Автоматизация отопления Умного дома

Давно уже удалось достигнуть высокого уровня автоматизации системы «умный дом». Она контролирует практически всё: домовую инфраструктуру, систему безопасности, связь и компьютерную сеть, приборы для развлечений и многое другое

В этой статье будет рассматриваться только управление отоплением. Читатель узнает, в чём преимущества и недостатки такой системы, какую лучше выбрать для частного дома и городской квартиры. А также он получит несколько дополнительных советов по установке.

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.

Принцип работы

Некоторые устройства просто помогают поддерживать необходимую температуру и экономить на этом. Более сложным гаджетам задаются специальные алгоритмы действий. Например, они могут автоматически менять температурный режим, ориентируясь на предпочтения владельца, день недели и время суток (ночью температура должна быть ниже для хорошего сна, утром — выше, чтобы легче встать на работу/учёбу).

Также котёл может включаться/выключаться в зависимости от температуры снаружи, в доме или конкретной комнате. Возможно удалённо отключать его для экономии денег и включать его заранее, перед приходом в дом. Это особенно удобно для больших домов, имеющих площадь от 150-200 квадратных метров.

Достаточно настроить систему через компьютер или специальное приложение на смартфоне.

Основные компоненты

Основные компоненты отопления в умном доме — это котёл и радиаторы, датчики и трубы, термостаты и термостатические головки, вентили для радиаторов и контроллер. Функциональность и состав системы могут отличаться в зависимости от модели устройств и способа их соединения.

Ниже перечислены дополнительные элементы, необходимые для успешного соединения с GSM-контроллером, котлом и колодками. Если система «умный дом» уже установлена, нужно обязательно подумать о совместимости приборов с ней.

Дополнительные элементы для соединения:

1. Датчики температуры. Их количество будет варьироваться, но обычно достаточно 2-3 штуки.
2. Датчики утечки газа и датчики задымления. Их наличие необязательно, но очень важно для обеспечения безопасности. Так при их срабатывании будет включен сигнал тревоги, перекрыт газ, отключено электричество, запущена система дымоудаления.
3. Антенна для приема GSM-сигнала, кабель Ethernet или Wi-Fi адаптер (в зависимости от контроллера).
4. Устройство для контроля доступа, например, сканер электронных ключей. Необязательно, но это поможет повысить безопасность умного отопления.
5. Аккумулятор для обеспечения автономной работы всех элементов системы.
6. Соединительные провода и кабели питания.

Также часто используют полы с подогревом, камин и другие отопительные устройства. К ним нужно покупать отдельные датчики и модули управления.

Преимущества и недостатки

Обладатели отопления умного дома отмечают такие преимущества:

1. Температура в помещении будет соответствовать установленным параметрам, даже если хозяину некогда следить за ней.
2. Можно легко проверить количество потребляемой энергии.
3. Расходы на газ и электричество заметно сокращаются. Данные показывают, что среднестатистический пользователь умного дома экономит около 30 процентов в отопительный сезон.
4. Система мгновенно оповещает владельца при обнаружении неисправностей устройств.
5. Имеется возможность сочетать работу нескольких отопительных приборов, управлять ими одновременно.

Среди основных недостатков такого отопления выделяют его высокую стоимость. Можно сэкономить большие деньги, сделав всё своими руками. Но для этого нужно обладать навыками одного из самых квалифицированных специалистов в этой области. Ведь даже не каждый мастер справится с установкой уже купленных устройств и составлением схемы, а произвести дальнейшую настройку и проверку работоспособности сможет лишь профильный специалист. Соответственно, такие же проблемы возникнут при необходимости ремонта системы или замены её элементов. Чтобы избежать этого, необходимо на первом этапе тщательно продумать всю организацию работы.

Вариант №1: для городской квартиры

Жителям многоквартирных домов нужно учитывать, что городская инфраструктура уже наполовину автоматизирована. Например, встречаются тепловые узлы с встроенным механизмом регулировки подачи энергии в квартиру, зависящей от температурного режима на улице.

Также следует взглянуть на общедомовую схему распределения теплоносителя. Если она имеет последовательный характер включения приборов, не получится создать отдельный учёт потребления энергии и самостоятельно регулировать процесс. Остаётся один способ — установить трубу-перемычку и смонтировать автоматику. Но это довольно сложно и затратно.

