Отопление в умном доме: устройство и принцип работы + советы по организации умной системы

Вполне обыденно воспринимается сегодня термин «умный дом», не так давно удивляющий общество. Собственно, если рассматривать уровень бытовой техники, эксплуатируемой практически в каждом доме, можно сделать однозначный вывод – степень автоматизации очень высока.

Неудивительно, что автоуправление затронуло и отопление в умном доме, которое благодаря инновациям существенно “поумнело”. Рассмотрим конкретнее этот вариант, дабы ближе познакомиться с устройством и всеми преимуществами умного теплоснабжения.

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.

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.

Что автоматизируют?

Главная цель установки устройства — облегчение управления температурой в строении. Основной компонент, который включают в механизм — котёл. Сверив показания уличных датчиков, прибор изменяет подачу топлива. Это позволяет свести затраты к минимально возможным.

Автоматика программируема. Её настраивают на изменение температуры не только по счётчикам, но также по дням недели.

Справка! Мастер способен задать программе самостоятельное отключение по нажатию владельцем пары клавиш, что позволит экономить в отсутствие.

• Высокая стоимость. Простые устройства довольно дёшевы, а программируемые дороже.
• Для написания алгоритма работы требуется много времени или вызов мастера.
• Использование газового котла приводит к большим расходам.

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:

1. Городской сектор.
2. 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).

Как установить котёл отопления в частном доме своими руками

Большинство моделей имеют встроенные циркуляционные насосы и расширительные баки. Наиболее простая и распространенная схема обвязки предусматривает расположение нагнетателя с байпасной линией и грязевиком на обратке. Туда же монтируют и расширительную ёмкость, необходимую для компенсации температурного увеличения объёма теплоносителя. Для контроля за давлением используют манометр, а воздух из котлового контура отводят через автоматический воздухоотводчик.

Твердотопливный отопитель обязательно оснащают внешним циркуляционным насосом, расширительным баком и группой безопасности. Дополнительно обустраивают расхолаживающий контур, предназначенный для понижения температуры теплоносителя в случае его перегрева. Чтобы защитить внутренние поверхности котла от выпадения конденсата, систему оснащают трёхходовым клапаном, регулирующим нагрев воды.

Обогрев частного домостроения может быть реализован самостоятельно. Владельцу необходимо тщательно соблюдать требования нормативных документов, следовать рекомендациям производителей и советам специалистов. Успешному завершению монтажа способствует просмотр видео, в которых отражено поэтапное выполнение работ.

Преимущества полной автоматизации отопления

Прежде чем рассуждать о преимуществах «умного» отопления, следует отметить своего рода первоначальный недостаток для конечного пользователя.

Устраивая систему подобного рода, придётся потратиться на приобретение требующихся компонентов, а также на монтаж и настройку.

Не исключается, конечно, возможность сделать все своими руками. Однако для реализации этого варианта необходимо иметь статус высококвалифицированного специалиста, либо мастера на все руки. Но затраты на устройство системы в конечном счете компенсируются сполна.

Среднестатистические расчеты показали до 30% экономии по расходам, приходящимся на отопление в холодный сезон. Таким образом, устройство «умного» отопления окупается за краткосрочный период.

Среди явных преимуществ технологии выделяется возможность управления всеми параметрами непосредственно с телефона или планшета.

Современные смартфоны допускают инсталляцию специальных приложений, через которые выполняется мониторинг и настройка параметров нагревательной системы.

Очевидным преимуществом подобных систем видится фактор точного и стабильного температурного фона.

Более того, с помощью приложения можно настроить нужный режим в определенное время суток: ночью прохладнее для спокойного сна, а за час до возвращения с работы – постепенное повышение температуры.

Когда внутри комнаты «не холодно – не жарко», то есть отмечается оптимальный для организма температурный фон, резко снижается риск простудных заболеваний. В таких условиях организм пребывает в активной фазе, человек чувствует состояние комфорта.

Преимущественной стороной является также фактор удобства. Нет необходимости крутить краны, измерять температуру градусником. Все эти действия с высокой точностью выполнит автоматика. К тому же появляется возможность учитывать потребляемую энергию. А это, опять же, экономия.

