Умное отопление дома: способы организации работы системы

Щиты автоматизации

Щиты автоматизации отопления служат для управления отопительной системой. С их помощью управляют циркуляционными насосами, регулирующими клапанами с импульсным либо аналоговым управлением, задвижками и соленоидными клапанами подпитки.

Щит автоматики могут комплектоваться датчиками температуры, давления и перепада давлений, либо производитель указывает перечень совместимого оборудования.

Реализуемые в щитах автоматизации функции:

Регулирование температуры подающего и обратного теплоносителя для систем отопления;
Поддержание заданного значения выбранного параметра, регулирование параметра по сетевому графику;
Включение режимов энергосбережения, в ночное время, в праздничные и выходные дни, управление циркуляционными насосами, понижение температуры горячей воды в циркуляционном контуре;
Защита от прикипания клапана (периодический прогон);
Управление работой основного и резервного насосов с организацией их попеременной работы, АВР и защитой от «сухого хода»;
Автоматический перезапуск насосов в случае сбоя по электропитанию;
Другие функции.

При подключении датчиков к щиту автоматизации отопления учитывают тип сигнала, передаваемого преобразователем — аналоговый, дискретный или пороговый – открыт/закрыт. Модули расширения, управляющие приводами устройств, выбирают исходя из тех же принципов, учитываю тип управляющего сигнала и протокол управления.

Как устроена система отопления «Умный дом»?

Теплопроводность стен и потолков, качество окон, наличие сквозняков и влажность воздуха, тип отопительной системы и способ подачи тепла – всё это влияет на климат внутри помещения.

Современные системы отопления могут функционально различаться: это и классические радиаторы, и «тёплые полы», и конвекторное отопление. В загородных домах устанавливаются индивидуальные котлы для обогрева и обеспечения горячей водой, в квартире же могут использовать бойлер.

Всё это может быть подконтрольно единой системе, которую и называют «умным домом». Это управляющий компьютерный блок, связанный с домашней техникой, а также с внутренней и наружной системой датчиков температуры. Сообразно информации датчиков и заданного режима, такая система способна понижать или повышать температуру в помещении. Кроме того, она может регулировать количество горячей воды готовой к использованию в бойлере.

Автоматическое управление котлами Protherm

Котлы без регулировки включают нагрев в зависимости от параметров теплоносителя. Погодозависимая аппаратура Protherm управляет нагревом на основе данных с уличных и комнатных датчиков. Терморегуляторы экономят до 30% топлива, снижая частоту включения котла.

Комнатные регуляторы, которые применяются с электрическим котлом Протерм Скат:

Instat Plus с проводным подключением, поддерживает температуру от 5 до 30°C, есть ночной режим уменьшения отопления.
Termolink B – комнатный регулятор нагрева воздуха в диапазоне от 8 до 30°C, программирование режима работы на 24 часа, функция защиты от замерзания.

Отопление от электричества – безопасный источник тепла в доме без выбросов. Для установки не требуется вентиляционная система. Оборудование электрического котла Protherm проще, чем газового.

C напольными чугунными котлами Protherm Медведь используются терморегуляторы на шине eBus:

Termolink P – есть режим модуляции, регулировка нагрева воздуха и горячей воды, кривая управления отоплением в зависимости от датчиков температуры.
Termolink S – может изменять режим работы котла по времени суток, программируется на неделю. Предустановлен режим «Отпуск» и защита от замерзания.

Котлы серии Медведь меняют температуру воды инжекторной горелкой. Нагревательный элемент сделан из чугуна. Дисплей на панели информирует о параметрах теплоносителя.

Что надо автоматизировать?

Рассматривая, как осуществляется обогрев дома, необходимо отметить, что работа автоматики системы отопления должна охватывать как минимум такие ее компоненты:

работу нагревательного котла;
обеспечение для проживания комфортных условий;
экономию топлива и эксплуатацию оборудования в щадящем режиме.

В его задачу входит создание безопасного режима работы котла, для чего используются дополнительные датчики. Как правило, подобный контроллер системы отопления следит за безопасностью и обеспечивает:

защиту от перегрева теплоносителя;
защиту от повышения и понижения давления в системе;
контроль наполнения котла водой;
контроль давления газа в магистрали (при газовом отоплении);
контроль давления отводящих газов.

Часть этих функций может быть установлена по желанию заказчика (опционально), но автоматическое управление отоплением, во всяком случае, работой котла, при таком подходе будет полным.

Управление работой современного котла осуществляется с помощь специальной панели

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

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.

