Умный дом или игрушка для мужчин: контроль температур

в 9:37, , рубрики: diy или сделай сам, будущее здесь, Интернет вещей, комфорт, контроль температуры, умный дом

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 +5С. А нужен ли он тем, кто постоянно там проживает или тем, у кого есть возможность поддержания там температуры в районе +20С?

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?

Умный дом или игрушка для мужчин: контроль температур - 1


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 +10С первый датчик уже показывал снижение температуры на 1С, второй на 0,5С, метеостанция же показала снижение всего на 0,1С. 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 0,1С, потом все опять нагрелось, и она опять поднялась на 0,1С, 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 +23С и может быть жарко при температуре +21С. Тут можно только посоветовать одеваться по самочувствию. Иногда, замерзая, достаточно просто посмотреть на градусник и, увидев, что температура +23С – 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.

Умный дом или игрушка для мужчин: контроль температур - 2

Ночью похолодало, температура несколько раз опускалась ниже 22С. На картинке ниже подробно выбрано это время. В кратковременные переходы ниже 22С включался электротермический сервопривод, открывающий радиатор отопления. Иногда он не успевал полностью открыться, как температура становилась уже выше установленной в 22,1С для отключения привода. Он начинал закрываться, и температура опять падала ниже 22С. 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.

Умный дом или игрушка для мужчин: контроль температур - 3

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 2-3С 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 2С приводит к 15% перерасхода энергии при разности температур в доме и на улице 40С. Т.е., например, вы хотите поддерживать температуру на уровне 22С. На улице -20С. 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 10С (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 22С, а до 30С 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 21,9С начался нагрев теплоносителя, а на улице -20С. 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 +22С. Ну 21,9С. А реально будет +20С. 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 2-3С. А термометр по привычке будет показывать +22,2С при реальной температуре уже +24С и выше.

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

Автор: Sergey_Tokarev

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля