Умное отопление в доме

Система отопления умный дом: управление, принцип работы, фото и видео, номенклатура

Рейтинг:2 101

Большая часть календаря в наших широтах все-таки холодная. Спрятаться от слякоти поможет «умный дом» – отопление по погоде и настроению. Несомненно, что сидя в тепле, Илья Ильф и Евгений Петров подсказали Остапу Бендеру гениальное открытие: автомобиль —  не роскошь, а средство передвижения. И так рассмотрим подробно, что собой представляет система отопления умный дом.

Перефразируя авторов, можно сказать, что «умный дом» как система отопления сегодня – это не мечта и фантастика, а повседневная реальность и необходимость.

Умный дом

Система отопления умный дом характеризует различные типы помещений. Их перечень очень обширен, от коттеджа или дачи до городского жилья, офиса, прочих сооружений различного назначения. Объединяет их одно – концепция взаимодействия человека с обитаемым пространством, посредством высокотехнологичных устройств и автоматики системы, обеспечивающая комфортные условия пребывания.

В таком аспекте немаловажное значение имеет отопление, формирующее тепловой комфорт.

Ведь состояние окружающей среды, наиболее полно соответствующее физиологическим потребностям в данный момент, заключается не только в температуре окружающих конструктивов, окон, стен, потолков, элементов интерьера.

Огромное влияние на тепловой комфорт оказывает влажность окружающего воздуха, тепловое излучение, потоки воздуха, являющиеся результатом работы отопительной системы.

Элементы умного дома

Варианты обогрева в системе умный дом

Времена гравитационных систем отопления безвозвратно прошли. Современное — закрытое, двухтрубное отопление, многоконтурное, обязательно циркуляционное. Насосная индивидуальная подача теплоносителя гарантирует оптимальную теплоотдачу каждого отопительного прибора, его индивидуальную регулировку. Традиционное радиаторное отопление дополняется отопительной системой «теплый пол».

Перспективная система «теплые стены» выполняет двоякую функцию: подогрев, а в жаркое время – охлаждение. Отопительная система обеспечивает горячее водоснабжение, оптимизирует температуру домашнего бассейна, подогревает нагнетаемый вентиляционной системой воздух.

Такие функции умного дома невозможно соблюсти без надежного, экономичного, высокопроизводительного генератора – источника обогрева. Это не только непосредственно котел отопления, но и трубная обвязка, насосы, другое, необходимое отопительное оборудование, работающее в довольно напряженном режиме.

Системы отопления умный дом характеризуются неоднородностью отбора тепла. Постоянно-переменный режим работы определяет температуру теплоносителя обогрева, его расход по времени.

Что полностью касается постоянной, стабильной работы теплого пола и активно-переменной фазы при нагреве бойлера или бассейна.

Противоречия такого характера устраняются выбором коллекторной схемы устройства котельного агрегата, с раздельными смесительно-насосными контурами для различных потребителей тепловой энергии.

Оптимизация нагрузок может достигаться применением поликотельной установки, по принципу: лучше два маленьких, чем один большой. Такая схема повысит и надежность системы отопления.

Хороший результат, может быть достигнут эксплуатацией настенных конденсационных газовых котлов, с двухтрубной, коллекторно-лучевой схемой комбинированного отопления.

К тому же с применением схемы умный дом — отопление по погоде —  может быть наиболее выгодной формулой обогрева

Система отопления в умном доме

Способ управления

Жизненная деятельность умного дома мертва без жесткой управленческой руки. Этой рукой управляет центральный процессор или контроллер. В системе отопления умного дома контроллер является сердцем и мозгом – основой интеллектуального управления цепочкой кнопка-процессор-оборудование.

В полной мере это касается и отопления. Наиболее перспективно в отопительной системе умный дом — отопление по погоде или погодозависимое управление. Оно основывается на программе соотношения температур теплоносителя, внутреннего и наружного воздуха.

Упрощенная схема отопления умным домом выглядит так: с понижением наружной температуры, автоматически повышается температура внутри здания. Соответствующе происходит обратный процесс.

Базовой точкой отсчета погодного регулирования может приниматься значение плюсовой температуры наружного воздуха, равное двадцати градусам. Уравнивается разность температур воздуха и теплоносителя, и отопление отключается.

В работе системы умного дома принимается во внимание и регулируется локальная температура в отдельных помещениях. При повышении или понижении базовых значений, процессор отдает команды и принимает меры к восстановлению заданных параметров.

Варианты расположения датчиков и контролеров

Номенклатура оборудования

Структурно система отопления умный дом — отопление по погоде, соединяет в одно целое разные приборы и устройства, как-то:

• главный процессор с блоком резервного питания;
• сенсорные панели управления;
• вай-фай маршрутизатор;
• термоэлектрические клапаны;
• датчики температурного режима;
• комнатные панели управления;
• пульты дистанционного управления;
• «теплый пол»;
• «теплые стены»;
• увлажнители и осушители воздуха;
• насосы;
• фанкойлы.

Отопление и экономия

В системе «умный дом» — отопление по погоде – запрограммированный режим. Он позволяет сэкономить значительные средства за счет оптимальных инженерных решений, расчетов и схем.

Экономии способствует применение высококачественных материалов, современного оборудования, в частности, конденсационных котлов.

Автоматическая оптимизация температурного поля также имеет экономическую эффективность.

Для достижения максимального экономического эффекта, выполняются теплоизоляционные и энергосберегающие мероприятия, точная настройка всех системных параметров.

Резервное питание

При всех огромных достоинствах и положительных свойствах, система отопления умного дома очень уязвима. Большой недостаток умного дома – это зависимость от электроэнергии. Интеллект, даже искусственный, требует питания.

