Автоматизация системы отопления в многоквартирном доме

Автоматизация системы отопления в многоквартирном доме в последнее время стала очень популярной. Вызвано это тем, что тарифы постоянно расту. Погодозависимая автоматика, позволяет экономить энергозатраты и поэтому становится востребованными.

Автоматизация системы отопления многоквартирного дома – это средство регулирования микроклимата в помещениях при температурных изменениях на улице. Как показывает практика, эти устройства системы отопления многоквартирного дома действительно полезны в регионах, где зимой случаются частые суточные перепады температур.

Подобные устройства оснащены программами, позволяющими заранее устанавливать необходимые параметры. Например, при — 10 нагрев батарей доходит до одного уровня, но когда на улице температура падает до -15 градусов – до другого, более горячего, и наоборот.

Там, где температурный режим зимой не подвержен резким перепадам, а держится примерно на одном уровне, погодозависимая автоматика не востребована.

Автоматизация системы отопления: экономическая эффективность.

Проблема экономного расходования тепловой энергии в системах отопления многоквартирных домов в связи с ростом цен на энергоносители и соответственно платы за предоставление тепла приобретает все более весомое значение. В новом строительстве устанавливаются автоматизированные системы отопления. Автоматическое регулирование температурных параметров теплоносителя, установка в индивидуальном тепловом пункте дома автоматизированного узла управления.

В домах старой постройки проблема рационального использования тепла практически не решается, во-первых, из-за отсутствия технического и экономического обоснования необходимых работ, во-вторых, из-за нехватки или отсутствия финансовых ресурсов.

Хотя, самая большая статья расходов в платежах за коммунальные услуги это плата за отопление и горячие водоснабжение, она составляет около 60%. Производится в каждом месяце независимо от отопительного сезона. Это очень внушительная сумма, а тем более в регионах, где холодно большую часть года.

В связи с этим, особенно актуальной является задача, повышения эффективности работы существующих систем отопления и водоснабжения в многоквартирных домах. Одно из перспективных решений данной проблемы является установка приборов учета и внедрение автоматизированной системы отопления и регулирования, которая будет исключать необоснованный перерасход тепловой энергии.

Установка узла учета тепловой энергии позволяет перейти к расчетам за фактическое потребление энергии, а система автоматического регулирования тепла осуществляет сбережение тепловой энергии. Целью применения системы автоматизации и регулирования отопления является управление процессом пользования тепла согласно наружной температуре воздуха.

Это выполняется посредством повышения или понижения интенсивности потока носителя тепла в многоквартирных домах. Данный процесс зависит от реальных потребностей помещения в тепловой энергии в конкретный момент.

Применение автоматизированной системы отопления позволяет выделить следующие факторы экономии:

• Снятие вынужденных «перетопов» в переходные, межсезонные периоды. Применение систем регулирования температуры отопления на тепловых пунктах позволяет достигнуть 30-40 % экономии в эти периоды отопления. Актуальность регулирования подачи теплоносителя в межсезонный период повышается в силу повышения общего значения положительных температур наружного воздуха в осенне-зимний период.
• Снятие влияния на потери тепла инерции тепловой сети. Это значит, что температура в сетях не может быстро изменяться. Во многих районах России разница между дневными и ночными температурами может достигать 10-20 С. Тепловой инерции здания, как правило, не хватает для компенсации этих изменений. В результате, возможны «перетопы» в дневные часы. Следовательно, потери тепла или «недотопы» в ночные часы, что приводит к перерасходу более дорогой электроэнергии за счет включения бытовых нагревательных приборов. Этот фактор можно оценить только ориентировочно, в пределах 3-5 % общего теплопотребления.
• Коррекция температурного графика по фактической производительности приборов отопления. То есть корректирование проектного температурного графика отопления здания с учетом устранения запасов, которые закладывают проектировщики при определении необходимой площади отопительных приборов. Эффект экономии от автоматизации теплового пункта в данном случае может составлять от 7 до 15 %.
• Экономический эффект за счет применения графика качественного регулирования. При качественном регулировании все помещения находятся по теплу в равных условиях. Следовательно, может быть применено глубокое регулирование с наибольшим экономическим эффектом (вышесказанное относится к гидравлически отрегулированным системам). Так, к примеру, один градус перегрева в помещениях (т. е. 21°С вместо 20°С) равносилен почти 7 % потерь.

