Смарт-котёл для «умного» дома — как выбрать и сэкономить

С развитием децентрализованных систем отопления появились разные варианты того, как сохранить тепло в доме. Для этого можно использовать камин, обогреватели, газовый котел, вакуумный коллектор, теплоаккумуляторы и т. д. С развитием «умных» систем управления домом появился спрос и на соответствующие отопительные приборы. Одним из таких перспективных устройств является смарт-котёл, который отличается от привычных устройств тонкими настройками и адаптивностью к условиям окружающей среды.

Типы отопительных котлов

Автономное отопление представлено двумя типами котлов в зависимости от количества задействованных контуров.

1. Одноконтурный котел встраивается в индивидуальную систему отопления жилого дома или производственного корпуса. Он используется только для обогрева здания или сооружения. При этом часть тепла иногда уходит в бойлер, который греет воду в автономной водопроводной системе.

2. Двухконтурный котел используется для отопления и горячего водоснабжения (в проточном режиме). Этот вариант чаще выбирают для коттеджей, дач и частных домов, поскольку двухконтурный котел заменяет бойлер и водонагреватель.

Котлы также различаются по производительности. Для одного человека достаточно котла производительностью 6-8 л/мин, для семьи из трех человек — 8-10 л/мин. Для одновременного обеспечения водой кухни и душевой комнаты семьи из трёх человек понадобится производительность 15-20 л/мин.

Ещё одно важное отличие отопительных котлов друг от друга — температурный режим работы. Низкотемпературные котлы подают воду в радиаторы и теплые полы (40-60ºС). При таком режиме в доме создается комфортный микроклимат, во всех помещениях наблюдается равномерный обогрев при минимальных энергозатратах. Работающие с таким функционалом установки обладают высоким КПД и долго служат.

Как работают электрокотлы

В рамках данной статьи нас больше всего интересуют электрические котлы. Их устанавливают в жилых или производственных помещениях в качестве основного или вспомогательного источника тепла. Котлы работают от сети напряжением 220 или 380 В. В большинстве простых моделей используется ТЭН — трубчатый электронагреватель. Небольшие котлы оборудованы электродами, а иногда в них устанавливают электромагнитную катушку в изолированном блоке. Такие установки называют индукционными котлами и считается, что их КПД максимален, а на элементах не образуется накипь.

Преимущества электрических котлов:

экологичность, отсутствие вредных испарений;

малый вес и компактные габариты позволяют монтировать их на вертикальные поверхности;

занимают малую площадь;

удобны в эксплуатации;

не нужно постоянно загружать топливо;

отсутствие открытое пламя.

Недостатки электрических котлов:

мощность исчисляется десятками киловатт энергии (1кВт энергии требуется для насыщения теплом примерно 10 кв.м качественно утепленного здания с высотой потолков до 3 м);

если в вашем регионе высокие тарифы на электроэнергию, отопление влетит в копеечку;

отключение электричества вызовет сбой в системе отопления.

Отопительная система «умного» дома

Концепция «умного» дома (smart house, или Intellhouse) получает всё более широкое распространение в мире. В общем смысле «умный» дом — это унифицированная система отопления, освещения, вентиляции, сигнализации, а также контроль и автоматическое управление всеми инженерными системами. Сюда входят «умные» розетки, термостаты, камеры наблюдения, запорные механизмы, включение и отключение бытовой электроники. «Управлению комфортом» в таком доме отводится центральное место.

Автономное и децентрализованное отопление пока больше всего характерно для частных домов. Грамотно спроектированные здания не только символизируют приверженность хозяина высоким технологиям, но и способствуют вполне реальной экономии. Эксперты из компании MiDart, например, указывают на снижение эксплуатационных расходов на 30%, а на тепло — на 50%. За счёт каких «фишек» смарт-котлов достигается такая экономия?

Управление «умным» котлом

В ходе эксплуатации пользователи сталкиваются с тепловыми потерями. Их уровень меняется в зависимости от времени года, суток, скорости ветра, влажности, утепления дома. С ростом теплопотерь возникает потребность в повышенной теплоотдаче отопительного оборудования. В то же время иногда отсутствует необходимость в 100%-ном задействовании системы отопления. Управлять работой отопителей можно вручную, а можно при помощи автоматики.

Управляющий контроллер получает информацию с датчиков комнатной температуры, температуры теплых полов и т. д. Он корректирует интенсивность потребляемой энергии в зависимости от потребности абонента в тепловой энергии. Однако обычные котлы не очень оперативно реагируют на изменение условий окружающей среды. Скорость реакции зависит от степени инерционности системы. Большинство обычных котлов настроены на изменение температуры в «обратке». Если температура воды там понижается, поступает сигнал на повышение температуры в нагревателе. Если вода в обратке горячая, нагреватель понижает температуру.

Как правило, электрокотлы используют принудительную циркуляцию для перекачивания теплоносителя. Воду перекачивает насос, подключенный к блоку управления автоматикой. Самое простое решение для «умного» котла представлено термостатом. Потребитель выставляет желаемую температуру и система самостоятельно регулирует все процессы, необходимые для поддержания заданной температуры. Иногда предусмотрен таймер, который прогревает дом к приходу обитателей.

При достижении заданной температуры котёл отключается. Однако в отличие от обычных систем, можно вывести один или несколько датчиков наружу. Тогда умное устройство срабатывает на опережение — при понижении температуры окружающей среды, котел активируется и прогревает помещение ещё до того, как оно остынет. Таким образом, устройство работает очень гибко и адаптируется под условия окружающей среды.

Управлять котлом можно следующими способами:

1. Модуль управления (например, Vitotronic для газовых или Logamatic для твердотопливных котлов Viessmann). Функционал подобных систем представлен режимами: «холод» (нагрев теплоносителя и ГВС), «тепло» (применение только подогрева воды), «дежурный» (контролирует температуру, предотвращая замерзание системы). Модуль управления считывает информацию с датчиков и регулируется термостатом.

2. Программируемый термостат (Ecobee, Tado, Honeywell). Этот вариант подходит для тех обитателей, которые бывают дома периодически и хотят сэкономить. Термостат настраивают на определенные часы и интенсивность работы. При отсутствии жильцов система отопления будет работать в минимальном режиме, а ночью — выключаться везде, кроме спален. К термостату иногда прилагаются датчики движения. Они активируют отопление как только в дом кто-то входит. При этом выбирается режим «интенсив». Таким девайсом можно управлять по Wi-Fi.

3. GSM-управление. Этот тип управления больше подходит для координации действий нескольких устройств, включая ИК-обогреватели, конвекторы и иные распределённые отопительные установки. Такие системы лучше подходят для теплиц, гаражей, небольших производственных помещений и пр. Для поддержания температуры используют GSM-термометры, обмен данными с которыми осуществляется после отправки SMS. В случае аварийной ситуации установки отправляют тревожное сообщение. Продвинутые версии GSM-контроллеров также сообщают об уровне теплоносителя, давлении в системе, расходе энергии.

Решение для майнеров

Если вы смогли купить майнеры, то у вас дома уже фактически находится готовый электрокотел. При этом большинство майнеров используют штатное воздушное охлаждение, что накладывает некоторые ограничения на возможность утилизации выделяемого устройствами тепла.

Для тех, кто хочет рационально использовать тепло от работающих GPU, ASIC или FPGA, у компании BiXBiT есть готовое инфраструктурное решение с КПД 95-98%. При погружении вычислительных устройств в жидкость-диэлектрик тепло равномерно отводится от всех элементов, а не только самых горячих. Это попутно позволяет разогнать устройства примерно на 20-40% по сравнению со штатными характеристиками. Но это ещё и готовый смарт-котёл для отопления (в том числе и теплых полов) и горячего водоснабжения.

Каждый элемент нашего устройства: ячейка, стойка или контейнер, представляет собой программно-аппаратную единицу, связывающую все задействованные устройства в единый автономный комплекс. Его можно интегрировать как в новую, так и в существующую схему жизнеобеспечения здания. При этом возможны несколько вариантов комплектации установки:

1. Диэлектрик — иммерсионная жидкость COOLANT, охлаждающая жидкость — проточная вода. Оборудование погружается в диэлектрический теплоноситель, верхний слой которого, самый горячий, при нагреве подается в теплообменник. Там он отдает тепло воде, которая на выходе разогревается до 50ºC. Градирня в этом случае не монтируется, но тепло должно утилизироваться постоянно и в 100%-ном объеме. Майнинг оборудование, отметим, работает в режиме 24/7, поэтому тепло будет поступать постоянно. Вариант подойдет для теплиц и промышленных объектов, работающих посменно.

2. Диэлектрик — иммерсионная жидкость COOLANT, замкнутый контур, дополнительная опция — градирня. Здесь предусмотрено всё: ванна для майнинга, охлаждение проточной водой или хладагентом в замкнутом контуре, полная и частичная утилизация тепла. По исполнению вариант отличается тем, что хладагент циркулирует по замкнутому внешнему контуру. Нагрев воды на выходе достигает 65ºC. Решение подойдет для обитателей частных домов, которым периодически нужно тепло и ГВС.

Каркас для майнинг фермы можно подключить к источнику проточной воды с температурой на входе 15°C, а на выходе получать нагретую до 50-65°C воду. Расход воды при этом составит около 1 куб.м в час (около 15 л/мин) с теплоотводом до 40 кВт. Этого более чем достаточно для отопления и водоснабжения большого коттеджа и производственного здания.

Более подробную консультацию по подключению имеющегося оборудования к системе отопления вы можете получить у наших специалистов. Заходите на сайт bixbit.io и получайте самые выгодные предложения!

Самые лучшие и нужные новости в нашем телеграм-канале!

Как я сделал умным простой электрокотел.

Ранее уже описывал свой способ отопления, теперь делюсь с вами как я научил котел работать по расписанию.

Был куплен такой котел, наверное, самый простой электрический с минимумом автоматики.

Но сам по себе по расписанию работать не умеет, может только выключаться при достижении выставленной температуры.

На время запуска отопления в доме никто не жил и желательно было иметь возможность удаленного мониторинга, поэтому обычные реле времени отмел сразу.

И наиболее бюджетных нашел Sonoff TH16, ссылка на обзор будет в конце статьи.

А теперь расскажу, как это все подружить между собой.

Даем питание на Sonoff и подключаем промежуточное реле (см. схему).

Когда включается реле, происходит замыкание провода термостата и котел начинает работать, т.к. температура на котле выставлена 40С, а в пол у меня подается максимум 35С. В качестве промежуточного реле я взял твердотельное.

Если у вас другой котел, то думаю принцип понятен.

Не обязательно делать как у меня – использовать провод от термостата, можно поставить контактор/пускатель сразу в разрыв проводов, идущих к котлу.

На рисунке выше видно удобное приложение, где видно температуру и влажность в доме.

Так же можно настроить работу по температуре или влажности.

В общем применений для этого умного устройства можно много найти.

В таком виде у меня работает отопление уже 2 года и все устраивает, более подробные наблюдения читайте в моем обзоре.

А чем вы пользуетесь для контроля отопления? — Делитесь в комментариях.

Таймер_для_электрокотла_отопления

В этой статье речь пойдёт об электронных программируемых таймерах для тех электрических котлов, которые не имеют собственного таймера. О том, почему выгодно иметь такой таймер у себя в дому, и в каких ситуациях именно к такому прибору следует прибегать? Но прежде мы скажем пару слов, собственно, о самом таймере.

Таймер суточный (недельный)

Прибор, работающий по предварительно составленной программе. Используется для управления процессами в системах автоматики, как в быту, так и на производстве.

Принцип действия таймера

Такой программируемый таймер позволяет управлять нагрузкой как в суточном, так и недельном режимах . Можно выбирать подходящие временные промежутки, а также произвольное количество включений и отключений (хороший показатель не менее 200). Современные таймеры «знают, что такое выходные и будничные дни».

