Отопление в умном доме: устройство и принцип работы + советы по организации умной системы

Вполне обыденно воспринимается сегодня термин «умный дом», не так давно удивляющий общество. Собственно, если рассматривать уровень бытовой техники, эксплуатируемой практически в каждом доме, можно сделать однозначный вывод – степень автоматизации очень высока.

Неудивительно, что автоуправление затронуло и отопление в умном доме, которое благодаря инновациям существенно “поумнело”. Рассмотрим конкретнее этот вариант, дабы ближе познакомиться с устройством и всеми преимуществами умного теплоснабжения.

Стратегия системы умного отопления

Не нужно лишний раз рассказывать о том, каким неоднозначным является вопрос отопления жилых помещений. Он напрямую связан с расходами за потребление энергии и расходы эти существенно нагружают семейный бюджет.

Поэтому стратегия «умного» отопления – это действительно важная и стоящая тема, чтобы не просто рассматривать её, но и попытаться реализовать.

Достаточно задать параметр температуры на отдельно взятом термостате и «умное» отопление сделает всю необходимую работу, чтобы обеспечить владельцу квартиры (частного дома) комфортные условия

Если применить стратегию «умного» дома к системе отопления в полном аспекте, есть все шансы значительно сократить расходы. Точный контроль потребления и рациональное распределение теплового ресурса будут способствовать экономии.

Стратегия «умного» дома по отношению к отопительной системе просчитана и проверена на практике. Результат обещает массовость такого подхода.

Варианты реализации умного теплоснабжения

Собственно, принцип очевидный – построение схемы отопительного контура с учётом внедрения контрольных датчиков, а также исполнительных механизмов в точках распределения энергии.

Точка распределения энергии – контроль температуры на отдельно взятом отопительном приборе. Таких точек в совокупности может существовать несколько в рамках отопительного контура

Контрольные сенсоры и механика, в свою очередь, подключается к линиям контроллера, оснащенного программным обеспечением для управления.

В принципе, всё просто, учитывая развитие технологий контроля и управления посредством контроллеров.

Вариант контроллера из серии цифрового оборудования, предназначенного для оснащения «умного» дома. Подобные устройства разрабатывают разными по дизайну и архитектурным формам, различные по техническим возможностям

Рассматривая возможные варианты схем, конечно же, следует учитывать их применение в зависимости от типа жилья и места его дислокации.

Традиционно есть два варианта:

1. Городской сектор.
2. Загородный сектор.

Системы теплоснабжения для этих двух вариантов несколько разнятся, потому как в городских условиях всё чаще приоритет имеет централизованное теплоснабжение.

Загородному сектору характерна отопительная система автономного типа. Поэтому и «умное» решение отопления для этих двух вариантов может отличаться.

Решение #1 – для городской квартиры

Рассмотрим возможную схему «умного» теплоснабжения применительно к жилому городскому сектору. Сейчас в большинстве своем городская инфраструктура уже частично автоматизирована.

Как правило, существуют системы управления теплоносителем в каждом отдельно взятом многоквартирном доме. Что же остаётся сделать владельцу индивидуальной квартиры?

Тепловой узел одного из городских многоквартирных домов, где налажен принцип автоматической регулировки подачи теплоносителя в контур дома, в зависимости от температурных условий (погоды) на улице

Внутри одной конкретной квартиры многоквартирного дома можно задействовать систему автоматизированного управления с учётом потребления тепла. Однако при этом имеет значение общая (домовая) схема распределения теплоносителя.

Если эта схема носит последовательный характер включения приборов, индивидуальный учёт потребления энергии осуществить не удастся, как и отдельную регулировку.

При таком варианте включения теплового прибора в контуре многоквартирного дома, установить «умную» схему практически невозможно. Правда, есть вариант, если включить трубу-перемычку и после перемычки смонтировать автоматику

Схема параллельного включения приборов отопления позволяет контролировать потребление и вести учёт. Делается это при помощи установки датчиков температуры, регуляторов и контроллера.

Пример простой автоматизации в городской квартире посредством включения термостата на линии подачи теплоносителя. Здесь используется параллельная система подключения домового контура, поэтому схему реализовать проще

Температурные сенсоры устанавливаются непосредственно на линиях подаваемой и обратной воды, плюс потребуется сенсор внутриквартирной температуры.

На обратном трубопроводе приборов отопления монтируются регулирующие клапаны. Все эти устройства объединяются с контроллером управления.

Решение #2 – для загородного дома

Решение для загородного или городского частного автономного дома характеризуется неограниченными ничем возможностями.

Автономное частное хозяйство, как правило, функционирует на собственной системе теплоснабжения, к примеру, от котла. В этом варианте провести автоматизацию проще в плане независимости, но с технической точки зрения – несколько сложнее.

Структурная схема автоматики отопления (один из вариантов), где наряду с внешними тепловыми приборами (батареи) используется также «теплый» пол. Два варианта автоматизации батарей, причём один – беспроводной

Сложность обусловлена применением автоматики и контроля не только к приборам домашнего отопления, но также непосредственно к источнику тепла – котлу.

Предлагаемые конструкции современного котельного оборудования поддерживают полную автоматизацию, включая:

• загрузку топливом;
• интенсивность горения;
• циркуляцию носителя;
• границы температуры;
• таймер активного действия.

Если используется аппарат именно такой конфигурации, достаточно согласовать систему контроля отоплением умного дома внутри помещения с контроллером котельного оборудования. В другом случае, при наличии конструктивных особенностей котла, придётся изначально автоматизировать котельную установку.

Тогда, к примеру, задаваемое значение температуры на датчике, расположенном внутри помещения, будет являться дополнительным ориентиром для контроллера котла.

Исходя из этого ориентира, будет осуществляться расход топлива, интенсивность горения и прочие операции котельного оборудования.

Раздельная автоматизация теплового фона по каждой комнате жилого дома (пример схемы): 1, 2 – индивидуальная панель управления (контроллер) индивидуальными клапанами и датчиками температуры; 3 – контроллер управления «теплыми» полами

Однако температурные условия в каждой отдельно взятой комнате допустимо создавать разные, если обеспечить приемлемую герметизацию одного помещения от другого.

В таком варианте регуляция теплового потока дополнительно проходит уже при помощи индивидуальных термостатов и регуляторов, контролирующих проток теплоносителя через приборы (батареи, систему теплого пола).

Преимущества полной автоматизации отопления

Прежде чем рассуждать о преимуществах «умного» отопления, следует отметить своего рода первоначальный недостаток для конечного пользователя.

Устраивая систему подобного рода, придётся потратиться на приобретение требующихся компонентов, а также на монтаж и настройку.

Не самый дорогой и продвинутый комплект «умного» отопления, тем не менее позволяющий организовать вполне эффективную домашнюю систему автоматического управления

Не исключается, конечно, возможность сделать все своими руками. Однако для реализации этого варианта необходимо иметь статус высококвалифицированного специалиста, либо мастера на все руки. Но затраты на устройство системы в конечном счете компенсируются сполна.

Среднестатистические расчеты показали до 30% экономии по расходам, приходящимся на отопление в холодный сезон. Таким образом, устройство «умного» отопления окупается за краткосрочный период.

Среди явных преимуществ технологии выделяется возможность управления всеми параметрами непосредственно с телефона или планшета.

Современные смартфоны допускают инсталляцию специальных приложений, через которые выполняется мониторинг и настройка параметров нагревательной системы.

Смартфон и возможности удаленного создания комфортной среды в доме – это реальность современной жизни. Вместе с тем допускается управление отоплением и с других популярных цифровых устройств

Очевидным преимуществом подобных систем видится фактор точного и стабильного температурного фона.

Более того, с помощью приложения можно настроить нужный режим в определенное время суток: ночью прохладнее для спокойного сна, а за час до возвращения с работы – постепенное повышение температуры.

Когда внутри комнаты «не холодно – не жарко», то есть отмечается оптимальный для организма температурный фон, резко снижается риск простудных заболеваний. В таких условиях организм пребывает в активной фазе, человек чувствует состояние комфорта.

Преимущественной стороной является также фактор удобства. Нет необходимости крутить краны, измерять температуру градусником. Все эти действия с высокой точностью выполнит автоматика. К тому же появляется возможность учитывать потребляемую энергию. А это, опять же, экономия.

Особенности обустройства «умного» отопления

Самое важное из того, что можно отнести к рекомендациям по обустройству тепловых систем умного дома – это использование качественного регулировочного оборудования, а также надежных фильтров.

Эффективная фильтрация потока теплоносителя и применение надежных механизмов регулировки способствуют точной и безупречной работе системы.

Даже самая, что ни на есть автоматизированная система, не сможет нормально функционировать без наличия привычного и простого элемента – фильтра. Этот момент следует учитывать, занимаясь решением задачи автоматизации

Автоматизированные модули на основе контроллеров обеспечивают высокую степень чувствительности, позволяют регулировать процессы с точностью до одного процента.

Однако при отсутствии фильтрующих модулей работа регуляторов потока может нарушиться уже спустя непродолжительное время эксплуатации.

Рекомендуется технически грамотно рассчитывать и подбирать точки установки термостатов (датчиков, сенсоров), так как верно выбранное место установки позволяет достичь максимального эффекта регуляции в целом. Информацию по эффективным точкам размещения всегда можно найти в паспорте прибора.

Выводы и полезное видео по теме

В следующем видеоролике, предлагается достаточно интересный вариант внедрения автоматизации отопительной системы:

Технологии продвигают общество вперед. Возрастает уровень комфорта и удобств. Яркий тому пример – отопительная система частного дома или квартиры, наделенная функциями полноценного контроля процесса без вмешательства человека. Пользователю достаточно лишь определить уровень комфорта, чтобы получить желаемый микроклимат во всем доме и в дополнение солидную экономию.

Если у вас есть ценная информация по обустройству отопления в системе умный дом, пожалуйста, поделитесь ей с нашими читателями. Оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы в блоке под статьей.

Возникает простая зависимость: чем выше тепловые потери ( или, чем хуже погода), тем большую теплоотдачу должны обеспечивать приборы отопления и тем большее количество тепла должен вырабатывать отопительный котел.

Управлять работой котла можно вручную, увеличивая или уменьшая подачу топлива в камеру горения. Но, согласитесь, лучше, если котел отопления сможет сам определять, сколько тепла ему необходимо выработать и сколько топлива для этого необходимо сжечь.

Система автоматического контроля — первый шаг к умному котлу

Современные котлы отопления в Smart домах комплектуются системами автоматического контроля, способными корректировать интенсивность горения топлива в зависимости от реальной потребности в тепловой энергии.

Однако отклик на изменение погодных условий  обычного котла может запаздывать на несколько часов
в зависимости от степени инерционности отопительной системы. Дело в том,  что система автоматического регулирования котлов отопления (назовем их обычными, в отличие от «умных» котлов отопления) в подавляющем большинстве настроена на изменение температуры воды в обратке: остыла вода в обратном трубопроводе сильнее, увеличивается подача топлива в камеру горения, температура обратки выше, подача топлива в камеру горения уменьшается.

В свою очередь теплоноситель остывает тем быстрее, чем ниже температура воздуха в отапливаемом помещении.

Еще одна немаловажная деталь:
быстрый отклик котла на изменение температуры воздуха возможен только при использовании  приборов отопления малого внутреннего объема, например, алюминиевых или биметаллических радиаторов.

Видео — Bitherm котел с подвижным колосником и умным блоком управления

Умный котел отопления

Управление работой умного котла осуществляется с помощью термостата с датчиком температуры, устанавливаемым в одной из комнат. Принцип действия предельно прост: с помощью термостата задается нужная температура, при достижении которой котел отключается. При понижении температуры происходит включение котла в работу, и процесс повторяется вновь.

Расположив датчик температуры на улице, можно настроить работу котла «на опережение»: понизилась температура наружного воздуха, котел работает в более интенсивном режиме.

Таймер в работе умного котла предназначен для выбора режимов интенсивной и умеренной эксплуатации. Так, к примеру, в ночное время более комфортной является  немного пониженная температура, примерно на 2-3 градуса по сравнению с дневной температурой. При этом ночью можно отключить подогрев воды в бойлере. Режим умеренной эксплуатации котла можно запрограммировать в дневные часы, когда все обитатели дома находятся на работе. Режимы работы котла можно устанавливать в течение суток, в течение недели, месяца и даже года.

Для этого умный котел оснащается системой самодиагностики.

