП на частоті F відрізняється від амплітуди на частоті Fв, 
дорівнює: 
 
K F
=((1−( )2)2 F
+( )2 ⋅ε2)−1/2 ,           (4.17) 
d Fв Fв
 
де ε - показник коливань, які загасають (для склотекстоліту при напругах, 
близьких до допустимих, приймають ε = 0.06). 
Динамічний прогин в геометричному центрі ДП в мм при її збудженні з 
частотою F: 
 
δd =Kd ⋅A                                                   (4.18) 
 
Еквівалентно рівномірно розподілене по ДП динамічне навантаження, в 
Н/м2 (Па): 
 
δd ⋅DP = ,                                               (4.19) 
d C1⋅b4
 
а максимальний розподілений згинальний момент, в Н, викликаний цим 
навантаженням: 
 
M =C2⋅P ⋅b2
d                                        (4.20) 
max
 
Коефіцієнти С1, С2 залежать від методу закріплення ДП.  
При опиранні ДП по контуру для їх визначення використовують формули: 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 43 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
C1=0.00406+0.018⋅lg(a)                          (4.21) 
b
 
C a
2=0.0479+0.18⋅lg( )                             (4.22) 
b
 
При затисненні пластини по контуру використовують формули: 
 
C a
1=0.0012+0.041⋅lg( )                                 (4.23) 
b
 
C a
2=0.0513+0.108⋅lg( )                                (4.24) 
b
 
Максимальне динамічне навантаження згину ДП, в Мпа 
 
6⋅M
σ = max                                     (4.25) 
max 106 ⋅h2
 
Умова віброміцності ДП має вигляд: 
 
σ = σ−1 ,                                    (4.26) 
max [Nσ ]
 
де  σ-1 - границя витривалості матеріалу ДП, БП; 
Nσ - допустимий запас міцності. 
Результати розрахунку представлені в додатку. 
 
 
 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 44 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4.3 Розрахунок кількості секцій радіатора 
Для підтримки комфортних температур на весь час присутності людини 
необхідно розрахувати потрібну кількість радіаторів. Чим більше приміщення, тим 
більше потрібних секцій. 
Кількість теплової енергії, яка потрібна для обігріву приміщення, залежить 
від матеріалу стін, конструкції будівлі, типу радіатора та деяких інших факторів. 
Наприклад, 1 кубічний метр площі у панельному будинку потребує 0.041 кВт 
теплової енергії. Цегляний будинок з тепловою реабілітацією та встановленими 
віконними склопакетами вимагатиме 0.034 кВт теплової енергії, а сучасні будинки 
споживають 0.020 кВт теплової енергії на квадратний метр [2]. 
Для вибраного офісного приміщення площею 15 м2, з висотою стелі 3 
метри, в цегляному будинку з необхідним тепловим потоком 0.034 кВт та 
потужністю однієї секції 160 Вт, необхідні розрахунки виглядають так: 
1) Обчислити об'єм кімнати: 
 
V = 15 · 3 = 45.0 м3 
 
2) Розрахувати потрібну кількість теплової енергії: 
 
Q = 45.0 x 0.034 = 1.53 кВт 
 
3) Визначити потрібну кількість секцій радіатора: 
 
N = 1.53/0.16 = 9.6шт ~ 10 шт. 
  
Отримане значення слід округлити до цілого верхнього числа. Таким чином, 
необхідне опалення кількість секцій радіатора становило 10 штук. 
 
 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
45 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4.4 Розрахунок потужності опалювального котла 
Економна та ефективна робота системи опалення індивідуального будинку 
не в останню чергу залежить від правильно обраної потужності опалювального 
обладнання. Котел з низькою потужністю не зможе належним чином прогріти 
приміщення в опалювальний період, а надмірна потужність котла може призвести 
до невиправданих витрат на паливо. 
Існує універсальна формула для розрахунку необхідної потужності 
опалювального обладнання. 
 
����кот =(�������� × ����пп)⁄10                                              (4.27) 
 
де S – площа опалювального приміщення; 
Wпп – питома потужність котла з розрахунку 10 м2 приміщення, 
розрахована з урахуванням кліматичних зон. 
Для спрощення розрахунків застосовують середнє значення Wпп, що 
дорівнює одиниці. Тому потужність котла приймається як 10 кВт на кожні 100 м2 
опалювального приміщення. 
Для правильного підбору опалювального обладнання необхідно 
розрахувати об'єм теплоносія, який циркулюватиме в системі (Vсист). Як правило, 
це значення приймається як співвідношення: 15 літрів води на кожний кіловат 
потужності котла. 
Тоді формула для розрахунку обсягу води в підсистемі матиме вигляд: 
 
Vсист= WКот · 15                                     (4.28) 
  
На основі цих формул можна розрахувати: 
1) Потужність опалювального котла та необхідний об'єм теплоносія для 
будівлі, площею 15 кв. 
S = 15 м2. 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 46 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2) Питома потужність Wпп = 1 кВт. 
3) Необхідна потужність котла складе Wкот = 15/10 = 1.5 кВт, а 
необхідний об'єм теплоносія: 
Vсист = 1.5 · 15 = 22.5 л. 
Необхідно відзначити таку властивість, як якість підсистеми опалення. Воно 
характеризує можливості підсистеми забезпечити у будинку температуру 
комфорту, використовуючи максимально низьку температуру теплоносія. 
 
 
4.5 Похибки виміру 
Для оцінки сумарної похибки вимірювального каналу складається з похибок 
всіх датчиків, поданих у таблиці 4.1. При цьому сумарна похибка вимірювального 
каналу обчислюється за формулою: 
 
(4.3) 
 
±����∑ =2.25% 
Таблиця 4.1 – Похибки вимірювального каналу 
Ном Найменування вузла Відносна похибка, % 
ер 
Занурювальний датчик температури 
1 типу ±1.3% від повної шкали 
QAE2120.010 
Занурювальний датчик температури 
2 типу ±1.75% від повної 
QAE26.91 шкали 
3 Зовнішній датчик температури типу ±0.4% від повної шкали 
QAC22 
4 Датчик тиску типу ±0.4% від повної шкали 
QBE2002 
5 Контролер опалення типу RMH760B ±0.1% від повної шкали 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
47 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
1) Похибка всіх датчиків температури:2 
 
2) Похибка вимірювання занурювальних датчиків температури: 
 
3) Похибка датчиків зовнішньої температури: 
 
4) Відносна похибка датчика тиску склала: 
 
Здійснено розрахунки відносної похибки вимірювальних каналів 
підсистеми опалення. 
Межа допустимою похибки для вимірювання занурювальним датчиком 
температури становив 2.18%. 
Межа допустимою похибки для вимірювання зовнішнім датчиком 
температури становив 0.41%. 
Межа допустимою похибки для вимірювання усіма датчиками температури 
становив 2.22% 
Межа допустимої похибки для вимірювання датчиком тиску склала 0,41%. 
Сумарна похибка вимірювального каналу становила 2.25%. 
 
 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 48 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5 Технологічний розділ 
 
Покращити якість роботи електронних систем з одночасним підвищенням 
надійності, зменшенням маси, габаритних розмірів і використання енергії при 
мінімальних затратах можливо за рахунок використання методів і засобів 
мікроелектроніки і комплексної мініатюризації. 
Для мікроелектронної апаратури характерно збільшення кількості вузлів, 
виконаних на основі цифрових схем, котрі виготовлені засобами 
напівпровідникової або гібридної технології. 
Однією з особливостей проектування мікроелектронної апаратури 
являється розширення можливостей стандартизації схемних рішень. 
При функціонально-вузловому проектуванні гостро постає питання 
електричного, конструктивного і технологічного узгодження інтегральних схем і 
мікрозбірок, відмінних конструктивним виконанням, напругою живлення, рівнем 
вхідних та вихідних сигналів. 
Технологічність конструкції друкованих плат (ДП) – пристосованість 
конструкції ДП до обмеженої витрати трудових, матеріальних і енергетичних 
ресурсів на підготовку виробництва і промисловий випуск у заданій кількості по 
вищій категорії якості (виробнича технологічність) і при технологічному 
обслуговуванні і ремонті (експлуатаційна технологічність). Виробнича 
технологічність ДП визначається трудомісткістю виготовлення. Експлуатаційна 
технологічність ДП оцінюється контролездатністю і взаємозамінністю[25]. 
 
5.1 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу 
Для друкованої плати вибирається наступна схема технологічного процесу 
складання і монтажу радіоелементів. 
Складання і монтаж вузлів конструкції з ручним встановленням 
радіоелементів при використанні методу індивідуальної пайки. 
1. Заготівельні операції: 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 49 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
• підготовка ЕРЕ до монтажу; 
• складання друкованої плати. 
2.  Складання і монтаж вузлів; 
3.  Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
4.  Контроль. 
Типові операції складання і монтажу апаратури на ДП мають визначену 
структуру[25]. 
Операції підготовки радіоелементів до складання: 
1.  Контроль радіоелементів по номіналам «придатний-непридатний»; 
2.  Рихтовка виводів; 
3.  Підрізка виводів; 
4.  Загинання виводів; 
5.  Вкладка радіоелементів в технологічні касети; 
6.  Лудження виводів радіоелементів; 
7.  Формування виводів радіоелементів. 
Операції складання ДП: 
1.  Встановлення на плату пустотілих заклепок-пістонів; 
2.  Встановлення на плату контактів; 
3.  Встановлення на плату перемичок; 
4.  Встановлення на плату штирів; 
5.  Встановлення на плату радіоелементів; 
6.  Підготовка виводів радіоелементів; 
7.  Доскладання плати; 
8.  Контроль правильності і якості встановлення радіоелементів. 
Операції пайки монтажних з’єднань на ДП: 
1.  Обезжирення плати; 
2.  Флюсування місць пайки; 
3.  Пайка з’єднань на платі; 
4.  Допайка з’єднань; 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 50 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5.  Промивка плати; 
6.  Висушування плати. 
 
5.2 Загальні вимоги до монтажу 
Елементи при закріпленні їхніх виводів повинні бути по можливості 
розташовані так, щоб напис їхнього номіналу і маркірування були добре видні з 
однієї сторони та були зручні для читання. 
Проводи не повинні мати ушкоджень при монтажі (підпалів, надрізів і т.п.), 
що знижують їх механічну або електричну тривкість. 
Провідники перетином 0,35 мм і менше варто кріпити з виконанням повного 
обороту навколо контактного пелюстка, проводи перетином понад 0.35 мм - не 
менше обороту. 
Всі закріплені на пелюстках кінці монтажних проводів повинні бути щільно 
обжаті. 
При кріпленні проводів до контактних пелюстків необхідно ввести жилу в 
отвір пелюстка і загнути її по радіусі з утворенням гачка. 
 