Ну, вот, вкратце мы сказали об этом приборе, а теперь перейдём к теме его употребления в паре с электрическим котлом для обогрева помещения. Всё дело в том, что существует дневной и ночной тарифы на использования электроэнергии гражданами Украины. И ночной – это льготный тариф (с 23:00-7:00). И если ваш электрический котёл работает в паре с таймером, то вы легко можете запрограммировать его на разный режим работы в дневное, вечернее и ночное время. Например, если днём вас нет дома (вы на работе, дети в школе, садике), программа таймера переключит ваш котёл на нужный вам минимум. А к моменту вашего возвращения домой, другая команда переключит котёл на подходящий вам максимум. Опять же, за ночь квартира (дом) успеет хорошенько протопиться. Логика ясна и понятна, и экономия ваших средств, так сказать, налицо. Но могут сказать, и совершенно справедливо, что сейчас есть электрические котлы с встроенным таймером. Да, это так, но… бывают разные ситуации.

Ситуации.

Например, у кого–то уже есть электрический котёл (без таймера) и срок эксплуатации котла далеко ещё не истёк, да и вообще, владельца всё устраивает, «вот только бы таймер ещё добавить». Или, кто–то имея электрический котёл со временем планирует перейти на газовое отопление, а сейчас хочет воспользоваться льготным тарифом. Тоже вариант. Также электрический котёл прекрасно может служить в качестве резервного источника тепла, мало ли что. Все такие ситуации как раз и требуют для своего решения такой прибор, как недельный таймер (суточный).

О чём можно ещё упомянуть?

Возможно, не лишним будет сказать, где ещё может употребляться этот прибор. А он может употребляться в управлении осветительными приборами, холодильными установками, вентиляционным оборудованием и др., тогда, когда их работу нужно регламентировать временными рамками (промежутками). И, как мы уже сказали выше, этот прибор может вполне употребляться и на производстве.

Примечание.

Хорошие таймеры имеют автономное электропитание для поддержания работоспособности программы, на случай пропадания напряжения, а также автоматический переход на летнее и зимнее время. Поэтому, если вы решили купить суточный/недельный таймер, то вы уже знаете на что ориентироваться.

3 схемы подключения автоматики электрического отопления.

Практически любой электрический котел требует обязательного наличия автоматики управления.

Вы не можете установить один единственный выключатель на вводе, которым будете запускать и отключать обогрев.

При этом остановимся на самых минималистичных и простейших вариантах, которые вы сможете собрать самостоятельно своими руками.Ведь как известно, чем меньше элементов, тем больше надежность всей системы. Поэтому самые простые варианты и работают дольше и надежнее остальных.

Принципиальная схема автоматики электрокотла всегда начинается с подачи напряжения через вводной автомат.

Электрическое отопление подразумевает, как правило, наличие трехфазного ввода 380В. Значит и автомат должен быть трехполюсным.

Обратите особое внимание, это должен быть именно один трехполюсный выключатель, а не три отдельных однополюсных.

При КЗ и повреждении греющего элемента любой фазы, защита должна прекращать подачу напряжения по всем фазам.

После вводного автомата фазные проводники нужно разделить.

Делается это на электромагнитных пускателях.

Именно на них и ложится основная работа по автоматической коммутации эл.сети. Автомат то вы включаете и выключаете ручками, а пускатель будет это делать без вашего участия, на основе подачи управляющего напряжения от соответствующих датчиков.

При этом в отличие от автомата, покупайте три отдельных однофазных модульных пускателя. Старые модели типа ПМЛ, ПМА, КМИ здесь не подойдут. И дело вовсе не в их шумной работе и громких щелчках.

Модульный трехфазный экземпляр в едином корпусе, тоже будет не пригоден для нашей схемы.

Самое главное преимущество однофазных – возможность ручной и очень простой регулировки мощности электрокотла. Подробнее об этом будет сказано ниже.

