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

Управление системой отопления умный дом

Большая часть календаря в наших широтах все-таки холодная. Спрятаться от слякоти поможет «умный дом» – отопление по погоде и настроению. Несомненно, что сидя в тепле, Илья Ильф и Евгений Петров подсказали Остапу Бендеру гениальное открытие: автомобиль — не роскошь, а средство передвижения. И так рассмотрим подробно, что собой представляет система отопления умный дом.

Перефразируя авторов, можно сказать, что «умный дом» как система отопления сегодня – это не мечта и фантастика, а повседневная реальность и необходимость.

Умный дом

Система отопления умный дом характеризует различные типы помещений. Их перечень очень обширен, от коттеджа или дачи до городского жилья, офиса, прочих сооружений различного назначения. Объединяет их одно – концепция взаимодействия человека с обитаемым пространством, посредством высокотехнологичных устройств и автоматики системы, обеспечивающая комфортные условия пребывания.

В таком аспекте немаловажное значение имеет отопление, формирующее тепловой комфорт. Ведь состояние окружающей среды, наиболее полно соответствующее физиологическим потребностям в данный момент, заключается не только в температуре окружающих конструктивов, окон, стен, потолков, элементов интерьера. Огромное влияние на тепловой комфорт оказывает влажность окружающего воздуха, тепловое излучение, потоки воздуха, являющиеся результатом работы отопительной системы.

Элементы умного дома

Варианты обогрева в системе умный дом

Времена гравитационных систем отопления безвозвратно прошли. Современное — закрытое, двухтрубное отопление, многоконтурное, обязательно циркуляционное. Насосная индивидуальная подача теплоносителя гарантирует оптимальную теплоотдачу каждого отопительного прибора, его индивидуальную регулировку. Традиционное радиаторное отопление дополняется отопительной системой «теплый пол».

Перспективная система «теплые стены» выполняет двоякую функцию: подогрев, а в жаркое время – охлаждение. Отопительная система обеспечивает горячее водоснабжение, оптимизирует температуру домашнего бассейна, подогревает нагнетаемый вентиляционной системой воздух.

Такие функции умного дома невозможно соблюсти без надежного, экономичного, высокопроизводительного генератора – источника обогрева. Это не только непосредственно котел отопления, но и трубная обвязка, насосы, другое, необходимое отопительное оборудование, работающее в довольно напряженном режиме.

Системы отопления умный дом характеризуются неоднородностью отбора тепла. Постоянно-переменный режим работы определяет температуру теплоносителя обогрева, его расход по времени. Что полностью касается постоянной, стабильной работы теплого пола и активно-переменной фазы при нагреве бойлера или бассейна. Противоречия такого характера устраняются выбором коллекторной схемы устройства котельного агрегата, с раздельными смесительно-насосными контурами для различных потребителей тепловой энергии.

Оптимизация нагрузок может достигаться применением поликотельной установки, по принципу: лучше два маленьких, чем один большой. Такая схема повысит и надежность системы отопления. Хороший результат, может быть достигнут эксплуатацией настенных конденсационных газовых котлов, с двухтрубной, коллекторно-лучевой схемой комбинированного отопления. К тому же с применением схемы умный дом — отопление по погоде — может быть наиболее выгодной формулой обогрева

Система отопления в умном доме

Способ управления

Жизненная деятельность умного дома мертва без жесткой управленческой руки. Этой рукой управляет центральный процессор или контроллер. В системе отопления умного дома контроллер является сердцем и мозгом – основой интеллектуального управления цепочкой кнопка-процессор-оборудование.

В полной мере это касается и отопления. Наиболее перспективно в отопительной системе умный дом — отопление по погоде или погодозависимое управление. Оно основывается на программе соотношения температур теплоносителя, внутреннего и наружного воздуха.

Упрощенная схема отопления умным домом выглядит так: с понижением наружной температуры, автоматически повышается температура внутри здания. Соответствующе происходит обратный процесс.

Базовой точкой отсчета погодного регулирования может приниматься значение плюсовой температуры наружного воздуха, равное двадцати градусам. Уравнивается разность температур воздуха и теплоносителя, и отопление отключается.

В работе системы умного дома принимается во внимание и регулируется локальная температура в отдельных помещениях. При повышении или понижении базовых значений, процессор отдает команды и принимает меры к восстановлению заданных параметров.

Варианты расположения датчиков и контролеров

Номенклатура оборудования

Структурно система отопления умный дом — отопление по погоде, соединяет в одно целое разные приборы и устройства, как-то:

  • главный процессор с блоком резервного питания;
  • сенсорные панели управления;
  • вай-фай маршрутизатор;
  • термоэлектрические клапаны;
  • датчики температурного режима;
  • комнатные панели управления;
  • пульты дистанционного управления;
  • «теплый пол»;
  • «теплые стены»;
  • увлажнители и осушители воздуха;
  • насосы;
  • фанкойлы.

Отопление и экономия

В системе «умный дом» — отопление по погоде – запрограммированный режим. Он позволяет сэкономить значительные средства за счет оптимальных инженерных решений, расчетов и схем. Экономии способствует применение высококачественных материалов, современного оборудования, в частности, конденсационных котлов. Автоматическая оптимизация температурного поля также имеет экономическую эффективность.

Для достижения максимального экономического эффекта, выполняются теплоизоляционные и энергосберегающие мероприятия, точная настройка всех системных параметров.

Резервное питание

При всех огромных достоинствах и положительных свойствах, система отопления умного дома очень уязвима. Большой недостаток умного дома – это зависимость от электроэнергии. Интеллект, даже искусственный, требует питания. Аварийное отключение электросети, колебания напряжения, могут привести к непредсказуемым последствиям. Чтобы избежать такой ситуации следует позаботиться об источниках резервного или безаварийного электроснабжения. Тогда дом постоянно будет встречать уютом, спокойствием и теплом.

Отопление с системой «Умный дом»

Система “умный дом” помогает снизить затраты на отопление

Система «Умный дом» – это способ автоматического контроля вентиляции, водоснабжения, бытовой техники (как и любой другой, которую хозяин захочет включить в такую систему). В рамках такой системы возможно реализовать и умное отопление дома.

На сегодняшний день это уже не прихоть, подобные системы значительно экономят энергоресурсы, а как следствие – деньги владельца. В результате хозяин дома получает желаемый комфорт для жизни. При этом умная система отопления дома снижает затраты на то, без чего в умеренном и холодном климате человек просто не выживет. Вот как она работает.

Как устроена система отопления «Умный дом»?

Примерная схема системы “умный дом”

Теплопроводность стен и потолков, качество окон, наличие сквозняков и влажность воздуха, тип отопительной системы и способ подачи тепла – всё это влияет на климат внутри помещения.

Современные системы отопления могут функционально различаться: это и классические радиаторы, и «тёплые полы», и конвекторное отопление. В загородных домах устанавливаются индивидуальные котлы для обогрева и обеспечения горячей водой, в квартире же могут использовать бойлер.

Важно! Умная система отопления дома не будет иметь особого позитивного эффекта (особенно, в финансовом плане), если не устранить конструктивные дефекты изоляции строения, из-за которых случается теплопотеря.

Всё это может быть подконтрольно единой системе, которую и называют «умным домом». Это управляющий компьютерный блок, связанный с домашней техникой, а также с внутренней и наружной системой датчиков температуры. Сообразно информации датчиков и заданного режима, такая система способна понижать или повышать температуру в помещении. Кроме того, она может регулировать количество горячей воды готовой к использованию в бойлере.

Как обеспечить контроль отопления в системе «Умный дом»?

Если пытаться реализовать систему отопления «умный дом» своими руками, положительных эффектов вполне можно добиться даже не объединяя системы отопления под общим контролем компьютера.

На обогревающие элементы и узлы отопления можно установить контроллеры, связанные с температурными датчиками внутри помещения. После этого обогревательным приборам можно будет задать режим работы (порядок включения и выключения по времени или при достижении температурой определённой величины).

Минусы этого решения следующие:

  • каждый такой прибор придётся настраивать отдельно;
  • он не будет согласовывать свою работу с другими системами дома;
  • каждая отдельная система не будет реагировать на изменение температуры извне, поскольку таких данных у неё просто нет.

Более эффективным решением является создание системы обогрева помещения под управлением единого контрольного блока, которому можно будет задавать общий режим работы (с учётом особенностей функционирования для каждой группы обогревательных приборов отдельно).

Как для простой, так и для объединённой системы отопления, удачным решением будет определить температурные зоны, задавая отдельные параметры отопления для каждой из них. Умный дом, отопление которого настроено подобным образом, будет обогревать сильнее жилые помещения, с меньшей активностью давать тепло гаражу, и следить за тем, чтобы не поднималась температура в винном погребе.

Погодозависимое управление отоплением

Важное звено системы “умный дом” – погодозаваисимый регулятор

Погодозависимый регулятор отопления – один из ключевых элементов для создания комфорта с помощью «умного дома». Внешний температурный датчик позволяет соотнести температуру снаружи помещения и внутреннюю, а затем по заданной кривой такого соотношения определить режим работы без вмешательства человека.

Погодозависимый регулятор отопления будет контролировать обогрев помещения, реагируя на изменения погоды снаружи: равномерно повышать температуру при похолодании, или же, прекратит обогрев, если на улице жарко.

Поскольку погодный регулятор отопления реагирует на внешнюю температуру, он может по заданной программе поддерживать тепло и не допускать перерасхода. Умное отопление загородного дома понизит температуру, когда обогревать помещения не нужно (если хозяева уехали).

Комплексное управление отоплением в системе «Умный дом»

Комплексный подход подразумевает управление отоплением в сочетании с контролем работы вентиляционной системы и системы водоснабжения. Это позволяет реализовать полноценное поддержание определённого климата в доме, с учётом влажности воздуха и показателями температуры в разных помещениях.

Интересно: Умный дом, отопление которого должным образом настроено, поможет лучше высыпаться! Для этого на время сна температура понижается на пару градусов от комфортной.

Вы можете задать различные сценарии работы всем подконтрольным «Умному дому» системам, и реализовать функцию оповещения, если какая-либо из подсистем выйдет из строя.

Кроме того, можно использовать мобильную связь, чтобы давать команду системе. Умное отопление загородного дома начнёт подготовку жилых помещений к приёму гостей по такому сигналу заранее.

