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.

Regulacja zaworu kaloryfera

Pamiętajmy, że również sam zawór można regulować, jeśli pomimo nastawienia na inteligentnej głowicy tryby nienagrzewania. Nadal grzejnik grzeje, jest przepływ ciepłej wody, zalecamy sprawić na jaki stopień ustawiony jest sam zawór. Przykładowy film instruktarzowy poniżej.

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.

Dotychczas na blogu zostały zrecenzowane dwie głowice termostatyczne FIBARO Heat Controller oraz POPP Smart Thermostat – zapraszamy do lektury.