Автономная система отопления: как всё устроено

     Оборудовать автономную систему отопления дома, значит, продумать размеры оборудования, местоположение, обстановку помещения для котельной. Единых шаблонов нет. Всё зависит от целей, задач, размеров дома, бюджета и предпочтений. 

Какие задачи должна выполнять система удаленного контроля температуры?

Как правило, перед системой управления отоплением ставятся две задачи:

1. Поддержка необходимой температуры в доме. Как минимум она должна обеспечивать незамерзание самого строения и системы отопления в нем. 2. Удаленное включение обогрева на даче или в умном доме. Например, перед прибытием хозяев, чтобы к моменту приезда все комнаты прогрелись до нужной температуры.

Для решения обозначенных задач система контроля температуры должна соответствовать следующим запросам:

1. Предоставлять информацию об актуальной температуре в доме и за его пределами. 2. Отсылать тревожные сигналы, если температура выходит за пределы допустимых значений. 3. Иметь удаленное управление, в частности, возможность регулировать температуру в отдельных помещениях или во всем умном доме любым удобным способом (с помощью мобильного приложения, через СМС-сообщения и т. п.). 4. Возможность самостоятельной настройки и установки.

Преимущества системы управления климатом с ПЛК

  • Не нужно управлять каждым устройством по отдельности: задаём желаемую температуру, а система её поддерживает, согласовывая работу всех систем
  • Управление всеми системами обогрева/охлаждения с одного пульта — смартфона или планшета
  • Работа климата по сценариям и по расписанию, возможность перевести весь дом или этаж в экономичный режим или в ночной режим
  • Удалённое управление и контроль температуры через интернет,
  • Управление климатом раздельно по каждой зоне. Например, в одной комнате любят, чтобы пол был потеплее, а воздух попрохладнее, а во второй — чтобы и пол и воздух были тёплыми.

Теперь о том, как это делается.

В каждой зоне (замкнутом помещении) ставятся датчики температуры воздуха и пола. Для работы в составе системы управления климатом с ПЛК используются датчики температуры воздуха (опционально ещё и влажности) с выносным сенсором температуры пола с выходным сигналом 0-10 вольт постоянного тока. Такой сигнал заходит на аналоговых вход контроллера. Если датчик работает с температурным диапазоном от 0 до +50 градусов, то выход 0 вольт соответствует 0 градусов, а 10 вольт соответствует +50 градусам, характеристика линейна. Есть датчики с диапазоном -50..+50 градусов для улицы или 0..+125 для сауны.

Подготовка для установки датчика воздуха с выносным сенсором пола выглядит так:

Преимущества системы управления климатом с ПЛК

В одной рамке с выключателями (то есть, на высоте 900-1200мм) делается дополнительный подрозетник. В подрозетник из щита автоматики ведётся кабель FTP 5 категории (экранированная витая пара). По кабелю будет передано питание 12-24 вольта от блока питания на датчик (2 жилы) и сигнал от 0 до 10 вольт от датчика на контроллер на аналоговый вход. Поскольку ток потребления датчика очень мал, длина кабеля может составлять несколько сотен метров. Аналоговый сигнал может быть искажён наводками, поэтому кабель датчика, как и любой слаботочный кабель, следует монтировать на удалении от силовых трасс.

Выносной сенсор температуры пола подключается к плате датчика температуры воздуха и питается от неё. Сенсор пола опускается в пол в медной трубке или гладкой ПНД трубе диаметром 10-12мм. Гладкие внутренние стенки нужны для того, чтобы в случае необходимости датчик можно было заменить. На плате датчика температуры воздуха может быть также и сенсор влажности воздуха.

Датчики в своих проектах я использую эти. Компактные, устанавливаются в подрозетник с заглушкой, питание 12 вольт, на выходе от 0 до 10 вольт. Есть исполнения для улицы (-50..+50 градусов) и для сауны (0..+125 градусов), есть исполнения с датчиком освещённости или влажности воздуха.