Больше повезло тем, у кого общедомовая схема допускает параллельное соединение проводников. Для нормальной работы системы, достаточно купить необходимые компоненты (в том числе датчик внутриквартирной температуры), включить термостат на линии подачи теплоносителя. На обратном трубопроводе отопительных приборов встраиваются регулирующие клапаны. Всё это соединяется с контроллером.

Вариант №2: для частного дома

В частном доме хозяева никак не ограничены в своих возможностях, так как у них работает собственная система отопления (чаще всего от котла). Но сложности всё же могут возникнуть. Ведь придётся дополнительно проводить автоматику к котлу, чтобы упростить следующие процессы:

• заполнение топливом;
• контроль над силой горения;
• циркуляция носителя;
• контроль над температурными границами;
• установка таймера работы.

В некоторых случаях для загородного дома необходимо автоматизировать сразу всю котельную установку.

Разновидности систем «умный дом»

Система «смарт хом» может быть проводной или беспроводной, централизованной или децентрализованной. Ниже разбираются преимущества и недостатки каждого вида. Отопление совместимо с любым типом системы, но его стоимость и способ установки будут меняться.

Проводные системы

В проводной системе «умный дом» все датчики, сенсоры и прочие приборы соединяются особым кабелем. Это обеспечивает их бесперебойную работу, без каких-либо задержек.

Проводные системы обладают большим функционалом и возможностью встраивать в них любые гаджеты, в том числе и отопительные. Они не требуют сложного обслуживания, подходят для продолжительного использования. Подключенные приборы не требуют дополнительных блоков питания, замены батареек или аккумуляторов.

Однако этот способ подходит, только если дом ещё строится или ремонтируется. Иначе для скрытой установки кабеля потребуется полностью демонтировать стены и полы.

Также потребуется заранее обдумать, где будут расположены розетки и переключатели.

В конце нужно установить, подключить и настроить блок управления. Естественно, такой масштабный проект потребует больших денег, много сил и энергии на его выполнение.

Беспроводные системы

Сегодня большинство выбирает именно беспроводные системы, производством которых занимаются Xiaomi, Redmon, Broadlink Zamel, HDL и многие другие бренды.

В беспроводной системе «умный дом» приборы подключаются друг к другу с помощью радиосигнала, сети Wi-Fi или Bluetooth. Система обладает меньшим функционалом, но работу автоматизированного отопления поддерживает. Разобраться в настройках сможет даже человек, далёкий от техники. Кабели почти не используются, поэтому стены и полы остаются целыми. Достаточно наметить, где приблизительно будут расположены датчики, сенсоры и другие приборы. Соответственно, стоимость такого проекта будет значительно ниже.

Среди минусов стоит отметить необходимость менять батарейки, аккумуляторы. Также возможны помехи при передаче сигнала, устранить их можно с помощью сетевого фильтра.

Централизованные системы

В централизованной системе «умный дом» управление осуществляется через один дорогостоящий контроллер с большим функционалом, собственной операционной системой и всеми необходимыми разъёмами. Он собирает и обрабатывает сигналы со всех устройств. Это удобно в использовании, так как хозяину дома достаточно просто внести сценарий.

Но нельзя назвать централизованную систему надёжной. Если сломается контроллер, не сможет функционировать вся система.

Децентрализованные (региональные) системы

Децентрализованная (региональная) система «умный дом» — полное противопоставление централизованной. Так, используется несколько контроллеров (один на каждую комнату или один на каждую группу похожих устройств). Они не имеют собственную операционную систему, но каждый из них оснащён личным процессором, памятью и источником электроэнергии. Следовательно, надёжность выше. Если одно из устройств перестанет работать, остальная часть системы продолжит своё функционирование.

Используется протокол KNX, который применяется во всём мире. При желании возможно подключать дополнительные контроллеры для работы с более сложными, нестандартными алгоритмами.

Недостаток заключается в сложности настройки каждого прибора по отдельности. Также функционал меньше, но на работу отопления это никак не повлияет.

Рекомендации по установке

1. Необходимо использовать только качественное оборудование, обращаться к проверенным специалистам. Не стоит экономить на своей безопасности.
2. Важно использовать фильтры, при их отсутствии работа может нарушиться.
3. Нужно заранее обдумать, где будут находиться термостаты. В идеале их должно быть несколько (по одному в каждой комнате).

Развитие технологий помогает повысить комфорт и удобство, упростить выполнение бытовых задач. Одно из доказательств этому — система отопления «умный дом».

Теперь пользователь знаком с её возможностями. Он знает, какие шаги нужно предпринять, чтобы её установить в своём загородном доме или городской квартире. Осталось приобрести нужные устройства и связаться со специалистом.

Видео по теме

Цели управления отоплением

Для начала определимся со списком целей, которые можно достичь, управляя системой отопления. Их приоритет по важности для себя каждый может расставить по желанию.

1. Экономия энергоресурсов

Управление отоплением позволяет добиться экономии энергоресурсов на 20-30%.

Энергоносители неуклонно дорожают и в долгосрочной перспективе на срок жизни дома (до 50 лет) расходы на отопление дома составляют достаточно большую сумму и превышают затраты на саму систему отопления, что легко проверить.

Простой пример из жизни (2017й год, даже без учёта роста цен на энергоносители):

• Частный дом 45м.кв. с двухконтурным котлом отопления,
• На оборудование отопления было потрачено 150000р.,
• Годовые расходы на газ = 8100р.,
• Годовые расходы на электричество для насоса котла = 1314р.,
• Всего за год расходы: 9414р.,
• В долгосрочном расчёте жизни дома на 40 лет = 376560р.
• В итоге расходы на энергоносители превышают стоимость системы отопления более чем в ДВАраза.

Значит выгода, достигаемая за счёт управления отоплением, выливается в значительную сумму.

Экономия энергоресурсов на 20-30% достигается за счёт:

1. Поддержания необходимой температуры в помещениях, что исключает необходимость, например, открывать форточки если стало жарко.
2. Поддержание пониженной температуры в технических помещениях: гараж, кладовка,
3. Общее снижение температуры в доме на 3-5 градусов в случае отсутствия хозяев (выходные, отпуск и пр.)
4. Специальных методов управления климатом, например пропорциональное регулирование.

2. Комфортный климат-контроль

Управление отоплением предоставляет исключительный комфорт:

1. В каждом помещении будет точно поддерживаться температура, необходимая именно Вам. Любите в спальне попрохладнее, а в зале потеплее – пожалуйста!
2. В специализированных помещениях поддерживается требуемая температура: в винном погребе 18 градусов, в бассейне 25 градусов, в гараже 12 градусов и т.д.

Управляемый климат всё это осуществит с лёгкостью.

Изменение температуры в комнате за неделю без климат-контроля

Способы управления отоплением

В настоящее время существует несколько основных способов управления отоплением.

1. Механический термостат на батарее

На каждую батарею ставится сервоголовка, вручную настроенная на нужную температуру.

Механический регулятор температуры на радиаторе отопления

батарея, размещённая под окном часто закрывается шторой, поэтому она по сути начинает поддерживать температуру не в помещении а около окна за шторой, а это большая разница, нет возможности оперативного управления температурой, невысокая точность поддержания температуры, нет возможности управлять тёплыми полами.

2. Электронный термостат на этаж или стояк отопления

По датчику температуры с помощью сервопривода регулируется температура теплоносителя, подаваемого на этаж или стояк отопления.

Это могут быть, например: все батареи на этаже, все батареи в доме, зона тёплых полов во всём доме или только на этаж и т.д.

Применима для систем отопления без коллекторов, Уже можно применять алгоритмы энергосбережения, Цена оборудования средняя

температура в разных помещениях на этаже всё-таки будет различаться из-за разных теплопотерь, площади, типа и количества радиаторов и пр.

3. Электронный термостат на каждое помещение

В каждом помещении устанавливается датчик температуры, по сигналам от которого изменяется температура теплоносителя, подаваемого только в это помещение.

Максимально точное поддержание температуры, Индивидуальное изменение температуры, Управление как батареями так и тёплыми полами, а также их комбинацией, Максимальная экономия энергоресурсов и комфорт.

Стабильная температура в помещении за 24 часа

эта система конечно дороже, но самая эффективная.

Параметр

Термостат

на батарее
Поэтажное

регулирование Зональное

регулирование Стоимость + ++ +++ Точность + ++ +++ Экономия + ++ +++ Ручное управление каждой батареей – Отопление по расписанию – + + Энергосберегающие сценарии:

День/Ночь/Эконом/Отпуск и пр. – + + Управление тёплыми полами (водяными) – + ++ Индивидуальный климат-контроль в помещении + – ++ Защита от замерзания* – – + Удалённое управление – + + Совместная работа батарей и тёплого пола – – +

* Защита от замерзания* – функция умного дома, контролирующая температуру в каждом помещении, в случае снижения которой, пользователю отсылается тревожное сообщение.