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

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.

Обратите внимание

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.

Умный дом: отопление

пт, 20/10/2017 – 13:16 – unidim

Основные тенденции современного домостроительства – повышение комфорта проживания и снижение эксплуатационных затрат. Технология, которая призвана решить такую задачу – “умный дом”.

Что такое умный дом?

Система умный дом – набор компонентов, обеспечивающих интеллектуальное управление всеми системами (отопление, водоснабжение, видеонаблюдение, освещение, кондиционирование, открывание ворот, дверей, штор, видео- и аудиотехника, бытовая техника и другие) дома или здания.

Большинство работ, которые ранее выполнялись владельцем вручную, система берет на себя.

Важно

Поддержание оптимальной температуры в помещении, своевременное включение уличного освещения, поддержание температуры в накопительном бойлере, фиксация несанкционированного проникновения в жилище, защита от пожара, затопа, отравления угарным газом.

Вот только некоторые из задач, которые автоматически решаются установкой системы умный дом.
В Украине системы Умный Дом (Smart Home) только набирают популярность и на примере отопления мы покажем их преимущества, на что нужно обратить внимание при выборе.

Система отопления умного дома

Немногие владельцы домов самостоятельно занимаются своей системой отопления. Обычно котлы, насосы, автоматика располагаются где-то в подвале, в котельной или навешены на стену. Отопительная техника привлекает внимание только когда нужно провести техобслуживание и когда в доме становится холодно.

Это требует от владельца определенных усилий и выполнения настроек, что создает неудобства. В умном доме начало отопительного сезона и, соответственно, температура в помещении зависит от настроек кривой отопления и от владельца не требуется дополнительного участия. Всегда тепло и комфортно с минимальным энергопотреблением. “Интеллектуальная” техника снижает влияние человеческого фактора.

К тому же, она сравнительно недорогая и хорошо встраивается в уже существующие системы.

Принцип работы умной системы отопления

Элементы системы умный дом, применительно к отоплению, это термостатические головки и вентили для радиаторов, программаторы и термостаты для регулирования температуры в помещении. Такие устройства могут иметь различную функциональность. Более простые устройства поддерживают заданную температуру, экономя при этом около 20% затрат на отопление.

Более сложные программируются, поддерживают определенную температуру в зависимости от времени суток и дня недели. Самыми “продвинутыми” устройствами можно управлять с помощью смартфона через интернет, что исключает перерасход энергии и потерю комфорта, даже если владелец выбивается из графика.

Часто такие устройства имеют дополнительную функциональность, например автоматическое снижение температуры, когда никого нет дома, отключение отопления на период проветривания.
Благодаря внедрению цифровых технологий очень удобным, особенно для домов большой площади, от 150-200 кв. метров, является погодозависимое регулирование.

Система включает / отключает котел в зависимости от наружной температуры и заблаговременно прогревает помещение или экономит топливо, поддерживая внутри стабильную температуру.

Преимущества умной системы отопления

Техника для  умного дома – это нечто большее, чем просто игра. Она облегчает обслуживание системы отопления, повышает комфорт и помогает избежать ненужных потерь энергии. В то же время, она создает более высокий уровень безопасности и заботится о том, чтобы распознать ошибки еще до их возникновения. 

Умный дом – комфортный дом

За высокий уровень комфорта отвечает автоматическое управление системой отопления и поверхностями нагрева. Благодаря этому в жилых помещениях всегда поддерживается оптимальная температура даже без ручной настройки пользователем. Если оборудованием можно управлять, не находясь дома, то пользователь только выигрывает. Пример – отпуск зимой.

Если хозяева отсутствуют в течение одной или двух недель, вряд ли стоит оставлять систему отопления работать на полную мощность. Если перед отъездом выключить систему, по возвращении в доме будет холодно и неуютно. Но это не касается системы отопления в умном доме.

Ведь ее можно включить во время дороги домой через смартфон и обеспечить себе тем самым приятный теплый прием.

Экономия энергии

Кроме комфорта, программаторы, термостаты, термоголовки также экономят много энергии – и это без дорогостоящих мероприятий по реконструкции дома. Такое стало возможным, потому что умные алгоритмы изучают особенности дома и потребности пользователя.

Они сопоставляют оба фактора, учитывают температуру наружного воздуха и заботятся о том, чтобы система отопления никогда не производила больше тепла, чем нужно.

Совет

Таким образом, система умный дом уменьшает тепловую мощность устройств, если хозяева вне дома или на улице установилась солнечная погода.
Кстати: потенциал экономии “интеллектуальных” термостатов и программаторов падает, если дом имеет качественную теплоизоляцию.

В таких условиях он теряет мало тепла и снижение температуры внутри помещения меньше влияет на расходы на отопление.