Аварийное отключение электросети, колебания напряжения, могут привести к непредсказуемым последствиям. Чтобы избежать такой ситуации следует позаботиться об источниках резервного или безаварийного электроснабжения.

Тогда дом постоянно будет встречать уютом, спокойствием и теплом.

Не получили ответ на свой вопрос? Спросите нашего эксперта: Спросить

Умное отопление в доме

20 октября 2017

Умное отопление дома реализуется в рамках системы «Умный дом». Вы можете самостоятельно контролировать вентиляцию в доме, водоснабжение и можете также дистанционно управлять отоплением в доме, контролируя температуру воздуха и изменяя ее при необходимости.

При том отдельная организация такого отопления не слишком дорогое удовольствие. Вы можете отдельно приобрести наборы для климата, чтобы умное отопление работало на вас, не ударяя по семейному бюджету.

В наш век современных технологий, такая возможность, как подключение дистанционного отопления, программирование его и управление на расстоянии уже не кажется чем-то сверхъестественным. Убедитесь сами, такая услуга проста в использовании и работает в разы эффективнее централизованных батарей.

К слову, подобные ресурсы сегодня – то хорошая возможность сэкономить. Благодаря тому, что работа отопления экономит в значительном количестве энергоресурсы, тратить на него вы сможете на порядок меньше.

В систему отопления квартиры или загородного дома включены не только радиаторы, но и разного рода конвекторы, теплые полы, полотенцесушители. В последнее время актуален вариант теплых стен, нагревающих воздух в комнате зимой, и охлаждающих его летом.

Всем этим набором, а в загородном доме приборов, отвечающих так или иначе за отопление, можно управлять отдельно или в комплексе.

Система управления может представлять собой единый компьютерный блок, которому подконтрольны приборы в доме и датчики температуры в комнатах и снаружи.

Система анализирует показатели датчиков, и если температура отличается от той, что выставлена в программе, дает команду к работе. Режим температуры, комфортной для пребывания в доме, задает владелец индивидуально.

Умное отопление может быть экономичным, но при условии соблюдения ряда условий. Так, на температуру в доме влияет не только погода за окном, но и другие факторы, влияющие на климат в доме, а именно:

• теплопроводность стен и потолков;
• качество установленных в доме окон;
• качество и достаточная защита входной двери;
• способ подачи тепла;
• тип отопительной системы в доме;
• наличие сырости, сквозняков и так далее.

И даже самая умная система не будет работать с должной эффективностью, если не устранить по максимуму причины, приводящие к потере тепла. Если стены недостаточно защищены, система отапливает воздух, а вы теряете средства, затрачиваемые на ее работу.

Конечно, в этом случае комфортная температура, которую вы задаете, будет поддерживаться, однако при этом потребуется больше энергии для реализации задачи.

Как контролируется умное отопление?

Здесь все зависит от того, покупаете ли вы готовую систему, или же пытаетесь реализовать ее самостоятельно.

Сделать систему умного отопления в доме самостоятельно реально, но связано с массой нюансов. На каждый прибор и отопительный узел можно поставить контроллеры, которые будут связаны с температурными датчиками в доме.

Далее вы устанавливаете необходимую температуру и вариант, когда прибор перестает работать: по достижению определенной температуры воздуха, или же по времени включения и выключения.

Реализация системы таким образом имеет ряд существенных недостатков: приборы, установленные в доме, настраиваются по-отдельности и между собой не связаны, то есть «договорить» о своей работе не смогут. При том приборы, установленные в доме, реагировать на похолодания за окном не будут, так как не получат об том информации.

Централизованное управление умным отоплением также возможно. Контроль над приборами удаленно осуществляется по единой системе, при этом каждой группе приборов дается своя установка.

Подобная система работает в комплексе и не требует индивидуальной настройки каждого отдельного прибора. Благодаря тому, что все приборы в системе сообщают друг другу информацию, они способны работать в комплексе, что позволяет решать поставленную задачу по достижению комфортной температуры более эффективно и экономично.

Опять же, приобрести готовый пакет умного отопления с той или иной задачей гораздо проще, чем делать ее самостоятельно.

Для того чтобы процесс отопления был более эффективным, рациональным решением будет распределение площади дома на конкретные температурные зоны и уже для них задавать программу работы приборов.

Скажем, жилая зона будет получать тепло более активно, гараж, коридор или тамбур будут отапливаться с меньшей интенсивностью. Это еще один способ снизить расходы на работу системы.

Важным условием эффективной работы системы является наличие температурных датчиков не только внутри дома, но и за его пределами. Благодаря тому, что отопительная система может соотнести температуру внутри и снаружи, она может задать оптимальный темп работы самостоятельно, без вмешательства владельца.

Умные термостаты в российских квартирах: как это работает, и какова реальная экономия?

Системы Умный дом уверенно входят в повседневную жизнь. Многие владельцы собственного жилья готовы внедрять научные достижения в жизнь и заниматься домашней автоматизацией. Особый интерес вызывают умные термостаты.

Эти приборы предназначены для осуществления климат-контроля и по утверждениям разработчиков помогают сэкономить приличные суммы за счет интеллектуального управления системами отопления, вентиляции и многими другими. Но так ли это, если квартира или дом подключены к централизованному отоплению? Будем разбираться.

Что такое умный термостат

Для начала определимся, что же такое умный термостат. Это интеллектуальное устройство, оснащенное детекторами влажности, температуры, движения и освещения. Основываясь на их показаниях прибор способен успешно управлять отоплением, кондиционированием, осушителем/увлажнителем воздуха, тепловым насосом и вентиляцией. Относительно недавно появились самообучающиеся термостаты.

Они способны отслеживать действия владельца, выделять его предпочтения относительно микроклимата в комнатах и впоследствии поддерживать требуемые параметры без вмешательства человека. Как мы видим, умный термостат – сложное и дорогостоящее оборудование. Основным фактором успеха его установки считается наличие соответствующего количества исполнительных устройств, инсталлированных в квартиру.

Чем сложнее инженерные системы, тем выше целесообразность установки умного термостата. Иначе он не оправдает надежд владельца и его затрат. И еще один нюанс. Большинство термостатов предназначено для работы в автономных системах, то есть «напрямую» с отопительными приборами различных типов.

Для квартиры такое устройство не годится, его просто не к чему будет подключить. В таком случае нужно искать приборы, адаптированные к работе с централизованной системой отопление. Их не так много, но они есть.

Умный термостат для централизованного отопления: как он работает

Главное отличие устройства от традиционного аналога заключается в присутствии в схеме программируемых радиаторных терморегуляторов.

Это приборы, регулирующие количество теплоносителя внутри радиатора.

По сути, они представляют собой кран, который частично или полностью перекрывает подачу разогретой жидкости в теплое время и открывает ее в холода. Терморегулятор предельно прост в установке.

Может монтироваться на стандартный термостатический радиаторный клапан. Отличие умного терморегулятора от стандартного заключается в возможности подключения по беспроводному протоколу к интеллектуальному термостату.

Последний анализирует поступающие с датчиков данные и программирует терморегулятор или отдает ему команды, чтобы провести коррекцию температуры в помещении.

Регулятор оснащается встроенным термоэлектрическим генератором, что позволяет ему обходиться без внешнего источника питания. Для регулировок используется сервопривод, поворачивающий клапан. При отсутствии связи с термостатом устройство может программироваться вручную. Чаще всего используются режимы независимого программирования по времени суток или по дням недели.

Что дает использование интеллектуального термостата

Установка умного термостата в систему УД дает множество преимуществ для домовладельца. Рассмотрим наиболее значимые из них:

• Максимальный комфорт. Система многозонного управления дает возможность настраивать и управлять температурой в каждом из помещений квартиры.
• Интеллектуальное управление. Оборудование изучает привычки владельца и гибко подстраивается под них, регулируя температуру в квартире исходя из распорядка дня проживающих в ней людей.
• Возможность подключения к новой или модернизируемой системе. Производитель старается выпускать умные термостаты, совместимые с большинством отопительных систем.
• Экономия ресурсов. Грамотно настроенное оборудование позволяет сократить расходы на отопление до 30% за счет исключения излишнего потребления тепла.

К сожалению, последний пункт в домах с централизованным отоплением реализовать не всегда возможно.

Возможно ли сэкономить на плате за централизованное отопление?

Теоретически ответ будет утвердительный, но на практике все не так просто. Предположим, что решено установить в квартире умный термостат с программируемыми терморегуляторами. В результате работы оборудования расход ресурсов сократится примерно на треть. Это будет зависеть еще и от количества теплопотерь жилья и других факторов. Но на сумме в платежке этот факт никак не отразится.

Дело в том, что жильцы в многоквартирных домах платят за отопление по так называемым нормативам или по показаниям счетчиков. Последние могут быть индивидуальными или общедомовыми. В нашем случае чтобы зарегистрировать факт снижения потребления ресурсов и, соответственно, снизить плату за отопление понадобится установить счетчик тепла в квартире. Это далеко не всегда возможно.

Большинство квартир в России технически невозможно оборудовать таким счетчиком

По закону их можно устанавливать только в квартирах с горизонтальной разводкой, когда внутрь заходит один стояк, от которого по кольцу запитываются все радиаторы. Именно на него и монтируется счетчик. Если же в квартиру заходит несколько стояков, а это наиболее распространенный вариант, придется ставить счетчик на каждый из них, что неоправданно дорого и запрещено.

Но даже если в квартире можно установить счетчик, это не значит, что можно платить по его показаниям. Закон предполагает несколько вариантов расчетов за тепло.

Исходя из его положений, оплата по индивидуальному счетчику принимается только в том случае, если все квартиры в доме ими оборудованы.

Если в одной или нескольких квартирах приборов учета нет, плата взимается по показаниям общедомового счетчика.

В этом случае общая сумма распределяется между квартирами пропорционально их площади. Таким образом, для того, чтобы получить реальную выгоду от установки умного термостата, придется поставить еще и индивидуальный прибор учета тепловой энергии. Причем не только в своей квартире, но и убедить сделать это весь дом. А сделать это будет непросто, ведь стоимость счетчика достаточно велика.

Кроме того, его установка осуществляется только при наличии разрешения от соответствующей организации.

На практике процедура установки счетчика включает получение большого пакета разрешительных документов, среди которых проект подключения, технические условия его осуществления и многое другое.

Помимо этого, нужно будет приобрести оборудование и определиться с компанией, которая будет его устанавливать. Все это достаточно хлопотно и затратно.

Обратимся к цифрам

Цена приборов учета зависит от их типа и начинается от 7 000 руб. К ней нужно приплюсовать стоимость оформления разрешительной документации и услуг по установке прибора. Кроме того, нужно помнить, что счетчик подлежит периодической поверке и замене, как и любой другой прибор учета. Цена умного термостата начинается от 5 000 рублей без установки.

К этому нужно добавить цену программируемых терморегуляторов, устанавливающихся на радиаторы. Это еще минимум 3 000 руб. за каждое устройство. Таким образом, мы получаем достаточно внушительную сумму, которая потребуется на реализацию интеллектуального управления отоплением в квартире. Ожидаемая экономия по расчетам специалистов составит порядка 30% от существующей суммы в платежке.

При этом нужно понимать, что экономия будет зависеть не только от работы термостата, но и от того, насколько хорошо утеплена квартира, присутствуют ли источники утечки тепла. Еще один немаловажный фактор.

Умный термостат предназначен для управления несколькими системами, присутствие их в среднестатистической квартире весьма сомнительно.

Таким образом, использовать все возможности умного оборудования вряд ли удастся.

В итоге получается, что затраты на покупку и установку оборудования предстоят довольно большие, особенно, если выбирать современные приборы от заслуживающего доверия производителя. При этом использовать весь их потенциал не получится. Все-таки УД предназначены, скорее, для домов с автономными системами жизнеобеспечения.

Экономия средств по сравнению с расходами получается не такой уж и большой. Жизнеспособно ли такое решение? Решать тем, кто хочет реализовать его в своей квартире.

Отопление умного дома

Отопление — именно та отрасль инженерного оборудования зданий, в которой впервые стали внедряться принципы «intelligent building» или «умного дома».

И это неудивительно, ведь система отопления — главная статья расходов эксплуатации зданий в умеренном и холодном климате. Оборудование и монтаж обходятся недёшево и должны быть рассчитаны на долгие годы работы.

И, главное, создание теплового комфорта — весьма непростая с технической точки зрения задача.

Тепловой комфорт

Чем полнее физические параметры воздушной среды соответствуют нашим физиологическим потребностям, тем уютнее мы себя чувствуем. Но недостаточно просто обеспечить нагрев воздуха в помещениях до рекомендуемой нормами температуры.

На ощущение теплового комфорта и самочувствие влияет немалое количество других факторов: температура окружающих человека поверхностей (стен, окон, пола, потолков), характер теплового излучения (радиационный, конвективный), распределение температуры в помещении, в том числе по высоте. Большую роль играет влажность воздуха, наличие и скорость воздушных потоков.

Современные системы отопления

Канули в лету времена, когда теплоноситель под действием гравитационных сил вяло протекал по однотрубным системам чудовищных диаметров. Чересчур нагревая первую в цепочке батарею и оставляя холодной последнюю.

Современные системы — закрытые, двухтрубные, с принудительной циркуляцией. Теплоноситель подаётся насосом через гребёнки-распределители к каждому прибору индивидуально, что обеспечивает возможность регулирования теплоотдачи любого радиатора или контура тёплого пола в широком диапазоне.

Вместе с традиционными радиаторами здания обогревают системы тёплых полов, встраиваемые в пол конвекторы. Набирают популярность перспективные системы «тёплых стен», которые могут в жаркую погоду охлаждать помещение.

Система отопления отвечает за приготовление горячей воды, поддержание необходимой температуры воды в домашнем бассейне, подогрев подающегося из вентиляционной системы воздуха.

В просторной квартире или загородном доме общее число приборов отопления (радиаторов, конвекторов, контуров тёплого пола, полотенцесушителей), как минимум, достигает нескольких десятков. Не забудем про отопительный котёл и бойлер.

Для создания и поддержания оптимального режима отопления всеми этими устройствами необходимо управлять, причём с учётом постоянно меняющихся погодных условий.

Возможны разные уровни управления отоплением:

Управление отдельными приборами. Радиаторы, конвекторы, смесительные узлы и отдельные контуры пола можно оснастить термостатическими головками или электрическими приводами, а датчики температуры расположить на любом расстоянии от них.

При этом котельная группа и смесительные узлы полов работают по усреднённым параметрам. Такая схема позволяет достаточно точно поддерживать заданные параметры температуры воздуха по комнатам.

Управление котельной осуществляют с помощью погодозависимой автоматики, чутко отслеживающей изменения наружной температуры воздуха. Следующий шаг на пути автоматизации — объединение управляющих устройств в единую систему.

Многие модели современных газовых, жидкотопливных, электрических котлов и теплонасосов опционально оснащаются контроллерами управления тепловым пунктом с возможностью подключения к стандартным интерфейсам. Может быть установлен и подключен к котлу, насосам и приборам иной контроллер со свободнопрограммируемой логикой.

Собрав все подсистемы под командованием единого центра, можно:

– Осуществлять управление всеми зонами отопления одновременно.

– Заранее программировать температурный режим по часам суток, дням недели и отдельным датам.

– «Заказывать» увеличенный разбор горячей воды на утро и вечер.

– Устанавливать иной режим отопления в гостевых комнатах, пустующих значительную часть времени.

– Понижать температуру, когда хозяева в отъезде и повышать в преддверии их возвращения.

Программы для гостиной, спален и детских комнат, бассейна, гаража и кладовки, естественно, будут отличаться.

Интеллектуальная система управления способна учитывать особенности конструкции здания: влияние изменений наружной температуры воздуха неодинаково для различных типов зданий. К примеру, каменный дом обладает большей инерционностью, чем каркасный, на изменение внешних условий реагирует медленней.

Большое значение имеет и степень утепления дома. Инерционность радиаторов, тёплых полов и характер работы бойлера также различаются. Соответственно, отличны и алгоритмы управления. Современные системы отопления, построенные на гребёнках-распределителях, поддаются последующей автоматизации и после монтажа.

Если нет возможности проложить слаботочные шины, управляющие сигналы передают по радиочастотам.

Дистанционное управление и интеграция в общую систему

Контроллеры управления системами отопления могут быть интегрированы в общую систему «умного дома» под управлением центрального компьютера. Оборудование европейских производителей зачастую подключается посредством интерфейсов и технологии европейского стандарта KNX-EIB, доступны шины CAN, иные протоколы.

Расширяются возможности дистанционного управления отоплением через компьютер или смартфон и его совместной работы с другими инженерными системами. К примеру, создание комфортного микроклимата в доме напрямую связано с системой приточно-вытяжной вентиляции, обязательной для нормального функционирования энергоэффективных зданий.

«Тёплые стены» летом могут дополнить или вообще заменить оборудование для кондиционирования воздуха.

Уже не являются новинкой комплексные климатические системы, включающие в себя совместно работающие системы отопления, горячего водоснабжения, вентиляции, кондиционирования, увлажнения и осушения воздуха, в полной мере обеспечивающие комфортный микроклимат в доме или офисе. Увы, пока что такие системы являются уделом лишь обеспеченных людей.

“Умное отопление” и экономия средств

Конечно, в первую очередь рациональность системы отопления определяется её правильным расчётом, схемой, соответствием характеру теплопотерь ограждающих конструкций здания.

Современные низкотемпературные системы, построенные на конденсационных газовых котлах, изначально экономичнее традиционных на 15-25%.

Высокая степень автоматизации и выбор оптимальных температурных режимов и алгоритмов управления поможет сэкономить ещё столько же.

Точная настройка всех параметров системы — дело непростое. С ним могут справиться только подготовленные специалисты, имеющие соответственное оборудование и программное обеспечение. На настройку отопления загородного дома опытный инженер может затратить несколько дней.

Несмотря на то, что полноценная система «умный дом» — удовольствие не из дешёвых, отдельные его элементы могут себе позволить и обычные застройщики. Установка температурных датчиков, термостатов, программаторов обойдётся не так уж дорого, зато обеспечит комфорт и существенно снизит расход энергоресурсов.

Включение в общую систему, конечно же расширит возможности, облегчит и упростит управление, в том числе дистанционное, но денег уже не сэкономит.

Управление климатом и отоплением в системе «умный дом»

От условий микроклимата, свежести и чистоты воздуха в помещении зависит наше здоровье и работоспособность. Система «умный дом» позволяет управлять насыщенным отопительно-вентиляционными системами, осветительной техникой и электробытовым оборудованием современным домом и заботится о здоровье и комфорте его обитателей.

Управление климатом в системе «умный дом» достигается путем интеграции трех климатических систем — отопления, вентиляции и кондиционирования, когда эти инженерные системы функционируют как единое целое, обеспечивая комфортные режимы климат-контроля в помещениях.

Его реализация закладывается еще на этапе проектирования климатических систем, когда задаются алгоритмы работы, позволяющие поддерживать нужные параметры воздуха в помещениях (температуру, влажность и химический состав) с минимальными затратами энергоресурсов.

Климат-контроль является непременным атрибутом современного «умного дома».

Работу системы обеспечивают приточная вентиляция, кондиционеры, увлажнители и осушители воздуха, ионизаторы, электрическое или водяное отопление, теплые полы (электрические и водяные), приводы открывания окон.

Для управления применяют датчики, фиксирующие текущее состояние микроклимата в доме, а также средства управления — переключатели и панели.

Система «умный дом» позволяет удалённо управлять климатом через Интернет, сотовый телефон, с компьютера диспетчера.

Климатические системы проектируются с возможностью анализа температуры и влажности с помощью специальных датчиков в тех помещениях, где необходимо поддерживать заданные климатические параметры.

Система управления «умный дом», используя заложенные в нее алгоритмы климат-контроля, подает сигналы управления на сервоприводы приборов и контуров отопления или воздушные клапаны вентиляционной системы с системой охлаждения.

Гибкая настройка системы термоконтроля способствует не только повышению комфорта дома, но и экономии энергозатрат.

Отслеживая температуру внутри и вне помещения, «умный дом» автоматически создает благоприятные условия для его обитателей.

При правильно настроенном управлении устройства ведут себя по-разному при открытых и закрытых окнах, в присутствии или отсутствии в помещении людей, в различные периоды времени суток и дни недели и пр.

Система позволяет управлять такими параметрами, как температура, влажность, приток свежего воздуха индивидуально для каждого помещения, включать/выключать систему фильтрации воздуха, создать для каждого члена семьи индивидуальную систему климата, и дает экономию средств, решение проблемы энергосбережения. В частности, система может быть настроена так, чтобы подача тепла в нерабочее время и в выходные дни снижалась или отключалась совсем.

Реализация режимов климат-контроля позволяет обеспечить оптимальные режимы энергопотребления климатических систем. Системы отопления и кондиционирования в «умном доме» не работают «навстречу друг другу» (система отопления не охлаждает воздух, который нагревает система отопления).

Управление климатическими параметрами в помещениях осуществляется с помощью специализированных климатических контроллеров и термостатов, а также же при помощи многофункциональных систем управления климатом «умного» дома.

Круглосуточный контроль над системой «умный дом» исключает возникновение и развитие аварийных ситуаций. Выход из строя одного из узлов системы не повлияет на общую безопасность. В случае выхода из строя главного контроллера системы «Умный дом» каждая инженерная система по-прежнему сохраняет функции автономного управления.

Умный дом – отопление с погодозависимым контроллером и регулятором

Под ставшим привычным понятием «умный дом» надо понимать не только коттедж, загородный дом или дачу. Городская квартира, офис, а также многие другие типы помещений вполне подходят под такое понимание.

Если рассматривать систему обогрева с этой точки зрения, то при таком подходе к ней надо реализовать несколько основополагающих принципов.

Когда мы говорим умный дом, – отопление в данном случае должно обеспечивать комфортные условия проживания или экономию затрат на свое содержание.

Умный дом

• Каким может быть отопление?
• Как оно организовано

Давно известно, что комфорт бесплатным не бывает. Любые попытки обеспечить дополнительные удобства или избавиться от лишних забот за счет использования автоматики, будут означать увеличение затрат. Однако независимо от нашего желания, для умного дома отопление играет едва ли не определяющую роль в создании комфортных условий, и от его организации во многом зависят затраты на его содержание.

В первую очередь это достигается взаимодействием котла отопления с управляющим центром.

Кроме наличия собственных средств безопасности, у такого котла имеется интерфейс связи, благодаря которому и возможно реализовать умное отопление загородного дома.

В самом простом виде под этим стоит понимать, что умный дом управление отоплением осуществляет в зависимости от достигнутой в помещении температуры по сигналам от датчиков.

Компоненты системы управления отоплением в умном доме

Лучший вариант подобного управления – регулировка температуры теплоносителя. Однако при всех достоинствах такого построения отопления, есть и другие, более эффективные  подходы к организации работы обогрева. На сегодняшний день перспективным считается погодозависимое управление отоплением.

Как оно организовано

При таком подходе в дополнение к датчику комнатной температуры применяется еще и измеритель внешней температуры. В принципе, погодозависимый регулятор отопления будет работать и с одним внешним датчиком, но использование двух позволяет добиться более точного поддержания режима и даже реализовать самоадаптацию системы.

Погодозависимый контроллер с датчиком температуры

Работает погодозависимый контроллер системы отопления на основании запрограммированной кривой соответствия температуры теплоносителя внешним условиям. В самом простом виде это выглядит таким образом – если на улице становится холодней, то температура воды в системе повышается, если теплей – то уменьшается.

Такой подход к организации отопления должен также учитывать и зональное регулирование, т.е. в отдельных местах температура должна дополнительно корректироваться по отношению к определенной по внешнему датчику.

Если, например, в одном из помещений собралось большое количество людей, за счет чего в нем стало более жарко, то система фиксирует локальное увеличение температуры относительно той, что установил погодный регулятор отопления, и осуществляет коррекцию в этой зоне.

Использование двух датчиков – уличного и внутреннего, кроме экономии топлива уменьшает инерционность работы системы, что повышает ее эффективность и обеспечит также  дополнительное снижение затрат на содержание.

Зачастую наиболее рациональным выбором для организации отопления будет использование технологий обогрева, свойственных умному дому. В этом случае можно добиться и повышения уровня комфорта в доме, и экономии затрат на его отопление.

Оцените публикацию:(Пока оценок нет)
Загрузка…

Технологии «Умного дома» для оптимизации расходов на отопление загородного дома. Умный дом без ремонта и проводов — Блог Z-Wave Украина

17.08.2016

Наш постоянный клиент Валерий Соколов написал статью, которая по нашему мнению будет интересна всем пользователям умных домов на базе Z-Wave.

«Идея автоматизации дома зрела давно и мой интерес к ней рос по мере совершенствования технологий: сначала появился промышленный стандарт беспроводной технологии управления устройствами Z-Wave, а потом и «коробочные» реализации контроллеров сети таких устройств.

Беспроводный стандарт Z-Wave дает возможность реализовать функции «умного дома» без сверления стен и прокладки дополнительных кабелей. А «коробочные» реализации контроллеров — сделать управление устройствами более простым и, главное, надежным.

Решающим фактором старта реализации своего проекта внедрения «умного дома» стал просмотр фильма «Чужие» стало кардинальное повышение тарифов на энергоносители. Внедрять «умный дом» стало не только интересно, но и экономически целесообразно. Под катом — детальное описание. Осторожно, много букв и фотографий.

Когда родители жены заговорили о необходимости как-то оптимизировать затраты на отопление их загородного дома, первое, что пришло в голову — «это точно задача для умного дома». Потому что:

• одна из основных функций «умного дома» — это греть/охлаждать/освещать только то, что нужно и только тогда, когда нужно.

  За счет именно этого и достигается наибольшая экономия;

• давно уже хотелось реализовать удаленное управление отоплением, чтобы на выходные зимой приезжать в уже теплое помещение, а не мерзнуть полдня после приезда, пока дом прогреется;
• в доме стоит электрический котел и двухзонный счетчик, а значит — это еще одна возможность «маневра» в целях экономии.

Дело в том, что загородный дом используется эпизодически (праздники, школьные каникулы, выходные), но в остальное время его все равно нужно подогревать, иначе холод и влага быстро приведут дом в непригодное состояние. Про «разморозку» системы водяного отопления я вообще молчу. До сих пор проблема решалась так: при отъезде котел настраивали на поддержание минимально возможной температуры теплоносителя (воды), т.е. +40°C. Меньшую температуру теплоносителя котел поддерживать «не умеет». Приблизительно это соответствовало температуре в помещении от 10°С в помещении при -10°С на улице до 20°С в помещении при +5°С на улице. Плюс некоторое влияние солнца в солнечные дни. Итого — в среднем зимой в доме было +15°С, что конечно же явно излишнее, да к тому же и постоянное отопление эпизодически используемого дома.

С учетом вышеизложенных условий, задача реализации проекта была сформулирована так: необходимо реализовать два основных режима работы:

1. «Дежурный» (дома никого нет),  когда нужно поддерживать температуру в доме около 10°С, вне зависимости от погодных условий, при этом по возможности подогревать дом большей частью в период с 23:00 до 06:00, когда тариф на электроэнергию в 2 раза ниже;2. «Рабочий» (жильцы в доме), когда нужно поддерживать температуру в доме около 21°С, вне зависимости от погодных условий.

• возможность удаленного контроля/управления системой через интернет, в том числе с мобильных устройств;
• наличие максимально простого аппаратного пользовательского «интерфейса» переключения режимов «Дежурный»/«Рабочий», с которым бы с легкостью и самостоятельно бы справились люди 67-летнего возраста — хозяева дома, родители жены;
• максимально возможная независимость работы системы от наличия электропитания и канала интернет;
• крайне желательно получение push-уведомлений о смене основного режима работы системы;
• крайне желательно получение аварийных push-уведомлений при понижении температуры в помещении ниже +5°С (во избежание «разморозки» системы отопления);
• окупаемость проекта не более, чем за 2 отопительных сезона.

