Wstęp do sterowania ogrzewaniem w inteligentnym domu SmartThings

W tym wpisie zamieściliśmy wszystkie niezbędne informacje dotyczące zrozumienia i wdrożenia sterowania ogrzewaniem w inteligentnym domu SmartThings.

Inteligentne sterowanie ogrzewaniem w domu może być wprowadzone na wiele sposobów, zależnie od tego, czy jest implementowane w domu, mieszkaniu czy nowo budowanym budynku. W mieszkaniach jednym z rozwiązań jest stosowanie inteligentnych głowic termostatycznych w zwykłych kaloryferach. Zastosowanie ich we wszystkich kaloryferach w domu wprowadzi kompleksową regulację temperatury. Dzięki temu możemy precyzyjnie zarządzać temperaturą w pomieszczeniach, wprowadzić harmonogramy, kiedy np. po wykryciu dzięki lokalizacji GPS braku mieszkańców w domu czujnik obniży temperaturę do optymalnego minimum, co powinno spowodować znaczące zmniejszenie kosztów ogrzewania. Na wstępnie zaznaczmy, że mamy do czynienia z miejskim ogrzewaniem, to znaczy ciepło dostarczane jest nam z zewnątrz a nie z pieca w naszym domu.

Jak działa głowica termostatyczna ?

Aby zrozumieć ideę sterowania ogrzewaniem powiedzmy sobie najpierw na jakiej zasadzie działa głowica przy naszych kaloryferach. Wewnątrz każdej głowicy termostatycznej znajduje się sprężysty mieszek wypełniony cieczą o dużej rozszerzalności cieplnej, reagującej na zmiany temperatury otoczenia. Wraz ze wzrostem temperatury w pomieszczeniu wzrasta ciśnienie i objętość cieczy wewnątrz mieszka, co powoduje jego nacisk na popychacz głowicy. Siła nacisku popychacza jest wystarczająco duża, aby pokonać opór sprężyny i napierając na trzpień zaworu termostatycznego, spowodować jego zamknięcie. W chwili, gdy temperatura w pomieszczeniu spada, zmniejsza się ciśnienie i objętość cieczy w mieszku, spada jego nacisk na sprężynę, co powoduje otwarcie zaworu termostatycznego, zwiększenie przepływu wody w grzejniku i wzrost temperatury otoczenia.

Na każdej głowicy znajduje się skala, i tym samym śnieżynka utrzymuje ciepło na poziomie minimalnym dla bezpieczeństwa systemu ogrzewania – 5-6 stopni Celsjusza. 1 utrzymuje temperaturę w okolicach 11 stopni Celsjusza, jest idealna na przykład w garażu. 2 to temperatura dla korytarza lub pracowni – mniej więcej 16 stopni. W pomieszczeniach mieszkalnych utrzymuje się najczęściej ustawienie na 3, czyli na 20-21 stopniach. 4 to 26 stopni Celsjusza, 5 – 28-30, chociaż rzadko do tego dochodzi, wszystko zależy od możliwości twojego pieca. Tym samym błędem jest używanie skrajnych wartości na głowicy, jak nam za zimno odkręcamy na 5, a zimno zakręcamy głowicę na 1. Wartości w jakich działają konkretne klasyczne głowice należy szukać w dokumentacji producenta. Mogą się one nieznacznie różnić w zależności od zastosowanej substancji przez producenta, we wnętrz głowicy. Przytoczone wcześniej zakresy stosowane są przez firmę Danfoss.

Wiedząc już jak działa głowica, należy pamiętać, aby jej mocno nie zabudowywać i pozwolić na krążenie powietrza w jej okolicy i po całym mieszkaniu.

Jak działa podzielnik ciepła ?

Powiedzmy sobie jeszcze jak działa podzielnik ciepła to urządzenie, które pomaga podzielić koszt ciepła zużytego przez cały blok pomiędzy poszczególne mieszkania. W żadnym wypadku nie jest licznikiem! Najczęściej stosuje się elektroniczne podzielniki.

Podzielnik elektroniczny składa się z podstawy (płytki przewodzącej podzielnika), mocowanej do grzejnika, czujnika temperatury umieszczonego tak, żeby przylegał do powierzchni grzejnika, mikroprocesora, ekranu do odczytu informacji zarejestrowanych w podzielniku oraz długowiecznej baterii (żywotność 10 lat). Całość zamknięta jest w zaplombowanej obudowie, posiadającej okienko odczytowe. Podzielnik elektroniczny rejestruje i wyświetla na ekranie liczbę impulsów, zależną od różnicy temperatury powierzchni grzejnika i pomieszczenia. Szybkość zliczania jest tym większa, im wyższa jest temperatura grzejnika, a więc im więcej ciepła grzejnik oddaje do otoczenia. Mikroprocesor daje szerokie możliwości rejestrowania również innych informacji. Można w nim zakodować informację o wielkości i charakterystyce grzejnika, na którym umieszczono podzielnik. Podzielnik elektroniczny nie zlicza impulsów w okresie przerwy w ogrzewaniu (nie zlicza emisji ciepła, gdy temperatura powierzchni grzejnika jest niższa od zaprogramowanej wielkości startowej temperatury).

Coraz częściej korzysta się podzielników kosztów ogrzewania dwuczujnikowych. Zawierają one dwa czujniki mierzące: jeden temperaturę ścianki grzejnika, a drugi umieszczony na obudowie od strony ogrzewanego pomieszczenia, temperaturę powietrza w pomieszczeniu. Ponieważ ilość ciepła emitowanego przez grzejnik zależy od różnicy temperatury powierzchni grzejnika i temperatury w ogrzewanym pomieszczeniu, podzielnik dwuczujnikowy eliminuje ze wskazań podzielnika wpływ innych niż grzejnik źródeł ciepła w ogrzewanym pomieszczeniu.

Jak rozliczanie jest ciepło ?

Zając już działanie sterownika i miernika, wiemy już, że nie jest realne płacenie za nasze rzeczywiste zużycie energii cieplnej. Tym samym całkowite koszty energii, która została wykorzystana w budynku, są dzielone na lokatorów. Może się to odbywać w różny sposób, choć najpopularniejszy to uzależnienie kosztów od metrażu (wielkość mieszkania) oraz indywidualnego zużycia (odczytów podzielnika), w stosunku 30% i 70%. O swój podział kosztów najlepiej zapytać zarządcę obiektu. Im większy będzie stosunek indywidualnego zużycia tym więcej będziesz w stanie zaoszczędzić, dzięki inteligentnym głowicą termostatycznym.

Grzejnik płytowy czy żeberkowy ? Typy zaworów

Ostatnią kwestiom jest tym grzejnika czy jest on starszego typu – żeberkowego, czy już nowego – płytowy.

Grzejnik żeberkowy – jest masywniejszy i w tym samym dłużej trzyma ciepło, jest to często brane za plus. Niestety tak nie jest, dłużej trzymały ciepło, ale również dłużej należało je nagrzewać i tym samym generują więcej kosztów. Grzejnik płytowy tutaj mamy sytuację inną nowy tym się szybko nagrzewa i szybko oddaje ciepło. Szybciej tym samym reaguje na zadane przez nas temperatury.

Każdy grzejnik posiada zawór na rynku są spotykane:

1. Zawór z mocowaniem M30x1,5 to szeroko stosowany standard zarówno dla zaworów przy grzejnikach zasilanych z boku i łazienkowych (zawór prosty lub kątowy), a także w grzejnikach zasilanych od dołu (wkładka zaworowa dostarczana z grzejnikiem np. Purmo).
2. Zawór kątowy lub prosty z mocowaniem RTD firmy Danfoss produkowany do 2010 roku. Posiada nastawę wstępną (kryzę). Najczęściej spotykany.
3. Wkładka zaworowa RTD firmy Danfoss produkowana do 2010 roku. Posiada nastawę wstępną (kryzę).
4. Zawór z mocowaniem M23x1,5 (RA-N) firmy Danfoss w formie wkładki zaworowej stosowanej w grzejnikach pokojowych zasilanych od dołu. Posiada nastawę wstępną (kryzę).
5. Zawór z mocowaniem M23x1,5 (RA-N) firmy Danfoss kątowy lub prosty do grzejników pokojowych zasilanych z boku lub łazienkowych. Posiada nastawę wstępną (kryzę).