К силовым клеммам каждого контактора, как раз-таки и подключаются нагревательные элементы (ТЭН, электроды) котла отопления.

Замкнутое или разомкнутое положение контактов зависит от того, подано или снято напряжение с его катушки управления. Получается, чтобы собрать автоматику, на клеммы этих самых катушек мы должны через какие-то другие элементы подавать управляющие сигналы (напряжение).

Катушка имеет два контакта А1, А2.

При покупке обращайте внимание, пускатели могут идти с катушками на 380В и 220В. Лучше брать последний вариант.

В этом случае на один из контактов вы напрямую подключаете нулевой проводник, а в разрыв второго устанавливаете кнопки-микровыключатели.

Для чего они нужны? Благодаря им, у вас появляется возможность включать поочередно 1,2 или 3 тэна, тем самым увеличивая или уменьшая мощность отопления.

К примеру, на улице за окном температура -5С. Нажимаете одну кнопку и запускаете в работу всего один ТЭН мощностью 2квт. Ударили морозы -25С, нажимаете все три кнопки и повышаете мощность в три раза.

При этом количество ступеней обогрева будет зависеть от номинальной мощности каждого нагревательного элемента. Если они все будут по 2квт – это всего три ступени.

А вот если один будет 2квт, второй 3квт, а третий 4квт, то количество ступеней автоматически возрастает до семи!

Все будет зависеть от того, какие фазы (тэны) и в какой последовательности подключать.

по отдельности 2квт – 3квт – 4квт

вместе 2квт+3квт+4квт

раздельно 2квт+3квт

раздельно 2квт+4квт

раздельно 3квт+4квт

Ток в цепях управления катушек очень небольшой (несколько миллиампер). Соответственно ставить сюда полноценные выключатели не нужно.

На все эти три микровыключателя должна быть подана одна фаза. Допустим фаза С. Берете ее с нижних контактов вводного автомата.

Вот именно из этой точки и начинается вся дальнейшая схема автоматики.

Обязательный элемент такой схемы – предельный термостат.

Это защитное устройство, которое отключит ваш электрокотел, если он пошел, что называется в разнос.

Например, перестал работать циркуляционный насос или где-то образовался засор. В результате этого температура начала резко возрастать и превысила допустимые значения.

Данную температуру вы устанавливаете самостоятельно при помощи ручного регулятора.

Так как это защитный элемент, который должен полностью “гасить” котел, подключать его нужно последовательно в разрыв управляющей фазы, как на рисунке внизу.

Помимо безопасности, нам потребуется еще один элемент. Элемент управления, который будет его периодически включать и выключать для поддержания заданной температуры воды.

Этим устройством является рабочий термостат.

Не путайте его с предельным. В предельном имеется взводимая вручную кнопка, которая при срабатывании препятствует самостоятельному включению датчика.

То есть, когда он сработал один раз, вам потребуется осмотреть всю систему и схему, дабы разобраться в причине срабатывания. И только после этого, нажав эту кнопочку, отопление можно будет запустить заново.

Данный термостат монтируется после предельного, опять же в разрыв цепи.

Таким образом мы получили элемент защиты и элемент управления. В принципе, это и есть самая примитивная схема №1 для автоматики электрического отопления.

Чтобы получить более функциональный вариант, добавим сюда прибор для отслеживания температуры воздуха в помещении – комнатный термостат.

Ему не важно какая будет температура котловой воды, он реагирует именно на комфортную температуру воздуха в вашем доме.

По аналогии с предыдущими элементами монтируете его в разрыв, перед рабочим термостатом. Вторая простейшая схема готова.

Но человек всегда стремится к большему и помимо комфорта при электрическом отоплении, всегда хочется еще и сэкономить. Все таки электроотопление за редким исключением, в наших реалиях не совсем дешевая штука.

Как это сделать, усовершенствовав вышеприведённую схему подключения? Для этого дела существует ночной тариф.

Чтобы им воспользоваться в полной мере, нам потребуется реле времени.

Оно будет запускать электроотопление только в заданный промежуток суток. Размещайте его в схеме перед комнатным термостатом.