Управление освещением в «умном» доме

Применение устройств для дистанционного управления освещением позволяет организовать экономное расходование электричества, создать комфортное пространство и решить некоторые задачи безопасности, создав эффект присутствия. Дистанционное управление освещением можно организовать несколькими способами:

  • С помощью пульта дистанционного управления (ДУ). Сигнал передаётся по радиоканалу и поступает на контроллер, осуществляющий управление световым прибором. Недостатком такого способа является небольшой радиус действия радиосигнала (50-100 м), значительная зависимость мощности сигнала от препятствий на пути его распространения, необходимость использования батарейки (для пульта).
  • Использование датчиков движения, освещения или звука. Датчики отслеживают изменение среды и степень освещённости, при отклонении параметров от заданных дают команду на контроллер, который включает/выключает освещение. При интеграции датчиков и контроллеров освещения в систему «умный дом» у пользователя появляется возможность самостоятельно настраивать датчики или «предлагать» системе свой вариант сценария освещения.

Наиболее удобным и современным способом дистанционного управления светом является смартфон или компьютер. С помощью приложения пользователь получает возможность управлять освещением во всем доме, задавая различные поведенческие сценарии системы.

Для реализации такого решения требуется либо «умные» светильники, которыми можно управлять через интернет, либо управляемые розетки, либо построение системы, в состав которой входят Wi-Fi-система, содержащая коммутирующие блоки, беспроводные выключатели и станцию подключения.

Комплект модулей и специфики установки

Управление теплоснабжением в доме за городом стандартно GSM подразумевает наличие таких элементов:

  • Блок, оборудованного слотами для установки карт сотовой связи и кабелями питания.
  • Запасная выносная антенна, улучшающая качество сигнала.
  • Интегрированный аккумулятор, поддерживающий трудоспособность устройства при отключении централизованной подачи энергии. Обращаем свое внимание, что при независимом питании значительно падают возможности в работе. Например, блок не сумеет подать сигнал на перезапуск газового водогрея, для этого просто не хватит напряжения. Встроенной батареи должно хватать приблизительно на трое суток работы. Большинство моделей предполагают подключение добавочного источника питания.
  • Датчики температуры. Во многих случаях, их предельное количество ограничено пятью.
  • Вспомогательные датчики охранной и пожарной сигнализации, фиксаторы прорывов водообеспечения, неразрешенного открытия дверей и окон.

Аналогичным образом, в доме может быть сформирована не просто система управления теплоснабжением, но настоящий охранный комплекс.

Если говорить о невидимых моментах монтажного процесса, то никаких особенных сложностей не появляется. Все приборы закрепляются максимально легко. Чтобы убрать вероятность сбоя, советуем устанавливать управляющий блок в помещении, где крепится наиболее стабильный и ясный сигнал сотовой сети. Также стоит связаться с оператором, чтобы на SIM-карту, находящуюся в блоке, не приходили рекламные сообщения с чужих номеров, такие вмешательства нередко становятся причинами сбоев.

Как сделать солнечный обогрев в своем доме

Для начала следует учесть, что гелиосистема не устанавливается одна по себе. Для нормального обогрева здания потребуется ее одновременная работа с отопительным котлом.

Необходимо изначально установить основной источник тепла — котел, из расчёта 100% покрытия всех теплозатрат здания. Только после этого приступают к расчету коллекторов.

Расчет гелиосистемы

Теплоотдача у водогрейных вакуумных и панельных коллекторов, а также воздухонагревателей, использующих энергию солнца разная. Соответственно нет единой системы расчетов. Для удобства можно воспользоваться специальными онлайн калькуляторами.

Примеры самостоятельных расчетов:

  • Воздушные гелиосистемы — дадут 1,5 кВт тепловой энергии на каждый 1 м² поверхности коллектора. Дом на 100 м² будет полноценно отапливаться при помощи 4 воздухонагревателей, общей площадью 8 м².
  • Вакуумный трубчатый коллектор — 15 трубок дадут в общей сложности 4,8 кВт/час. Для комфортного проживания одного человека потребуется от 2-4 кВт/час тепла. Дальнейшие расчеты выполняются по количеству проживающих в одном доме.
Как сделать солнечный обогрев в своем доме

Таблица выбора бойлера косвенного нагрева и площади солнечного коллектора:

Объем накопителей (л)

300

400

500

750

1000

1500

2000

Площадь коллекторов (м²)

Температура в накопителе (°С)

1

19

16

15

13

13

12

11

2

27

23

20

17

15

13

13

3

36

29

26

20

18

15

14

4

44

36

31

24

20

17

15

5

53

42

36

27

23

19

16

6

62

49

41

31

26

20

18

7

70

55

46

34

28

22

19

8

79

62

51

38

31

24

20

9

88

68

57

41

33

26

22

10

95

75

62

44

36

27

23

11

95

81

67

48

38

29

24

12

95

88

72

51

41

31

26

13

95

94

77

55

44

32

27

14

95

95

82

58

46

34

28

15

95

95

88

62

49

36

29

16

95

95

93

65

51

38

31

17

95

95

95

69

54

39

32

18

95

95

95

72

57

41

33

19

95

95

95

76

59

43

35

20

95

95

95

79

62

44

36

21

95

95

95

82

64

46

37

22

95

95

95

86

67

48

38

23

95

95

95

89

69

50

40

24

95

95

95

93

72

51

41

25

95

95

95

95

75

53

42

26

95

95

95

95

77

55

44

28

95

95

95

95

82

58

46

30

95

95

95

95

88

62

49

33

95

95

95

95

95

67

53

35

95

95

95

95

95

70

55

45

95

95

95

95

95

88

68

60

95

95

95

95

95

95

88

Монтаж солнечной системы отопления дома

Существует несколько общих рекомендаций, облегчающих подключение гелиоколлекторов:

  • Оптимальным считается размещение на крыше, за исключением воздушных обогревателей, для них рекомендуется установка на стену, направленную на южную сторону света. Допускается применение плоской кровли и специальных монтажных площадок.
  • Подключить гелиосистему напрямую к отоплению здания не получится. Присутствует существенная разница температуры нагрева. В обвязке должен присутствовать тепловой аккумулятор, предназначенный для многовалентных систем отопления.
  • Автоматика контролирует процесс теплопередачи. Гелиоколлекторы должны работать поочередно с котлом. После достаточной аккумуляции тепла от солнечной системы происходит переключение на котел, продолжающий повышать температуру теплоносителя.
  • Расчет теплоаккумулятора выполняют с учетом, что после зарядки сможет поддерживать автономное отопление здания в течение 5-18 часов.
  • Угол монтажа коллекторов отличается в зависимости от региона и определяется по таблице:

    Ориентация

    Угол наклона коллектора

    30°

    50°

    70°

    Восток

    1,64

    1,61

    1,61

    Восток ­ Юго­Восток

    1,45

    1,47

    1,61

    Юго­Восток

    1,17

    1,15

    1,34

    Юг ­ Юго­Восток

    1,04

    0,98

    1,14

    Юг

    1

    0,94

    1,11

    Юг ­ Юго­Запад

    1,03

    0,97

    1,13

    Юго­Запад

    1,13

    1,09

    1,27

    Запад ­ Юго­Запад

    1,35

    1,35

    1,60

    Запад

    1,61

    1,61

Читайте также:  9 передовых технологий энергосберегающих домов

Отзывы владельцев доказывают, что при возможности сделать первоначальное материальное вложение, солнечная гелиосистема полностью окупится. Средний срок эксплуатации 30-50 лет. Окупаемость наступает за 2-7 лет. Дальше коллекторы начинают работать в плюс. Выгода очевидна.

Выгода строительства энергоэффективного дома

Когда говорят о строительства энергоэффективного дома, часто приходится слышать негатив. Причина — многие застройщики думают, что хорошо утеплять дом — выбрасывать деньги на ветер. Зачем покупать дополнительную теплоизоляцию для фундамента, стен и крыши если можно увеличить мощность системы отопления и поставить дополнительные радиаторы?

Это сработает, если отапливать загородный дом магистральным газом. Но, что делать, если газа нет, или его подключение слишком дорого? Сделать систему для экономичного отопления загородного дома электричеством. Рассмотрим пример пользователя портала Александра Федорцова (ник скептик).

Александр Федорцов решил строить энергоэффективный каркасный дом по следующим причинам:

  1. Возводить, как планировалось сначала, коттедж из газобетона, сложно в одиночку. Особенно, работая с блоками шириной в 50 см.
  2. Строить каменный дом зимой затруднительно и накладно из-за обилия «мокрых процессов».
  3. Хотелось построить самостоятельно энергоэффективный дом, чтобы, выйдя на пенсию, не тратить много средств на отопление.
  4. Построить каркасный дом можно одному, без привлечения наёмных рабочих, даже в зимнее время.

Решив, что нужно возводить каркасник, скептик заказал проект дома и определился с конструктивом.

Выгода строительства энергоэффективного дома

В хорошо утеплённом доме уменьшаются затраты на отопление, т.к. все энергопотери сведены к минимуму.

Если сориентировать дом по сторонам света и поставить большие энергоэффективные окна на южной стороне коттеджа, то потери тепла сократятся ещё больше.

Зимой через них в дом попадает солнечный свет и дополнительно нагревает помещения.

Ещё нужно организовать предварительный подогрев уличного воздуха. Для этого ставится рекуператор.  Александр нашел более простое и бюджетное решение, о котором мы расскажем ниже.

Энергоэффективный дом — это сбалансированная система. Толщина теплоизоляции выбирается не на глазок, а на основе теплотехнического расчета и климата в регионе, где ведётся строительство.

Фильтры: зачем нужны

Часто ремонтировать систему отопления от засоров – сомнительное удовольствие, и дорого стоит. Гораздо правильнее защитить технику. От извести, ржавчины, накипи систему оберегают фильтры. Это продлит срок службы оборудования и предотвратит внезапные ремонты. Главное, не забывать менять их своевременно.

Есть несколько видов фильтров:

Фильтры также бывают механические и электронные. Их главное отличие в размере задерживаемых частиц. Электронные модели выполняют более глубокую очистку, до 0,01 мкм.

Советы для выбора и установки фильтров:

— Проверять, совместимы ли материалы фильтра и системы;

— Устанавливать перед входом трубы в котёл или перед насосом;

— Чтобы без проблем чистить и менять фильтры, устанавливать их в удобном месте;

— В отопительный сезон чистить фильтры нужно 1 раз в 30-40 дней.

Схемы со смесительным клапаном

В частных домах специалисты советуют отдавать предпочтение схеме отопления комбинированного типа, с использованием смесительного клапана, он бывает 2-х или 3-х ходовым.

С 3х-ходовым смесительным клапаном

В данной комбинированной схеме для радиатора жидкость нагревается до 80 градусов, а для тёплых полов требуется 40 градусов.

Схемы со смесительным клапаном

Главная задача — снизить температуру воды, которая поступает от радиаторов, до требуемого градуса для тёплых полов. Именно эту проблему и решает 3-х ходовая термостатическая головка.

Принцип работы системы — нагретая вода подаётся от источника тепла через это устройство в коллектор, где она разбавляется до нужного градуса охлаждённым теплоносителем из обратной трубы ТП. В таком состоянии жидкость и подаётся в контуры пола.

У этой комбинированной схемы есть недостаток — нет возможности произвести регулировку и ограничить поступление остывшей воды из обратки. В связи с этим, в магистраль будет поступать как чрезмерно охлаждённая вода, так и горячая, а это может привести к перегреву пола, или недостаточному ему обогреву.

Но данные температурные перепады могут пройти незаметно, так как они компенсируются бетонной стяжкой.

Схема с трёхходовым клапаном проста в монтаже, и имеет не высокую стоимость. Она особенно подходит для одноэтажного частного дома, или помещений с небольшой площадью.

Схемы со смесительным клапаном

Если используется трёхходовой клапан с байпасом, смешивание нагретого и охлаждённого теплоносителя производится внутри устройства.

Монтаж прост:

  • на подачу устанавливается тройник;
  • после, подсоединяется циркуляционный насос.

С 2х-ходовым смесительным клапаном

Двухходовой клапан — его термостатическая головка контролирует температурный уровень на входе в трубопровод пола.

Схемы со смесительным клапаном

Схему рекомендовано использовать в помещениях с большой площадью, но не более 200 м. кв. Наличие балансировочного крана даёт возможность регулировать степень смешивания жидкости для контуров тёплого пола. Он способен перекрывать или открывать поток горячей воды.

Читайте также:  15 лучших газовых котлов – Рейтинг 2020 года

Циркуляционный процесс теплоносителя устроен так, что жидкость движется по кругу, а добавление нагретой воды происходит при падении температуры. Так как пропускная способность устройства небольшая, то регулировка осуществляется плавно, без скачков.

Монтируется он также на подаче, и требуется установка прибора для принудительной циркуляции жидкости.

Внешние факторы, влияющие на систему управления отопления

Детально рассмотреть преимущества погодозависимых систем управления отоплением частного дома поможет оценка всех факторов влияния на работу оборудования. Классический блок управления с зависимостью от температуры внутри помещения имеет недостатки, которые невозможно исправить даже самой современной электроникой.