Правильная техника для умного дома

Современный рынок предлагает достаточно много вариантов для домовладельцев, которые интересуются системами отопления с цифровыми технологиями. Главными критериями при выборе техники для умного дома будут следующие:

• передача данных – система должна выбираться в соответствии с пожеланиями пользователя.Техника для умного дома предназначена не только для отопления, но и освещения, управления бытовыми приборами, видеонаблюдения и другим. Вся она должна быть увязана. Поскольку производители разрабатывают все «под себя», сегодня существуют разнообразные стандарты передачи данных. Самые известные из них: Wi-Fi, ZigBee, Z-Wave, EnOcean и KNX (проводной или беспроводной). Делая выбор в пользу умного дома, следует сравнить плюсы и минусы этих стандартов и выбрать для себя тот, который имеет широкие функциональные возможности. Сделаем небольшой обзор:
  • Wi-Fi (беспроводной, используется во многих домохозяйствах, энергоемкий с сильно перегруженными диапазонами частот)
  • ZigBee (беспроводной, низкое потребление энергии, но через перегруженные диапазоны частот не слишком устойчив к помехам)
  • Z-Wave (беспроводная передача данных в диапазоне частот с низким уровнем нагрузки, энергосберегающий)
  • EnOcean (беспроводная передача данных в диапазоне частот с низким уровнем нагрузки. Работа без подключения к сети без батарей с применением технологии “Energy Harvesting” чрезвычайно экономная)
  • KNX (проводная передача данных без помех для обеспечения четкой связи и высокого уровня безопасности; дорого стоит и сложная для установки)
• диапазон функций и рабочие параметры – большая функциональность создает больший комфорт, позволяет значительно экономить
• надежность – лучше покупать элементы системы умный дом от известного и проверенного производителя, например, SALUS, WATTS. Более надежными специалисты считают кабельные системы, но они более сложные в монтаже, особенно, в уже эксплуатируемом доме.
• масштабируемость и стоимость.
  В интернет легко сравнить возможности и цены систем Умный Дом от разных производителей. Рекомендуется все же покупать таковую от известного производителя. Это регулярные обновления, больший выбор дополнительных устройств, проще сервисное обслуживание.

Выводы

Применительно к отоплению, Умный Дом это:

• недельные программаторы
• комнатные термостаты
• жидкостные и электронные термоголовки
• автоматика управления (сервоприводы, клапаны)

Самый высокий комфорт, экономию, управляемость обеспечивают устройства с управлением через интернет. Например, SALUS IT500 или WATTS.

• Комнатный термостат KG Elektronik C3
• Комнатный термостат KG Elektronik C3 RF
• Беспроводный контроллер для теплых полов AURATON 8000
• ИБП с синусоидой Luxeon UPS-1000ZX
• ИБП с синусоидой Luxeon UPS-1500ZY
• Насос циркуляционный Wilo Star RS 25/6
• Ограничитель температуры воды на возврате RTL HEIMEIER 1/2-1/2
• Привод переменного тока ESBE ARA 641 30c

Система отопления умный дом: управление, принцип работы, фото и видео, номенклатура

Рейтинг: 2 631

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.

Обратите внимание

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.

Важно

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.

Не получили ответ на свой вопрос? Спросите нашего эксперта: Спросить

Цели управления отоплением

СОВЭЛТЕХ / Управление отоплением в умном доме и не очень

Зачем вообще управлять отоплением в доме или квартие? Какие есть преимущества управления отоплением в системе “умный дом” перед обычными системами. Давайте разберёмся.

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 ДВА раза.

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

Плюсы управления механической сервоголовкой:

Минусы управления механической сервоголовкой:

• 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.

Плюсы управления поэтажным отоплением:

• Применима для систем отопления без коллекторов,
• Уже можно применять алгоритмы энергосбережения,
• Цена оборудования средняя

Минусы управления поэтажным отоплением:

• 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.

Плюсы индивидуального управления:

• 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

Минусы индивидуального управления:

* Защита от замерзания* – функция умного дома, контролирующая температуру в каждом помещении, в случае снижения которой, пользователю отсылается тревожное сообщение.

 Есть вопросы ? Звоните. 

Умное отопление в доме

20 октября 2017

Умное отопление дома реализуется в рамках системы «Умный дом». Вы можете самостоятельно контролировать вентиляцию в доме, водоснабжение и можете также дистанционно управлять отоплением в доме, контролируя температуру воздуха и изменяя ее при необходимости.

При том отдельная организация такого отопления не слишком дорогое удовольствие. Вы можете отдельно приобрести наборы для климата, чтобы умное отопление работало на вас, не ударяя по семейному бюджету.