Почему стоит оборудовать отопительный котел системой удаленного управления

Необходимость оборудования дома системой, которая может дистанционно управлять котлом отопления, становится очевидной не только в случае невозможности постоянного присутствия, но в плане прямой экономической выгоды и общего удобства от проведения такого мероприятия:

1. Возможность ежемесячно экономить до 45-50% денежных затрат на прогрев жилища;
2. Увеличение ресурса работы оборудования для обогрева за счет меньшего количества включений-выключений электроники;
3. При любом продолжительном отсутствии можно снижать температуру помещения и нагнетать ее заблаговременно до своего прибытия;
4. Во время оттепелей система GSM управления газовым котлом сама его отключит автоматически;
5. Можно настраивать режимы отопления для ночи и дня;
6. Возможность поддерживать разные уровни температуры по разным зонам (комнатам);
7. Все информация о нестандартных ситуациях будет тут же передана блоком управления газовым котлом для оперативного принятия решений;
8. Система обогрева может автоматически включаться до наступления холодов.

Как решить вопрос с технической стороны

Вне зависимости от того, какая система подачи тепла отвечает за обогрев помещения (кроме, конечно, дровяных печей ручной загрузки и каминов), ее можно оборудовать электроникой удаленного управления котлом отопления.

Связано это с тем, что большинство современных котельных установок имеют в своей структуре электронные платы согласования, через которые можно подсоединить дистанционные блоки. Если же оборудование для обогрева старых образцов не предусматривает такой модернизации (или оно самодельное), вопрос все же решаем.

На выбор потребителю есть три основных варианта как внедрить дистанционное управление котлом у себя в жилище:

• Используя специальные GSM модули управления отопительными устройствами;
• Подключая так называемый «умный термостат» через WI-FI;
• Оборудуя радиаторы многофункциональными терморегуляторами.

Дистанционное GSM управление котлом отопления

Блок GSM управления котлом отопления, какой лучше всего подходит при отсутствии в доме интернета, представляет собой модуль-контроллер, для осуществления связи с домовладельцем, в котором предусмотрен слот под SIM – карту. Можно выбрать услуги любого сотового оператора, определяя для себя лучший тариф с точки зрения экономии.

Работа GSM модуля управления котлом очень напоминает работу компьютера, только с более ограниченными функциями. Он схематически связан с датчиками, которые контролируют параметры оборудования для обогрева, и окружающей среды помещения.

Связь с таким электронным помощником можно осуществлять как через обычный мобильный телефон, так и любой другой девайс.

Программистами для операционных систем Android, Windows Phone и iOS разработаны специальные мобильные приложения.

Доступные режимы, когда осуществлено GSM управление котлом отопления:

1. Автоматический контроль по заданным параметрам – в электронику вводят программу, которую она самостоятельно выполняет до момента следующих изменений;
2. Связь путем рассылки СМС. Хозяин дома короткими текстовыми командами может проводить любые настройки блока GSM;
3. Режим передачи тревожных оповещений, когда произошли нестандартные ситуации: выключилось оборудование, завоздушились трубы, утечка газа;
4. Возможность удаленно управлять любыми автоматическими системами, которые согласуются с блоком GSM управления отоплением.

Все, что нужно оператору – не забывать контролировать состояние счета используемого пакета связи.

Управление отоплением через интернет

В том случае, когда в доме имеется интернет и роутер WI-FI, можно очень просто дополнить котельное оборудование дистанционным блоком, так называемым интернет-термостатом.

Они бывают разных типов, но работают по одному принципу:

• Специальный датчик температуры с настраиваемыми параметрами является переносным и может устанавливаться в любой комнате;
• Он сверяет показания электронного термометра с установленными в нем программно;
• При опускании температуры в помещении ниже выставленной, датчик по радиоканалу передает сигнал на приемник, который включает обогрев;
• Связь с оператором здесь осуществляется беспроводным способом через WI-FI.

Особенности обустройства «умного» отопления

Самое важное из того, что можно отнести к рекомендациям по обустройству тепловых систем умного дома – это использование качественного регулировочного оборудования, а также надежных фильтров.

Эффективная фильтрация потока теплоносителя и применение надежных механизмов регулировки способствуют точной и безупречной работе системы.

Автоматизированные модули на основе контроллеров обеспечивают высокую степень чувствительности, позволяют регулировать процессы с точностью до одного процента.

Однако при отсутствии фильтрующих модулей работа регуляторов потока может нарушиться уже спустя непродолжительное время эксплуатации.

Рекомендуется технически грамотно рассчитывать и подбирать точки установки термостатов (датчиков, сенсоров), так как верно выбранное место установки позволяет достичь максимального эффекта регуляции в целом. Информацию по эффективным точкам размещения всегда можно найти в паспорте прибора.