Однако при этом обратите внимание на один нюанс. При наличии в схеме такого устройства, обязательно параллельно ему монтируется термостат минимальной температуры воздуха.

Днем в ваше отсутствие, температура на улице может резко упасть. Уезжали при -5С, приехали вечером — за окном минус 25С. Соответственно и дома существенно похолодает.

Она запустит отопление, как только температура в доме упадет ниже минимального порога. В итоге не даст дому остыть, а системе разморозиться.

Чтобы визуально наблюдать включены датчики или выключены в данный момент, можно подключить в общую точку перед микровыключателями сигнальную лампочку и вывести ее на видное место.

Особенно это полезно при нахождении щитка управления и самого котла в подвале дома или в соседней пристройке.

Большинство заводских электрокотлов отопления построено именно на таких принципиальных схемах управления. Есть одна питающая линия (фаза), подающая сигнал на катушку прибора с силовыми элементами, а все дополнительное оборудование, датчики и релюшки, как раз-таки и “навешиваются” на эту самую линию, выполняя защитную и контролирующую функции.

Как видите, ничего сложного и замысловатого здесь нет.

Как сэкономить на электроотоплении? Реле времени.

Решил монтировать систему отопления на базе электро-котла, ведь в ночное время тарифы на электроэнергию существенно ниже. Но тут возникла другая проблема: как регулировать работу оборудования по ночам?

Здравствуйте, уважаемые читатели. Я долго шел к реализации проекта по отоплению загородного дома, но все как-то не получалось – то другие заботы, то лень-матушка. На прошлой неделе я все-таки завершил монтаж (жена достала) и спешу поделиться опытом.

Так как в поселок наш «любимый» гАЗПРОМ до сих пор не провел этот самый газ, пришлось решать проблему самостоятельно. Выбирая между электричеством, соляркой или дровами/углем, остановился на первом варианте: с сжиженным газом связываться не хочу – боюсь, солярка в наше время дорожает и становится не выгодно ее использовать, а уголь/дрова – вечная пыль и сажа, осевшая зола на вещах, да и постоянно надо топить, топливо подбрасывать! Решил монтировать систему отопления на базе электро-котла, ведь в ночное время тарифы на электроэнергию существенно ниже.

Но тут возникла другая проблема: как регулировать работу оборудования по ночам? Постоянно к нему бегать включая и выключая? Решение нашлось после небольшого штудирования интернета и оказалось довольно простым – использовать цифровой таймер.

Коттедж у меня небольшой (100 м2), рассчитали электрический котел мощностью 12 кВт, работающий на 380V, для 100 м2 достаточно.

Следующим шагом было определиться с конкретными моделями оборудования и тут я крякнул…. Слишком большой ассортимент товаров — пришлось долго сортировать. В итоге, из белорусских, польских и французских комплектующих ничего не подошло – что-то дорого, что-то не качественно. Совсем отчаявшись, натолкнулся на нижегородскую фирму по производству котлов и автоматику от чешской Elko ep и сейчас доволен, как слон!

Итак, я остановился на оборудовании: Электро котел – Эван стандарт на 12кВт Эван С1-12 380V к нему еще насос; Цифровой таймер – Elko Ep SHT-1/230V; Контактор – VS440-40/230V для коммутации нагрузки 380 в.

Ниже я расскажу о схеме подключения электрической составляющей: силовой кабель подключаем через контактор VS440-40/230V к котлу, а контактором управляет реле времени. Для экономии, реле будет включать котел с 23.00 по 7.00, в ночное время стоимость киловатта в 3 раза дешевле. Конечно, котел можно было выбрать и подороже с внешним управление, тогда не пришлось бы использовать контактор, но моя комбинация получилась дешевле.

В итоге потратив время, силы и средства я наконец то оборудовал в загородном доме систему отопления. Примененные решения позволили неплохо сэкономить семейный бюджет, жена довольна, а я счастлив. Надеюсь мой опыт пригодиться тем, кто задумывается об отоплении дома. Всем удачи!