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!

Умный дом

Смарт-система отопления дома и квартиры только на первый взгляд кажется ненужной роскошью, забавой для богатых. На самом деле, именно правильно подобранный автоматизированный комплекс способен сохранить бюджет семьи, при этом адаптирую температуры и влажность воздуха в помещении под максимально комфортные условия.

Общая информация
Современная смарт-система отопления представляет целый ряд возможностей, объединенных в рамках единого комплекса. После настройки она обеспечивает осуществление самостоятельного контроля не только за отоплением в помещениях, но и за вентиляцией в доме, водоснабжением. Как и в любых интеллектуальных системах все действия совершаются дистанционно с помощью смартфона или планшета.

«Умное» отопление значительно эффективнее и экономнее любых стандартных отопительных систем. «Smart house» систему можно запрограммировать таким образом, чтобы в каждом помещении жилища постоянно поддерживалась своя температура и режим влажности. Ведь не исключено, что вы захотите хорошо прогреть детскую, спальную и гостиную, а вот в кухню, гардеробную и прихожую можно оставить более прохладными.

Кроме того, существует возможность автоматического снижения нагрева ночью, когда комфортны слегка пониженные значения температуры для здорового продолжительного сна.

В «умном доме» вам не придется платить за отопление во время вашего отсутствия. Пока вы на работе, в торговом центре или в гостях, система отопления будет работать в энергосберегающем режиме, понижая температуру, и подготовит комфортные условия непосредственно к вашему приезду. Все что потребуется для этого — отправить ей сообщение с помощью телефона.

На современном рынке smart-оборудования представлен широкий ассортимент таких систем, причем в разной ценовой категории. Можно приобрести целый комплекс, так и отдельные «умные» гаджеты, что позволит найти компромисс в соотношении цена-качество.

При наличии уже установленной системы «smart home» практически все новые модели отопления с интеллектом прекрасно встраиваются в основной модуль управления.

Smart-отопление в деталях
Смарт-отопление предполагает большой спектр возможностей: от радиаторов с управлением до теплых стен, которые нагревают воздух помещения в холодное время года, а в жару заботятся о прохладе. К «умным» гаджетам отопления в доме можно отнести и теплые полы, интеллектуальные конвекторы и многое другое. Все устройства этой системы способны самостоятельно менять температуру помещения для достижения максимального комфорта.

Центральная система управления — генеральный компьютер, к которому подсоединены все приборы и гаджеты в доме, включая датчики температуры в помещениях и на улице.

Пользователь сам изначально устанавливает показатели комфортной для него температуры в настройках генерального компьютера системы отопления. Система резюмирует данные, которые поступают от работающих датчиков. При обнаружении несоответствия температуры заданным параметрам в программе, смарт-система активируется и дает команду скорректировать работу элементов нагрева воздуха для достижения оптимальной температуры в помещении.

Устанавливая такую систему в доме, всегда нужно учитывать целый ряд факторов. Часто в настройках можно указать общие характеристики вашего дома. Тогда компьютер решит каким именно образом нужно регулировать тепло в доме или квартире, отталкиваясь от заданных показателей. На температуру в помещении могут повлиять:

• процент влажности помещения;
• качество материала окон и качество их установки;
• уровень теплоизоляции помещения;
• сквозняки;
• тип выбранной отопительной системы.

При настройки «умного утопления» следует учитывать целостную картину, анализ которой позволит увидеть недочеты и их причины. В противном случае, вы будете сильно терять в качестве ее работы. При нарушении изоляции помещения, при постоянной утечке тепла через щели, система будет активно работать на максимуме, стараясь поддержать и сохранить заданный климат. Безусловно, автоматизированная система отопления справится с поставленной задачей, однако для этого ей придется затрачивать дополнительные энергоресурсы, что существенно повлияет на ценник коммунальной платежки в конце месяца.

Разновидности систем «умного отопления»
Существуют несколько вариантов автоматизации отопления. Это могут быть как отдельные смарт-гаджеты, которые можно монтировать самостоятельно, следуя инструкции, так и серьезные системы в комплексе с газовым или электрическим котлом.