Автоматика для насоса

Регулирует деятельность системы, контролируя множество функций, таких как, например, давление, распределение воды.

Для нормальной работы необходимы следующие компоненты: коллектор, обеспечивающий подачу воды, реле, контролирующее насос, манометр, осуществляющий измерение давления, датчик сухого хода, который предотвращает перегрев устройства, если вода иссякнет.

Всю автоматику, отвечающую за насос, подразделяют на несколько моделей, исходя из времени создания:

Автоматика первого поколения;

Первая простейшая конструкция подачи воды. Используется для решения несложных задач, если необходимо обеспечить помещение источником воды. Она состоит из трех компонентов: датчик сухого хода, гидроаккумулятор, выполняющего задачу накопления воды, содержащего в себе мембрану, реле, контролирующее давление воды. Обычно не вызывает трудностей при установке, так как в системе полностью отсутствуют сложные электрические схемы. Механизм также чрезвычайно лёгок: порядок цикличен—при полном заполнении воды, насос отключается, далее цикл идёт на повтор.

Автоматика второго поколения

Образец отличается от предыдущего тем, что к управлению добавились датчики, осуществляющие контроль за работой. Вследствие, гидроаккумулятор необязателен, так как его функцию выполняют датчики. Большим спросом автоматика второго поколения не пользуется, так как схожа с первой, однако по цене обходится гораздо дороже.

Автоматика третьего поколения

Является более достойной версией предшественников, стоит дороже соответственно. Агрегат выделяется наибольшей надёжностью, эффективностью, улучшена программа безопасности, а главное — максимальная точность устройства.

Для поддержания прибора в автоматическом режиме устанавливается реле. Механизм несложен: при уменьшении давления воды реле запускает систему, аналогично при увеличении давления — остановит.

Термостат для включения или отключения насоса

Самый частый вид автоматики для насоса в отоплении дома. Механизм: сначала происходит сбор информации с датчика, далее происходит сравнивание показателей, от этого зависит работа насоса. Например, если владелец задает режим +60, а гистерезис +5, то вода должна составлять +65, чтобы система запустилась, а чтобы она остановилась необходима температура соответственно +55.

Выводы и полезное видео по теме

В следующем видеоролике, предлагается достаточно интересный вариант внедрения автоматизации отопительной системы:

Технологии продвигают общество вперед. Возрастает уровень комфорта и удобств. Яркий тому пример – отопительная система частного дома или квартиры, наделенная функциями полноценного контроля процесса без вмешательства человека. Пользователю достаточно лишь определить уровень комфорта, чтобы получить желаемый микроклимат во всем доме и в дополнение солидную экономию.

Если у вас есть ценная информация по обустройству отопления в системе умный дом, пожалуйста, поделитесь ей с нашими читателями. Оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы в блоке под статьей.

Газовая котельная для вашего дома

Газ — вещество взрывоопасное, поэтому требования к газовым котельным очень строгие. Если для отопления дома достаточно котла мощностью до 30 кВт, то надобности в отдельном помещении для котельной нет.

Котел можно разместить на хорошо вентилируемой кухне на стене из негорючих материалов при условии, что объем помещения — минимум 15 м ᶾ, высота от пола до потолка от 2,5 м, площадь пола — от 6 м².

Все требования к газовым котельным связаны с предотвращением последствий возможных утечек газа. С этой целью площадь окна в помещении, где установлено газовое оборудование, начинается от 0,5 м², а ширина двери от 0,8 м.

Дымоход такой котельной должен возвышаться над коньком крыши минимум на 500 см и иметь дополнительный канал для чистки. На дымоходе и вентиляции необходимо устанавливать сборники конденсата.

Если мощность газового котла превышает 30 кВт, то для него необходимо отдельное здание.

Требования к отдельно стоящему помещению котельной изложены в строительных нормах:

• фундамент здания котельной должен быть обособленным от фундамента дома;
• в бетонном растворе, используемом при возведении здания, должен присутствовать определенный процент песка;
• под котел устраивают отдельный фундамент, приподымая его над чистовой отделкой пола на 0,2 м;
• под котел необходима подложка из плоского шифера или кафеля выступающая за его пределы на 0,1 м по всему периметру;
• для спуска теплоносителя, в случае аварийной ситуации, котельную обязательно оборудуют канализацией;
• в радиусе 0,7 м вокруг котла пространство должно быть свободным;
• внутренняя отделка должна иметь коэффициент огнестойкости 0,75 ч.

