Система отопления в умном доме: способы контроля в частных домах и квартирах

Умный дом – это комплексная система автоматизированного управления домашними приборами, набирающая всё большую популярность. Она охватывает практически весь спектр бытовых устройств, имеющихся в современном жилище. А также входит в систему умный дом и отопление, что позволяет регулировать температурный режим в помещении без вмешательства человека. Рассмотрим каким образом функционируют интеллектуальные отопительные системы и какие существуют приборы управления.

Как устроена система отопления «умный дом»

Автоматизированное управление системами отопления позволяет достичь сразу две важные цели:

1. Обеспечить автоматическое поддержание в доме определённой температуры, в соответствии с установленными настройками.
2. Сэкономить от 25 до 35% от общих затрат, уходивших ранее на электроснабжение обогревательных приборов.

В основе умного отопления лежит программируемый электронный блок, в который закладываются необходимые сценарии работы обогревательных приборов. В зависимости от сложности прибора, это может быть:

• Простое поддержание заданных температурных параметров.
• Сценарий, в соответствии с которым прибор изменяет интенсивность обогрева в разное время суток, и даже в различные дни недели.
• Интеграция с другими умными приборами и детекторами. Например, датчиком присутствия, наружным термометром.

Умные управляющие устройства способны передавать пользователю на смартфон информацию о температуре в доме, задействованных отопительных приборах, расходе электроэнергии.

Команды на включение или отключение обогревательных систем отдаются блоком управления на основе показателей датчика-термостата. При достижении температуры в комнате определённого показателя, процессор отключает обогрев, или делает его менее интенсивным. При падении температуры ниже заданного предела он наоборот — увеличивает подачу электричества.

Система отопления для частного дома

Чаще всего применяется умное отопление в частном доме. Связано это с его техническими особенностями. Интегрировать со смарт-термостатами можно практически любой обогревательный прибор, работающий на электричестве:

• Кабельные и инфракрасные тёплые полы.
• Обогревательные конвекторы, ИК-излучатели и прочие подобные устройства.
• Водонагревательные бойлеры для автономного отопительного контура.

Можно интегрировать в систему умного отопления даже твердотопливный, газовый или мазутный (масляный) котёл. Для этого терморегулирующее устройство подключается к блоку управления подачи топлива. При необходимости оно будет снижать количество подаваемого топлива (газ, мазут, солярка), либо увеличивать временной интервал между подачей угля у твердотопливных котлов.

Система отопления для квартиры

Система отопления умный дом может также применяться в благоустроенных многоквартирных домах. Прежде всего, приборы автоматической регулировки устанавливаются на электрообогреватели и тёплые полы. Они помогают поддерживать комфортную температуру в квартире в зимние морозы, когда центральное отопление не справляется с этой задачей. Работают смарт-термостаты здесь по такому же принципу, что и в частных домах.

Кроме этого, существуют особые модификации умных терморегуляторов, устанавливаемых на радиаторные батареи центрального отопления. Эти устройства позволяют перекрывать поток горячего теплоносителя, поступающего в батареи, направляя его в обход них. Этим уменьшается теплоотдача, и температура в квартире снижается. Когда же она опускается ниже установленного уровня, терморегулятор открывается, и батареи вновь нагреваются.

Как обеспечить контроль отопления в системе «умный дом»?

Для обеспечения контроля над отопительными приборами можно пойти двумя путями:

1. Установить на каждое обогревательное устройство индивидуальный термостат, с заложенной программой поддержания температурного режима.
2. Создать систему управления целой группой отопительных приборов, в центре которой будет находиться главный блок.

Второй вариант является более предпочтительным, так как вносить изменения в сценарий работы термостатов гораздо проще. Для этого потребуется лишь перепрограммировать центральный процессор, вместо того, чтобы изменять настройки каждого терморегулятора в отдельности.

Терморегуляторы на батареи

Термостаты, используемые для регулировки нагрева радиаторов центрального отопления, функционируют по принципу температурных клапанов. По способу настройки они разделяются на три типа:

• Ручные. Регулировка подачи теплоносителя в этих, самых простых приборах производится путём ручной настройки – поворотом вентиля.
• Механические. Для их программирования также понадобиться непосредственное ручное выставление параметров. Но они, в отличие от ручных регуляторов, способны в автоматическом режиме поддерживать заданную температуру.
• Электронные. Самый сложный тип терморегуляторов для батарей. Имеют встроенный программируемый микропроцессор, а некоторые модели способны поддерживать удалённую связь с центральным блоком управления. Такие устройства можно полностью интегрировать в систему «умный дом», и управлять параметрами нагрева батарей в удалённом режиме.

Типичный пример терморегуляторов, предназначенных для установки на батареи центрального отопления, устройства от датской компании Danfoss. Конструктивно они состоят из двух частей:

• Клапан, регулирующий подачу воды.
• Термостатическая головка, приводящая клапан в движение, в зависимости от заданных температурных параметров.

Механический термостат действует благодаря особому наполнителю. Внутри термостатической головки располагается сильфон – камера, наполненная газом или жидкостью с высокими показателями температурного расширения. При повышении температуры наполнитель увеличивается в объёме, толкает шток клапана, который перекрывает ток горячей воды к радиатору.

Комнатный термостат

По другому принципу действуют высокоинтеллектуальные терморегуляторы. Среди них популярные на сегодня комнатные термостаты Xiaomi. Основной датчик, управляющий устройством – термометр, установленный на расстоянии от обогревательного прибора. Он может быть связан с термостатом проводами, или беспроводной связью. В соответствии с показаниями термометра, умный терморегулятор при помощи сервоприводов, приводящихся в движение электричеством, закрывает клапан на отопительном радиаторе.

Температурный датчик может подключаться к центральному «мозгу» умного дома, от которого электронный термостат получает сигнал на открытие/закрытие клапана при помощи радиосвязи или WiFi. Точно также могут получать распоряжения от центрального блока устройства, регулирующие электрические отопительные приборы. В этом случае не перекрывается ток теплоносителя, а происходит размыкание питающей электроцепи.

Выводы

Умные отопительные системы благодаря возрастающей технологичности и увеличивающемуся набору дополнительных функций становятся не просто дорогой электронной игрушкой, но и реальным помощником. Они способны не только избавить жильцов от части забот, связанных с необходимостью самостоятельно регулировать интенсивность обогрева дома, но и позволяют сэкономить значительные средства на теплоносителях.

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