Первый вариант прекрасно подходит для квартиры либо небольшого дома с уже установленным отоплением. В этот комплекс обычно входит термостат, который монтируется по центру помещения. Он замеряет и анализирует температуру, после чего посылает сигнал для регулировки подачи тепла в радиатор. Радио-терморегулятор, встроенный в механический вентиль, может быть пропорциональным или двухпозиционным. Первый обеспечивает плавное изменение температуры воздуха температуре, при этом мощность нагревательных элементов регулируется в зависимости разницы между реальной температурой от заданной. Двухпозиционный работает в разном темпе в зависимости от изменений климата помещения.

Полноценная система с котлом выполняет роль генератора теплообмена. Для отрегулирования подачи тепла устанавливается модуль контроля нагрева, который анализирует температуру как в помещении, так и на улице. Исходя из полученных данных, он контролирует подачу газа в горелке. Управление котельной происходит путем использования погодозависимой автоматики, которая чутко отслеживает изменения внешней среды.

Погодозависимая автоматика – один из ключевых элементов качественной смарт-системы отопления. Внешний датчик соотносит температуру снаружи помещения и внутреннюю, после чего самостоятельно выстраивает режим работы.

Регулятор осуществляет контроль обогрева помещения, моментально реагируя на изменения температуры вне помещения. Это позволяет равномерно повысить температуру в холодное время года или прекратить обогрев при оттепели на улице.

Работа системы автоматизированного отопления
Все существующие смарт-системы отопления можно разделить по принципу их работы. Как правило, выделяют четыре разновидности:

• проводные системы;
• работающие по радиоканалу;
• централизованные;
• децентрализованные.

Для того, чтобы определить какая из вышеперечисленных систем подходит для вашего дома или квартиры, стоит подробно разобраться в специфике каждой из них.
Итак, в проводной системе смарт-отопления все датчики, сенсоры, актуаторы и другое оборудование соединены специальным кабелем. Главным преимуществом такой системы является ее высочайшая надежность. Сигналы от датчиков беспрепятственно переходят на генеральный контролер, предоставляя всю собранную информацию. При такой передаче не возникает помех и задержек отдачи команды ее исполнителю. Сигналы передаются быстро, что позволяет обеспечить комфорт управления системами «smart home».

Проводные системы «smart home» и отопление
Проводные системы многофункциональны и позволяют интегрировать в схему любые внешние устройства. Без проблем можно подключить проводной «умный дом» к климатическому, отопительному оборудованию.

Продолжительный срок эксплуатации сочетается с простотой обслуживания. Смарт-оборудование, подключенное через единый кабель, не нуждается в дополнительных блоках питания. Также не требуется замена батареек и аккумуляторного устройства, что способствует простому и продолжительному обслуживанию устройств.

Минус проводной системы «smart home» кроется в достаточно сложной и трудоемкой установке на начальном этапе. Скрытая установка кабеля требует полного демонтажа стен и полов. Поэтому установка такой системы отопления будет разумной в случае, если вы задумали капитальный ремонт или только строите дом. В квартире с новым ремонтом или построенном доме под ключ со всеми коммуникациями установить такую систему будет практически невозможно.

При монтаже проводной системы необходимо заранее продумать места, в которых будут устанавливаться выключатели и розетки. Поэтому изначально важно грамотно составить монтажный проект для оптимальной установки такой отопительной системы. Чаще всего для это нужен специалист, который обладает навыками формирования проекта автоматизации отопления, её монтажа и настройки. Не забудьте, что в финале потребуется установить, подключить и отстроить центральный модуль управления всей системой.

Для такого глобального проекта потребуется значительный бюджет, время и силы на его реализацию. Самостоятельная установка именно проводной системы без знаний электрики не допустима.

Беспроводная система «умного» отопления
В беспроводной системе «smart home» все приборы, подключенные к системе, обмениваются друг с другом показателями посредством радиоканала. Подключение «по воздуху» минимизирует количество проводов, позволяя сохранить целостность стен и общее дизайнерское решение здания.