5.3 Загальні вимоги до пайки 
На якість паяних з’єднань суттєво впливають не тільки технологічні умови 
проведення процесу пайки, але і правильний вибір матеріалів: флюсів, припоїв, 
очисних рідин. Флюси, утворюючи рідину і газоподібну зони, які оберігають 
поверхню металу і розплавленого припою від окислення, розчиняють і видаляють 
вже існуючі плівки оксидів і забруднень з поверхні, покращують змочування 
металу з припоєм. Вибір флюсу проводиться виходячи з потрібної хімічної 
активності, яка повинна бути найбільшою в інтервалі температур, який 
визначається температурами плавлення припою. Він повинен швидко і рівномірно 
розтікатися по зпаювальних матеріалах, добре проникати в зазори і видалятися з 
них, легко витиснюватися розплавленим припоєм, бути термічно стабільним, не 
виділяти шкідливих для здоров’я газів, не викликати корозію паяючих металів і 
припоїв[25]. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 51 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
В якості припоїв використовуються різні кольорові метали та їх сплави, які 
мають більш низьку температуру, ніж з’єднувані метали. Виходячи із температури 
плавлення припої поділяються на низько-, середньо- і високотемпературні. Для 
пайки монтажних з’єднань РЕА використовують переважно низько- і середньо 
температурні припої Тпл< 450 °C. Основними компонентами припоїв є олово і 
свинець, до яких для надання спеціальних якостей можуть добавлятися присадки 
сурьми, срібла, вісмута, кадмія. Так срібло і сурма підвищують, а вісмут і кадмій 
зменшують температуру плавлення і затвердіння припою. Вибір марки припою 
визначається призначенням і конструктивними особливостями виробів, типом 
основного металу і технологічного покриття, максимально допустимою 
температурою при пайці, а також технічних і технологічних вимог до паяних 
з’єднань. До технічних вимог відносяться: достатня механічна міцність і 
пластичність; задані теплопровідність і електричні характеристики; коефіцієнт 
термічного розширення (КТР) близький до КТР паяючого металу; корозійна 
стійкість як в процесі пайки, так і при експлуатації[25]. 
Технологічні вимоги до припою передбачають добру змочуваність 
з’єднуваним ним металів, високі капілярні якості, малий температурний інтервал 
кристалізації для виключення появи пор і тріщин в паяних з’єднаннях. Пайка 
монтажних з'єднань повинна забезпечуватися надійністю електричного контакту і 
необхідною механічною тривкістю[25]. 
Кількість флюсу, який наноситься на місце пайки, повинний бути 
мінімальним. Не припускається багате змочування флюсом місць пайки. Монтажні 
з'єднання варто лудити і паяти. Необхідно дотримуватися обережності від зайвого 
перегріву монтажних виробів, оплавлення ізоляції проводів і ізолюючих трубок, 
ослаблення або відпаювання контактних пелюстків, планарних або круглих виводів 
виробів електронної техніки. 
Місце пайки повинне бути достатньо прогрітим за допомогою паяльника з 
забезпеченням повного розтікання розплавленого припою і відсутністю 
можливості появи помилкової пайки. Після пайки спаяне місце необхідно остудити 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 52 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
при цьому спаяні вироби повинні бути нерухомими. Тривалість пайки виводів 
виробів електронної техніки повинна бути мінімально необхідною і бути не більш 
тривалості вказаної в ТВ на дані вироби електронної техніки або в технологічних 
рекомендаціях на пайку елементів. Якщо така вказівка відсутня, то орієнтовна 
тривалість пайки повинна бути не більше 5 с[25]. 
Поверхня монтажних з'єднань повинна мати глянсовий вид без видимих 
пор, забруднень, напливів, гострих опуклостей припою, сторонніх вкраплень або 
окислів. Припій повинен заливати місце з'єднання виробів електронної техніки з 
усіх боків, заповнювати щілини і зазори між проводами і контактами. Кількість 
припою для пайки монтажних з'єднань повинно бути мінімальним. Паяння повинне 
забезпечувати при зовнішньому огляді розташування контурів підпаяних 
проводів[25]. 
При монтажі штепсельного роз’єму припускається незначний наплив 
припою на зовнішню поверхню контакту. Не припускаються каплевидні і 
шиповидні напливи. Температуру жала паяльника необхідно контролювати 
приладом 4-703 МГ2.821.Э1649 або МПП-254М[25]. 
 
5.4 Зальні вимоги до технологічного контролю 
Змонтовані плати піддаються технічному контролю. Загальна структура 
контрольних операцій включає візуальний контроль монтажу, автоматичний 
контроль правильності монтажних з’єднань, функціональний контроль зібраних 
плат. Шляхом зовнішнього огляду і порівняння із зразками провіряють тип, 
номінальне значення, маркування, якість лудження виводів, відсутність подряпин, 
сколів, тріщин корпуса і пошкодження надписів[25]. 
Всі контрольні операції повинні бути виконані відповідно до технічних 
умов і вимог і без погіршення якості монтажу. 
Надійність монтажних з'єднань перевіряється при зовнішньому огляді. 
Механічну тривкість монтажних з'єднань припускається перевіряти 
вибірково, але не більш одного разу в процесі приймання монтажу. Зусилля 
повинно бути спрямоване уздовж осі припаяного проводу і не повинно 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 53 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
перевищувати 0,5 кг. В окремих випадках припускається перевірка пінцетом, на 
губки якого повинні бути надягнуті ізоляційні трубки[25]. 
Контроль правильності електричних з’єднань є необхідною операцією 
перед настройкою. В одиничному і дрібносерійному виробництві цю операцію 
виконують вручну за допомогою універсальної вимірювальної апаратури по картам 
опорів і монтажній схемі[25]. 
В масовому виробництві широко використовують автоматичні тестери, які 
працюють по принципу неврівноваженого моста. Плата через з’єднувачі 
підключається до тестера, який по розробленій програмі перевіряє омічний опір 
кожної електричної ділянки і визначає її стан. Плати, які не пройшли перевірку 
монтажу поступають на ділянку ремонту. Годні плати поступають на 
функціональний контроль, де перевіряють логічні зв’язки елементів за допомогою 
діагностичних тестів. Плати, які мають відхилення вихідних параметрів 
поступають на регулювання, а несправні - на ремонт[25]. 
Якість паяного з'єднання проводів перетином 0,12 мм2 і менше повинно 
перевірятися візуально. 
При контролі якості монтажу забороняється перегинати провід біля пайки. 
Перевірену пайку контролер повинний відзначати кольоровим лаком, що 
наноситься на місце спаю у виді невеличкого акуратної точки, що не мішає 
подальшому контролю пайки. Зафарбування лаком усієї пайки не припускається. 
Позначка повинна завдаватися відразу ж після перевірки кожної пайки[25]. 
При об'ємному монтажі на друкованих платах припускається за 
узгодженням із замовником не робити нанесення що перевіряються паянь лаком. 
 