Комплексное управление отоплением, вентиляцией, водоснабжением и электричеством в системе «Умный дом» в результате даёт экономию на энергоносителях и повышает энергоэффективность (кризис энергоресурсов диктует решения и в бытовом строительстве).

Плюсы и минусы системы управления отоплением «Умный дом»

Управление отоплением с помощью «умного дома» позволяет добиться следующего:

  • климат в доме или любом выбранном помещении будет точно соответствовать ощущению комфорта хозяина, в соответствии с выбранной им программой работы нагревательных приборов;
  • автоматизированный контроль отопительной системы сможет существенно понизить расход энергии;
  • интеллектуальное управление бытовых подсистем дома позволит их контролировать дистанционно и не беспокоится о возможных поломках (компьютер среагирует на неисправность).

Минусом же подобных технологий пока остаётся доступность в силу достаточно высокой стоимости оборудования и установки системы.

Отопление в умном доме – управление и возможности

Умный дом. Smart House. Clever House. Определение

В сети можно найти несколько определений терминов: «Умный дом», «Smart дом», «Smart House», «Clever House», «Интеллектуальный дом».

Читайте также:  Умный дом Xiaomi: особенности проектирования, обзор основных узлов и рабочих компонентов

Умный дом —дом, оборудованный современными системами автоматизации и управления работой различных систем. Под системой «smart house» понимается такая система, которая самостоятельно может обеспечивать высокую комфортность проживания и высокую эффективность использования ресурсов.

Состав отопительной системы

Как правило, она состоит из следующего оборудования:

  • радиаторов;
  • теплых полов (жидкостные полы как основной тепловой источник и электрические – для дополнительного комфорта);
  • котлов (загородные дома).

Умная система управления учитывает конструктивные особенности помещений, так как наружная температура при ее изменениях оказывает на различные типы зданий неодинаковое влияние. Например, у дома, построенного из камня большая инерционность в сравнении с каркасным зданием – он не так оперативно действует на внешние изменения.

Следовательно, будут отличаться и управленческие алгоритмы. Для современных систем отопления, в основе которых гребенки-распределители, нет особых проблем с автоматизацией и после монтажа.

При отсутствии возможностей прокладки слаботочных шин, сигналы управления могут передаваться по радиочастотам.

Структура системы «Умный дом»

В настоящее время происходит бум развития технологии «Умный дом», все больше современных технологических решений по управлению приборами и оборудованием появляется в наших домах. Умнее становятся самые обычные бытовые приборы: холодильники, кондиционеры, печки, телевизоры. Появляются дополнительные интеллектуальные функции у самых обычных приборов.

Что же такое современный «Smart House»? Какие технологии мы можем отнести к умному дому?

Технологии умного дома постоянно развиваются, сегодня эти системы управляют следующими подсистемами: безопасность, контроль доступа, наблюдение, климат, водоснабжение, теплоснабжение, электроснабжение.

Общее решение для управления домом по технологии «Smart House» реализуется несколькими способами. Можно выделить два способа построения системы: на основе использования отдельного компьютера, выполняющего роль сервера, и на основе использования отдельных контроллеров, управляющих отдельными элементами и оборудованием.

Структура системы управления умного дома включает:

  • технологии безопасности, включая умное управление пожарной безопасностью;
  • технологии управлением доступа в дом, включая использование сканеров отпечатков пальцев, сетчатки радужной оболочки глаза, магнитные карты;
  • видеонаблюдение, позволяющее выполнять наблюдение во всех помещениях и визуально контролировать работу инженерных систем;
  • технологии управления системой отопления, включающие возможность управления через каналы связи;
  • технологии управления системой водоснабжения, включая возможность управления запасами воды, контроль аварий в системе, передачу информации через каналы связи;
  • технологии создания мультимедийного информационного пространства.

Функции системы управления отоплением

1. Регулирование, измерение и мониторинг параметров:
1.1. Температуры воды в контуре ГВС;
1.2. Температуры воды в контуре отопления;
1.3. Температуры прямой воды контура отопления;
1.4. Температуры обратной воды контура отопления;
1.5. Температура батарей отопления;
1.6. Температура воды в бойлере;
2.

Измерение дополнительных параметров:
2.1. Температуры наружного воздуха;
2.2. Внутрикомнатная температура воздуха;
2.3. Учет расхода воды в системе ГВС и ХВС;
2.4. Учет расхода тепла в системе отопления;
3. Диагностирование аварийных состояний системы – работы насосов, завышения установленных температур и давления в контурах ГВС и отопления, опасности заморозки системы отопления при понижении температуры теплоносителя ниже нормы с оперативным оповещением на смартфон пользователя.
4.

Цифровая фильтрация измеренных параметров от промышленных импульсных помех.
5. Сохранение заданных параметров в энергонезависимой памяти при отключении напряжения питания.
6. Контроль, управление и мониторинг состояния насосов рециркуляции, насоса подпитки контура отопления, рабочих и аварийных насосов контуров отопления и ГВС, КЗР контуров отопления и ГВС.