Таким образом, можно сделать выводы, что переход на автоматизированную систему отопления достаточно эффективен с экономической точки зрения. Низкие сроки окупаемости позволяют отнести этот способ экономии энергии к малозатратным и быстроокупаемым.

Погодозависимая автоматика: как она устроена.

Система управления отоплением на основе текущих погодных условий состоит из нескольких основных компонентов:

• управляющий контроллер;
• датчики температуры;
• элеватор, или регулирующий клапан с насосом.

Принцип работы контроллера основан на анализе данных с четырех температурных датчиков:

• внутри дома;
• снаружи;
• на прямом трубопроводе;
• на возврате.

При увеличении или уменьшении температуры на улице контроллер дает команду исполнительным механизмам на закрытие или открытие и соответственно увеличение или уменьшение поступления горячей воды из тепловой сети. Автоматика анализирует все данные и по специальным алгоритмам рассчитывает необходимую температуру.

Алгоритм поддержания температуры в зависимости от температуры на улицы в многоквартирных домах уже встроен в автоматику контроллера. Его необходимо подстроить в зависимости от того какой дом. Допустим, дом кирпичный с толстыми стенами или панельный, у которого стены холодные. В старые панельные дома, очень не выгодно ставить теплосчетчики, у них очень холодные стены и вместо ожидаемой экономии, вы будете платить больше. Поэтому если в панельном доме стоит теплосчетчик, то чтобы экономить, необходимо установить погодозависимую автоматику.

Поддерживать определенную температуру в доме можно в зависимости от температуры в какой то одной из ее квартир, а в квартире в одной из комнат. Это должна быть средняя температура, и колебания ее должны быть минимальными. Лучше всего под эти условия подходит спальня или детская комната.

В процессе работы контроллер периодически, с определенным интервалом времени, опрашивает датчики температуры, измеряющие температуру теплоносителя, наружного воздуха и (или) воздуха внутри помещения при его наличии.

При увеличении или уменьшении температуры на улице контроллер дает команду исполнительному механизму элеватора (шаговому двигателю) на закрытие или открытие и соответственно увеличение или уменьшение поступления теплоносителя из тепловой сети. Шаговый двигатель приводит в движение конусную иглу, которая, перемещаясь, уменьшает или увеличивает площадь прохода теплоносителя.

В результате в элеватор и соответственно в систему отопления квартир поступает больше охлажденного (использованного) теплоносителя из обратного трубопровода, если необходимо уменьшить температуру. Или меньше, если необходимо температуру в систему отопления дома увеличить.

Если вы решили датчик воздуха в помещении не устанавливать, автоматизированная система отопления поддерживает температуру по температурному графику.

Автоматизированная система отопления гарантированно окупается в многоэтажных домах и больших коттеджах. В небольших частных домах экономическая эффективность сильно варьируется в зависимости от местных условий.

Обзор способов организации управления отоплением: программаторы, контроль через интернет и СМС оповещения

Отопительная система любого типа в обязательном порядке должна содержать управляющие компоненты. Это могут быть простые механические устройства, стабилизирующие давление и температуру. Но они малоэффективны для автоматизации теплоснабжения. Поэтому рекомендуется рассмотреть управление системой отопления дома разными способами: с помощью электронных контроллеров и специализированных аппаратных средств.

Принципы организации «умного» отопления

Современный блок управления отоплением дома – это сложный электронный комплекс, соединенный в единую сеть со всеми компонентами системы. Он выполняет регулировку их параметров с помощью встроенных блоков контроля.

