Устройства удаленного контроля и поддержания температуры в доме

Сегодня мы поговорим о возможности автоматизации управлением котлами отопления в загородном доме. Ведь на сегодняшний день нет никакой проблемы обеспечить удалённую диспетчеризацию бытовых систем, в том числе и отопления, обеспечив экономию и высокий уровень комфорта.

Цели удалённого управления

Как часто среднестатистический житель загородного дома подходит к котлу отопления? Если это газовый или электрический агрегат, то внимание ему уделяется минимальное. Благодаря современным устройствам автоматики возможна автономная работа котла в течение весьма и весьма продолжительного времени. Лишь в сильные морозы хочется поддать огоньку дабы ещё сильнее ощутить этот приятный контраст: за окном снег и ветер, а в доме тепло и уютно. Но ведь удалённая диспетчеризация существует, так какие задачи она решает?

Начать следует с того, что существует два режима работы отопления: экономичный и комфортный. Если жильцы дома отсутствуют по 10–12 часов в сутки, зачем поддерживать оптимальные 23 °С, если можно установить температуру, достаточную для сохранности комнатных растений и домашних животных? А если система будет работать в сберегающем режиме во время отсутствия хозяев, как обеспечить быстрый выход на номинальную мощность чтобы не возвращаться каждый раз в полуостывший дом? Конечно, можно использовать управление таймингом, но редкий человек может похвастать чётким и однородным графиком. Итак, первая цель удалённого управления отоплением — оперативное изменение мощности нагрева.

Другой аспект кроется в стабильности работы системы. Сколь надёжным и качественным бы ни было котельное оборудование, вероятность аварии всё же не нулевая. Падение давления, остановка циркуляции, утечки газа — потенциально все эти явления достаточно сильно пугают. Если котельная на долгое время остается без присмотра, то удалённая диспетчеризация обеспечивает свою вторую важную функцию — контроль за работоспособностью системы и оповещение пользователя о неполадках. Ну а третья функция — возможность удалённого устранения неполадок или предотвращения последствий аварии.

Вид топлива и режимы работы

Электроника предоставляет огромный спектр решений разного уровня сложности, в том числе и управляемых на больших расстояниях. Однако есть большая разница в том, с каким типом системы отопления приходится иметь дело, это прямо определяет комплектность и стоимость оборудования.

Проще всего управлять электрическими котлами: один или несколько нагревательных элементов могут коммутироваться простейшим контактным или твёрдотельным реле. Дополнительная коммутация может использоваться для управления устройствами принудительной циркуляции. Ни утечек газа, ни затухания твёрдотопливной камеры сгорания произойти не может.

Если источником энергии для отопления выбран газ, котельная относится к объектам повышенной опасности. Обратная тяга может потушить горелку, что неисправная автоматика благополучно проигнорирует. Удалённое управление позволит отключить подачу газа или разжечь котел заново, а если это невозможно — слить воду из системы во избежание её замерзания.

Сложнее прочих управлять системами отопления на твёрдом топливе. Здесь требуется контроль за автоматической подачей горючего, крайне важно поддерживать постоянную циркуляцию, чтобы теплоноситель не закипел. Но и в этом плане устройства диспетчеризации справляются на ура: в конце концов, всем управляют электромеханические устройства, а в их работу весьма просто вмешаться удалённо.

Электрические котлы

Удалённое управление электрическим котлом входит в разряд наиболее бюджетных проектов. В зависимости от конфигурации и режимов работы системы можно предложить несколько вариантов.

Для отопления без регулировки мощности, где проблема замерзания не актуальна, то есть для гидросистем на антифризе, а также воздушных и конвекционных. В таких случаях все задачи решаются примитивно — «умной» розеткой, умеющей принимать GSM сообщения (Домовой, Sokol). Цена вопроса — в среднем от 300 до 1000 рублей, разница в стоимости обусловлена как отличиями по качеству и коммутируемой нагрузке, так и наличием дополнительных функций. Например, розетка может иметь встроенный термостат или таймер, а также автономный источник питания. У некоторых моделей имеется возможность подключения к мобильным устройствам для более простой настройки режимов работы. Большинство изделий обеспечивают обратную связь с пользователем, в частности такие розетки способны уведомить о корректном исполнении команды или отсутствии электричества на объекте.

Для многоступенчатых котлов и прочих нагревательных приборов с несколькими активными элементами можно использовать несколько розеток, но лучше установить одну многоканальную (Elgato, Polygator) — так называемый ребутер. Эти устройства выпускаются в большом спектре конфигураций — как обычные множители для штепсельных вилок, так и для монтажа на DIN рейку. Принцип работы тот же: удалённое управление нагрузкой путём отправки СМС с кодом инструкции или звонком. Здесь уже можно реализовать довольно интересные алгоритмы работы, такие как включение дополнительного контура нагрева с отдельной системой термоконтроля. Достаточно будет только внести небольшие изменения в схему электрических соединений котла, подключив отдельные ТЭНы к разным каналам.

Газовые котельные

В отличие от электрических, газовые системы отопления требуют от удалённой диспетчерезации не только приёма команд, но и качественной обратной связи. Поскольку непосредственного управления высокой нагрузкой не требуется, то и решения описанного выше класса не вполне применимы. Оптимальным выходом из ситуации будет использование модульного коммутатора с 3–4 контактными группами, управляемого по одному из проводных интерфейсов (RS-232, 1-wire и т.д.). Передача сообщений может производиться как по GSM каналу, так и посредством связи с ПК, установленным на объекте. Обычно в целях повышенной надёжности организуют основной и резервный канал.

Диапазон цен для систем диспетчеризации газовых котельных невероятно широк. В нижнем ценовом сегменте расположились устройства от бюджетных «Кситалов» за 7–8 тысяч рублей до более дружелюбных к неподготовленному пользователю Segnetics за 15–20 тысяч рублей. К среднему звену относятся отечественные комплексы автоматизации ОВЕН, комплект устройств может обойтись в 20–30 тысяч рублей. Наиболее сложные системы стоимостью более 50–70 тысяч рублей применяются в модульных котельных общего пользования: с одной стороны диспетчеризация уведомляет обслуживающую организацию о статусе системы, с другой — пользователи на своё усмотрение управляют отдельными частями коллекторного узла. Подобного рода решения — это не просто набор устройств «из коробки», в этой категории работают производители оборудования котельных типа РОСС и Viessman, предоставляя потребителю комплексный проект и проводя монтаж, настройку и обслуживание системы силами квалифицированного персонала.

По сути своей подобные устройства — обычные блоки сигнализации, имеющие от 6 до 20 зон контроля и способные управлять 3–5 группами сухих контактов. Всего существует две популярные архитектуры такого рода систем. «Кситал», к примеру, это специализированные блоки автоматизации котельных, которые изначально рассчитаны на подключение типовых датчиков температуры, загазованности, детекторов дыма и пламени. В свою очередь системы типа Segnetics и ОВЕН базируются на свободно программируемых контроллерах, которые могут дополняться устройствами связи и отдельными блоками коммутации. Их главная особенность — возможность подключения нетипичных датчиков и управления исполнительными устройствами совершенно разного типа.

Основное отличие между представителями последней группы в наличии удобного пользовательского интерфейса: Segnetics легко настраивается при подключении к ПК или мобильным устройствам, а вот комплексы ОВЕН требуют более серьёзного инженерного подхода, включая написание собственных прошивок на высокоуровневых языках программирования. Какой выбор сделать для себя — зависит от сложности устройства котлового агрегата и обвязки котельной. Так, самого простого блока «Кситал» будет достаточно для полного контроля за работой парапетных и дымоходных котлов малой мощности (до 40 кВт), ОВЕН же используется в котельных с параллельным подключением агрегатов, либо в централизованных системах воздушного отопления и кондиционирования.

Управление отоплением на твёрдом топливе

Свободно конфигурируемые системы управления оптимально подходят для котельных на твёрдом топливе, а также установок, связанных с устройствами генерации биогаза. Причина тому очевидна: подобные котельные изначально рассчитаны на работу в присутствии оператора и, как правило, имеют индивидуальную схему настройки режимов работы.

Так, для простейшего твёрдотопливного котла требуется регулировка притока и тяги, контроль за температурой не только воздуха в помещении, но также теплоносителя на входе и выходе из котла. Дополнительно следует тщательно следить за работой системы циркуляции путём дифференциального измерения давлений на входе и выходе рециркуляционного узла. Включение в комплекс газоанализаторов также не будет лишним, дополнительно стоит учитывать и температуру продуктов сгорания. Вторичной функцией подобных систем диспетчеризации можно назвать обеспечение экономичного расхода топлива и оптимальных режимов его сжигания в зависимости от желаемой температуры и погоды за окном.

Важно подчеркнуть, что полный прямой контроль за каждым узлом котельной будет излишним для рядового пользователя. Поэтому для управления отоплением на твёрдом топливе используют комплексы из двух узлов: приёма команд, представленных GSM приёмником или интернет-маршрутизатором, а также программно-вычислительного комплекса, который настраивается один раз, а после обеспечивает правильную интерпретацию команд.

Дополнительную сложность вносит разнообразие исполнительных механизмов. Для управления задвижками и шиберами применяют сервоприводы, производительность дымососов и дутьевых вентиляторов и циркуляционных насосов обычно регулируется преобразователем частоты или ШИМ. Сложная архитектура системы обязывает заказывать не отдельные модули автоматики, а готовый комплекс оборудования. Впрочем, большинство поставщиков подобных систем предоставляют такого рода услуги за вполне умеренную цену: типовые проекты около 30–40 тысяч рублей, включая стоимость оборудования, а вот автоматизация нетипичной котельной с автоматической подачей топлива может обойтись более 50 тысяч рублей при мощности до 100 кВт.

Специальные функции

В качестве итога разберём, какие функции систем диспетчеризации строго обязательны, какова логика действия подобных устройств и какие существуют дополнительные возможности. Итак, при выборе автоматики с удалённым управлением следует отдавать предпочтение тем продуктам, в которых предусмотрены следующие функции:

• наличие резервного канала связи;
• сторожевой таймер, перезагружающий систему при зависании;
• опрос отдельных зон контроля;
• удалённое управление контактными группами и достаточное их количество;
• уведомление об изменении состояния системы;
• обратная связь, отправка сообщений о принятии и исполнении команд.

Дополнительные возможности модуля диспетчеризации должны определяться в соответствии с особенностями устройства системы отопления. Так, для жидкостных систем отопления рекомендуется наличие защиты от протечек: датчиков влажности и электронного манометра, способного фиксировать продолжительное падение давления. Для открытых систем отопления желателен контроль за уровнем жидкости в расширительном баке.

Особое внимание нужно уделить слежению за работой устройств принудительной циркуляции. Если котел технически не способен отключить нагрев при достижении критической температуры, свидетельством перегрева могут быть лишь показания датчика температуры на трубе подачи, которые блок управления получает с существенной задержкой. В таких случаях необходимо удалённо остановить нагрев путём прекращения подачи топлива или воздуха, а при наличии риска замерзания теплоносителя — слить его.

Для систем удалённого контроля предпочтительно наличие автоматического реагирования на нештатные показания датчиков. Например, автоматика сама должна корректировать скорость циркуляции в зависимости от температуры теплоносителя в подаче и обратке, пользователю же должны приходить только уведомления о критических состояниях. В целом можно сказать, что важнейшая польза от использования рассмотренных нами систем — своевременность поступления информации о поломках, что позволяет не только максимально оперативно принять личное участие в устранении аварии, но также приобрести замену неисправным комплектующим или вызвать специалиста при необходимости.

рмнт.ру