Pull to refresh

Умный дом или игрушка для мужчин: контроль температур

Reading time 6 min
Views 39K
Хотел продолжить цикл статей про умный дом выбором системы отопления, т.к. впереди зима, и опрос в одной из предыдущих моих статей показал, что 32% читателей интересна эта тема. Но, подготовив статью, задумался, что сначала нужно договориться о базовых вещах, таких как контроль температур, как он устроен, с какой точностью и скоростью его следует вести, а также контроль электричества и зачем он нужен.

Контроль температур в загородном доме точно нужен тем, кто часто приезжает туда по выходным и праздникам. Также тем, кто не опускает там температуру ниже +5°C. А нужен ли он тем, кто постоянно там проживает или тем, у кого есть возможность поддержания там температуры в районе +20°C?

На вопрос, нужен ли вам умный дом, часто получаешь ответ: у меня котел, температура постоянная, живу в доме постоянно, зачем мне умный дом?

И правда, думаешь, зачем ему еще что-то? Но в глубине сознания гложет мысль, что не может котел с теплыми полами и/или радиаторами дать постоянную температуру в доме из-за высокой инерции. Но ведь человек же говорит, что температура постоянная и нет оснований не доверять ему. Ведь он смотрит на метеостанцию, по его словам. Как тут не поверить?




И тут я провел эксперимент. Надо сказать, случайно. Поставил 2 разных датчика и метеостанцию рядом. Откалибровал и стал наблюдать за показаниями. Один датчик совершенно «голый», без коробки и других изоляционных материалов. Другой в коробочке, уже серьезный, целая плата. Ну и обычная метеостанция. Оказалось, что первый датчик ну очень чувствительный (что и не удивительно). Второй сильно «тормознутее» первого. Ну а метеостанция так и вообще нехотя реагировала на открывание балконной двери. После 3 минут проветривания при температуре на улице около +10°C первый датчик уже показывал снижение температуры на 1°C, второй на 0,5°C, метеостанция же показала снижение всего на 0,1°C. На рисунке показано поведение 2-х датчиков. Запаздывание одного от другого составляет от 10 минут до получаса и даже часа.

Датчики такие разные не потому, что кто-то из них плохой или хороший. А потому, что цели этих измерений разные. Есть специальные требования по установке термометров, типа вешать их только на уровне 1,5-2 м на внутренней стене вдали от солнца и дверей и т.п. Но нет требований по скорости измерений. Да и не может их быть, т.к. в разных случаях они разные. Так вот, тот человек, который греется котлом смотрит на метеостанцию с сильно заторможенной реакцией, и, возможно, еще и с низкой точностью. И хорошо еще, если это цифровая метеостанция, а не аналоговый (спиртовой настенный градусник). В случае с аналоговым вообще все понятно. Там точности и скорости можно не ждать. А цифровая метеостанция может показывать только в целых градусах (без десятых и сотых) или с десятыми. Но человек может «считывать» с округлением до целых чисел. Да еще и метеостанция может сильно запаздывать, как в моем случае. Я открыл дверь балкона, проветрил 5 минут и закрыл. Метеостанция снизила показания на 0,1°C, потом все опять нагрелось, и она опять поднялась на 0,1°C, как будто ничего и не происходило.

Так вот, о чем собственно и хочется сказать, что все датчики правильные, но нужно ли так точно и быстро измерять температуру? До какой точности нужно уметь её измерять и с какой скоростью? Или во мне это говорит перфекционист?

Давайте разбираться. Речь у нас идет о комфорте во всех его смыслах. Для комфорта лучше всего держать температуру точно на одном уровне, вне зависимости от открытого-закрытого окна, двери и т.п. Днем может быть одна температура, ночью – другая. Наше самочувствие может быть разным при одной и той же температуре. Может быть холодно при температуре +23°C и может быть жарко при температуре +21°C. Тут можно только посоветовать одеваться по самочувствию. Иногда, замерзая, достаточно просто посмотреть на градусник и, увидев, что температура +23°C – сразу согреться. Но это уже самокопание. Другая тема.