Kupując inteligentną głowicę termostatyczną producenci często dodają do pudełka zestaw przejściówek, aby ich głowice można było zamontować w przeważającej większości przypadków.

Wymianę można dokonać bez żadnej ingerencji w hydraulikę, a więc bez usuwania medium grzewczego, cięcia rur czy odpowietrzania instalacji. Należy odkręcić tradycyjny mechaniczny termostat, a na jego miejsce wkręcić nowoczesną elektroniczną głowicę regulacyjną. W większości przypadków demontaż i montaż da się wykonać bez narzędzi.

Pamiętaj ! Głowica musi zostać dobrze i mocno zamontowana, aby w trakcie działania wciskania zaworu, a tym samym odpychania się od grzejnika – nie odpadła. Przygotuj również zawczasu wszystkie potrzebne rzeczy. Ponieważ zdejmując głowicę, zawór otwiera się maksymalnie i zaczyna pełne nagrzewanie kaloryfera. Co skutkuje szybkim nagrzaniem pomieszczenia i nie dodaje komfortu naszej pracy.

Idealne temperatury dla poszczególnych pomieszczeń:

Przypomnijmy, że zawór w pełni zakręcony to 6-10°C, w celu uniknięcia zamarzenia.

• salon/pokój dzienny/dziecinny: 20-22°C
• sypialnia: 16-18°C
• kuchnia: 17-19°C
• łazienka: 22-24°C
• pomieszczenie gospodarcze, spiżarnia: 12-14°C
• garaż: 11°C

Inteligentne głowice termostatyczne – podstawowe informacje

Elektroniczne głowice termostatyczne dokładnie trzymają się zadanej temperatury, nie posiadamy tutaj marginesu błędu jak w klasycznych. Dostosowują się one również do przepływów temperatur z innych pokoi, przykładowo jak gotujemy i ciepło przejdzie do naszego pokoju dziennego głowica wie, że należy skręcić zawór. Dodatkowo są w stanie wykryć otwarcie okna i tym samym zakręcić zawór. Głowica również może dostosować temperaturę w zależności od terminarza, np. w nocy zmniejsz z 22°C na 19°C, bardziej rozbudowane systemy są w stanie opierać ogrzewanie w zależności od naszej lokalizacji, przykładowo kiedy nie ma nikogo z domowników, obniż temperaturę do 17°C. Z tych metod sterowania, właśnie biorą się największe oszczędności.

Elektroniczne głowice posiadają wewnątrz czujnik temperatury, ale mogą być one dodatkowo wsparte o pomiar z zewnętrznego czujnika. Głowica posiadając informacje z niego, będzie mogła dostosowywać swoje działanie względem rzeczywistej temperatury w konkretnym miejscu pokoju. Czujnik ten najlepiej umiejscowić, w sypialni w okolicach łóżka, bądź w biurze w okolicach miejsca pracy. Tym samym eliminujemy cyrkulacji powietrza wokół głowicy – i dodając możliwość większej jej przysłonięcia.

Nasze nowe głowice termostatyczne ze względu na automatyczną regulacją posiadają w sobie silniczki, które dociskają nasz zawór. Należy tutaj powiedzieć, że jedne z nich mogą być głośniejsze – inne cichsze w czasie skręcania i rozkręcania zaworu.

Inteligentne głowice potrzebują również zasilania, i mamy dwa rozwiązania stosowane przez producentów. Zasilanie z baterii alkalicznych (najczęściej AAA) gdzie producenci mówią o wytrzymałości ok. 2 lat, bądź zasilanie z akumulatora litowo-polimerowego, który można doładować przy pomocy portu micro-USB – tutaj producenci mówią o ładowaniu raz na sezon grzewczy.

Nie są to rozwiązania tanie. Średnia cena pojedynczej głowicy regulacyjnej to koszt około 300 PLN. Producenci proponują zestawy kilku głowic w lepszej cenie co ma sens jeśli zamierzamy wymienić starsze regulatory w wielu kaloryferach za jednym razem.