Таким образом, задача реализации проекта была декомпозирована на решение нескольких составляющих задач и проблем (в порядке убывания сложности):

Итак, мы имеем набор из 4 подзадач, последовательное решение которых приведет нас к успешной реализации. Начнем.

 Решение подзадачи №1:

       В очередной приезд на дачу сфотографировал инструкцию к котлу и внутренности самого котла. Чтобы потом можно было спокойно «курить мануалы» и гуглить. Вот что получилось. На фото уже отмечены наиболее существенные детали, которые использовались для поиска информации и решения.

Модель котла и дата выпуска

Блок управления котлом водяной насос (слева), датчик потока теплоносителя(справа).

Серийный номер (предполагал, что он может понадобится для точной идентификации модели).

Это и есть искомый разъем для подключения внешнего управления котлом.Сейчас просто установлена перемычка. 

Этот же разъем и трехфазное реле управления силовой нагрузкой.

А вот и электрическая схема подключения внешнего управления котлом.

Подсказка — где искать разъем.

Котел 2007 года выпуска предусматривает подключение внешнего регулятора температуры, т.е.

устройства, которое в зависимости от соотношения требуемой температуры в помещении и текущей температуры будет замыкать и размыкать два контакта разъема NA котла, таким образом давая команду блоку управления котлом: «надо греть» или «не надо греть» соответственно.

Дальше уже сам штатный блок управления котлом управляет полностью работой котла с помощью штатных реле.
Теперь мы знаем, какой нам нужен термостат для решения подзадачи №3.

 Решение подзадачи №2:

Очевидно, что для управления всего двумя состояниями системы, самое простое решение — обычный кнопочный выключатель (каким обычно включают свет), который будет переключать состояния Z-Wave реле. Но следует учесть, что обычный выключатель (по научному — бистабильный) в общем случае не будет отображать текущее состояние системы, т.е.

например положение вниз — «Дежурный», вверх — «Рабочий» режим. Потому что с помощью веб-интерфейса «умного дома» тоже возможно управлять этими режимами, а значит — положение обычного выключателя (вверх/вниз)  — абсолютно ни о чем не говорит пользователю о текущем состоянии системы.

Для обеспечения простого аппаратного пользовательского «интерфейса» был выбран набор из выключателя «звонкового типа», он же — кнопка(по научному — моностабильный), который при однократном нажатии будет давать сигнал Z-Wave реле на переключение режимов, и лампочки, которая будет «отображать» текущий режим. Например, горит = «Рабочий», не горит = «Дежурный».

В «Эпицентре» был найден моностабильный выключатель с встроенной лампочкой. В качестве Z-Wave реле было выбрано реле Fibaro Relay Switch в связи с тем, что:

• его можно вмонтировать в существующую монтажную коробку выключателя/розетки в котельной;
• пришла просто замечательная мысль, что раз уж его можно вмонтировать в коробку существующей розетки и сейчас в одну из розеток котельной включены бойлер горячей воды, то можно выбросить эту самую розетку и вместо нее вмонтировать реле и моностабильный выключатель с лампочкой.

Таким решением мы получаем массу преимуществ:

• не нужно придумывать место установки моностабильного выключателя с лампочкой (т.е. простого аппаратного пользовательского «интерфейса» переключения режимов);
• этим же самым Z-Wave реле мы сможем включать и выключать бойлер горячей воды в зависимости от режимов «Дежурный»/«Рабочий» и, тем самым, дополнительно сэкономим на электроэнергии;
• одной единственной кнопкой мы будем управлять двумя самыми «прожорливыми» потребителями энергии.

Нужно отдать должное компании Fibaro за их способность уместить 2,5кВт-ное Z-Wave реле в столь миниатюрный корпус (Dimensions: (LxWxH)):42.50×38.25×20.30mm). Я просто не поверил своим глазам, когда впервые увидел реле не на картинке, а в руках.
При покупке любого Z-Wave оборудования, следует учитывать диапазон его рабочей частоты. Для Европы(EU) и Украины это 868.4 MHz.

Решение подзадачи №3:

В качестве термостата был выбран Secure SRT322. Он состоит из батареечного термостата, установленного на стене в комнате для управления и релейного выключателя для управления котлом.

Термостат может управляться вручную пользователем или дистанционно с помощью Z-Wave для установки желаемого уровня температуры. Иногда эти термостат и реле продаются отдельно, но выгоднее покупать именно комплектом.

Реле было установлено в котельной и подключено к разъему NA котла, а термостат был установлен в гостиной на первом этаже дома.

Важно:  при подключении к бытовой сети любого Z-Wave оборудования (в данном случае реле к котлу) необходимо соблюдать правильное подключение фазы (Line) и нейтрального провода. Необходимые для Z-Wave реле 220v были взяты прямо с одной из фаз на главном внутреннем реле котла. А термостат вообще подключать ни к чему не нужно: на двух батарейках АА он живет около 2 лет.

Ко всем перечисленным выше устройствам есть мануалы на русском языке.  Используя их, я сначала собрал аппаратную часть (подключил HCL к роутеру патчкордом), включил его и через веб-интерфейс сделал его базовую настройку (пока без подчиненных устройств).

      Затем собрал электрическую часть системы:

• реле термостата было соединено с котлом и установлено рядом с ним в котельной.

  Двумя проводами с котла на реле были поданы 220v и еще двумя проводами реле было соединено с разъемом NA;

• демонтирована розетка бойлера горячей воды в котельной;
• розеточное реле Fibaro Relay Switch было соединено с бытовой сетью, проводом питания бойлера, моностабильным выключателем и лампочкой (параллельно бойлеру). Фантастика, но все это спокойно уместилось в освободившуюся монтажную коробку бывшей розетки бойлера!

Еще раз: не забываем соблюдать правильность подключения фазы (Line) и нейтрального провода (N) к соответствующим разъема розеточного реле.

Важно:  при первом включении любого Z-Wave устройства — на нем автоматически инициируется процесс добавления устройства в беспроводную Z-Wave сеть. Значит к этому моменту центральный контроллер сети желательно должен быть включен и преднастроен. Но потом процедуру подключения устройства можно и запустить вручную (с некоторым танцем с бубном, описанным в инструкции к устройству).После включения и добавления в Z-Wave сеть всех устройств, они были настроены через веб-интерфейс центрального контроллера в соответствии с инструкциями. Из особенностей было только:

• настроить Fibaro Relay Switch на работу с моностабильным выключателем;
• настроить Ассоциацию (в терминологии Z-Wave) термостата и реле котла, чтобы термостат мог давать команды реле напрямую, без участия центрального контроллера.

Затем через веб-интерфейс HCL  были настроены параметры, логика и сценарии таким образом, чтобы:

а) При однократном нажатии на кнопку моностабильного выключателя:

• менялось состояние реле Fibaro Relay Switch  вклвыкл. Как следствие:
• зажигалась/гасла лампочка выключателя и включался/выключался бойлер горячей воды;
• на HCL автоматически отправлялось Z-Wave событие «Реле включено»/«Реле выключено» соответственно;

б) HCL, при получении события от реле Fibaro Relay Switch:

•  устанавливал соответствующую заданную температуру воздуха на термостате (если событие «Реле включено» — установить требуемую температуру +21°С — «Рабочий режим», если событие «Реле выключено» — установить требуемую температуру +10°С — «Дежурный режим»);
• отправлял push-уведомление на мой телефон.

в) термостат, получив заданную температуру от HCL — самостоятельно управляет реле котла таким образом, чтобы постоянно поддерживать заданную температуру.

Для этого ничего настраивать не нужно, он уже так настроен изначально.

г) через веб-интерфейс HCL (в том числе и через интернет) можно было запустить сценарий смены режима «Дежурный»/«Рабочий» и таким образом задать режим работы термостата и включить/выключить бойлер горячей воды.

 По скриншотам видно, что это все настроить достаточно просто:Основной экран веб-интерфейса HCLВизуальная настройка сценариевГрафик температуры в помещении. На графике видно, что перед приездом жильцов на выходные был удаленно включен режим «Рабочий» и термостат начал в ночь на субботу подогревать дом.Отображение состояния и управление через интернет с мобильного телефона:

 Результаты оптимизации расходов на отопление загородного дома

Благодаря тещиному кропотливому учету расходов (в том числе на электроэнергию) за всю историю существования дома, я имею возможность сравнить два отопительных периода: «2014-1015», когда котел просто поддерживал минимальную температуру теплоносителя 40°C во время отсутствия жильцов дома и «2015-2016»,  когда котел полностью управлялся «Умным домом» и поддерживалась температура воздуха в зависимости от присутствия хозяев в доме.Я взял фактическое использование электроэнергии за сезон «2014-2015» и применил к ним новые тарифы сезона «2015-2016», получились значения «Прогноз по новым тарифам». Затем взял фактические данные использования электроэнергии за сезон «2015-2016» и фактические значения расходов киловатт и гривен. Конечно, данные на середину мая 2015 у меня есть, но так как пока у меня нет данных на середину мая 2016 (тетрадка с учетом на даче), то для корректности сравнения я эти данные убрал. Сразу скажу, что на общую картину это уже не повлияет, т.к.

• с середины апреля до середины мая котел включался редко,
• я уже подстроил алгоритм управления котлом так, что эти данные результат только улучшат. Но об этом — ниже.

Вот какие получились цифры:

Интересно посмотреть на эти цифры в контексте графика температуры в доме в сезон «2015-2016»: Из графика и таблицы видно, что:

• в отопительный период дом используется не так часто.

  Обычно на праздники и дни рождения;

• для «Дежурного» режима было настроено поддержание температуры воздуха в доме на уровне 10°C;
• к концу января мы заметили, что просто поддерживать круглосуточно 10°C в «Дежурном» режиме  — не очень выгодно: днем электроэнергия в 2 раза дороже и мы решили ночью подогревать дом до 14°C, а днем устанавливать опять 10°C.

Получилось тоже не очень экономно: как показала практика — да день (с учетом солнечной активности) дом остывал только на 2°C (с 14°C до 12°C и значит это был излишний подогрев ночью). Все хорошо видно в таблице и графике. И система в конце февраля была перестроена на такой «Дежурный» режим: ночью подогревать дом до 12°C, а днем устанавливать опять 10°C. Результат получился идеальным: опять же смотрим таблицу с данными. При детальном рассмотрении суточный график изменения температуры теперь выглядит так:

Т.е. днем теперь котел практически не включается.Таким образом в следующем отопительном сезоне экономия будет еще больше, т.к. настроен наиболее оптимальный режим работы котла.

• все перенастройки производились удаленно изменением нескольких условий «если» и нескольких констант;
• общая площадь дома около 120 м2, а номинальная мощность котла 12kW;
• при поддержании температуры 10-12°С не сыреет дом, не портится никакая внутренняя отделка, прекрасно себя чувствуют цветы;
• очень приятно приехать в теплый дом зимой (когда за 6-8 часов до приезда включил «Рабочий» режим работы котла удаленно просто с телефона.»