Энергоэффективная система отопления дома

Мой дом все может сам: разбираемся в понятиях

Современный ритм жизни требует от человека гораздо больше усилий и траты внутренних резервов, чем прежде. Поэтому легкий в управлении, комфортабельный уголок в этом бушующем мире не роскошь, а просто необходимость. Этим и объясняется стремительно растущее количество поклонников умных домов. Особенность такого жилища в том, что часть функций в нем автоматизирована. Например, те же двери на доводчиках можно считать одним из устройств умного дома.

Но система выполняет гораздо более сложные операции. Вы можете управлять оборудованием, находящимся в квартире, даже не будучи дома, с помощью смартфона. Допустим, вы едете после работы и хотите, чтобы по приезду ужин был горячим, вы запускаете соответствующую программу, которая подает сигнал микроволновой печи. Когда вы оказываетесь на месте, то вы можете просто достать уже теплый стейк.

Автоматизация некоторых процессов, например, включение света, когда вы идете по коридору, осуществляется за счет наличия встроенных датчиков движения, тепла, смены освещения и прочего. Есть и детали, управление которыми осуществляется путем программного обеспечения.

Высокоинтеллектуальные системы предлагают несколько компаний. Но более упрощенную версию под силу создать каждому самостоятельно, безусловно, придется потрудиться, но оно того стоит.

Приборы и трубы системы отопления

Наиболее эффективной является система отопления дома, позволяющая достичь комфортной температуры в его помещениях при минимально возможной температуре теплоносителя. В максимальной степени этому удовлетворяет система отопления водяным теплым полом. Она является наиболее комфортной и гигиеничной системой отопления дома, и, кроме того, самой незаметной. Правильно спроектированный и смонтированный теплый пол способен работать практически со всеми видами полов — плиточными, паркетными, полами с линолеумом и ковролином.

Однако расчеты показывают, что в климатических условиях средней полосы России только теплые полы зачастую не в состоянии компенсировать теплопотери здания, особенно с большой площадью остекления. Определяющим фактором здесь является жесткое ограничение на максимально допустимую температуру поверхности пола, которая не должна быть больше +27°С для большинства помещений.

Оптимальной, таким образом, является комбинация теплых полов и радиаторной системы отопления.
Огромный выбор типов, моделей и размеров радиаторов позволяет «вписать» их в дизайн любого помещения в соответствии с проектом системы отопления дома.

Радиаторная система отопления дома и «теплый пол» на этапе строительства

У большинства современных радиаторов имеется возможность подключения снизу, из стены или из пола, что позволяет убрать из интерьера трубы системы отопления.

О различных материалах для отопительных труб можно ознакомиться в размещенной на нашем сайте статье
«Анализ материалов трубопроводов для систем отопления и водоснабжения».

С точки зрения энергоэффективности оптимальным является коллекторно-лучевая двухтрубная схема построения системы радиаторного отопления, когда на каждое помещение идет своя ветка отопления — подающая и обратная трубы. Это позволяет максимально точно поддерживать заданную для помещения температуру с минимальным отрицательным влиянием на соседние помещения дома. Исполнительные приводы системы климат-контроля при этом размещаются скрытно, как правило внутри коллекторного шкафа.

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

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.

umniedoma.ru

Какими будут умные дома в будущем

Целый ряд научно-технических разработок выведет разумные дома далеко за рамки понимания, а всё потому что, сейчас уже много техники доступно в сети. Инновации по части ИИ, к примеру, способны перевернуть практически все в жизни, включая наши дома. Может быть, вы уже используете какое-то устройство голосового помощника, чтоб получать новости либо узнавать прогноз погоды каждое утро. Компания IoT Crestron, к примеру, работает над ПО, которое учитывает привычки/увлечения человека, к примеру, какую музыку он любит включать с утра либо когда выключать свет.

Также механизированная мебельная компания Ori Living трудится над предметами, которые изменяются в зависимости от ваших потребностей. А дизайнерская компания Design3 недавно придумала бота для умного дома, КАРЛ. Покрытый тканью бот обязан ездить по вашему дому, включая видеокамеры и датчики, чтоб защитить, уведомить вас обо всех вредных выбросах или проследить за вашим питомцем. А компания компьютерной графики Nvidia трудится над разумной механизированной рукою, которая может готовить и убираться. Также уже сейчас появились туалеты, помогающие сдавать анализы, и это еще не предел.

Почему нужно следить за температурой в доме

В умном доме основная задача отопления — это обогрев, контроль над температурой. Ведь нужно понимать, что случится, если она выйдет за допустимые границы (оптимальная температура в помещении в тёплое время года — от 22 до 25 градусов, температура в холодное время года — от 20 до 22 градусов).

Периодическое переохлаждение опасно для всех. Оно приводит к развитию острых респираторных заболеваний, нарушению работы нервной системы, появлению «холодовой аллергии» (в большинстве случаев с местными кожными высыпаниями). В детских комнатах нужно особенно внимательно следить за температурой, так как ребёнок чувствителен даже к изменениям в несколько градусов.

Перегрев также грозит неприятными последствиями. Во-первых, высокие температуры благоприятны для размножения бактерий и грибков (например, плесени). Во-вторых, это способствует появлению общей усталости, повышенной утомляемости. В-третьих, в случае длительного нахождения при повышенной температуре, возможно нарушение водно-солевого обмена. В-четвёртых, несоответствие нормам приводит к перегреву техники, появлению конденсата и статического заряда на рабочих станциях.