Технологии умного дома

Иными словами эта технология представляет собой систему домашней автоматизации. Это набор электроприборов, которые способны самостоятельно принимать решения и осуществлять монотонные ежедневные домашние обязанности. В целом умные системы управления являются набором огромного количества технологий, которые можно совмещать исходя из потребностей жильцов дома. Площадь и число пользователей также влияют на выбор концепции Smart Home. Для частного дома актуальны умные автоматические ворота и двери, тогда как для отдельно взятой квартиры модули с микроконтроллерами встраиваются в мультиварки, осветительные и другие бытовые электроприборы.

Основными компонентами умного дома являются:

датчики, анализирующие условия окружающей среды;
хаб, или центральный контроллер, обрабатывающие данные и принимающие решения;
электроприборы, осуществляющие различные бытовые задачи.

Системы управления освещением

Освещение придомовой территории и жилого пространства включает комплекс механизмов и оборудования. Это позволяет выбирать любые режимы работы. Пользователю доступны следующие параметры: световое оповещение о событиях, программирование «световых сценариев» для выделения определенных предметов интерьера, и создание алгоритмов для чтения, приготовления обеда и прочих мероприятий. Переключение источников светового потока с энергосберегающих ламп на естественное освещение осуществляется посредством автоматизации штор, жалюзи или ставней.

Умные лампочки оснащены опцией изменения яркости в зависимости от условий окружающей среды. Также для экономии электроэнергии встроенные детекторы движения включают свет только в присутствии людей. Включать и отключать световые приборы можно и с помощью голосовых команд, принимаемых смартфоном.

Системы отопления вентиляции и кондиционирования

Создание комфортных условий обеспечивают радиаторы отопления и система кондиционирования, которые объединяются в единый комплекс умным домом. Для стабильной работы они работают независимо от прочих элементов Smart Home. Это позволяет в случае сбоев другого типа техники продолжать создавать идеальный микроклимат.

Встроенные микроконтроллеры позволяют системе умный дом:

понижать температуру до комфортной в летний период;
автоматически регулировать уровень влажности посредством увлажнителей, осушителей и ионизаторов;
обеспечивать подачу свежего потока воздуха через кондиционеры, фанкойлы и вентиляторов.

Системы безопасности

Защитить жильцов дома от злоумышленников, выхода из строя сантехники и прочих неблагоприятных ситуаций позволяют современные умные системы безопасности. К примеру, для автоматизации работы водопроводных систем, на них устанавливают современные запорные клапаны, которые перекрывают воду, когда все жильцы дома на работе или в отпуске, а также при обнаружении протечек. Это позволит сэкономить средства на ремонт помещения и на возмещение ущерба соседям этажом ниже. Умные замки автоматически откроют двери владельцу дома. Обнаружив задымленность, умный дом автоматически запустит систему дымоудаления и пожаротушения. Датчики открывания дверей или створок окон при несанкционированном доступе посторонних, вызовут охранные и прочие службы.

Системы наблюдения

Пользователь может контролировать все происходящее в доме с помощью видеодомофонов, камер и датчиков. На устройство может поступать постоянный видеопоток через интернет соединение либо периодические дистанционные уведомления.

Датчики

Функционирование системы умного дома выполняется за счёт команд, получаемых центральным контроллером от пользователя либо от датчиков. Встроенная программа управления передает технике сигналы для включения в определённое время согласно расписанию, или самостоятельно выбирает режим работы, полагаясь на показания датчиков.

К примеру, данные с термометра позволяют настраивать работу отопительной системы и кондиционирования. И также если датчики зафиксируют несанкционированную активность в доме, то умный дом распознает это как сигнал для запуска сигнализации или отправления уведомления охранной службе. В качестве датчиков устанавливаются индикаторы протечек, задымлённости, движения, и термостаты.

Умные розетки

Интеллектуальные розетки представляют собой наиболее простые элементы, которые управляются через wifi, gsm или Bluetooth соединение. Они позволяют контролировать использование бытовыми приборами электроэнергии дистанционно.

Классификация систем централизованного отопления

Современная сеть обогрева насчитывает множество схем внедрения центральной сети в помещения различного назначения.

Ранжирование отопительных систем происходит по:

графику работы,
типу теплоносителя;
способу подключения к источникам тепла и горячей воды.

По режиму потребления тепловой энергии

Данная классификация разделяет системы отопления на сезонные и круглогодичные. Сезонная схема подразумевает обогрев помещений исключительно в холодное время года, с середины осени до середины весны. График уточняется в зависимости от региона и среднесуточной температуры. Круглогодичная схема предполагает обогрев помещений в течение 12 месяцев.

По виду используемого теплоносителя

В этом случае системы отопления разделяют по типу теплоносителя, который используется. Различают водяные, паровые и воздушные отопительные системы. Еще встречаются радиационные, газовые, огневоздушные и электрические сети, но они не слишком распространены в многоквартирных домах.

Водяные системы являются наиболее оптимальными для обогрева жилых помещений. Состоят они из нагревательного оборудования (чаще всего применяются котлы), труб, по которым циркулирует вода, и радиаторов, обогревающих комнаты.

Главное достоинство водяных сетей заключается в безопасности эксплуатации: пыль на них не спекается и не горит, да и получить ожоги почти невозможно. Паровые сети похожи на водяные, только циркулирует по трубам пар, а не вода. Применяются паровые сети для обогрева больших зданий промышленного или складского типа.

Воздушные сети используются крайне редко. Такая сеть может служить для обогрева офисных, жилых и производственных зданий.

По способу подключения отопительной системы к теплоснабжающей

Ранжирование по этому принципу выделяет зависимые и независимые сети отопления. В независимой сети тепловая энергия поступает в тепловой узел, который находится в доме, затем с помощью циркуляционных насосов, которые повышают давление в системе, распределяется равномерно по квартирам. В зависимой системе теплоноситель поступает в квартиры непосредственно с центральной котельной.

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.

GSM контроль отопительных установок Viessmann Vitocom

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.

Термостат ZONT

Регулятор погодозависимого отопления ZONT H-1 – интеллектуальная система, дистанционно управляемая по протоколу GSM или интернету. Аппарат подключается через мобильное приложение, личный кабинет на сайте изготовителя или по СМС-командам. Возможности терморегулятора:

управление СИМ-картой 2G;
передача показаний датчиков температуры и режима работы котла;
выбор кривой регулирования отопления;
программирование нагрева помещения на неделю;
оповещение об ошибках и аварийных случаях;
сообщение об отключении электричества в доме;
история операций за 3 месяца;
обновление программного обеспечения через интернет.

Подключение термостата осуществляется 2 способами – через клеммы на котле или адаптером к цифровой шине. Управление нагревом может выполняться в релейном режиме, с периодическим включением газовой горелки. Возможно цифровое управление через адаптер – электронная модуляция пламени.

Технические характеристики ZONT H-1:

рабочее напряжение 10-28 В;
аналоговый и цифровой входы;
подключение 10 проводных и радиоканальных датчиков;
рабочий диапазон от –30 до +55°C;
выход на режим – 50 секунд;
пластмассовый корпус, универсальное крепление на поверхность.

Типы систем автоматического управления

У владельцев квартир при использовании индивидуального обогрева часто встречается проблема с регулировкой температурного режима. Ручной способ настройки неточен, избыточно расходует топливо. Применение автоматического погодозависимого регулирования системы отопления экономит ресурсы и освобождает личное время.

Типы автоматики:

термостат, соединенный проводом с зависимым механизмом;
беспроводное управление системой сохранения тепла в зависимости от погоды.

Функции приборов регулирования:

удержание термостатом температуры в помещении на заданном уровне;
программная установка уровня отопления по времени суток на срок до одной недели.

Типы приборов:

механический термостат – включает электрическую сеть при изменении окружающей температуры;
электронный прибор – точно регулирует нагрев по сигналам датчиков;
электромеханический аппарат – температурное реле управляет приводом клапана.

Термостаты, управляющие обогревом, могут подключаться к насосу, котлу или механическому запирающему приводу.

Типы систем автоматического управления

Типы автоматики:

термостат, соединенный проводом с зависимым механизмом;
беспроводное управление системой сохранения тепла в зависимости от погоды.

Функции приборов регулирования:

удержание термостатом температуры в помещении на заданном уровне;
программная установка уровня отопления по времени суток на срок до одной недели.

Типы приборов:

механический термостат – включает электрическую сеть при изменении окружающей температуры;
электронный прибор – точно регулирует нагрев по сигналам датчиков;
электромеханический аппарат – температурное реле управляет приводом клапана.

Автоматическое управление котлами Protherm

Комнатные регуляторы, которые применяются с электрическим котлом Протерм Скат:

Instat Plus с проводным подключением, поддерживает температуру от 5 до 30°C, есть ночной режим уменьшения отопления.
Termolink B – комнатный регулятор нагрева воздуха в диапазоне от 8 до 30°C, программирование режима работы на 24 часа, функция защиты от замерзания.

C напольными чугунными котлами Protherm Медведь используются терморегуляторы на шине eBus:

Termolink P – есть режим модуляции, регулировка нагрева воздуха и горячей воды, кривая управления отоплением в зависимости от датчиков температуры.
Termolink S – может изменять режим работы котла по времени суток, программируется на неделю. Предустановлен режим «Отпуск» и защита от замерзания.