5.5 Загальні вимоги до складання 
До виконання роботи зі складання ДП припускаються особи, що атестовані 
по операціях даного технологічного процесу. 
Робітник при виконанні будь-якої виробничої задачі відповідає за якість 
виконання роботи і при здачі продукції майстру повинен відокремити придатну 
продукцію від браку[25]. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
54 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Складання і монтаж ДП у міру необхідності робітник повинен вести по 
індивідуальних технологічних картах і еталонних зразках. Складання компонентів 
на ДП складається із подачі їх до місця установки, орієнтація виводів відносно 
монтажних отворів чи контактних площадок, спряження із складальними 
елементами і фіксація в потрібному положенні. Воно в залежності від характеру 
виробництва може виконуватися вручну, механізованим чи автоматизованим 
методами. Використання ручного складання економічно доцільно при виробництві 
не більше 15 тис. Плат в рік партіями по 100 штук. На кожній платі повинно бути 
розміщено не більше 100 елементів, в тому числі 11 інтегральних мікросхем. 
Суттєвою перевагою ручного складання є можливість постійного візуального 
контролю, що дозволяє використовувати відносно великі допуски на розміри 
виводів, контактних площадок і монтажних отворів[25].  
Всі операції необхідно робити з дотриманням вимог з техніки безпеки, 
виробничої санітарії й охороні праці. 
Технологічні витримки, що вказуються в технологічному процесі, повинні 
фіксуватися в спеціальному журналі і технологічному паспорті. Час технологічних 
витримок необхідно контролювати по часах відповідно до      ГОСТ 3309[25]. 
При перерві виробництва більше одного місяця необхідно робити складання 
контрольної групи складальних одиниць і виробів по технологічному процесі в 
кількості не менше 5 штук під спостереженням технолога цеху. 
При складанні і здачі виробів необхідно додержуватися вимоги відповідно 
до СТП-803-78-87. 
Припускається використання технологічний тари АЛ7890-3054,        АЛ1056-
3190. 
 
5.6 Нормування монтажних робіт 
Нормування монтажних робіт виконують на підставі карт технологічних 
процесів, що визначають порядок виконання операцій, використання приладів, 
інструментів, матеріалів, а також режимів опрацювання і нормативів часу. При 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 55 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
використанні вищевказаних даних можна розрахувати норми часу на різноманітні 
технологічні варіанти процесів[25]. 
Розрахунок норм штучного часу на операцію (хв.) визначається по 
формулі[25]: 
 
Тшт = Топ ⋅ (1+К/100)                                                  (5.1) 
 
де Тшт – норма штучного часу, хв.; 
     Топ – оперативний час, хв.; 
     К – час на організаційно-технологічне обслуговування робочого місця, 
відпочинок і власні потреби у відсотках від оперативного часу, 14 %. 
 
Tшт = Tоп ⋅К                                                          (5.2) 
 
Відповідно до складального креслення ДП монтаж виробів електронної 
техніки на ДП має такі наступні переходи, що приведені в таблиці 5.1. 
 
Таблиця 5.1 – Оперативний час на виконання операцій по монтажу 
друкованої плати 
№п Назва роботи Кількість Оп, год, t∑, хв 
/п елементів, шт. Топ, хв. 
1 Лудження резисторів 6 0,179 1,07 
2 Лудження 
8 0,179 1,432 
конденсаторів 
3 Лудження мікросхем 1 0,839 0,839 
4  Вирівнювання виводів 
виробів  50 0,105 5,25 
електронної техніки 
 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 56 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 5.1 
5  Зачищення виводів 
виробів  50 0,155 7,75 
електронної техніки 
6  Обрізання виводів 
виробів  50 0,074 3,7 
електронної техніки 
7  Установлення 
6 0,168 1 
резисторів 
8  Установлення 
8 0,138 1,1 
конденсаторів 
9  Установлення 
інтегральних 1 0,336 0,336 
мікросхем 
15  Пайка кінців виводів 
виробів  50 0,164 8,2 
електронної техніки 
Всього   30,7 
 
Тшт = 30,7 ⋅ (1+14/100) = 34,99 хв. 
В додатку Г наведений комплект документів на технологічний процес та 
монтаж виробів електронної техніки. 
 
  
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 57 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
6 Спеціальний розділ 
 
 
6.1 Економічне обґрунтування розробка системи опалення розумного 
будинку  
Розробка системи опалення розумного будинку має численні економічні 
переваги, які можуть допомогти зменшити витрати на опалення та збільшити 
ефективність використання енергії. Деякі з переваг системи опалення розумного 
будинку включають: 
1. Ефективність: Система опалення розумного будинку дозволяє точно 
налаштувати температуру в кожному приміщенні окремо, що дозволяє зменшити 
витрати на опалення та збільшити ефективність використання енергії. 
2. Зручність: За допомогою системи опалення розумного будинку можна 
контролювати температуру в будинку з будь-якого місця, використовуючи 
мобільний телефон або планшет. Це дозволяє забезпечити комфортні умови для 
проживання та зменшити кількість відвідувань технічної підтримки. 
3. Економія коштів: За допомогою системи опалення розумного будинку 
можна значно зменшити витрати на опалення, оскільки система автоматично 
регулює температуру в будинку в залежності від зовнішньої температури та 
розкладу проживання мешканців. 
4. Екологічність: Система опалення розумного будинку дозволяє зменшити 
кількість викидів шкідливих речовин у повітря, оскільки вона використовує 
енергію більш ефективно, ніж традиційні системи опалення. 
5. Підвищення вартості нерухомості: Установка системи опалення 
розумного будинку може підвищити вартість нерухомості, оскільки це додає до 
комфорту та ефективності використання енергії. 
Отже, можна стверджувати, що розробка системи опалення розумного 
будинку є розумним і економічним рішенням, яке дозволить зменшити витрати на 
опалення та підвищити ефективність використання енергії. Витрати на 
встановлення системи опалення розумного будинку можуть бути значно вищими, 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 58 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
ніж витрати на традиційні системи опалення, але вони можуть бути виправдані за 
рахунок зниження витрат на опалення в майбутньому. Крім того, система опалення 
розумного будинку може мати значний вплив на екологію, зменшуючи викиди 
шкідливих речовин у повітря. 
Для того, щоб розробити ефективну систему опалення розумного будинку, 
необхідно враховувати специфіку кожного будинку, його географічне 
розташування, кліматичні умови та потреби мешканців. Також необхідно 
враховувати вартість обладнання та послуг з підтримки системи опалення 
розумного будинку. 
Загалом, система опалення розумного будинку може бути вигідним 
інвестиційним рішенням для будинків будь-якої розмірності, якщо вона враховує 
індивідуальні потреби мешканців та забезпечує оптимальну ефективність 
використання енергії. Вона може допомогти знизити витрати на опалення та 
підвищити комфорт життя, що може вплинути на загальну вартість нерухомості.  
 