Организация управления отоплением

На западном рынке выбор программаторов и контроллеров больше – но они обычно без русской локализации Теплопроводность потолков, перегородок и стен, качество утеплителей в них, реализованная отопительная система и способ распределения тепла – это все компоненты климата внутри здания. Здесь важную роль играют радиаторы, «тёплые полы», котлы, бойлеры – этим можно управлять при помощи одного блока управления.

Контроллеры и программаторы помогают настраивать работу любых систем, входящих в «умный дом», а не только осуществлять управление домашним отоплением. Связь между всеми системами происходит через локальные блоки и исполнительные реле, а контроль за их работой производится при помощи датчиков.

Все компоненты в свою очередь соединяются и настраиваются в главном блоке управления. От модели и функционала последнего зависит список возможных к подключению систем.

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.

Отопление без газа. Альтернативные варианты

При постоянном или временном отсутствии видов топлива, к которым привык человек, можно устроить дома отопление без газа и даже без электричества. Согласно практике, если заменить эти технологии, то можно будет значительно сэкономить.

Рассматривая разные пути решения вопроса, вы можете предпочесть камины и печи, которые работают на угле или дровах. При выборе данного варианта будет необходимо выстроить соответствующие сооружения из кирпича или приобрести готовый агрегат. Это поможет организовать экологически чистый способ отопления, а некоторые модели печей позволяют готовить пищу благодаря наличию духового шкафа и варочной поверхности.

Если перед вами встал актуальный вопрос, как можно отопить дом без газа, то рекомендуем последовать опыту некоторых владельцев частных жилищ, которые прибегают к оригинальным технологиям. Они отапливаются от собственного источника электричества. При этом вы можете использовать один из двух способов автономного получения электроэнергии.

Дистанционный контроль системы отопления

Возможность дистанционно настраивать параметры теплосети — главное достоинство комплекса Все контроллеры отопительных систем, входящие в категорию «умный дом», делятся на две категории: локальные и зональные.

Блоки управления локального типа — это системы, управляющие климатом внутри дома в целом, регулирующие работу всей отопительной системы, в том числе «теплых полов», радиаторов, котла и зональных обогревателей.

Зональные блоки управления — это устройства, контролирующие работу определенного элемента отопительной системы, например, только «теплых полов» или «котла и радиаторов». В обоих случаях, контроллеры могут работать с дистанционным управлением, через GSM, Ethernet, Wi-Fi или другие модули.

Через GSM-блок

В блоках, работающих с GSM модулем, реализована возможность настройки и изменения параметров при помощи SMS сообщений. Это удобно для настройки без интернета, но считается недостатком, из-за требовательности к качеству сотовой сети.

Отечественные блоки управления отопительной системой ничем не хуже западных, но выглядят они менее привлекательно GSM-контроллеры для «умного дома» вытесняются Ethernet-модулями на рынке. Из-за сложности в настройке, локальные контроллеры актуальны с возможностью интернет-подключения. Зональные модули можно использовать с GSM протоколом (например, регулировка и контроль горячей воды, поступающей в радиаторы). Такие контроллеры имеют несложное устройство, простую настройку (посредством SMS), удобное управление и систему оповещений.

Подойдут для зонального контроля модели следующих типов:

GSM-Термометр «Телеметрика» — простая настройка, 4 реле для управления, удобное мобильное приложение;
GSM-Термометр «Теплый дом 22» — наличие дисплея, несколько режимов работы, которые переключаются кнопками или SMS, градусники подключаются телефонным кабелем;
TS2 GSM v6 – сложная настройка, но большой функционал, возможность подключения к устройству через приложение, удобный дисплей;
Climate ZONT-H1 GSM – неудобный интерфейс, настройка параметров через сайт производителя, работа с 1 реле.

Большинство современных контроллеров имеют встроенный GPS и Ethernet модули, что позволяет выбрать удобное управление в определенных условиях. Подключение осуществляется через контуры, которые устанавливают внутри отопительной системы, а к самому комплексу подключаются через «реле».

Ethernet

В системе «умный дом» осуществлять управление отоплением можно и через интернет подключение. Для этого нужно, чтобы установленный блок управления имел соответствующий модуль и поддерживал Ethernet-подключение. В отличие от GSM контроллеров, они позволяют работать через программное обеспечение сразу нескольким пользователям.

Список гаджетов, доступных для подключения, зависит от ПО блока управления и его прошивки, а также модели, большинство могут работать со смартфонами, ПК, ноутбуками и планшетами. К достоинству относится и то, что настройка параметров в таких контроллерах доступна в любой точке мира, где есть доступ в интернет.

Большинство современных программаторов и контроллеров имеют встроенный и GSM, и Ethernet протоколы

В отличие от программаторов и GSM контроллеров, блоки управления с возможностью подключения через интернет обладают следующими преимуществами:

Нет ограничения в количестве пользователей.
Можно настраивать параметры, подключившись к сети в любой точке мира.
Удобный интерфейс.
Возможность интеграции с голосовыми помощниками «Google Ассистент» или «Алиса».
Настроить такие контроллеры можно без помощи специалиста.

Так как нет привязки к номеру, в таких блоках важную роль играет идентификация владельца. Большинство выбирают в роли защиты PIN-код, но можно использовать голосовую идентификацию, по отпечатку пальца или FaceID.

В отечественных блоках, работающих дистанционно через интернет, обычно используется модуль Arduino, который может быть адаптирован в любую схему для дистанционного управления. Но использовать можно и другие модели с интернет-реле.

Варианты реализации умного теплоснабжения

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

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.

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

Традиционно есть два варианта:

Городской сектор.
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?

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.

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

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.

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.

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).

Система отопления в умном доме smart котел и не только