Доброго времени уважаемые обладатели домов и квартир. Моя первая статья в Дзене, прошу не судить строго - с удовольствием прочту наработки по управлению отоплением на Вашем опыте, приму к сведению, и какие то интересные выводы попробую применить у себя.
С чего все началось
- В 2014 году приобрел участок недалеко от Екатеринбурга
- В конце 2018 начали работу над проектом планировки, внешнего вида и дизайна интерьера
- В феврале месяце 2019 при минус 24 началось строительство
- В сентябре месяце 2019 заехали на постоянное проживание - в этот момент была закончена отделка санузла на первом этаже, все напольное покрытие 1 этажа и временная отделка лестницы на второй этаж
Характеристики
- Общая площадь дома по факту 135 м2
- Фундамент свайный буронабивной
- Стены 400мм пенобетон, фасадный утеплитель 100мм, штукатурка по фасаду.
- Высота потолков первого этажа 4.20 метра, большая остекленная галерея 4.2 м на 3м - больше 12 м2
- Высота потолков второго этажа - 2.8 метра
- Перекрытия - железобетонные плиты
- Чердачное перекрытие - дерево, утеплено каменной ватой 250мм
- Отопление - газовый котел 24кВт, резервный электрический котел 14кВт
- Коммуникации - в дом заведено электричество 15кВт, 3 фазы и газ
Ну вот, теперь представление о сооружении есть перейдем к теме статьи.
Структура отопления и горячего водоснабжения
Первый этаж:
водяные теплые полы в стяжке, отделка керамогранитом - 6 контуров:
- три контура зал\кухня
- один в санузле
- один в гостевой
- один в прихожей
+ высокотемпературные подпольные конвекторы вдоль галереи
Второй этаж:
- в комнатах радиаторное отопление - биметаллические - под каждым окном - всего 4 штуки
- один радиатор на лестничной площадке, также под окном
- в санузле второго этажа - теплый пол
Гараж:
- два радиатора
Горячее водоснабжение:
- бойлер косвенного нагрева 200 литров
Что имеем
- Отопление низкотемпературное - теплые полы
- Высокотемпературное - радиаторы, бойлер косвенного нагрева, конвектора галереи
- Циркуляционные насосы:
1шт - радиаторы 2ого этажа
1шт - радиаторы гаража
1шт - коллектор теплого пола
1шт - бойлер
1шт - подпольные конвекторы вдоль всей галереи - Коллектор теплых полов
- Основной коллектор с гидрострелкой и смесительным узлом для теплого пола, ограничивающим температуру теплоносителя, подаваемого в коллектор теплого пола
Стандартная система управления отоплением
Стандартно, в частных домах система работает постоянно 24/7:
- работают насосы 24/7
- работает котел - если газовый то при потеплении начинает "тактовать" (кратковременное включение и выключение)
- В лучшем случае - имеется комнатный термостат, который управляет включением и отключением котла, в зависимости от заданной температуры помещения
- В лучшем случае - имеются термоголовки на радиаторах
- В лучшем случае - погодозависимое управление у котла
Что меня не устроило
- Постоянная работа насосов - даже, даже если в комнатах комфортная температура и котел уже отдыхает
- Постоянная работа котла при отсутствии необходимости запроса от потребителей
- Работа котла в режиме высокотемпературного отопления, когда потребитель только теплый пол
- Ручная регулировка контуров теплого пола - какие то помещения сильнее охлаждаются, в другие светит солнце - в разных помещения ситуация меняется в зависимости от ветра, солнца и как зажат контур на коллекторе, открытие окон, работа проветривателей
Как организовано управление у меня
При проектировании дома, мне были очевидны описанные выше проблемы и я постарался подготовится к их решению, предполагая, что пойду дальше и другие моменты поддающиеся автоматизации также буду постепенно делать, но пока про отопление.
Что было использовано для автоматизации
- На этапе разводки теплых полов в стяжку были заложены температурные датчики (ds1820) на каждый контур (100 рублей штука) - в целом, в стяжку закладывать не обязательно, но у меня была возможность и я ей воспользовался
- Те же датчики температуры в каждом помещении
- На коллектор теплого пола, на каждый контур поставлены электрические клапана (400 рублей штука) (при подаче напряжения они нагреваются и клапан полностью открывается, при отсутствии напряжения - остывают и контур закрывается), которые подключены к маломощным твердотельным реле с управлением 5 вольт (стоимость 8 канального - 600 рублей)
- На все насосы поставлены сборки маломощных твердотельных реле с управлением 5 вольт (стоимость 4 канального 400р + один одноканальный 150 рублей)
- Вместо комнатного термостата к котлам подключены сигнальные реле, с управлением 5 вольт
- На основной коллектор также поставлен датчик температуры (ds1820)
- Управляющие провода всех реле и 1 информационный провод от термодатчиков (т.к. датчики температуры цифровые ds1820 по протоколу 1 wire - то они все соединяются параллельно) сведены в щитовой гаража
- В роли управляющего контроллера выбран rasspbery pi 3 b+
- В роли программного обеспечения - Domoticz
В целом все приборы уложились в +-10000 рублей, точно не считал, цены привел на память.
Немного дальнейших действий
- Подключил все провода от реле и датчиков температуры
- в 2 клика ставим raspberyOS
- в 1 команду - Domoticz
- за недельку накидал алгоритмы управления всем "оркестром" =), и потом еще потихоньку дотачивал программные моменты
Что в итоге ? =)
Обращу внимание на температуру на улице, утром было -32, но солнышко теплое уже и температура поднялась до -11. При том что датчик находится с теневой стороны дома. При этом все отопление отдыхает.
Алгоритмы
- Включаем котел только когда есть потребители
- Если из потребителей только теплый пол - ограничиваем температуру теплоносителя в основном коллекторе 55 градусами - нет смысла греть больше, если нет высокотемпературых потребителей (батареи, бойлер, конвектора)
- Делаем шаговый алгоритм изменения температуры теплых полов в каждом помещении относительно выставленной температуры воздуха в этом помещении - тепловая инерция у стяжки большая, так что алгоритм плавный.
Температура воздуха опустилась ниже установленной - открываем клапан нужного контура увеличиваем температуру пола.
Температура воздуха достигла установленной - открыванием\закрыванием клапана поддерживаем установившуюся температуру пола с выставленным гистерезисом (установленная температура + 0.5 градусов в моем случае).
Температура стала расти выше установленной - снижаем температуру контура до установленного значения температуры воздуха - Пишем алгоритмы термостатирования - т.е. создаем программный термостат
- Если открыт хоть один контур теплого пола - включаем насос коллектора теплого пола
- Если сработал термостат гаража, бойлера, или комнат второго этажа - включаем соответствующий насос
- Если работает котел на нагрев, то потребители которые опустились ниже верхней границы гистерезиса - присоединяются к разбору теплоносителя
Итог
Не бойтесь экспериментировать, в целом вся автоматика стоила как один комнатный термостат для котла.
За 1.5 года ни одного отказа не было и продолжаю навешивать все новые функции на контроллер.
Температура в каждом помещении всегда комфортная, как выставил в программе.
Котел и насосы работают только когда они действительно нужны для поддержания температуры.
За вчера, при средней температуре за окном -21 (-32 ночью, -15 днем) - котел работал примерно 12 часов. В среднем 15 минут работы - 15 минут отдыха. Есть интервалы, где работал непрерывно час, полтора - когда бойлер включался или когда солнце садилось и нагревались полы. Есть такие же интервалы отдыха.
Читателям
- Прошу высказаться интересная ли статья
- Возможно как то скомкано получилось и нужно чему то более детальное внимание уделить при описании
- Возможно статья длинная
- Или у вас есть дельные советы на вашем опыте
- Что то хотите уточнить ? - тоже не стесняйтесь
- Если нужна помощь по теме - чем могу помогу