 
6.2 Охорона праці 
Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на співробітника 
інформаційно-технічної лабораторії 
Охорону праці і здоров'я громадян віднесено до пріоритетних напрямків 
соціальної політики України. Конституція України одним з основних соціальних 
прав громадян визначає право кожного на належні, безпечні й здорові умови праці. 
Ситуація в Україні у сфері безпеки праці проявляється високим рівнем 
виробничого травматизму і професійної захворюваності, незадовільними умовами 
праці та санітарним станом підприємств, внаслідок чого держава втрачає 
кваліфікованих працівників, а натомість отримує велику кількість осіб, які 
потребують повноцінного соціального захисту. 
Домінуючими причинами формування несприятливих умов праці 
залишаються недосконалі технології, машини і механізми, їхня несправність, 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 59 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
невикористання засобів захисту, порушення правил техніки безпеки, режимів праці 
і відпочинку. 
В процесі розробки системи опалення розумного будинку, що проводиться 
в даній бакалаврській роботі, на співробітника інформаційно-технічної лабораторії 
впливають різноманітні параметри робочого середовища, зокрема, температура, 
вологість і швидкість руху повітря, шум, вібрація, шкідливі речовини, різноманітні 
випромінювання тощо. 
Від умов праці в значному ступені залежать здоров'я і працездатність 
людини, її відношення до праці і результати її діяльності. При поганих умовах різко 
знижується продуктивність праці і створюються передумови для виникнення травм 
і професійних захворювань. Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і 
працездатність співробітника, який працює в лабораторії і у випадку виявлення 
негативних факторів, запропонуємо варіанти їх усунення чи мінімізації. 
Робочі місця співробітників лабораторії встановлені в просторій кімнаті, яка 
мебльована столами та шафами, укомплектована комп’ютерною технікою та 
периферійним обладнанням. Всі предмети на робочому місці співробітників 
знаходяться в робочій зоні в межах прямої видимості та розміщені на відстані не 
більше 70 см від працівника. Розміри столу становлять: довжина – 1,4 м, ширина – 
0,8 м, висота – 0,72 м. Висота стільця становить 0,45 м. З врахуванням середнього 
росту людини, який складає 160-180 см, можна сказати, що положення, яке 
співробітник лабораторії займає при роботі відповідає нормативним інструкціям і 
рекомендаціям ДСТУ 8604:2015 «Дизайн і ергономіка. Робоче місце для виконання 
робіт у положенні сидячи. Загальні ергономічні вимоги». 
Монітори на столах розташовані таким чином, що відстань від екрану 
монітору до користувача складає не менше 70 cм, при цьому кут зору становить 
близько 30о. При цьому потрібно відмітити, що положення моніторів вибрано 
найкращим чином, так як світло, що потрапляє через вікно, падає з лівого чи 
правого боку від працюючого в залежності від розташування робочого місця і, 
таким чином, не засліплює йому очі. Задля кращого уникнення негативного ефекту, 
пов’язаного з надмірною освітленістю приміщення, вікна обладнано жалюзі. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 60 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Розміри лабораторії становлять: довжина – 8 м, ширина – 4,5 м, висота – 3 
м. Відповідно її площа становить 36 м2. Найбільша кількість одночасно працюючих 
становить 4 особи. Звідси площа, що припадає на одного робітника, дорівнює 9 м2, 
що відповідає ДБН В.2.2.28-2010. Об’єм  приміщення  становить 108 м3. Звідси 
визначаємо, що об'єм який припадає на одну людину дорівнює 27 м3. Нормативне 
значення складає 15 м3. З наведених даних можна зробити висновок, що дане 
приміщення задовольняє вимогам ДБН В.2.2.28-2010. 
Раціонально виконане освітлення виробничих приміщень надає 
позитивного психофізіологічного впливу на працюючих, сприяє підвищенню 
якості продукції та продуктивності праці, забезпеченню її безпеки, знижує втому і 
травматизм на виробництві, зберігає високу працездатність в процесі праці. 
Освітлення здійснюється через віконні отвори (природне однобічне 
освітлення), за допомогою світильників, які розташовані на стелі (штучне верхнє 
освітлення) або одночасно - світильники і вікна (сполучене освітлення). В 
приміщенні вздовж однієї зі стін розташовано 2 вікна, розміри кожного з яких 
становлять 2 м на 1,15 м. 
Величина необхідного освітлення на робочому місці приміщення 
нормується за ДБН В.2.5-28-2018. При штучному освітленні нормується величина 
освітленості в люксах (Лк), яка вибирається в залежності від характеристики 
зорової праці з урахуванням найменшого розміру об'єкта розрізнення, фона, 
контраста об'єкта розрізнення з фоном. 
За найменший об’єкт розрізнення приймаймо напис на радіоелементі, 
розмір якого визначимо на рівні 0,15–0,3 мм. Користуючись ДБН В.2.5-28-2018, 
визначаємо, що за розміром обраного найменшого об’єкта розрізнення, ступінь 
точності зорової праці відноситься до високого і становить ІІ розряд. Нормативне 
значення КПО для визначеного розряду зорової роботи відповідає – ен = 1,8%. 
Фактичне значення КПО становить 32-35%. Отже, рівень природного освітлення в 
даному приміщенні знаходиться в нормі. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 61 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Нормативне значення штучного загального освітлення становить  
400 лк. Фактичне значення згаданого параметра становить 140 лк, що майже в три 
рази нижче зазначеної норми, відповідно ДБН В.2.5-28-2018. 
В якості джерела світла при штучному освітленні використовуються 
люмінесцентні лампи, в освітлювачах типу ЛСП 02В-1×40. Таким чином, в даному 
приміщенні рекомендується модернізувати систему загального штучного 
освітлення. 
Приміщення лабораторії характеризується відсутністю сирості, 
неструмопровідною підлогою та нормативними параметрами мікроклімату. Тому 
приміщення лабораторії відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки 
ураження працюючих електричним струмом, згідно ПУЕ. Комп’ютери, 
встановлені на робочих місцях живляться напругою 220 В і споживають 
потужність менше ніж 3 кВт. Для виключення ураження працівників електричним 
струмом всі електронні прилади під’єднані до системи захисного заземлення, 
згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016.  
Під час роботи з обладнанням при раптовому припиненні подачі 
електроструму потрібно негайно вимкнути електрообладнання. Категорично 
забороняється ремонтувати електрообладнання,  вмикати  та вимикати його, якщо 
це не передбачено в ході роботи, проводити будь-які перемикання на головному 
розподільному щиті. У випадку ураження електричним струмом слід терміново 
звільнити потерпілого від дії струму і прийняти міри по наданню першої допомоги, 
при необхідності викликати лікаря. 
Приміщення лабораторії, згідно ДСТУ Б В.1.1-36:2016, відноситься до 
приміщень з категорією вибухопожежонебезпеки типу В (горючі та важкогорючі 
рідини, тверді горючі та важкогорючі речовини і матеріали (в тому числі пил та 
волокна), речовини та матеріали, здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або 
одне з одним горіти, за умови, що приміщення, в яких вони знаходяться 
(використовуються), не належать до категорії А та Б). Для попередження пожеж в 
лабораторії, відповідно ДБН В.2.5-56-2014, змонтована електрична пожежна 
сигналізація  променевого типу та теплові датчики типу (ИП-105-2) у кількості 6 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 62 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
шт. Також дана лабораторія обладнана двома ручними вуглекислотними 
вогнегасниками ВВК-5, відповідно «Правил експлуатації та типових норм 
належності вогнегасників». 
В лабораторії рівень шуму, який в основному зумовлений одночасною 
роботою системних блоків комп’ютерів не перевищує 45 дБА. Інколи, при роботі 
принтера це значення досягає 55 дБА. Але відповідно ДСН 3.3.6.037-99 нормативне 
значення допустимого рівню звукового тиску, рівню звуку та еквівалентного рівню 
звуку на робочому місці в лабораторії становить 60 дБА. Таким чином, фактичні 
рівні шуму в приміщенні лабораторії не перевищують нормативні значенні цього 
параметру. 
В нашому випадку вплив електромагнітного випромінювання на людину 
відбувається на частоті системної шини персонального комп’ютера. Відповідно 
ДСН 3.3.6.096-2002  знаходимо, що гранично допустимий рівень напруженості 
електромагнітного поля (ЕМП) по електричній складовій (В/м) на робочих місцях 
персоналу протягом робочого дня у діапазоні частот від 50 до 300 МГц не повинен 
перевищувати встановленої межі у 5 В/м. У нашому випадку напруженість ЕМП 
становить менше 0,28 В/м. Таким чином, фактичне значення параметру не 
перевищує нормативне. Можна зробити висновок, що клас умов праці за даним 
параметром відноситься до допустимих. 
Аналізуючи зареєстроване електростатичне поле, в даному випадку його 
напруженість не перевищує гранично допустиме значення (Едоп) і дані умови праці 
відносяться до допустимих. 
Згідно ДСН 3.3.6.042-99 окремо для двох періодів року, визначаємо 
оптимальні і допустимі значення температури, відносної вологості та швидкості 
руху повітря для категорії важкості роботи Іа. При цьому враховуємо, що верхня і 
нижня межа діапазону допустимої температури визначаються у залежності від 
того, постійне робоче місце чи непостійне. В нашому випадку – постійне. 
Нормовані величини температури, відносної вологості і швидкості руху 
повітря в робочій зоні виробничого приміщення в холодний період року: 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 63 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
− оптимальне значення температури 22-24°С; 
− допустиме значення температури 21-25°С; 
− оптимальне значення відносної вологості 40-60%; 
− оптимальне значення швидкості руху повітря 0,1м/с; 
− допустиме значення швидкості руху повітря ≤0,1 м/с. 
Нормовані величини температури, відносної вологості і швидкості руху 
повітря в робочій зоні виробничого приміщення в теплий період року: 
− оптимальне значення температури 23-25°С; 
− допустиме значення температури 22-28°С; 
− оптимальне значення відносної вологості 40-60%; 
− оптимальне значення швидкості руху повітря 0,1 м/с; 
− допустиме значення швидкості руху повітря 0,1-0,2 м/с. 
В лабораторії фактичне значення температури в холодний період року 
становить 19-20°С, що нижче від відповідної нижньої межі допустимого значення. 
Таким чином дані умови праці відносяться до першого ступеня шкідливості. Це в 
свою чергу може призвести до легких форм застуди. Рекомендується в даному 
приміщенні в холодний період року користуватися автономним обігрівачем 
невеликої потужності. 
Фактичне значення температури в теплий період року становить 24-26°С, 
що перевищує оптимальне значення, але знаходиться в допустимих межах. Проте, 
як відомо, висока температура негативно впливає на самопочуття робітника і, як 
наслідок, веде за собою зниження працездатності. В такому випадку 
рекомендується в даному приміщенні встановити додатковий кондиціонер, що 
сприятиме більш комфортній роботі. Також, завдяки використанню даного 
технічного засобу, в холодну пору року відпаде необхідність в використанні 
автономного обігрівача, так як цю функцію можна покласти на кондиціонер. 
Фактичне значення швидкості руху повітря становить 0,2 м/с, що перевищує 
максимально допустиме значення лише в холодну пору року. Це може негативно 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 64 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
вплинути на здоров’я робітника, так як з протягом пов’язані такі хвороби, як 
запалення м’язів, гострі респіраторні захворювання і ін.  
Фактичне значення відносної вологості повітря в приміщенні становить 67-
69%. Це відповідає першому ступеню шкідливості умов праці. Перевищення 
вологості в теплий період року призводить до збільшення температури тіла. 
Особливо дане явище має місце при відхиленні температури від оптимальних меж 
в сторону збільшення. При пониженні температури підвищена вологість може 
призвести до переохолодження тіла. Як підвищення, так і зниження температури 
тіла може призвести до застуди. 
Враховуючи характеристику трудової діяльності людини, яка визначає сту-
пінь залучення до роботи м'язів і відображає фізіологічні витрати внаслідок 
фізичного навантаження, потрібно відмітити, що робота в науково-дослідній 
лабораторії є сидячою і при цьому не спостерігається фізична напруга працівника. 
Людина на такій посаді працює з витратами до 120 ккал/год, а отже дана робота 
відноситься до легкої фізичної (категорія Iа). Оскільки на даному робочому місці 
робітник безперервно знаходиться більшу частину свого робочого часу, при цьому 
не змінюючи оточення, то дане робоче місце можна віднести до постійного. 
На основі вищенаведених даних можемо сказати, що технічний рівень 
оснащення лабораторії не відповідає вимогам охорони праці. Це проявляється 
внаслідок недостатньої кількості світильників. Таким чином, в даному приміщенні 
рекомендується модернізувати систему загального штучного освітлення. 
 