В наш век современных технологий, такая возможность, как подключение дистанционного отопления, программирование его и управление на расстоянии уже не кажется чем-то сверхъестественным. Убедитесь сами, такая услуга проста в использовании и работает в разы эффективнее централизованных батарей.

Совет

К слову, подобные ресурсы сегодня – то хорошая возможность сэкономить. Благодаря тому, что работа отопления экономит в значительном количестве энергоресурсы, тратить на него вы сможете на порядок меньше.

В систему отопления квартиры или загородного дома включены не только радиаторы, но и разного рода конвекторы, теплые полы, полотенцесушители. В последнее время актуален вариант теплых стен, нагревающих воздух в комнате зимой, и охлаждающих его летом.

Всем этим набором, а в загородном доме приборов, отвечающих так или иначе за отопление, можно управлять отдельно или в комплексе.

Система управления может представлять собой единый компьютерный блок, которому подконтрольны приборы в доме и датчики температуры в комнатах и снаружи.

Система анализирует показатели датчиков, и если температура отличается от той, что выставлена в программе, дает команду к работе. Режим температуры, комфортной для пребывания в доме, задает владелец индивидуально.

Умное отопление может быть экономичным, но при условии соблюдения ряда условий. Так, на температуру в доме влияет не только погода за окном, но и другие факторы, влияющие на климат в доме, а именно:

• теплопроводность стен и потолков;
• качество установленных в доме окон;
• качество и достаточная защита входной двери;
• способ подачи тепла;
• тип отопительной системы в доме;
• наличие сырости, сквозняков и так далее.

И даже самая умная система не будет работать с должной эффективностью, если не устранить по максимуму причины, приводящие к потере тепла. Если стены недостаточно защищены, система отапливает воздух, а вы теряете средства, затрачиваемые на ее работу.

Конечно, в этом случае комфортная температура, которую вы задаете, будет поддерживаться, однако при этом потребуется больше энергии для реализации задачи.

Как контролируется умное отопление?

Здесь все зависит от того, покупаете ли вы готовую систему, или же пытаетесь реализовать ее самостоятельно.

Сделать систему умного отопления в доме самостоятельно реально, но связано с массой нюансов. На каждый прибор и отопительный узел можно поставить контроллеры, которые будут связаны с температурными датчиками в доме.

Далее вы устанавливаете необходимую температуру и вариант, когда прибор перестает работать: по достижению определенной температуры воздуха, или же по времени включения и выключения.

Обратите внимание

Реализация системы таким образом имеет ряд существенных недостатков: приборы, установленные в доме, настраиваются по-отдельности и между собой не связаны, то есть «договорить» о своей работе не смогут. При том приборы, установленные в доме, реагировать на похолодания за окном не будут, так как не получат об том информации.

Централизованное управление умным отоплением также возможно. Контроль над приборами удаленно осуществляется по единой системе, при этом каждой группе приборов дается своя установка.

Подобная система работает в комплексе и не требует индивидуальной настройки каждого отдельного прибора. Благодаря тому, что все приборы в системе сообщают друг другу информацию, они способны работать в комплексе, что позволяет решать поставленную задачу по достижению комфортной температуры более эффективно и экономично.

Опять же, приобрести готовый пакет умного отопления с той или иной задачей гораздо проще, чем делать ее самостоятельно.

Для того чтобы процесс отопления был более эффективным, рациональным решением будет распределение площади дома на конкретные температурные зоны и уже для них задавать программу работы приборов.

Скажем, жилая зона будет получать тепло более активно, гараж, коридор или тамбур будут отапливаться с меньшей интенсивностью. Это еще один способ снизить расходы на работу системы.

Важным условием эффективной работы системы является наличие температурных датчиков не только внутри дома, но и за его пределами. Благодаря тому, что отопительная система может соотнести температуру внутри и снаружи, она может задать оптимальный темп работы самостоятельно, без вмешательства владельца.

Система умный дом: описание, принцип работы, пример 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.

Система климат-контроля:

• 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.

Важно

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.

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.

Подключение SSR реле к Ardunio

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
Совет

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.

Технология «умный дом»: что это?

Кажется, еще совсем недавно мы зачитывались произведениями научных фантастов, мечтали вместе с ними и помыслить не могли, что кофеварка будет готовить нам эспрессо во время утреннего моциона, а холодильник — предупреждать о закончившемся молоке.

Тем не менее, это случилось: новости о появлении умных гаджетов заполняют сеть, и все, что требуется от нас — не считая платежеспособности, разумеется, — немного разобраться в происходящем.

Обратите внимание

Давайте будем честны: про умный дом слышал каждый, кто-то даже следит за успехами Xiaomi и Цукерберга, но далеко не все понимают, о чем, собственно, идет речь.

Для многих людей концепция Smart Home по-прежнему остается фантастичной и запредельной, а кто-то и вовсе игнорирует ее существование. Наши читатели не из таких, поэтому для вас мы написали ознакомительную статью о сущности явления «умного дома». 

Что значит «умный дом»?

Прежде всего давайте разберемся с терминами. Это важно, потому что близкие по значению выражения часто путаются даже в интернет-СМИ, а русскоязычный «умный дом» и американский «smart house» — не совсем равнозначные понятия.

Под «умным домом» (англ.

smart home) принято понимать систему домашней автоматизации. Это комплекс устройств, которые для нашего удобства сами принимают решения и выполняют рутинные задачи по дому.

Умный дом формируется в личном домашнем хозяйстве в отдельно взятой квартире: упомянутые выше кофеварки, системы квартирного микроклимата, умные лампочки и автоматические двери — все это умный дом.

В России в это понятие обычно включают и так называемый мультирум — систему управления мультимедиа устройствами: телевизорами, проекторами, акустическими системами. На Западе разделение терминов «умный дом» и «мультирум» продиктовано рыночными условиями. 

А вот термин «умное здание» (англ.

smart house) относится к организации управления целым многоквартирным строением и подразумевает системы центрального отопления, водоснабжения и безопасности. Как правило, организация «умного» здания — задача застройщиков или членов совета дома. Понятия тесно связаны друг с другом, но расскажем мы только о smart home, причем в российском понимании. 

Вехи истории

Какой бы современной ни казалась концепция умного дома, история этого явления начинается с середины XX века — как раз с тех пор, когда о нем впервые заговорили фантасты. Это было начало компьютерной эпохи — а принцип работы умного дома зиждется как раз на программировании.

 Конечно, в то время не существовало интернета и облачных сервисов, но громоздкие неуклюжие модули, подключаемые к розеткам, и вездесущие перфокарты вполне могли осуществить задуманное.

Видеофон в фильме «Космическая одиссея 2001» 1968 г.

Поначалу дело ограничилось усилиями энтузиастов-изобретателей, которые либо прокладывали по всему дому кабели и монтировали в стены управляющие консоли, либо уже начинали использовать первые компьютеры. Увы, эти идеи не получили отклика у массового населения.

Важно

Тем не менее, в 1966 году Джеймс Сазерленд запрограммировал компьютер Echo IV на включение приборов по расписанию, а также на связь с датчиками слежения и сигнализации. Появлением самих датчиков мы обязаны братьям Джоелю и Руту Спирам, которые в 1961 году запатентовали свой диммер — прибор, автоматически регулирующий свет.

А ведь это времена, когда The Beatles еще даже не подписали свой первый контракт!

Компьютер Echo IV

До массовой реализации еще было далеко, но уже в 1978 году произошел своего рода прорыв, часто называемый рождением современного умного дома: шотландская компания Pico Electronics разработала первый стандарт передачи данных, универсальный для всех приборов домашней автоматизации. Суть стандарта заключалась в создании шины, которой любой производитель мог оснастить бытовой прибор, будь то соковыжималка или пылесос. Это было сродни языку программирования, знакомому всем специалистам, или операционной системе, на которой могли работать все приложения. Подключение осуществлялось через обычные розетки, в дополнение шли модули связи, пульты и даже программы управления для компьютеров. Эпохе стандарта X10 мы обязаны появлением таких привычных нам технологий, как свет, включающийся по хлопку, или автоматически открывающиеся двери.

Появление единого стандарта дало толчок для новых экспериментов и рождению специализированного рынка. Вскоре дело дошло и до нового термина: в 1984 году представитель Американской ассоциации жилищно-строительных компаний впервые употребил выражение «умный дом», впоследствии ставшее общеупотребительным. Для ассоциации создание термина было маркетинговым ходом, что подтверждает интенсивность развития идеи в то время.

К развитию концепции подключилась и Ассоциация электронной промышленности, которая стала инициатором создания другого универсального стандарта. Их протокол под названием CEBus (потребительская электронная шина) был модернизированным X10 и вскоре заменил прообраз на американском рынке.

Первое массовое знакомство людей с концепцией умного дома произошло в 1999 году. И главным посредником стала… компания Disney, выпустившая фильм о компьютеризированном доме, начавшем самостоятельную жизнь.

Кадр из фильма «Умный дом»

В нулевых годах сегмент домашней автоматизации пополняется все новыми компаниями-производителями. Однако настоящей революцией стало появление первого iPhone и других смартфонов. Возможности приложений и аппаратных средств карманных компьютеров побудили инженеров к новым изобретениям: к 2012 году, по данным ABI Research, только в США было установлено 1,5 миллиона систем домашней автоматизации.

Как все работает?