Чтобы оснастить радиаторы, конверторные смесители, а также некоторые половые контуры используются термостатические головки или электроприводы, а температурные датчики размещаются на расстоянии, которое желаете. При этом котельной группе и смесительным узлам полов задаются усредненные параметры. Это дает возможность для точной поддержке заданных параметров температуры воздуха в каждой комнате.

Для этого используется чутко реагирующая на погоду автоматика, которая следит за перепадами температуры воздуха снаружи. Следующим этапом к автоматизированному контролю – комплектация всех устройств управления к единой системе.

Большое количество, работающих на газе, жидком горючем, котлов, современных электрических котлов, а также тепловых насосов, оснащено контролером, управляющим тепловым пунктом и могут подключаться к интерфейсам. Также возможно устанавливать и подключать к данным видам оборудования контроллеры, имеющие свободно программируемую логику.

Возможности единого центра, собравшего контроль всех подсистем:

  • одновременное управление всеми отопительными зонами;
  • программирование температурного режима по отдельным временным параметрам (часы суток, дни недели и т.д.).
  • регулирование разбора горячей воды по утрам и вечерам.
  • установление специального отопительного режима в комнатах, которые большую часть времени пустуют, а также в гостевых и других;
  • снижение температурного режима при отсутствии хозяев длительное время (отпуск, командировка и т.д.) и повышение до их непосредственного возвращения.

Программы для других помещений, комнат, бассейнов, кладовок и тому подобное будут иметь другие установки.

Главный компьютер создает условия контролерам отопительной системы включаться в общую систему. Европейские устройства способны интегрироваться и подключаться, используя интерфейсы и KNX-EIB –технологии, у них имеется доступность к шинам CAN и другим.

Значительно шире становятся возможности «умного дома» управление отоплением

на расстоянии с помощью ПК или мобильного телефона и его совместного функционирования с иными инженерными системами.

Устройство «теплые стены» способно в летний период служить эффективным дополнением или стать заменой кондиционеру воздуха. Перестали быть в новинку системы комплексного климатического контроля, которые могут совмещать увлажнение воздуха, горячее водоснабжение, вентиляцию, кондиционирование, осушения воздуха и полностью обеспечивать отличный микроклимат в помещении любого типа. К сожалению, пока подобные системы доступны лишь состоятельным людям.

Экономия средств

Безусловно, что эффективность отопительной системы характеризуется, прежде всего, ее рациональностью, куда входит точный расчет, схемы, соответствие характеру тепловых потерь конструкции, которые ограждают здания. В современных низкотемпературных системах уже заложена экономичность до 25 процентов, превышающая обычные. При высокой автоматизации и подборе нужных режимов температуры и управляющих алгоритмов можно увеличить экономию с таким же результатом.

Умное теплоснабжение дома — элемент системы Smart House

Технологии умного дома позволяют эффективно и надёжно решать задачи управления отоплением дома или квартиры. Компания «Бастион» производит современный прибор для управления котлом отопления через GSM канал — Теплоинформатор GSM. Использование данного устройства позволяет построить smart решение управления тёплом в доме.

TEPLOCOM GSM позволяет информировать пользователя о параметрах работы элементов отопительной системы дома, вовремя передать информацию об отклонении в параметрах работы или аварийной ситуации через GSM канал. Устройство позволяет снимать информацию с датчиков температуры, давления, движения, газоанализатора, протечки.

TEPLOCOM GSM позволяет осуществить следующие функции умного дома:

  • измерение температуры воздуха в помещениях, передача информации о значении данного параметра как функция smart house;
  • измерение температуры теплоносителя, передача информации о значении данного параметра как функция smart house;
  • контроль исправности приборов отопления, информирование о возникших неисправностях;
  • контроль уровня загазованности помещения, передача информации об аварии для принятия решений;
  • контроль несанкционированного проникновения в дом, передача сигнала тревоги на smart устройства;
  • контроль протечки воды в доме, передача сигнала тревоги на smart устройства через СМС информирование;
  • управление работой котла отопления путём обмена управляющими командами со smart устройства;
  • управление работой любых электрических приборов, подключённых к исполнительному устройству, через передачу СМС со smart устройства;
  • снижение уровня расходования теплового ресурса, снижение стоимости обогрева единицы площади дома, умное управление ресурсами дома.

Технологии умного дома позволяют эффективно и надёжно решать задачи управления системой водоснабжения дома. Управление водой и водоснабжением является важной функцией общей системы Smart House.

Smart устройство управления системой водоснабжением дома и защиты от аварийных ситуаций AquaBast позволяет эффективно осуществлять управление подачей воды в дом, контролировать работу накопительной системы, выполнять контроль протекания воды в доме, выполнять аварийное отключение насосов системы водоснабжения дома, выполнять аварийное отключение подачи воды, управлять запасами воды, информировать пользователя об отключениях подачи воды в дом, передавать информацию на smart устройства через GSM информатор.

Система AquaBast позволяет осуществить следующие функции умного дома:

  • контроль протечки воды во всех помещениях;
  • быстрое отключение водоснабжения в случае обнаружения протечки;
  • экстренное перекрытие кранов отопления всего дома в случае аварийной ситуации;
  • быстрое отключение насосов подкачки воды водоснабжения в случае обнаружения аварии;
  • измерение остатка объёма воды в накопительной системе, информирование пользователя системы умный дом об уровне воды;
  • принятие решения о переходе на режим экономии воды в случае необходимости и передача информации пользователю системы управления умного дома;
  • управление уровнем воды в накопительной системе путём управления работой насосов и кранов системы;
  • обмен воды в накопительной системе, освежение воды путём частичной замены;
  • передача информации о работе системы водоснабжения дома на smart устройства пользователя через GSM модуль;
  • поддержание работоспособности исполнительных устройств;
  • снижение уровня расходования воды, снижение стоимости водоснабжения, умное управление ресурсами.

Как работает система отопления в «умном доме»

При управлении отоплением используются следующие виды устройств:

  • Температурные датчики.
  • Радиаторные сервоприводы.
  • Реле для подключения теплых электрических полов.
  • Управляющий интерфейс (приложение на мобильное устройство или смс)
  • Интернет-подключение
  • Логические устройства (сценарные операций для функционирования системы).

Датчики контролируют температуру воздуха и сообщают информацию контролеру климата, имеющему связь с остальными устройствами. Контроллер способен сравнить поступившее значение с тем, что было задано и отправляет соответствующий сигнал сервоприводам. Если надо повысить температуру, они открываются, а для понижения ее закрываются.

Аналогичная схема функционирования дублируется и в отношении теплого пола. При подаче контроллером сигнал, питание либо включается, либо отключается. Также производится выдача контроллером в эфир интерфейса, доступного на всех мобильных устройствах (смартфон, планшет), как посредством местной WiFi сети, так Интернета.

Умный дом повышает комфортность и улучшает эффективность

Smart-управление системами водоснабжения и теплоснабжения являются важными составными частями системы «Умный Дом». Умные технологии системы позволяют эффективно управлять приборами и оборудованием отопительной системы и системы водоснабжения дома. Новые возможности умного дома дают возможность улучшить уровень комфорта проживания и добиться существенной экономии ресурсов.

Теплоинформатор TEPLOCOM GSM по цене 6 950 руб. в фирменном интернет-магазине СКАТ производителя Бас…

Купить Модуль управления системы AquaBast по цене 4 100 руб. в фирменном интернет-магазине СКАТ прои…

Автоматизация отопления в умном доме: электрическая термоголовка, Mi Home, Home Assistant, термостат

В этом обзоре мы поговорим о автоматизации управления отоплением в доме и я расскажу про свой собственный кейс, реализованный на электрических термоголовках Danfoss, управляемых розетках и датчиках температуры. Описанный принцип можно применить и для регуляторов теплого пола, электрических радиаторов и даже кондиционеров.

Читайте также:  Умный дом на базе контроллеров Arduino: проектирование и организация управляемого пространства

Содержание

  • Термоголовка из обзора Danfoss TWA-A NC 230B — розетка UA — цена на момент публикации 536 грн
  • Термоголовки на Aliexpress (пример — вариантов много)

Термоголовка

В своей реализации я использовал электрическую термоголовку Danfoss TWA-А — для клапанов RA под напряжение 230 В.

Вариант — NC — нормально закрытый, это значит то для открытия клапана, на термоголовку надо подать напряжение.

Вариантов крепления существует множество, нужно подобрать свой, в остальном принцип работы — идентичен.

Устройство внешне очень похоже на обычную, механическую термоголовку, только с питающим проводом.

Нормально закрытая головка из коробки находится в принудительно открытом состоянии, в котором ее поддерживает пластиковая скоба.

Крепится эта термоголовка при помощи стопорного винта. Внутри нее скрывается механизм, которые нажимает на клапан перекрывая его, при включении питания он отводится и открывает его.

Установка

Полностью процесс установки можно посмотреть в видеоверсии обзора (ссылка в конце текста)

У меня на батареях стояли обычные механические терморегуляторы, снимаются они легко, без инструментов

Вместо него ставится электрический регулятор, до упора и фиксируется при помощи стопора.

Только после этого снимается пластиковая скоба — клапан перекрывается

В момент установки температура поверхности батареи была почти 48 градусов. После снятия скобы и перекрытия клапана она стала падать, и через час составляла 23 градуса.

Включаем клапан в розетку, в момент включения потребление составило почти 20 Ватт, почти сразу упало вдвое, и потом плавно уменьшалось, к полному открытию, которое заняло почти 5 минут, до 3 Ватт.

Подробнее — можно посмотреть в видеоверсии обзора (ссылка в конце текста)

В течении 15 минут — температура поверхности батареи поднялась до 49 градусов

Mihome

Управлять этим можно например в Mihome — используя различные связки, например Zigbee датчика и розетки, или wi-fi удлинители или розетки, а температуру брать можно и с увлажнителя и с очистителя воздуха. Скажем при снижении температуры менее 21 градуса — включать

И аналогичный сценарий — на выключение при достижении комфортной температуры, тем самым поддерживая ее в желаемых пределах.

Можно использовать вариант связки какого-то из Bluetooth датчиков, при использовании новой wi-fi розетки с BLE шлюзом — они смогут работать просто в паре друг с другом. Кстати вместо розетки и удлинителя можно использовать и проводной выключатель

Можно предусмотреть включение и выключения по заданным дням и времени, и сделать ручной сценарий для принудительного включения.

Home Assistant

Моя конфигурация Home Assistant на github

Новая серия моих уроков по Home Assistant на Youtube

Для тех кто уже наигрался с Mihome — рассмотрим штатный компонент Home Assistant — термостат. Для него нужно создать, если еще нет, раздел климат. Как обычно я выношу его в отдельный файл.

В нем для каждой термоголовки создается отдельная сущность на платформе generic_thermostat. Следующей строкой — его имя в системе, давайте рассмотрим все его параметры

heater — название розетки которая будет управлять нашей термоголовкой

target_sensor — это название датчика температуры, по которому будет работать термостат

target_temp — целевая температура, в градусах С, та которая будет устанавливаться при запуске home assistant

away_temp — этот параметр включает для термостата отдельный режим работы — Не дома, и так же содержит температуру по умолчанию

min_temp, max_temp — это минимум и максимум на шкале термостата, пределы в которых им можно будет управлять

ac_mode — это режим включает охлаждение, то есть при его активации. розетка heater будет включаться при превышении целевой температуры, а выключаться при понижении

cold_tolerance, hot_tolerance — допуски для включения и выключения, в градусах С. В данном примере — 0,5 градуса, это значит что включаться розетка будет при температуре ниже чем 20,5 С а выключаться при превышении 21,5 С — при целевой температуре 21С.

min_cycle_duration — это минимальный период в котором будет находится термостат в режиме включено или выключено, может быть в секундах или минутах, с учетом времени открытия термоголовки я поставил 5 минут

keep_alive — это минимальный интервал между отправками команд на розетку термостата, в этом примере — команды могут отправляться не чаще чем раз в три минуты, это позволяет нивелировать влияние временных обрывов связи.

initial_hvac_mode — это состояние термостата после загрузки Home Assistant — может быть выключено, режим поддержания тепла heat или холода — cool

Для отображение термостата в интерфейсе lovelace существует специальная карта

Выглядит она так — по кругу ползунок для установки целевой температуры, в центре большими цифрами — текущая температура, под ней — целевая температура, потом режим работы — Бездействие, когда розетка выключения или Обогрев когда включена, и preset — Дома или Не Дома. Внизу две иконки — Обогрев и выключено и название термостата

Например при заданной температуре в 24С и текущей в 23.8С — она попадает в параметры допуска и термостат не включается. А если повысить до 26С, тогда включается розетка которая открывает термоголовку.

Для каждого термостата может быть выставлен свой собственный режим, что позволяет гибко регулировать температуру в доме.

Слева пример скрипта который переводит термостат в режим Дома preset_mode: none . Справаскрипт переводит термостат в режим preset_mode: away — Не дома, второй сервис устанавливает целевую температуру в 19 градусов. Режимы Дома и Не дома — имеют свои целевые температуры и помнят изменения до момента перезагрузки сервера.

Это пример одной из моих автоматизаций, которая запускается каждые 5 минут или по смене состояние темплейт сенсора Режим нагрева. Если он включен — термостат переводится в режим Дома, выключен — Не дома.

Сенсор может учитывать любые условия, в этом примере — нахождение кого-то дома, либо включенный режим выходного дня. Условий может быть сколько угодно

Сейчас у меня трудится четыре термостата, что позволяет не только автоматически поддерживать температуру на комфортном уровне, но и экономить на отоплении не грея воздух тогда, когда никого нет дома.

Видеоверсия обзора


Что такое система умный дом и пример её реализации

Принято считать, что концепция «Умного дома» (от английского smart house) берет свое начало в середине прошлого века, но из-за высокой стоимости реализации подобные проекты не получили широкого распространения. Ситуация в корне изменилась с развитием электроники и в настоящее время такие системы хоть все еще не внедряются повсеместно, но уже и не воспринимаются как диковинка. Предлагаем рассмотреть, что представляет собой «Умный дом», его круг задач, а также возможность самостоятельной реализации такого проекта.

Что такое система «Умный дом»?

Под данным термином подразумевается программно-аппаратный комплекс, позволяющий автоматизировать и упростить управление различными системами, а также другим оборудованием дома или квартиры.

В качестве примера приведем функции, которые могут быть возложены на «Smart house» (далее SH):

Управление системой освещения, например:

  • включать свет по сигналу датчика движения;
  • имитация присутствия хозяев (периодически зажигается свет в разных комнатах);
  • изменение различных вариантов подсветки интерьера;
  • дистанционное управление светом при помощи планшета или смартфона и т.д.

Вариант функционального набора охранной системы:

  • получение SMS сообщений в случае включения, отключения и срабатывания системы;
  • отправка MMS сообщений с видеокамер при поступлении сигналов от датчиков движения;
  • возможность просмотра видеозаписи через Интернет и т.д.

  • поддержка температуры на заданном уровне, с возможностью его установки дистанционно (например, при помощи смартфона);
  • установка режима максимальной экономии при отсутствии хозяев и т.д.

Удаленное управление системами освещения, охраны, видеонаблюдения и климат-контроля

Это далеко не полный функциональный набор, он может быть расширен в зависимости от пожеланий и финансовых возможностей. Благодаря развитию беспроводных технологий масштабируемость системы не требует капитального ремонта.

Какие минусы имеет «Умный Дом»:

  • Любая электроника не застрахована от сбоев или зависаний. Нужно быть готовым к тому, что в любой момент понадобится перенастройка отдельных электронных систем и компонентов вручную;
  • Дороговизна. На рынке России и СНГ производители продают системы по минимальной цене от 2000 долларов до 5000, в зависимости от «начинки» и пожеланий заказчика.

Как сделать дом «Умным»?

В идеале реализация подобных решений должна вестись на этапе строительства, но такой вариант ввиду разных причин не популярен среди застройщиков. В результате остается два способа автоматизации:

  1. Обратиться в профильную компанию, где на основе ТЗ заказчика будет составлен проект с его последующей реализацией. Минимальная стоимость такого решения варьируется, как уже было сказано выше, в пределах $2000-$5000, максимальная зависит от функционального набора и используемого оборудования.
  2. Самостоятельно разработать и внедрить систему «Умный дом».

В первом случае заказчик получает готовое решение, под ключ. Во втором, стоимость реализации можно существенно сократить, если не на порядок, то в несколько раз, особенно если использовать для этой цели платформу Ардуино (о ней мы расскажем немного ниже). Необходимо предупредить, для реализации проекта потребуются навыки программирования, но разработчики постарались максимально упростить эту задачу.

Кратко о платформе

Основа платформы это плата с микроконтроллером (далее МК) и электронным обвесом к нему. К контролеру выпускается множество различных датчиков и плат расширения с теми или иными функциями.

Обозначение:

  1. Порт для перепрошивки (стандартный USB).
  2. Кнопка аппаратного сброса.
  3. Сигнал опорного напряжения.
  4. GND.
  5. Контакты для цифровых сигналов.
  6. Сигнал ТХ.
  7. Сигнал РХ.
  8. Порт для подключения внешнего программатора.
  9. Контакты для аналоговых сигналов.
  10. Подключение внешнего питания.
  11. GND.
  12. +5 В.
  13. +3,3 В.
  14. Сигнал сброса.
  15. Разъем для источника питания.
  16. Микроконтроллер.

Особенность платформы заключается в том, что процесс программирования МК максимально упрощен. Прошивка при помощи встроенной программы-загрузчика через имеющийся на плате порт USB. На случай случайного «затирания» этой программы предусмотрена возможность перепрошивки стандартными программаторами.

Для программирования используется бесплатная оболочка (Arduino IDE), совместимая с наиболее распространенными операционными системами (Windows, Linux, Mac OS). В эту оболочку входит текстовый редактор для написания программ, компилятор и библиотеки. В качестве базового языка программирования используется упрощенный вариант С++. Более полную информацию о программировании МК можно получить на сайте разработчика и тематических форумах. В этих же источниках можно узнать все о визуализации управления системой.

Оболочка для программирования Ардуино

Ориентировочная стоимость оригинального базового модуля $30 — $50 (в зависимости от модификации), китайских аналогов — $10-$16.

Читайте также:  Что такое умный дом: принцип работы и устройство + создание проекта и советы по сборке

Примеры плат расширения и датчиков

Приведем краткое описание шилдов, которые могут понадобиться при разработке собственного проекта SH.

Модуль для подключения к локальной сети или интернет по стандартному протоколу TCP/IP. В качестве основного элемента используется контроллер ENC28J60. Данное устройство позволяет организовать визуализированное управление системой с веб-сайта.

Подключение сетевого модуля к Ардуино

Модуль GPRS/GSM SIM900 позволяет осуществлять управление системой при помощи обмена данными через сеть любого мобильного оператора. Для подключения к сети используется стандартная SIM карта. Имеется возможность отправки SMS и ММС сообщений, в библиотеке модуля реализована поддержка других функций.

Подключение GPRS/GSM модуля

Реле электромеханического действия на 10 А 250 В, может использоваться для управления освещением или другой соответствующей нагрузкой. При подключении питания включается светодиод красного цвета, если реле срабатывает, то дополнительно загорается зеленый индикатор. Сигнал можно подавать от любого цифрового выхода МК.

Подключение реле модуля SRD-5VDC-SL-C

К сожалению, при максимальной нагрузке или близкой к ней у электромеханических реле, через несколько недель работы могут начать залипать контакты, поэтому для управления работой электрокотлов системы отопления они не подходят. Но не стоит расстраиваться, для платформы Ардуино можно найти модули на все случаи жизни, в данной ситуации решить проблему можно при помощи твердотельного реле, например SSR-25DA.

Обозначения:

  1. GND на базовой плате.
  2. К цифровому выходу, например, D
  3. Питание от сети 220 В.
  4. Подключение нагрузки.

Обратим внимание, что данный модуль реализован на симисторе, а для его стабильной работы требуется отвод тепла, поэтому рекомендуем вместе с модулем приобрести и штатный радиатор.

Датчики

Теперь рассмотрим несколько типов датчиков, которые также могут быть полезны для проекта, начнем с ИК устройства HC-SR501, фиксирующего движения.