Для того чтобы система управления отоплением дома была по-настоящему эффективной необходимо правильно подобрать ее элементы. Они характеризуются набором опций и возможностью организации трехсторонней связи между пользователем, электронным блоком контроля и отопительными компонентами.

Что нужно учитывать при выборе конкретной системы контроля? Существует несколько основополагающих параметров, которые характеризуют любое управление отоплением:

• Возможность подключения к электронным блокам котла электрических термостатов, датчиков температуры и давления;
• Гибкость настройки. Так, система Arduino управления отоплением имеет открытый программный код, что дает возможность адаптировать ее для конкретного автономного теплоснабжения;
• Изменение текущих значений отопления в зависимости от внешних факторов – температуры в помещении на улице, возникновение аварийной ситуации, отсутствие теплоносителя;
• Установленное дистанционное управление отоплением для удаленного изменения параметров в системе.

Правильно составленная схема узла управления системы отопления имеет централизованный характер. Т.е. на ответственных участках магистрали, котле и радиаторах отопления останавливаются управляющие элементы – терморегуляторы, контроллеры. Они же подключаются к единому управляющему узлу. Он называется программатором или устройством для контроля работы теплоснабжения.

Для создания эффективной системы управления у котла должен быть электронный блок работы, который содержит клеммы для подключения к внешнему программатору.

Программаторы и терморегуляторы – основные элементы управления отоплением

Для организации автономного теплоснабжения понадобятся электронные устройства. Они могут иметь пульт управления котлом отопления, возможность одновременного изменения паромеров в нескольких подключаемых компонентах.

Эти устройства называются программаторами или электронными терморегуляторами. Как и другие аналогичные приборы, они могут иметь управление отоплением по СМС или интернет. Но это лишь дополнительные функции. Для выбора оптимальной модели необходимо знать основные функциональные качества программатора:

• Число подключаемых контуров. Может варьировать от 1-го до 12. Дополнительно устанавливается модуль для увеличения количества разъемов;
• Режимы работы системы. В зависимости от настроек можно устанавливать управление радиаторами отопления в экономичном режиме, нормальном и комфортном;
• Подключаемый модуль — управление отоплением по телефону. GSM станция передает требуемую информацию через СМС — температуру теплоносителя, оповещение об аварийном режиме и т.д.;
• Наличие радиопередатчиков для создания беспроводных каналов связи между подключаемыми компонентами отопления.

В совокупности установленное оборудование называется рамка управления отоплением. Она может состоять из компонентов с различным функционалом. Одинаковым остается назначение – возможность автоматического или полуавтоматического изменения параметров теплоснабжения.

Но помимо локальных устройств есть и зональные, устанавливаемые на конкретные компоненты — котлы, радиаторы. Осуществляя управление отоплением через интернет с помощью этих приборов, можно регулировать степень нагрева воды в системе, температурный режим в конкретной батарее. Зачастую такие устройства называют не программаторами, а электронными терморегуляторами.

Они отличаются более доступной стоимостью и простотой монтажа. Для терморегуляторов не нужен шкаф управления отоплением, что снижает трудоемкость обустройства. В некоторых случаях возможно подключение нескольких терморегуляторов к единому блоку управления.

Что нужно учитывать при составлении бюджета «умного» отопления? Помимо стоимости управляющего элемента нужно знать ориентировочную цену на расходные материалы – коммуникационные провода, щит управления отоплением. Последний необходим при установке системы из нескольких блоков – программатора, GSM модуля, расширительных планок для дополнительных контакторов.

Модель	Назначение	Стоимость, руб.
Computherm Q3	Проводной терморегулятор	1625
Computherm Q3 RF	Беспроводной терморегулятор	3367
PROTHERM Kromschroder E8.4401	Программатор. Управление 4-мя котлами, ГВС, 15 контурами отопления	34533
Щит управления отоплением	УЗО, блоки контроля котла, подключение к датчикам температуры	От 7000

Также важно учитывать месторасположение — ящик управления отоплением должен быть установлен в доступном месте. Не рекомендуется его монтаж в котельной, хотя по трудоемкости это самый простой вариант. Лучше всего выполнить монтаж в жилой комнате. Тогда будет возможность намного чаще контролировать и изменять параметры системы.