Система самодиагностики котла

Система самодиагностики котла позволяет определять от 10 до 40 (в зависимости от модели котла) неисправности, ряд которых может быть устранен в автоматическом режиме. Информация о выявленных  неисправностях выводится на табло и сохраняется в памяти устройства.

Все это делает эксплуатацию умных котлов не только удобной, но и безопасной, исключающей возможность аварийных ситуаций, таких, как снижение температуры теплоносителя ниже критической отметки, снижение тяги, падения давления в сети газопровода и ряда других не менее опасных ситуаций, не исключаемых при работе котла.

«Умному дому» — умное отопление

Как бы эффективно не работал котел, для обеспечения действительно комфортных условий в доме необходимы управляемые приборы отопления, способные реагировать на изменение температуры в помещении. Для этого в системе отопления устанавливаются радиаторы, оснащенные термостатами и сервоприводами, меняющими расход теплоносителя в зависимости от температуры окружающей среды.

Подведем итоги

В основе системы отопления умного дома может быть использован котел отопления, оснащенный системой самодиагностики и погодозависимой автоматикой, эксплуатация которого эффективна только вместе с радиаторами, оборудованными термостатами и сервоприводами.

Зачем вообще управлять отоплением в доме или квартие? Какие есть преимущества управления отоплением в системе “умный дом” перед обычными системами. Давайте разберёмся.

Далее будем использовать термин “дом”, подразумевая и все остальные виды недвижимости (квартиру, офис, здание, и пр.).

Для начала определимся со списком целей, которые можно достичь, управляя системой отопления. Их приоритет по важности для себя каждый может расставить по желанию.

1. Экономия энергоресурсов

Управление отоплением позволяет добиться экономии энергоресурсов на 20-30%
.

Простой пример из жизни
(2017й год, даже без учёта роста цен на энергоносители):

• Частный дом 45м.кв.
  с двухконтурным котлом отопления,
• На оборудование отопления было потрачено 150000р.,
• Годовые расходы на газ = 8100р.,
• Годовые расходы на электричество для насоса котла = 1314р.,
• Всего за год расходы: 9414р.
  ,
• В долгосрочном расчёте жизни дома на 40 лет = 376560р
  .
• В итоге расходы на энергоносители превышают стоимость системы отопления более чем в ДВА
  раза
  .

Экономия энергоресурсов на 20-30% достигается за счёт:

1. Поддержания необходимой температуры в помещениях, что исключает необходимость, например, открывать форточки если стало жарко.
2. Поддержание пониженной температуры в технических помещениях: гараж, кладовка,
3. Общее снижение температуры в доме на 3-5 градусов в случае отсутствия хозяев (выходные, отпуск и пр.)

Конечно для владельцев квартир с общим отоплением это не имеет решающего значения, так как расходы делятся на всех жильцов по площади помещения. Но при постепенном массовом внедрении, как в Европе, тоже становится актуально.

2. Комфортный климат-контроль

Управление отоплением предоставляет исключительный комфорт:

1. В каждом помещении будет точно поддерживаться температура, необходимая именно Вам. Любите в спальне попрохладнее, а в зале потеплее – пожалуйста!
2. В специализированных помещениях поддерживается требуемая температура: в винном погребе 18 градусов,  в бассейне 25 градусов, в гараже 12 градусов и т.д.

Управляемый климат всё это осуществит с лёгкостью.

Способы управления отоплением

В настоящее время существует несколько основных способов управления отоплением.

1. Механический термостат на батарее

На каждую батарею ставится сервоголовка, вручную настроенная на нужную температуру.

Механический регулятор температуры на радиаторе отопления

2. Электронный термостат на этаж или стояк отопления

По датчику температуры с помощью сервопривода регулируется температура теплоносителя, подаваемого на этаж или стояк отопления.

Это могут быть, например: все батареи на этаже, все батареи в доме, зона тёплых полов во всём доме или только на этаж и т.д.

3. Электронный термостат на каждое помещение

В каждом помещении устанавливается датчик температуры, по сигналам от которого изменяется температура теплоносителя, подаваемого только в это помещение.

Стабильная температура в помещении за 24 часа

* Защита от замерзания*
– функция умного дома, контролирующая температуру в каждом помещении, в случае снижения которой, пользователю отсылается тревожное сообщение.

 Есть вопросы ? Звоните.