Схема GSM управления отоплением умный дом

Обычно систему удается установить самостоятельно. Для этого требуется проверка состояния и анализ возможности уже имеющегося оборудования

Важно также правильно подобрать недостающие компоненты. Обычно, совокупность устройств регулирования построена из одиночного блока, который является связующим звеном между всеми составляющими теплоснабжения

Он должен устанавливаться с соблюдением следующих условий:

Блок контроля должен размещаться на расстоянии не более 300 метров от пользователя. Для увеличения дистанции приобретаются радиоуправляемые модификации, подключается координация через интернет или сотовый телефон.
Применение контроллера на основе плат управления теплоснабжением обеспечивает установку дополнительных функций.
Производится тщательный подбор локации в доме для монтажа контрольного блока.

Умный дом теплоснабжение с погодозависимым контроллером и регулятором

Под ставшим привычным понятием «умный дом» нужно понимать не только загородный дом, дом за городской чертой либо дом за городом. Квартира в городе, офис, а еще многие иные типы помещений прекрасно вписуются под такое осознание. Если рассматривать систему отопления с этой точки зрения, то с подобным подходом к ней нужно осуществить несколько основных принципов. Когда мы говорим умный дом, – теплоснабжение в этом случае должно давать уютные условия проживания или экономию расходов на собственное содержание.

Умный дом

Каким может быть теплоснабжение?
Как оно организовано

Давно известно, что комфорт бесплатным не бывает. Любые попытки обеспечить вспомогательные удобства или освободится от лишних забот благодаря применению автоматики, будут означать увеличение расходов. Однако независимо от нашего желания, для умного дома теплоснабжение играет едва ли не важную роль в разработке уютных условий, и от его организации в большинстве случаев зависят расходы на его содержание.

В том случае, когда применяемое оборудование, автоматика и средства регулирования выбраны и применяются правильно, то отопительная система – умный дом, жилую площадь или автогараж она будет обогревать – значения не имеет, сумеет помимо поддержания заданных условий обеспечить еще и экономию топлива.

Сначала это можно достичь взаимным действием отопительного котла с руководящим центром. Помимо наличия личных средств безопасности, у котла такого типа есть интерфейс связи, благодаря ему и может быть осуществить умное теплоснабжение дома загородного. В самом примитивном виде под этим необходимо понимать, что умный дом управление теплоснабжением выполняет в зависимости от достигнутой в помещении температуры по сигналам от датчиков.

Элементы системы управления теплоснабжением в умном доме

Хороший вариант аналогичного управления – температурная регулировка носителя тепла. Но при всех плюсах подобного построения теплоснабжения, есть и иные, намного лучше подходы к организации работы обогревания. На данное время многообещающим считается погодозависимое управление теплоснабжением.

Как оно организовано

С подобным подходом Плюс ко всему к датчику домашней температуры применяется еще и датчик внешней температуры. Как правило, погодозависимый регулятор теплоснабжения будет работать и с одним внешним датчиком, но применение 2-ух дает возможность добиться более точного поддержания режима и даже осуществить самоадаптацию системы.

Погодозависимый контроллер с термопреобразователем

Не прекращает работу погодозависимый контроллер системы обогрева на основании запрограммированной кривой соответствия температуры носителя тепла внешним условиям. В самом примитивном виде это смотрится подобным образом – если на улице становится холоднее, то температура воды в системе увеличивается, если теплее – то уменьшается.

Одной из базисных точек погодное управление теплоснабжения может применять температуру плюс двадцать градусов – при ней температура носителя тепла берется равной находящейся вокруг, при этом практически обогрев выключается.

Подобный подход к организации теплоснабжения должен также предусматривать и зональное управление, т.е. в индивидуальных местах температура должна дополнительно корректироваться в отношении к конкретной по внешнему датчику. Если, к примеру, в одном из помещений собралось очень много людей, благодаря чему в нем стало более жарко, то система фиксирует локальное увеличение температуры относительно той, что установил атмосферный регулятор теплоснабжения, и выполняет коррекцию в данной зоне.

Применение 2-ух датчиков – уличного и внутреннего, помимо экономии топлива понижает инерционность работы системы, что увеличивает ее результативность и обеспечит также дополнительное уменьшение расходов на содержание.

Очень часто самым правильным выбором для организационных работ теплоснабжения будет применение технологий обогревания, характерных умному дому. В данном случае можно достичь и увеличения уровня удобства в доме, и экономии расходов на его теплоснабжение.

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.

Система отопления в умном доме smart котел и не только

Температура воздуха в доме зависит от эффективной работы отопительных приборов, теплоотдача которых должна компенсировать тепловые потери строения, уровень может меняться в зависимости от погодных условий: скорости ветра, влажности, времени суток.

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

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.

umniedoma.ru