Есть специальные нормативные требования и к самому котлу, поскольку он относится не к бытовой технике, а к категории сложного инженерного оборудования. Газовые котлы, как и все остальные, применяемые в бытовом секторе, должны иметь сертификат, удостоверяющий, что они прошли экспертизу на безопасность.

Контролирующие службы никогда не дадут разрешения на ввод в работу котельной с газовым котлом, если в помещении нет газосигнализатора.

Электрический котел для частной котельной

Из всех моделей, используемых в частном доме, самым безопасным является электрический котел. Под него не обязательно оборудовать отдельную котельную. При нагреве теплоносителя не выделяются какие-либо продукты сгорания, поэтому и вентиляция для него не нужна.

Монтаж таких котлов выполняется просто, они не создают шума во время работы, за ними легко ухаживать. Электрокотлы имеют высокий КПД, достигающий в отдельных случаях 99%. Недостатком являются высокие требования к мощности сети, а также зависимость от ее стабильной работы.

Подключение электрического котла выполняют по разным схемам: соединяют его с радиаторами отопления, предусматривают возможность монтажа каскада в случае, когда нужно обогреть большую площадь.

Обвязку выполняют по двум схемам — прямой и смесительной. В первом случае температуру регулируют при помощи горелки, а во втором — с использованием смесителя с сервоприводом.

Котельная с твердотопливным котлом

Согласно с требованиями строительных норм, твердотопливные котлы устанавливают только в нежилых помещениях. Если мощность агрегата большая, потребуется строительство отдельно стоящей котельной.

Каким должно быть помещение

К помещению под твердотопливный котел выдвигается ряд требований:

• дистанция между дверцей топки и стеной — от 1,2 до 1,5 м;
• расстояние от боковых стенок котла до стены, выполненной из несгораемого материала или защищенной специальным экраном — не менее 1 м;
• промежуток между задней стенкой котла и поверхностью из сгораемого материала с защитным экраном — минимум 0,5 м для котлов с задним подключением;
• запрет на надстройки над помещением котельной;
• эффективная приточная вентиляция, находящаяся в нижней части в виде промежутка между дверью и полом или отверстия в стенке.

Если стена выполнена из материала, отвечающего требования противопожарной безопасности, то допустимо трубу, находящуюся за котлом, крепить к ней посредством кронштейнов.

Чтобы эксплуатировать ТТ с параметрами 1х0,8 м у основания хотя бы с минимумом комфорта, нужно установить его в помещении 2,8х2,5 м. С возрастанием габаритов агрегата увеличивается и площадь котельной.

Если котельная имеет вид пристройки, то правильное место нахождения для нее — глухая стена. Дистанция до окон и дверей как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, должна составлять не менее 1 м. При нахождении котельной в подвале, цокольном или первом этаже необходимо установить дверь, открывающуюся наружу.

Оборудование для твердотопливной котельной

Функциональная и грамотно составленная схема котельной с твердотопливным котлом должна включать ряд элементов:

• Теплогенератор, оснащенный соответствующими бункерами, камерами для топлива и т.д.
• Обвязку ТТ котла, состоящую из циркуляционного насоса, 3-ходового клапана, группы безопасности.
• Дымоход.
• Водонагреватель накопительный для снабжения дома горячей водой.
• Автоматику — погодозависимую или внутридомовую.
• Систему пожаротушения.

В качестве топлива для ТТ применяют уголь, торф, дрова. Диаметр дымохода в котельной с ТТ агрегатом должен быть равным сечению патрубка котла. В помещении необходима вытяжная вентиляция, рассчитанная так, чтобы на каждые 8 см² ее площади приходился 1 кВт мощности котла. Если котел установлен в подвале, этот параметр умножается на 3.

Вокруг основания котла необходимо проложить стальной лист. Нужно чтобы он выступал с каждой стороны на 1 м. Слой штукатурки на стенах по толщине должен быть не меньше чем 3 см.

В самом дымоходе, имеющем по всей длине одинаковое сечение, предусматривают отверстия для сбора и удаления копоти. Обязательным атрибутом являются средства для тушения возгорания.

На 1 кВт мощности ТТ котла должно приходиться около 0,08м² площади остекления. Предельно допустимая площадь котельной — 8м². Если топку планируют загружать углем, то электрическую проводку необходимо защитить от угольной пыли, т.к. она может взорваться при определенной концентрации.