Температура должна быть объективно постоянной в каком-то определенном месте. Например, ночью в спальне – около кровати, а не рядом с обогревателем. Днем на кухне — вдали от солнца и кухонной плиты.

Итак, приходим к пониманию, что температура должна быть объективно постоянной. Желательно с высокой точностью и скоростью. При открывании окна, почти сразу же должен включаться безынерционной прибор обогрева необходимой мощности с адекватной компенсацией теплопотерь. При закрывании – выключаться. При этом он должен не мешать нам спать. Если он будет включаться-выключаться каждые 2-3 секунды, мы просто не заснем, это не комфортно. И это повод для следующих раздумий.

В примере на рисунке ниже показаны сутки управления радиатором центрального отопления на кухне в городской квартире. Сторона солнечная, поэтому днем батарея отключена. Окно стоит на микропроветривании. Сильных порывов ветра нет.



Ночью похолодало, температура несколько раз опускалась ниже 22°C. На картинке ниже подробно выбрано это время. В кратковременные переходы ниже 22°C включался электротермический сервопривод, открывающий радиатор отопления. Иногда он не успевал полностью открыться, как температура становилась уже выше установленной в 22,1°C для отключения привода. Он начинал закрываться, и температура опять падала ниже 22°C. Получается, что в некоторые моменты сервопривод находился в состоянии неполного открытия. Т.к. это кухня, ночью можно включать-выключать сервопривод хоть на несколько секунд. Никому это не помешает спать. Сам сервопривод беззвучный, но управляемая розетка чуть щелкает при включении-выключении.



Приборы обогрева есть разные. Это может быть радиатор центрального отопления, теплый пол, масляный или инфракрасный обогреватель и многое другое. Всеми ими можно управлять с помощью умного дома. Самый безынерционный из них – инфракрасный. Но он светится ночью (карбоновый). Каждые 2-3 секунды включение и выключение тоже не поможет засыпанию, т.к. будет щелкать и розетка, и обогреватель. Есть тепловентиляторы, но они тоже будут мешать спать своими вентиляторами. Остаются масляные обогреватели и радиаторы отопления с теплыми полами. Они достаточно бесшумные, но уж очень инерционные. Поэтому в каждой комнате и даже в разное время суток можно использовать разные виды обогрева. Можно даже комбинировать: теплые полы и радиаторы отопления можно держать на низких температурах, скажем, на 2-3°C ниже целевых показателей, а догреваться уже точными обогревателями. В принципе, как я заметил, многие так и делают. У многих, у кого есть теплые полы и/или радиаторы отопления, стоят еще и обычные электрические обогреватели.

Еще одна сторона поддержания точности температуры – энергоэффективность. Известно, что увеличение температуры на 2°C приводит к 15% перерасхода энергии при разности температур в доме и на улице 40°C. Т.е., например, вы хотите поддерживать температуру на уровне 22°C. На улице -20°C. Котел нагревает теплоноситель, который потом идет в теплый пол и/или в радиаторы. Объем теплоносителя составляет 100-150 литров. Чтобы его весь нагреть, скажем, на 10°C (с 50 до 60), потребуется, скажем, минут 15. Этот теплоноситель расходится по дому и нагревает материалы вокруг себя (полы, радиаторы, воздух и т.п.). Это огромная масса. И эта масса прогреется, скажем еще за 15 минут. И нагреется она не до 22°C, а до 30°C или даже выше. У вас стоит датчик теплого пола с низкой скоростью реакции и невысокой точностью. Хорошо, если цифровой. Через 15+15=30 минут до него дойдет изменение температуры, а он еще минуты 3 будет думать. Потом, поняв, что уже хватит, он дает команду контроллеру отключить обогрев. Команда подается на электротермический аналоговый сервопривод, который по паспорту отрабатывает цикл включения-выключения за 5 минут. Он перекрывает нужный контур в течение 3+5=8 минут, а нагретая до 30С вокруг масса греется дальше от теплоносителя с температурой 60С.

А теперь вопрос. До каких значений опустится температура, пока нагревается теплоноситель и та самая масса: 20-30 минут? Если при 21,9°C начался нагрев теплоносителя, а на улице -20°C. Вполне может быть, что температура реально опустится на 2С на небольшой промежуток времени. А термометр этого не увидит из-за его тормознутости и/или не совсем правильной установки. На взгляд, на метеостанции будет видно +22°C. Ну 21,9°C. А реально будет +20°C. Так потом начнется обратное действие. Все нагреется через 15+15+3+5=38 минут и не скоро реально отключится из-за большой нагретой массы. Это означает, что после принятия контроллером решения об отключения нагрева теплоносителя, дом нагреется выше установленной температуры на те же 2-3°C. А термометр по привычке будет показывать +22,2°C при реальной температуре уже +24°C и выше.

Вот так и создается впечатление, что температура постоянная, судя по показаниям метеостанции. А реально она скачет на ±2°C. Т.е. диапазон изменений температур составит 4-5°C. При этом +2°C – чистый перерасход (-15% рублей из кармана), а -2°C – это дискомфорт. Вот и получается дополнительно к нашему самочувствию еще и объективный фактор прыжков температуры. И так-то бывает холодно при +23°C, а тут еще и реально температура всего-то +21°C. Т.е. и комфорта нет и деньги лишние уходят на обогрев улицы.

Температурный датчик, по которому работает контроллер котла установлен в одном месте и с одной точностью и скоростью реакции, датчик метеостанции находится совершенно в другом месте. И время его реакции, и его точность сильно могут отличаться от того датчика.

Все это и влияет на комфорт и энергосбережение, хотя на первый взгляд, температура нормальная, постоянная, к тому же уже и привык к этому. В любом случае, если котел уже стоит, оборудование работает исправно, то вопросов нет. А если дом новый и системы отопления еще нет? Вот это повод подумать.

Никакой супер умный дом не сможет быть комфортным по температуре, если неправильно установить датчик температуры и/или использовать инерционные приборы отопления.

В заключении хочу сделать вывод: температуру надо знать объективную, точную и с высокой скоростью. Высокую скорость и точность всегда можно понизить логикой контроллера и/или исполнительного модуля. Наоборот – никак. Тогда теплопотери снизятся и комфорт повысится.

Вышла следующая статья Умный дом или игрушка для мужчин: контроль электричества
Only registered users can participate in poll. Log in, please.
Выбор системы отопления
43.14% Живу постоянно, у меня есть котел, я им полностью доволен; 44
3.92% Бываю по выходным, у меня есть котел, я им полностью доволен; 4
0.98% Не живу зимой, у меня есть котел, я им полностью доволен; 1
2.94% Живу постоянно, греюсь электрическими обогревателями, полностью доволен; 3
5.88% Бываю по выходным, греюсь электрическими обогревателями, полностью доволен; 6
1.96% Не живу зимой, греюсь электрическими обогревателями до +5, полностью доволен; 2
12.75% Живу постоянно, у меня есть котел, я им не доволен; 13
0.98% Бываю по выходным, у меня есть котел, я им не доволен; 1
0% Не живу зимой, у меня есть котел, я им не доволен; 0
2.94% Живу постоянно, греюсь электрическими обогревателями, не доволен; 3
1.96% Бываю по выходным, греюсь электрическими обогревателями, не доволен; 2
1.96% Не живу зимой, греюсь электрическими обогревателями до +5, не доволен; 2
0.98% Совмещаю обогрев котлом с электрическими обогревателями; 1
19.61% Другое. 20
102 users voted. 88 users abstained.
Tags:
Hubs:
+11
Comments 69
Comments Comments 69

Articles