Jak sterować ogrzewaniem?

Jak wiemy, nawet najnowocześniejszy system grzewczy, bez odpowiedniego sterowania, nie przyniesie nam korzyści w postaci komfortu cieplnego i oszczędności finansowych. Dlatego tak ważną rolę spełniają elektroniczne urządzenia sterujące, które zapewnią odpowiednią pracę źródła ciepła z uwzględnieniem indywidualnych wymagań użytkowników systemu grzewczego.

Korzyści jakie zyskamy dzięki odpowiednio dobranemu systemowi sterowania ogrzewaniem dotyczą nie tylko komfortu cieplnego, ale również oszczędności o charakterze ekonomicznym. Na uwagę zasługuje czułość, dokładność oraz prosta obsługa nowoczesnych sterowników i czujników. Łatwo możemy więc ustawić temperaturę z uwzględnieniem określonych poziomów i czynników zewnętrznych. Do wyboru mamy na przykład tryby pracy takie jak dzienny, nocny i przeciwzamrożeniowy. Dzięki precyzji poszczególnych elementów systemu pomiarowego regulacja temperatury ogrzewania odbywa się z dokładnością nawet do 0,25°C. Podaje się, że dzięki sterownikom zyskamy oszczędności energii wynoszące nawet 30%. Wynikają one przede wszystkim z możliwości dostosowania systemu grzewczego do stylu życia domowników. Za pomocą wyświetlacza jesteśmy informowani między innymi o temperaturze wewnętrznej i zewnętrznej, realizowanym programie a także o aktualnej dacie i godzinie. Tyle w skrócie o systemach sterowania. Przyjrzyjmy się więc nieco bliżej rozwiązaniom tego typu.

Przewodem

Najprostsze sterowniki, przeznaczone do instalacji c.o., stanowią elektroniczne regulatory, które sygnalizują pracę urządzenia grzewczego. Nastawa temperatury odbywa się w zakresie od 5 do 30°C, z możliwością obniżenia temperatury o 3°C w cyklu dobowym na 6 godzin. Dokładność regulacji wynosi 1°C. Nieco bardziej zaawansowane modele bazują, już nie na sygnalizacji LED, ale na wyświetlaczu LCD. Zasilanie opiera się na własnym źródle energii elektrycznej. Istotną rolę odgrywa również wyłącznik termostatu. Temperatura mierzona jest w zakresie od 0 do 40°C z dokładnością wynoszącą 0,5°C. Regulację temperatury można przeprowadzić od 5 do 35°C, również co 0,5°C. Na wyświetlaczu użytkownik informowany jest o aktualnej temperaturze i stanie pracy źródła ciepła. W niektórych modelach przewidziano funkcję, dzięki której zliczany jest czas pracy urządzenia grzewczego. Przydatne rozwiązanie stanowi również możliwość regulowania czułości temperatury co 0,5, 1, 1,5 lub 2°C.

… i w eterze

Sterowanie systemem grzewczym bazować może również na bezprzewodowych technologiach wymiany danych. Typowy system sterowania drogą radiową składa się z regulatora temperatury oraz odbiornika. Nowoczesne regulatory bazują na technologii mikroprocesorowej. Odbiorniki są natomiast instalowane przy urządzeniu grzewczym. W zaawansowanych kontrolerach uwzględnia się źródła zasilania pracujące nawet 20 lat. Istotne jest, że niektóre odbiorniki mogą pracować pod obciążeniem wynoszącym nawet 16 A, co uzyskano dzięki zastosowaniu odpowiednich przekaźników z niskoiskrowym przełączaniem napięcia sieci. Na uwagę zasługuje odporność na zakłócenia w komunikacji, pochodzące od innych urządzeń radiowych. Stąd też w niektórych produktach przewiduje się pracę na częstotliwości 868 MHz z wykorzystaniem krótkiej, szyfrowanej transmisji w blokach, trwających 4 ms.

A jak przebiega wymiana danych w przypadku zerwania transmisji? Otóż, regulator, który zainstalowany jest przy źródle ciepła będzie samoczynnie realizował cykl z ostatnich 24 h bez pogorszenia komfortu cieplnego w domu.

Sterowanie termostatami

Urządzenia sterowania radiowego uwzględniono również w nadzorowaniu pracy ogrzewania podłogowego. Tym sposobem zyskuje się możliwość stworzenia kompleksowego systemu sterującego bez prowadzenia przewodów. Typowy zestaw składa się z termostatu, który montowany jest w pomieszczeniu, a także odbiornika i głowicy termoelektrycznej. Termostat najczęściej instalowany jest w pomieszczeniu, w którym będzie sterowana temperatura podłogi. W termostatach przewidziano czujniki temperatury oraz przekaźniki. Za pomocą radiowej transmisji danych do odbiornika, umieszczonego w szafce rozdzielacza, wysyłane są informacje o żądanej temperaturze.

Najprostsze termostaty wyposażono w pokrętło, przeznaczone do regulowania temperatury. Przydatne rozwiązanie stanowią termostaty z wyświetlaczem. To właśnie dzięki niemu użytkownik informowany jest o trybie pracy systemu ogrzewania oraz o aktualnej temperaturze. W zaawansowanych termostatach przewidziano program tygodniowy. Pozwala on na zaplanowanie cyklu ogrzewania w pomieszczeniu z dokładnością do jednej minuty. Oprócz tego przewidziano gotowe tryby pracy. Istnieje również możliwość samodzielnego zaprogramowania czasu zmiany wartości temperatury. Tym sposobem zyskamy oszczędność energii. Wynika ona stąd, że ogrzewanie nie pracuje z maksymalną mocą, na przykład podczas nieobecności domowników. Zmiana temperatury w pomieszczeniu opiera się na temperaturze podłogi lub powietrza. W łazience z pewnością zda egzamin sterowanie bazujące na temperaturze podłogi.

Zapanować nad ogniem

Nowoczesne rozwiązania, bazujące na automatyce, znajdują również zastosowanie w kotłach na paliwo stałe. Kotłem możemy na przykład sterować poprzez SMS i internet. Rzecz jasna nastawianie parametrów pieca można przeprowadzić także za pomocą panelu pokojowego. Automatyka nowoczesnych kotłów jest w stanie sterować również zaworami mieszającymi. Przyda się także możliwość programowania godzinnego i tygodniowego. Komfort użytkowania poprawi z pewnością współpraca z czujnikiem pogodowym. Nowoczesne kotły na paliwa stałe obsługują c.w.u. Odpowiednie programy pozwalają na użytkowanie w trybie letnim lub zimowym. Bezpieczeństwo użytkowania poprawi natomiast zabezpieczenie przed cofaniem się płomienia. Oprócz tego przewidziano odpowiednie czujniki i systemy, dzięki którym zapewniona jest ochrona przed przegrzaniem kotła. Automatyka kontroluje ruch i temperaturę ślimaka. To właśnie dzięki odpowiednim rozwiązaniom z zakresu automatyki uzyskuje się wysoką efektywność spalania i sprawność osiągającą do 6%. W niektórych modelach przewidziano system równoważenia ciśnień powietrza w retorcie. Zyskuje się więc zapobieganie cofaniu się dymu do zasobnika. Poszczególne elementy automatyki, w nowoczesnych kotłach na paliwa stałe, umożliwiają samoczynny dobór odpowiedniej dawki paliwa i powietrza, które jest niezbędne do spalania.

Kontrola nad piecami akumulacyjnymi

Do systemów sterujących piecami akumulacyjnymi zalicza się między innymi czujniki wewnętrzne i zewnętrzne, regulatory temperatury czy też regulatory z możliwością programowania nastaw na cały tydzień.

Jakie zatem korzyści zyskujemy stosując regulator do pieca akumulacyjnego? Otóż, przede wszystkim kluczową rolę odgrywa regulowanie ładowania oraz precyzyjne dobranie temperatury w pomieszczeniu. Nie bez znaczenia pozostaje także możliwość sterowania dogrzewaniem w oparciu o warunki zewnętrzne, co zapewniają pogodowe regulatory ładowania. To właśnie dzięki nim zyskuje się zoptymalizowanie kosztów eksploatacji akumulacyjnego systemu grzewczego. Wynika to stąd, że ładowanie ogrzewacza jest ściśle powiązane z temperaturą zewnętrzną. Urządzenia tego typu są w stanie sterować ładowaniem pieca bez funkcji czasowej. Mierzą one temperaturę powietrza na zewnątrz budynku za pomocą czujnika NTC.

Jeżeli chodzi o termostaty (regulatory), sterujące temperaturą w pomieszczeniu, to najprostszymi w budowie i obsłudze są urządzenia manualne. Elektroniczne sterowniki temperatury cechuje proporcjonalna regulacja zintegrowana. Działanie urządzeń tego typu opiera się na czterech trybach pracy oznaczonych jako komfort, ekonomiczny, przeciw zamarzaniu oraz wyłączenie.

Bardziej zaawansowanymi modelami są regulatory z programowaniem tygodniowym. W urządzeniach tych przewidziano programy tygodniowe lub dzienne a także program wakacyjny do 99 dni. Przyda się licznik czasu pracy systemu ogrzewania oraz wskaźnik rozładowania baterii. Za interesujące, a zarazem przydatne rozwiązanie, uznać możemy wyposażenie sterownika w wejście do zdalnego sterowania piecem akumulacyjnym za pomocą telefonu. Chcąc zdalnie sterować urządzeniem konieczne jest zainstalowanie dodatkowego modemu. Jeżeli sterowanie poprzez telefon jest włączone, na wyświetlaczu pojawi się odpowiedni symbol. Ogrzewanie przełączy się wtedy na tryb ochrony przed zamarzaniem.

W niektórych modelach przewidziano tryby pracy takie jak temperatura komfortowa, temperatura obniżona oraz temperatura ochrony przed zamarzaniem. Temperatura komfortowa stanowi temperaturę w pomieszczeniu, którą uznamy za najbardziej optymalną. Jako tryb pracy sterownika uwzględnić możemy również temperaturę obniżoną, jaką chcemy mieć podczas krótkiej nieobecności lub w nocy. Istotną rolę odgrywa również temperatura ochrony przed zamarzaniem, którą stanowi minimalna temperatura w pomieszczeniu podczas dłuższej nieobecności. Ważne jest, że w tym czasie pomieszczenia mają zapewnioną ochronę przed mrozem.

Sterowanie zintegrowane

Jak sterować systemem grzewczym, jeżeli w naszym domu pracują dwa źródła ciepła? Otóż, w takim przypadku zastosujmy urządzenia zintegrowanego sterowania. Interesujące rozwiązania w tym zakresie stanowią chociażby systemy, dzięki którym zyskuje się przewidywanie temperatury w płaszczu wodnym kominka. Sterowniki tego typu nadzorują wentylator nadmuchowy wkładu, przez co możliwe jest kontrolowanie procesu spalania i utrzymanie temperatury kominka na stałym poziomie. Minimalizowane jest więc ryzyko przegrzania wkładu. Ważną korzyścią w tym zakresie są również oszczędności i zwiększenie wydajności systemu. Gdy temperatura w kominku osiągnie określony poziom, sterownik włącza wentylator i usuwane są gazy, które mogą ulec samozapłonowi. Funkcja ta w niektórych modelach sterowników nazywana jest przedmuchem.

Przyda nam się również możliwość sterowania ładowaniem zasobnika c.w.u. System załącza jego ładowanie, jeżeli temperatura w zasobniku spadnie poniżej określonej wartości. Do wymiany danych z użytkownikiem przeznaczony jest wyświetlacz LCD. W niektórych modelach sterowników to właśnie na nim widoczny jest schemat pracy całej instalacji, łącznie z funkcjami realizowanymi przez poszczególne pompy i wentylatory.

Sterowanie ogrzewaniem coraz częściej nadzorowane jest przez systemy budynku inteligentnego (BMS). To właśnie dzięki rozwiązaniom tego typu dom dzielony jest na strefy grzewcze. W każdej z nich temperatura sterowana jest oddzielnie. Nocą przebywamy bowiem w sypialni, a w ciągu dnia w salonie, jadalni kuchni lub gabinecie. Stąd też w pomieszczeniach, w których nie przebywamy, system w sposób automatyczny obniży temperaturę o kilka stopni Celsjusza. Praktycy podkreślają, że w typowej instalacji grzewczej straty energii w dużej mierze wynikają ze zbędnego ogrzewania pomieszczeń. Zwróćmy uwagę, że obniżenie temperatury grzania o 1ºC pozwali nam na uzyskanie oszczędności w ogrzewaniu wynoszące od 6 do 10%.

Piotr Bartko
Doradca Techniczny
LARS

Kiedy i przy jakich uwarunkowaniach architektonicznych budynku wybrać sterowanie ogrzewaniem radiowe, a kiedy lepiej sprawdzi się tradycyjny przewód?

Wybór pomiędzy radiowym a przewodowym sterowaniem ogrzewaniem jest stosunkowo prosty – jeżeli modernizujemy istniejący dom a przewód łączący regulator i urządzenie grzewcze biegnie już w ścianie, możemy zdecydować się na regulatory przewodowe. Jest to najprostsze i najtańsze rozwiązanie. Projektując nowy dom także możemy to wziąć pod uwagę – niestety niewielu budujących o tym pamięta. Co wtedy? W tej sytuacji wybieramy regulator bezprzewodowy i unikamy tym samym kucia ścian. To wielka zaleta tego typu rozwiązania. Montaż jest bardzo krótki, a urządzenie jest wygodne w użytkowaniu.

Przeszkodą dla prawidłowej propagacji fal radiowych są metale przewodzące. Z tego względu w każdym budynku gęsto zbrojonym fale radiowe będą rozchodzić się trudniej. Każdy strop, z racji swojej konstrukcji, ograniczy w pewnym stopniu zasięg nadajników radiowych. Dla porównania zasięg nadajników w otwartej przestrzeni ze 100 m może zmaleć do 30 m w zamkniętych pomieszczeniach. Niemniej 30 m to nadal zasięg wystarczający do zastosowania regulatorów w większości budowanych domów i mieszkań.

Adam Jezierski