Внешний вид датчика движений HC-SR501 и его распиновка

Обозначения:

  1. Питание от источника в диапазоне 5-12 В (можно подключить к +5 В на плате контроллера).
  2. Сигнал, исходящий от датчика (подключается к любому цифровому входу МК)
  3. GND соединяется с соответствующим контактом базовой платы.
  4. Время задержки (удержание логической единицы на выходе) – от 5 до 300 сек.
  5. Чувствительность датчика (можно установить от 3 до 7 метров).
  6. Переключатель в режим «Н» (при серии срабатываний устанавливается логическая единица).
  7. Установка режима «L» (при активации посылается одиночный импульс).

Не менее полезным будет цифровой температурный датчик DS18B20 (изготавливается в герметичном и обычном исполнении). Их особенность заключается в том, что устройства не требуют калибровки и каждое из них имеет собственный уникальный идентификатор. То есть, датчик передает данные температуры и свой уникальный номер. Благодаря этому на один шлейф можно установить несколько датчиков и программно обрабатывать поступающую информацию. Ограничение длины сигнальных проводов – 50 метров.

Пример подключения нескольких цифровых температурных датчиков

Завершая тему датчиков, приведем модуль для измерения влажности, он может быть использован в качестве сигнализатора протечки воды или для организации полива комнатных или тепличных растений.

Датчик FC-37

Обозначения:

  1. Цифровой выход, подключается к любому соответствующему разъему на базовой плате МК. Сигнализирует о влажности, соответствующей порогу срабатывания.
  2. Аналоговый выход, информирует о текущей влажности.
  3. GND
  4. Питание +5 В.
  5. Управление порогом чувствительности.

Мы привели только три типовых датчика совместимых с платформой, на самом деле их значительно больше. Ознакомиться с разнообразием данной продукции можно на сайтах производителей.

Закончив с обзором оборудования, перейдем к проектированию системы управления и автоматизации, начать необходимо с постановки задачи.

Определение начальных условий

В первую очередь необходимо определиться с постановкой задачи, то есть, с функциональностью системы. Допустим, у нас имеется однокомнатная квартира, которую можно условно разделить на следующие зоны:

  • Тамбур.
  • Прихожая.
  • Туалет, совмещенный с ванной комнатой.
  • Кухня.
  • Жилая комната.

Задача: автоматизировать управление освещением, бойлером и системой вентиляции.

Поставим задачи для каждой из зон.

Тамбур

В данном случае можно автоматически включать свет при приближении к входной двери. То есть, потребуется датчик движения. При этом необходимо учитывать уровень освещенности, соответственно, автоматика должна срабатывать только в темное время суток. Для этого понадобиться датчик GY302 или аналогичный (в обзоре мы не приводили его, но найти описание не составит проблем). Включение и выключение лампочки (через заданное в программе время) можно доверить твердотельному маломощному реле, например G3MB-202P, рассчитанному на ток нагрузки 2 А.

Прихожая

Управление освещением в данной зоне можно организовать по тому же принципу, что и в тамбуре. Можно добавить включение света при открытии входной двери. В качестве датчика подойдет типовой дверной геркон.

Туалет и ванная комната

Включение бойлера можно связать с наличием в квартире хозяев. Если никого нет, автоматика принудительно отключает нагреватель воды при помощи модуля SSR-25DA. Отслеживать температуру нагрева нет смысла, поскольку данные устройства самостоятельно отключаются при достижении заданного порога. Свет и вытяжка должны включаться автоматически при входе человека в эту зону, и отключаться через определенное время, если не обнаруживается движение.

Автоматизация кухни

Управление освещением данной зоны можно оставить ручным, но дублировать его автоматикой, отключающей свет, если движение не обнаруживается длительное время. При работе электро или газовой плиты должна включаться вытяжка и отключаться через некоторое время после приготовления пищи. Управлять работой вытяжки можно при помощи термодатчика, фиксирующего повышение температуры при включении плиты.

Жилая комната

В данном помещении управлять освещением лучше вручную, но можно реализовать возможность автоматического отключения света при достаточном уровне освещенности.

Приведенный пример довольно условный, поскольку алгоритм работы Умного дома каждый разрабатывает в зависимости от личных предпочтений.

Особенности терморегуляции

В заключение дадим несколько рекомендаций по управлению отоплением. Следует учитывать большую инерционность данной системы. Велика вероятность того, что управление посредством простого включения и отключения отопления, в соответствии с заданным температурным диапазоном, могут создать довольно дискомфортные условия. В данном случае следует использовать алгоритм PID-регуляции, в сети доступна библиотека с его реализацией для Ардуино.

Не вдаваясь в подробности можно описать работу данного алгоритма следующим образом:

  • Производится анализ между необходимой и текущей температурой в помещении, и по результату устанавливается определенная мощность отопительной системы.
  • Производится учет постоянных теплопотерь. Они могут зависеть от уличной температуры или других факторов. Поэтому при достижении заданной температуры, отопление не отключается полностью, а снижается до уровня необходимого для компенсации теплопотери.
  • Последний фактор, влияющий на работу алгоритма, учитывает инерционность системы отопления, что не допускает выход температуры за установленный диапазон.

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 дороже.
ПараметрТермостат

на батарее
Поэтажное

регулированиеЗональное

регулированиеСтоимость++++++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.

Ссылка на основную публикацию
×
×