Инертность системы отопления

Это связано с тепловой инертностью здания. Толстые стены и массивная теплоизоляция не дают возможности быстро влиять на температуру внутри помещения, должен пройти определенный временной промежуток, прежде чем в помещении будет ощущаться снижение комфортной температуры. Также обстоят дела и во время потепления или оттепели, когда на улице температура повышается, а внутри термореле еще несколько часов будет требовать поддержания установленного верхнего порога нагрева воздуха. Именно с инертностью системы отопления и связан один из основных факторов, негативно влияющих на работу приборов.

Специфика построения системы отопления

Второй момент заключается в специфике построения самой системы отопления. Погодозависимые датчики в самой простой системе отопления частного дома фиксируют и передают в управляющий модуль данные об изменении температуры в помещениях. Автоматика блока управления после обработки полученных данных проводит регулировку режима работы отопительного котла – повышая или снижая температуру нагреве теплоносителя. Это не самый эффективный способ поддержания оптимальной температуры в доме, датчики зачастую работают с опозданием, а блок управления грешит значительными задержками подачи команд. Но даже если отбросить погрешности автоматики и допустить что она работает просто идеально, корректировка осуществляется путем регулировки работы газовой горелки, постепенно увеличивая риск поломки самого котла.

Единый комплекс оборудования

Другое дело, если вся система построена как единый комплекс оборудования, изначально конструировавшийся как погодозависимая система отопления. В этом случае можно говорить о действительно экономном расходовании энергоносителей и учете внешних факторов влияющих на работу системы.

В число факторов учитываемых в работе автоматики входит:

  • Суточное изменение температуры воздуха внутри и снаружи здания;
  • Учет влажности воздуха;
  • Скорость ветра, его направление, характер движения воздуха;
  • Кроме этого может учитываться влияние солнечного света, и то, насколько солнце прогревает стены здания;

Самые современные системы, кроме того, учитывают результаты изменения погоды не только в том месте, где расположено здание, а и получают информацию из сети и корректируют работы в зависимости от средне и краткосрочных прогнозов погоды на 1, 3 и 6 суток.

Своими руками что и как

Если уж монтировать геотермальное отопление своими руками, то внешний контур лучше все-таки купить в готовом виде. Конечно, мы рассматриваем лишь способы горизонтального расположения внешнего теплообменника: под поверхностью почвы или под водой. Скважинный вертикальный коллектор смонтировать самостоятельно гораздо сложнее, если вы не обладаете оборудованием и навыками бурения.

Тепловой насос – не слишком габаритное оборудование. В вашем доме он не займет много места. Ведь по размеру он сопоставим, например, с обычным твердотопливным котлом. Подключить к нему внутренний контур вашего дома – задача не сложная. Вообще-то делается всё точно так же, как и при организации отопления с использованием традиционных источников тепла. Главная трудность – устройство внешнего контура.

Такое расположение дома относительно пруда встречается чаще. Главное, чтобы водоём был не дальше, чем в 100 метрах от коттеджа

Лучшим вариантом будет использование водоёма, если такой найдется на расстоянии не более 100 метров. Необходимо, чтобы его площадь превышала 200 квадратных метров, а глубина – 3 метра, составляющие средний параметр промерзания. Если этот водоём вам не принадлежит, то проблемой может стать получение разрешения на его использование.

Если же водоём – это пруд, который находится у вас в собственности, то дело упрощается. Воду из пруда можно временно откачать. Тогда работы на его дне можно будет выполнять легко: нужно будет уложить трубы по спирали, закрепив их в этом положении. Земляные работы понадобятся только для рытья траншеи, которая нужна будет для присоединения внешнего контура к тепловому насосу.

После выполнения всех работ, пруд может быть снова заполнен водой. В ближайшие лет сто внешний теплообменник должен работать исправно и не доставлять хлопот его владельцу.

Если в вашем распоряжении оказался земельный участок, на котором вам только предстоит возводить жильё и растить сад, имеет смысл распланировать горизонтальный теплообменник грунтового типа. Для этого следует сделать предварительный расчет площади будущего коллектора, исходя из параметров, которые уже указаны выше: 250-300 квадратных метров коллектора на 100 кв. метров отапливаемой площади дома.