 
Модернізація системи загального штучного освітлення 
Можливість людини орієнтуватися у просторі, здійснювати фізіологічні 
функції, виконувати різні види робіт залежить від виду і якості освітлення 
навколишнього середовища. 
До освітлення ставляться певні гігієнічні вимоги. Освітлення повинно бути 
рівномірним і достатнім для швидкого й легкого розрізнення об’єктів, 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
65 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
забезпечувати деяку контрастність між об’єктом і фоном. Джерело світла не 
повинно засліплювати людину і створювати бліків на об’єкті, що розглядається. 
Раціональне освітлення робочих місць і приміщень створює у працівників 
певний психологічний тонус, попереджує зорову і загальну втому, сприяє 
високопродуктивній праці. Недостатня освітленість робочих місць може бути 
непрямою причиною нещасних випадків на виробництві. 
Нормалізація освітлення робочих місць збільшує продуктивність праці на 6 
– 13% та скорочує брак на 25%. Це пов’язане з тим, що зір людини в добре 
освітленому приміщенні адекватно сприймає розміри, колір, розташування 
предметів, відстані між ними. При визначенні вимог до виробничого освітлення 
виходять зі створення таких умов праці на робочому місці, які виключають 
стомлення зору, виникнення причин виробничого травматизму та підвищення 
продуктивності праці. Основна задача освітлення на виробництві – створення 
найсприятливіших умов праці щодо зору. Це завдання можна вирішити 
організаційними, організаційно-технічними та технічними заходами. В результаті, 
виробниче освітлення повинно бути раціональним, а ряді випадків (для ручних 
виробничих операцій високої точності) – оптимальним. 
 