Для установки такой системы не требуется подготовка уникального монтажного проекта, достаточно всего лишь наметить места, где планируется установить датчики, сенсоры и актуаторы. Эта особенность существенно понижает стоимость такой установки.
Примечательно, что на современном рынке smart-гаджетов для дома сегодня доминируют именно такие системы.

Простая методология настройки и комфортная интуитивно понятная работа с интерфейсом позволит свободно пользоваться системой даже тем, кто испытывает некоторые сложности в общении с техникой.

Однако, помимо множества плюсов, беспроводные системы автоматизации домашнего отопления обладают целым рядом недостатков. Среди них отметим необходимость обязательного контроля уровня энергии в батарейках и/или аккумуляторах, запитывающих независимые датчики и актуаторы. И если к необходимости регулярной замены батареи и своевременной зарядке аккумуляторов можно приноровиться, то недостаточная безопасность передачи сигнала может существенно ухудшить качество автоматизации. Так как обмен информацией происходит по радиоканалу, иногда связь может пропадать или искажаться помехами. В этом случае может помочь установка специального сетевого фильтра, который будет контролировать и фильтровать высокочастотные импульсы.

Ограниченный функционал беспроводной системы тоже может отпугнуть активного пользователя «умных» гаджетов. Модели, работающие посредством радиоканала в стандартных моделях ограничиваются такими возможностями как освещение, сигнализация и система климат-контроля. Не исключено, что для многих потребителей этих функций будет достаточно, поэтому не будем излишне сгущать краски.

Итак, беспроводные смарт-системы отопления сегодня пользуются наибольшей популярностью. Сегодня производством таких интеллектуальных комплексов занимаются компании с мировым именем: Xiaomi, Redmon, Broadlink Zamel, HDL и некоторые другие.

Централизованная система «умного» отопления
Централизованная система представляет собой объединение проводных и беспроводных «smart-home» систем, в которых управление приборами происходит через генеральный контроллер. По сути, это небольшой компьютер с разъемами для присоединения внешних устройств. В генеральном компьютере происходит сбор сигналов со всех внешних гаджетов, анализ поступивших сигналов, а также отправка команд на актуаторы.

К преимуществам таких моделей можно отнести легкость управления всеми подсистемами дома, подключенных к единому центру управления. Для активизации системы нужно всего лишь задать сценарий в контроллер.

Как мы уже отмечали, такие смарт-системы совместимы с широким спектром различных функциональных гаджетов и девайсов.
Из недостатков отметим низкую надежность и высокую стоимость. При выходе из строя центрального блока управления, перестает работать вся система.

Децентрализованная smart-система отопления
Децентрализованная модель — антипод централизованной схеме. Здесь каждое устройство оборудовано процессором, памятью и источник электроэнергии. Отсюда вытекает основное достоинство децентрализованной умной системы – максимально высокая надежность. В случае отключения одного или нескольких приборов, оставшиеся продолжат свою автономную работу.

Протокол KNX, который использует эта модель, является одним из наиболее понятным и востребованным во всем мире. При необходимости можно присоединить дополнительный блок, отвечающий за решение нестандартных ситуаций.

Единственный недостаток — сложность настройки каждого модуля и гаджета, подключенного в единую сетку. Ведь каждый датчик и актуатор обладает своим личным «интеллектом».

Установка
При подключении смарт-системы вполне можно руководствоваться детальной инструкцией и установить все собственными руками. Однако такой подход может привести к несогласованной работе гаджетов.

Ведущие производители смарт-систем отопления настоятельно рекомендуют для качественной эксплуатации оборудования, привлекать к установке и настройке специалистов, которые имеют соответствующую квалификацию программное обеспечение и опыт.

В завершение
Система «умного» отопления дома способна поддерживать благоприятный климат в доме или квартире, отталкиваясь от параметров, заданных пользователем. Интеллектуальное управление отоплением дома увеличивает возможности контроля за всеми привычными бытовыми процессами, сохраняя ресурсы и минимизируя коммунальные расходы.