Модели программаторов отличаются количеством подключаемых компонентов системы. Они называются управляющими контурами.

Модули для дистанционного контроля теплоснабжения

Для организации системы управления отоплением дома необходимо позаботиться о возможности удаленного контроля. Обеспечить эту функцию помогут специальные модули. Чаще всего они не входят в стандартную комплектацию программаторов и терморегуляторов.

После приобретения блока управления отоплением дома следует правильно выбрать коммуникационное устройство. В зависимости от технических требований оно может обеспечивать следующие виды связи пользователя и управляющего элемента:

• GSM контроль. Данные передаются с помощью сотовой связи. Фактически это стационарный телефон с функциями формирования, отправки, получения и обработки СМС сообщений;
• Подключение через интернет. Характеризуется более расширенным функционалом и практически не ограничивается территориально. В этом случае пультом управления котлом отопления может быть планшет, ноутбук или любой ПК с установленным специальным программным комплексом.

Для этого программатор должен иметь гибкую настройку. Такой возможностью обладают системы Arduino, осуществляемые управление отоплением. Фактически они могут быть адаптированы для любой схемы, начиная от контроля работы вентиляции и заканчивая сложными производственными комплексами.

При выезде за границу не рекомендуется активировать роуминг для контроля отопления через GSM модуль. Это повлечет большие затраты. Лучше всего перепоручить контроль за теплоснабжением знакомому или родственнику.

GSM блок управления котлом

Самый простой и относительно доступный способ контролировать работу котла – установка управления отоплением по СМС. Для этого приобретается отдельный блок, который подключается к программатору или терморегулятору. Некоторые модели уже имеют подобную функцию.

На этапе выбора дистанционного управления отоплением следует определиться со способом передачи данных через сеть GSM. Это во многом зависит от возможностей конкретной модели телефона, а также встроенных функций блока передачи данных.

Проще всего можно получать сообщения в виде СМС. Установленный в рамку управления отоплением блок будет передавать следующие данные:

• Падение температуры и давления ниже (выше) критического уровня;
• Аварийный отказ в работе котла – отключение электропитания, отсутствие энергоносителя. При этом возможна передача кода ошибки и ее описания.

Блок со встроенным модулем СМС оповещений

Для обратного управления отоплением по телефону необходимо отправлять СМС определенного формата. С их помощью можно настраивать уровень температуры, инициировать запуск котла после аварийного отключения. Также во многих моделях встроена функция отсрочки команды. Т.е. передается значение какого-либо параметра, и указывается время активации котла для его достижения.

При этом важно помнить, что полученные данные могут расходиться с фактическими. Для эффективного управления радиаторами отопления необходимо знать степени погрешности следующих устройств:

• Температурных датчиков. Показания большинства электронных моделей имеют погрешность ±0,5°С;
• Шаг изменения температуры в терморегуляторе. Он может составлять от 0,2°С до 0,5°С.

На практике это действительно необходимо при установке отопления в режим анти замерзания, когда уровень нагрева теплоносителя поддерживается на уровне +5°С. Это позволяет сэкономить на затратах энергоносителя и при этом избежать аварийных ситуаций.

Для установки блока GSM не нужно приобретать специальный шкаф управления теплоснабжением. Управление этим устройством выполняется редко – поэтому можно ограничиться монтажом закрытого щита.

Контроль отопления через интернет

Управление отоплением через интернет имеет все плюсы, свойственные контролю теплоснабжения с помощью СМС сообщений. Однако возможность получать большее количество информации сказывается на качестве теплоснабжения.