Рисунок  6.1 - Класифікація видів виробничого освітлення 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 66 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Правильно підібране освітлення робочого місця діє тонізуюче, поліпшує 
протікання основних процесів вищої нервової діяльності, стимулює обмінні й 
імунобіологічні процеси, впливає на формування добового ритму фізіологічних 
функцій організму людини. І, навпаки, недостатня освітленість викликає розвиток 
зорового стомлення і може призвести до короткозорості. 
Для того щоб штучне освітлення сприяло успішному виконанню робіт, що 
проводяться у приміщеннях, воно повинне відповідати багатьом вимогам, 
найбільш важливі з яких такі: 
1. Робітник повинен добре бачити місце своєї роботи, оброблювану деталь і 
розташовані навколо робочого місця частини приміщення. Для цього на робочому 
місці і у всьому приміщенні повинно бути достатньо світла, повинна бути створена 
необхідна для даних умов роботи величина освітленості на робочому місці й у 
приміщенні. Для різних робіт і приміщень спеціальними нормами встановлені 
мінімальні значення освітленості.  
2. Світильники, що освітлюють приміщення і робочі місця, не повинні 
чинити на очі робітників сліпучої дії, що може відбуватись при неправильному 
виборі типів світильників, недостатній висоті їхнього підвісу або невдалому 
розміщенні світильників у приміщенні.  
3. Вирішальне значення для багатьох виробництв має правильний вибір 
типів джерел світла; це відноситься до цехів, де потрібно таке штучне освітлення, 
при якому різні кольори та їх відтінки розрізнялися б настільки добре, як при 
природному (денному) освітленні.  
4. Для багатьох робіт важливо, щоб світло спрямувалося на робоче місце. 
Крім того, одні роботи вимагають м'якого, розсіяного світла, інші – чітко 
направленого освітлення, іноді під цілком визначеним кутом. Отримання 
необхідного напрямку світла досягається застосуванням світильників різних типів 
і правильним їхнім розташуванням у приміщенні.  
5. Світильники у виробничих приміщеннях повинні бути розташовані так, 
щоб вони створювали рівномірну освітленість всього приміщення (або частини 
приміщення, для якої нормується ця величина освітленості). Велика 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 67 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
нерівномірність освітлення приводить до освітлення деяких ділянок приміщення зі 
значно більшою освітленістю, ніж потрібно, що порушує м'який характер 
освітлення і викликає перевитрату енергії.  
6. Протягом усього часу роботи освітлення величина освітленості не 
повинна часто і різко змінюватися. Зовсім неприпустимі коливання освітленості від 
перепадів напруги в освітлювальній мережі, викликаних, наприклад, пуском 
потужних електродвигунів або роботою електрозварювальних апаратів; такі 
коливання напруги дуже несприятливо позначаються на зорові працюючих, 
викликаючи втому зору і зниження продуктивності праці.  
7. Типи світильників, встановлюваних у приміщеннях, повинні відповідати 
не тільки світлотехнічним вимогам, відзначеним раніше, але також відповідати 
умовам середовища у приміщенні. Тут треба враховувати такі фактори, як 
наявність у приміщенні підвищеної вологості, пилу, диму, кіптяви, пожежо- і 
вибухонебезпечних речовин і газів, виділення у вигляді газів, пари і пилу речовин, 
які згубно діють на світильники.  
8. Необхідно створювати умови зручного обслуговування штучного 
освітлення, зокрема, подбати про вільний доступ до світильників для зміни 
перегорілих ламп і очищення відбивачів і скла від пилу і бруду. 
Розрахунок штучного освітлення виконується методом коефіцієнту 
використання світлового потоку. Основною задачею розрахунку штучного 
освітлення є визначення необхідної кількості світильників для забезпечення 
нормативного рівня штучного освітлення за формулою: 
 
N E ⋅ S ⋅ z ⋅К
= н з
                                               n ⋅Fл ⋅η                         (6.1) 
де: 
Ен – нормоване освітлення, лк (ДБН В.2.5-28-2018); 
Кз – коефіцієнт запасу, який враховує зниження освітлення в процесі 
експлуатації (для заданого приміщення Кз = 1,4); 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 68 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
S = А·В – освітлюєма площа приміщення, (А – довжина приміщення, В – 
ширина приміщення); 
z – коефіцієнт мінімального освітлення;  
n – кількість ламп у світильнику; 
Fл – світловий потік лампи; 
η – коефіцієнт використання, відн. од. 
Для визначення нормованого освітлення – Ен, визначаємо: 
- перелік основних предметів, які повинна розглядати людина у процесі 
роботи на заданому робочому місці: надписи на екрані монітору, шрифт у книзі. 
- самі дрібні деталі зображення (найменші об’єкти розрізнення), які 
містяться на перелічених предметах: розділові знаки в книжках. Орієнтовно 
оцінюємо їх розмір у 0,15 ...0,3 мм. 
- характеристику фона – поверхні, на якій розглядається найменший 
об’єкт розрізнення, в залежності від коефіцієнта відбиття поверхні ρ. Фон є  світлим 
(ρ > 0,4), оскільки в основному маємо справу з написами на білому фоні, як в книзі 
так і на екрані монітору. Для вказаного фону коефіцієнт відбиття поверхні ρ = 0,9. 
- контраст об’єкта розрізнення з фоном, тобто наскільки чітко 
сприймається найменший об’єкт розрізнення на вищерозглянутому фоні. Контраст 
є великим (між білим і чорним). 
Користуючись ДБН В.2.5-28-2018 визначаємо, що розмір обраного 
найменшого об’єкта розрізнення відноситься до діапазону розмірів в межах 0,15-
0,3мм, що відповідає IІг розряду зорової праці. 
Нормативне значення штучного загального освітлення Ен з врахуванням 
характеристики фону та контрасту складає: Ен = 400 лк. 
Відповідно типу приміщення  приймаємо тип світильника в залежності від 
умов середовища і типу приміщення. Обираємо світлодіодний світильник ДВО-36. 
Цей світильник використовується для освітлення офісних, адміністративних, 
громадських приміщень підприємств, установ, торгових центрів, торгових точок та 
ін, де встановлені підвісні стелі типу «Армстронг». Такі світильники вбудовуються 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 69 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
в стандартні  секції 600х600 мм. Розроблені для застосування при модернізації 
системи освітлення і заміни растрових світильників типу ЛВО 4х18 на світлодіодні 
світильники. Корпус світильника виготовлений з міцного алюмінієвого профілю. 
Використовується торцеве засвічування, не точковий, а рівномірний потік світла 
через панель світильника завдяки використанню спеціальної світлової матриці. Це 
дає приємне відчуття розсіювання світла від світильника.  Акуратний дизайн, 
надійне зручне кріплення. Джерело світла - якісні світлодіоди Osram (Німеччина). 
 
Рисунок 6.2 – Зовнішній вигляд світлодіодного світильника ДВО-36 
 
Технічні характеристики світильника: 
- Споживана потужність світильника - 36 Вт; 
- Робоча напруга - 170-250 В; 
- Марка світлодіодів - Osram Duris E5 
- Кількість світлодіодів - 156 шт; 
- Світловий потік світильника - 3200 лм; 
- Кольорова температура світла - 5000 °К; 
- Тип кривої сили світла - "Д" (косинусна); 
- Кут розкриття проміню світильника - 120°;  
- Ступінь захисту - IP 20; 
- Кліматичне виконання - УХЛ (+1 ... +35 °С);  
- Габаритні розміри ДхВхШ, мм - 595x14х595; 
- Розміри для встановлення - 575х575; 
- Маса світильника - 4.3 кг. 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 70 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Визначаємо коефіцієнт використання в залежності від групи світильника 
(третя група), коефіцієнтів відбиття стелі (70%), стін (50%) і підлоги (10%) та 
індексу приміщення і: 
i A ⋅ B
=
 h ⋅ (A + B)                    (6.2) 
де: 
А – довжина приміщення, м; 
В – ширина приміщення, м; 
h = Н – 0,8 = 3 – 0,8 = 2,2 м – висота підвісу світильників. 
Згідно виразу (7.2) знаходимо:  
i 6 ⋅6
= =1,36
2,2 ⋅ (6 + 6) . 
За формулою (7.1) розраховуємо кількість світильників N: 
N Eн ⋅S ⋅ z ⋅Кз 400 ⋅36 ⋅1,05 ⋅1,4
= = = 7,69
n ⋅Fл ⋅η 3200 ⋅0,86  
 
Рисунок 6.3 – Крива розподілення світла світильника ДВО-36 
 
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
 71 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 6.4 – Крива розподілення світла світильника ДВО-36 
Таким чином, необхідно розташувати 8 світильників ДВО-36 рівномірно на 
усій площі стелі заданого приміщення з врахуванням габаритних розмірів 
приміщення та світильників. При цьому, оскільки кількість світильників відповідає 
наявній, рекомендується нові встановити на існуючі місця розташування. 
 
 
  
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 72 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Висновок 
 
 
Система опалення розумного будинку є однією з найважливіших складових 
екосистеми розумного будинку. Вона дозволяє забезпечити комфортні умови 
проживання в будинку, регулювати температуру та вологість повітря, знижувати 
витрати на опалення та забезпечувати ефективне використання енергоресурсів. 
Сучасні системи опалення розумного будинку мають широкі можливості 
автоматизації та дистанційного керування за допомогою мобільного додатку або 
веб-інтерфейсу. Вони можуть працювати в режимі "розумного графіка", 
аналізуючи розклад присутності мешканців в будинку та на основі цього 
регулювати температуру. Також вони можуть інтегруватися з іншими системами 
розумного будинку, такими як система "розумного освітлення", що дозволяє 
забезпечувати максимальний комфорт та енергоефективність. 
Загалом, система опалення розумного будинку є важливим інструментом 
для забезпечення комфортної температури та енергоефективності в будинку. Вона 
може допомогти знизити витрати на опалення та сприяти збереженню 
енергоресурсів, що є важливим аспектом в контексті збереження навколишнього 
середовища та створення стійкого розвитку.   
Арк  
 РС93.21044.001 ПЗ 
З 
73 
м. Лист № докум. Підпис Дата