Функции блока управления отоплением коттеджа при подключении к сети интернет имеют ряд преимуществ. Главным из них является возможность установки специальных программных комплексов. Они интегрируются в ноутбук, смартфон или любой другой вид персонального ПК. При этом дистанционное управление теплоснабжением отличается следующими возможностями:

• Удобный интерфейс. Чаще всего он рассчитан под операционные системы смартфонов. Но при небольшой доработке может быть установлен и в компьютер;
• Нет ограничения по количеству подключаемых пользователей, как в СМС блоках;
• Возможность настройки параметров и любой точки, где есть интернет. В этом случае нет необходимости включать роуминг. Исключением составляют услуги интернет от мобильных операторов.

Важно правильно осуществить предварительную настройку пульта дистанционного управления котлом отопления. Для этого рекомендуется сначала сверить фактические показания системы после их изменения. Это необходимо для калибровки системы.

Некоторые модели интернет блоков, установленные в рамку управления отоплением, имеют ограничения по операционным системам. Чаще всего используется ОС Android или IOS.

Советы по организации дистанционного управления отоплением

В большинстве случаев можно сделать систему управления отоплением коттеджа самостоятельно. Это осуществимо только при правильном выборе компонентов системы. Т.е. сначала нужно проанализировать состояние и возможности уже установленного оборудования.

У классической схемы узла управления отопительной системой есть один блок контроля, который соединен со всеми элементами теплоснабжения. Программатор должен соответствовать следующим требованиям:

• Количество подключаемых клемм и их конфигурация должна совпадать с аналогичными узлами коммуникации котла и терморегуляторов. В противном случае управление теплоснабжением по СМС будет невозможно. В случае надобности приобретаются адаптеры;
• Максимальная удаленность пользователя от блока контроля. Если это расстояние не превышает 300 м – можно приобрести модели с рудоуправлением. Для увеличения площади связи рекомендуется пользоваться управлением отоплением по мобильному телефону или интернет;
• Возможность самостоятельно (или с помощью специалистов) устанавливать дополнительные параметры работы. Это осуществляется с котроллером на базе плат управления отоплением;
• Подключение блока автономного электропитания. Для этого необходим достаточно большой ящик управления системой отопления. Данный параметр учитывается при выборе места установки блока контроля в доме.

Не нужно забывать о возможности управления отопительными радиаторами. Это может осуществляться с помощью локальных устройств – механических терморегуляторов. Они имеют невысокую стоимость, но не могут быть подключены к общей электронной системе контроля.

Если отопление также выполняет функцию горячего теплоснабжения – необходимо, чтобы в программаторе была функция управления этим участком.

Управление централизованным отоплением

Для централизованного теплоснабжения схема управления будет намного сложнее. Она может включать в себя несколько узлов – обустроенный шкаф контроля отоплением в центральной котельной, блок распределения теплоносителя в многоквартирном доме.

В этом случае управление отоплением через сеть интернет практически не используется. Исключения составляют счетчики учета тепла, которые передают показания расхода теплоносителя непосредственно в управляющую компанию.

В свою очередь, для потребителя не важно знать особенности обустройства управления отоплением. Каждый потребитель тепла в многоквартирном доме должен быть ознакомлен с нормами обеспечения теплоснабжением жилых зданий:

• Диапазон температур в жилых помещения – от +18 до +22°С;
• Возможно превышение нагрева не должно быть более 4°С;
• Снижение температуры — не ниже 3°С.

Если эти показания выходят за значение нормы – необходимо обратиться в управляющую компанию. Систематическое нарушение режима работы отопления может быть связано с устаревшим оборудованием контроля. Единственный выход – установка электронного блока контроля централизованного теплоснабжения.

При выборе программатора для автономного отопления нужно учитывать, что подавляющее большинство моделей чувствительно к перепадам напряжения в сети. Поэтому рекомендуется установка стабилизатора напряжения.

С примером установленного управления отоплением можно ознакомиться при просмотре видеоролика: