Přehled ovládání kotle – regulace tepla

Vytápění je nejdůležitějším systémem pro zajištění vnitřního bydlení a pohodlí. Ve stavebnictví tvoří velkou část nákladů právě projektování a instalace systémů vytápění a ohřevu TUV. Provozní náklady jsou nízké. Čím složitější je však topný systém, tím více je možností, jak snížit provozní náklady, aniž by došlo ke snížení komfortu.Řízení kotle tvoří komplex různých elektronických součástek a dílů. Vezměme si jako příklad základní komponenty používané k řízení plynových kotlů.Omezme se na ty, které jsou nezbytné pro regulaci: pro uživatele jsou důležité funkce, které systém nabízí, a jeho design, nikoli systémy samotné.

CENTRÁLNÍ ŘÍDICÍ MODUL

Název zařízení se u jednotlivých výrobců liší, ale základní myšlenka je stejná: zajišťuje fungování topného systému. Přítomnost a počet dalších prvků závisí na složitosti systému, ale centrální modul musí být přítomen v každém případě – je to „mozek“ systému. Zde jsou připojeny další komponenty: senzory, regulátory, bezpečnostní zařízení a řídicí jednotky.

U většiny nástěnných a podlahových kotlů je řídicí modul namontován přímo na spotřebiči. Často je modul umístěn také mimo kotel pomocí vhodných kabelů přípojnic : na vhodnějším místě pro ovládání – na stěně kotelny nebo dokonce v místnosti.

Co musí tento modul „umět“? Záleží na požadavcích. Minimální balení – ovládání hořáku, bezpečnostní systémy, alespoň jeden topný okruh a požadované nastavení teploty. Takový rozsah funkcí však mají jen některé malé závěsné plynové kotle „pro jednu nebo dvě místnosti“. Ve složitějších případech je zapotřebí složitější modul. Aniž bychom zabíhali do přílišných technických podrobností, uvedeme hlavní úlohy a zařízení, která by teoreticky mohla být k modulu připojena.

Topný systém může být nízkoteplotní nebo vysokoteplotní nebo kombinovaný , jednookruhový nebo víceokruhový, s různými čerpadly pro čerpání kapalin, s různými kontrolními čidly těmito vlastnostmi se ani nebudeme zabývat: počet a typ prvků závisí na konstrukci a vlastnostech kotle, hořáku a samotného systému . Je reálné připojit další senzory a pokojové regulátory, o kterých se zmíníme později. Často se používá systém ohřevu teplé vody ve spojení s topným systémem; méně často se používají další generátory tepla, jako jsou solární kolektory, tepelná čerpadla nebo topná tělesa. Všechny tyto činnosti musí být rovněž řízeny nebo alespoň koordinovány.

Je zřejmé, že úroveň sofistikovanosti řídicích modulů se ve všech těchto případech liší. Jednoduchý topný systém pravděpodobně nikdy nepotřebuje zbytečné funkce, zatímco složitější systém může mít i jiná než výše uvedená zařízení. I pro poměrně jednoduché malé kotle výrobci někdy nabízejí nejméně dva typy cenových modulů, první pro víceméně typické úlohy, druhý pro složitější a samozřejmě dražší . Složitější modely jsou vybaveny pomocnými výstupy pro připojení různých zařízení, zejména přídavných řídicích modulů. Tímto způsobem je možné vytvořit systém libovolné složitosti.

U kaskádových topných systémů systémy s více kotli se vyznačuje použitím řídicích modulů na každém kotli. Zde je obvyklý přístup, kdy je jeden modul určen jako hlavní a ostatní jako podřízené. Podřízené moduly se obvykle spouštějí bez ovládacího panelu: pro každý kotel není nutné ruční ovládání a systém může řídit nadřízený modul.

Všechny prvky řídicích systémů kotle spolu komunikují prostřednictvím sběrnic, je však možná i rádiová komunikace. Komunikační protokoly různých výrobců se liší, a proto je snazší očekávat interoperabilitu všech zařízení v systému, pokud jsou prvky objednány a instalovány jedním výrobcem a jedním poskytovatelem služeb. Různí výrobci chladičů spolu ne vždy spolupracují.

MODULY PRO OVLÁDÁNÍ MÍSTNOSTÍ

Jeden modul pro nastavení komfortu v obydlí s více místnostmi může být nedostatečný. Alespoň má smysl přidat další v hlavních obytných prostorech. Pokojové regulátory jsou připojeny k základnímu modulu pomocí kabelového nebo rádiového spojení. V praxi se jedná o stejné řídicí moduly, ale s menším počtem funkcí.

Nejjednodušší možností je pokojový termostat. Jednoduchý „knoflík“. Jeho hlavní nevýhoda je spojena se setrvačností topného systému: proces změny teploty trvá až několik hodin. Většina pokojových regulátorů je složitá, takže není třeba je programovat pro automatickou regulaci. Obvykle je lze naprogramovat tak, aby udržovaly teplotu automaticky podle přednastaveného programu který lze zvolit i bez návštěvy centrální jednotky , a lze je ovládat i ručně.

TEPLOTNÍ SENZORY

Hlavním cílem komplikace každého otopného systému je maximalizovat komfort při co nejnižší spotřebě tepelné energie. To vyžaduje teplotní čidla. Tímto způsobem lze systém realisticky naprogramovat pro automatickou regulaci.

Existují tři typy kontroly: „podle vody“, „podle teploty“ a „podle počasí“. Čím více možností regulace, tím nižší spotřeba tepla, tím lepší komfortní podmínky, ale tím vyšší cena systému.

Snímače teploty kapalin v okruzích vytápění a ohřevu TUV neuvažujeme – souvisí spíše s řídicím systémem kotle. Je také zřejmé, že pro dodávku vody při dané teplotě jsou zapotřebí akční členy: čerpadla a regulátory výkonu na každém okruhu.

Nejjednodušší způsob regulace, regulace „přes vodu“, se používá ve všech městských bytech s ústředním topením. Do radiátorů se přivádí voda o dané teplotě; teoreticky je na každém radiátoru regulátor kohoutek , ale v praxi se ho nikdo nedotýká. Ústřední topení má sice vlastní regulační systémy, ale neexistuje prakticky žádná zpětná vazba z domu k jeho obyvatelům; teplota vody je nastavena centrálně a uživatel ji nemůže regulovat. I když začne volat údržbářské firmě a nadávat, není zaručeno, že to v rozumné době povede k nějakým výsledkům. Toto nařízení je velmi setrvačné.

Pokud je systém doplněn snímači teploty v místnosti, existuje možnost úspor: jakmile je dosaženo požadované teploty, lze vytápění snížit a udržovat v nastavených mezích řízením teploty vody a výkonu jednotlivých okruhů. To je lepší, ale pouze v případě, že se venkovní teplota nemění. V systému je také setrvačnost, a čím lepší je izolace, tím později reaguje pokojový senzor na změny teploty v místnosti.

Nejpohodlnější a nejekonomičtější je ovládání v závislosti na počasí. K systému je připojen snímač venkovní teploty. Měla by být umístěna na venkovní stěně, nejlépe na severní nebo severozápadní stranu, chráněná před větrem a přímým slunečním světlem. Toto čidlo slouží k regulaci teploty vody v kotli v závislosti na venkovní teplotě. Ještě lepší je, když venkovní senzor funguje společně s vnitřními senzory.

Samotný snímač je levný, řídicí elektronika je také poměrně jednoduchá a je možné ušetřit až 20 až 30 % nákladů na řízení v závislosti na počasí.

PROGRAMOVÁNÍ SYSTÉMU

Celý systém vyžaduje po instalaci nastavení a existují dvě úrovně: úroveň serveru a vlastní úroveň. Zde je nejvhodnější analogie s počítačem: specialisté sestaví, nainstalují a odladí programy, pak uživatel získá přístupová práva, ale jen k několika málo nastavením, která jsou pro něj důležitá.

Servisní technik by měl nejprve zkontrolovat, zda všechny prvky fungují společně. Obvykle je veškerý potřebný software již nainstalován „doplněn“ do modulů. Některé standardní moduly vyžadují dodatečné přizpůsobení konkrétním podmínkám použití, většina je konfigurována automaticky, bez externího zásahu. Další nastavení zahrnuje nastavení přípustného rozsahu parametrů pro všechny prvky např. pokud má systém nízkoteplotní topný okruh, nastavení jeho teplotního limitu .

Různé programy vytápění slouží k zajištění komfortu a zároveň ke snížení nákladů. Snížení teploty v místnosti o jeden stupeň se obvykle považuje za úsporu 5-7 % energie na vytápění. Hlavním způsobem, jak ušetřit, je udržovat v každé místnosti optimální teplotu pokud to systém umožňuje podle předem nastaveného programu a mít možnost ji ručně regulovat.

Potřeba vytápění se liší v závislosti na denní době. Ráno a večer, kdy jsou všichni doma, je potřeba nejen teplo, ale také teplá voda. V noci je nejlepší snížit teplotu o několik stupňů. Do paměti lze uložit několik standardních programů ohřevu – uživatel si pouze vybere ten, který mu nejlépe vyhovuje. Standardní program vytápění zahrnuje jeden nebo více střídavých režimů nízkorychlostního a vysokorychlostního vytápění, někdy s různými teplotami během každého období. Často se stává, že ve všední dny není v pracovní době nikdo doma a o víkendech je potřeba jiný program vytápění. Mnoho systémů dokáže „vytvořit“ jeden nebo více „týdenních“ programů vytápění, abyste se nemuseli obtěžovat s přeprogramováním.

Pokud systém využívá vytápění v závislosti na počasí, vyžaduje také sestrojení teplotní křivky, t. e. Naprogramujte požadovanou teplotu vody v kotli určuje se pomocí čidla umístěného na libovolném místě systému, obvykle na vstupu nebo výstupu z kotle podle teploty venkovního vzduchu. Například topení musí být zapnuto, když je teplota vzduchu nižší než 20 °C. Toto je první bod křivky.

Pokud venkovní teplota klesne, je třeba topit více, ale o kolik více, závisí na podmínkách, zejména na tepelných ztrátách budovy: čím jsou vyšší, tím více tepla je třeba použít. V řídicí jednotce řídicího modulu je obvykle několik takových křivek a požadovanou lze zvolit podle konkrétních okolností. Po výběru křivky se nastaví teplota vody v kotli při nejnižší teplotě vzduchu v dané oblasti. Tím je konfigurace dokončena.

Spínací časy a nastavení teplotní křivky lze skutečně naprogramovat buď z uživatelské, nebo servisní úrovně. Některé systémy umožňují vytvářet vlastní topné programy, které doplňují standardní modely.

Programy vytápění jsou obzvláště výhodné, protože umožňují efektivní provoz systému v automatickém režimu. Pro ještě větší pohodlí je k dispozici několik dalších režimů. Většinu z nich lze snadno aktivovat ručně z řídicí jednotky.

Režim „zima/léto“ se nastavuje buď ručně, nebo automaticky s regulací v závislosti na počasí . Pokud systém zahrnuje okruh teplé vody, spotřebovává letní režim energii pouze na ohřev sanitární vody v zásobníku teplé vody; kotel lze také zcela vypnout. Pokud jste delší dobu mimo domov, je vhodné aktivovat režim „dovolená“, který udržuje přednastavenou nízkou teplotu a nízkou teplotu topného okruhu

TUV je vypnutá. Program ochrany proti mrazu má samozřejmě přednost před všemi ostatními programy; nevypne kotel úplně, ale bude hospodárněji využívat palivo.

Mnoho výrobců nabízí i další přednastavené programy, např. časové vypnutí topení pro větrání nebo režim „párty“, který prodlouží komfort vytápění na určitou dobu. Další dostupné ovládací funkce závisí na konfiguraci samotného systému. Pokud je instalován zásobník teplé vody, je možné zavést jednorázový ohřev v případě potřeby velkého množství teplé vody v neobvyklou dobu a termickou dezinfekci periodický ohřev vody za účelem zničení bakterií v ní .

Zapínání a vypínání všech režimů se obvykle ovládá z centrální řídicí jednotky. Pokud je systém vybaven prostorovými regulátory, některé režimy se zapnou i odtud, ale to závisí na nastavení. V každém případě není nic složitého na nastavení požadovaného režimu na uživatelské úrovni.

SYSTÉMY DÁLKOVÉHO OVLÁDÁNÍ

Kromě kabelové a příležitostně i rádiové komunikace mezi jednotlivými prvky vyvíjí nyní mnoho výrobců zařízení, která mohou na dálku ovládat, monitorovat a spravovat topné systémy. Takové systémy jsou užitečné zejména v situacích, kdy je dům čas od času ponechán bez dozoru, ať už na jakoukoli dobu. To vyžaduje integraci vhodného zařízení do systému, obvykle modulu GSM. Je to vlastně totéž jako mobilní telefon nebo modem s kartou SIM.

Existuje několik možností v závislosti na daných úkolech. První věc, kterou musí topný systém umět, když je majitel domu pryč, je automatické zapínání a vypínání topného systému, když majitel není v pravidelných intervalech doma. V podstatě k této funkci stačí jeden kanál s několika kontakty, po jejichž sepnutí se signál dostane do ústředny. Mnoho ovladačů má takový kanál; požadované nastavení „zapnuto“ nebo „vypnuto“ je předem naprogramováno.

Zbytek je jednoduchý: zavoláte nebo pošlete SMS na číslo modemu – řídicí jednotka přijme signál a zapne nebo vypne vytápění. Funkčnost tohoto systému není tak velká jako u jiných metod, ale je dostačující jak pro pohodlí, tak pro úsporu energie.

Různí výrobci mohou mít jiné způsoby ovládání spotřebičů přes kanál GSM nebo pevnou síť. Někdy můžete pomocí jednoho z těchto zařízení regulovat teplotu a modem může také vše hlásit.

Pokud se pro dálkové ovládání používá internet, je k dispozici mnohem více možností. Nejjednodušším způsobem připojení je mobilní připojení pomocí vhodného modulu se SIM kartou, případně připojení k pevné síti. Teoreticky v zásadě žádný rozdíl, ale v praxi je pevná linka bezpečnější: v případě přetížení mobilní sítě nebo výpadku mobilní sítě již není dálkové ovládání z různých důvodů možné. V závislosti na umístění budovy: pokud se nachází v blízkosti dálnic, zvláštních oblastí nebo velkých večírků, může být mobilní telefonní síť bez varování přerušena a není si na koho stěžovat.

Ovládací počítač nebo „pokročilý“ mobilní telefon musí být samozřejmě vybaven příslušným softwarem. Možnosti internetového ovládání jsou stejné jako u standardního ovládacího panelu; existují uživatelské a servisní úrovně. Je důležité, aby servisní pracovníci mohli na dálku rekonfigurovat zařízení, monitorovat systém a v některých případech i na dálku odstraňovat potíže. Mějte však na paměti, že neustálé monitorování zařízení třetí stranou je placená služba.

„CHYTRÁ DOMÁCNOST

Koncept „chytrého domu“ předpokládá centralizované řízení a interakci několika systémů současně. Samotná teplota v místnosti není pro pohodlí dostačující, je třeba se postarat také o ventilační nebo klimatizační systém a vlhkost vzduchu. Některé prvky, které vyžadují, aby vytápění fungovalo v součinnosti s jinými systémy, lze ovládat také některým z běžných regulátorů; například pokud je připojen snímač otevření okna, lze jej naprogramovat tak, aby vypnul vytápění místnosti, když se místnost větrá.

Prvky topných systémů od různých výrobců spolu komunikují pomocí různých protokolů a sběrnic – obecně „mluví různými jazyky“. Pro integraci „chytrého vytápění“ do „chytrého domu“ bude pravděpodobně zapotřebí modul rozhraní brána regulátoru topného systému, který jej propojí s dalšími systémy nesouvisejícími s topným zařízením. Výhody současného ovládání všech domácích systémů, nejen vytápění, jsou zřejmé v závislosti na složitosti systému.

ZÁLOŽNÍ ZDROJ NAPÁJENÍ

Abyste mohli vytvořit systém, který může pracovat autonomně, musíte také zajistit odpojení přívodu elektřiny, bez kterého automatizační systém samozřejmě nebude fungovat. Elektronické přístroje a čerpadla v topném systému jsou drahé a vyžadují kvalitní napájení. Nejvhodnější je připojit systémy „do zásuvky“ pomocí napájecí stanice. Jako záložní zdroj energie se používají buď baterie, nebo minielektrárny.

Při zálohování baterií se stejnosměrný proud obvykle 12 V, ale k dispozici jsou i vyšší napětí převádí na 220 V pomocí elektronického měniče. Kvalita napájení je vynikající, doba nepřetržitého provozu je poměrně dlouhá a lze ji snadno prodloužit přidáním dalších baterií. Střídač je připojen pouze k nejdůležitějším spotřebičům: regulátorům kotle, regulátoru a čerpadlům, které spotřebovávají maximálně 100-200 W, a to ne po celou dobu.

Kapacita minielektrárny může stačit na napájení celého domu, ale důležitější je otázka kvality energie. Kolísání napětí dobře fungující elektrárny je v mezích, ale „sinusový průběh“ může mít k ideálu daleko to je nebezpečné zejména u čerpadel s „mokrým“ rotorem v systémech vytápění a ohřevu teplé vody . Ne každé zařízení musí být připojeno přímo ke kotli. To lze vysvětlit ve zkratce: Prakticky všechny domácí spotřebiče jsou vybaveny standardní dvoukolíkovou zástrčkou, kterou lze libovolně zapojit.

Některé spotřebiče včetně topení však vyžadují dodržení polarity. jejich „fáze“ a „mínus“ musí být připojeny k „fázi“ a „mínusu“ napájecího zdroje. V pevné elektrické instalaci lze příslušné výstupy snadno zjistit připojením voltmetru mezi zásuvku a „zem“: na jedné svorce najdete 220 V, na druhé „kolem nuly“. Konstrukční vlastnosti mnoha ale ne všech generátorů jsou takové, že není možné najít „mínus“: na obou vodičích je napětí.

Existuje několik způsobů, jak zajistit bezpečný provoz topných systémů v kombinaci s minielektrárnami. K elektrárně je možné připojit například baterii 12 V mnoho elektráren má k tomuto účelu zásuvku a pomocí měniče převést stejnosměrný proud na proměnný. Nebo použijte dva měniče: jeden, který převádí střídavý proud na stejnosměrný, a druhý, který převádí stejnosměrný proud zpět na střídavý. Existují stanice s měniči, které mají vyšší kvalitu proudu, ale v současné době jejich jmenovitý výkon zřídkakdy přesahuje 2,0 až 2,5 kW a takové stanice se musí spouštět ručně.

Další doporučenou součástí napájecího systému je oddělovací transformátor. Jeho úkolem je vyrovnávat napěťové špičky a poklesy. Tento transformátor má smysl použít pro jakýkoli typ instalace, včetně zapojení generátoru do napájení. i velmi drahá elektrárna může mít napěťové špičky, zejména v okamžiku, kdy motoru dojde palivo a začne „kýchat“.

Nakonec je třeba zdůraznit, že kompletní regenerace dodávky elektřiny je nákladná záležitost, zejména pokud je třeba, aby se záložní zdroj automaticky zapnul při výpadku síťového napětí. Tyto náklady jsou však oprávněné: pokud systém zamrzne kvůli výpadku proudu nebo nedostatku nouzového napájení, bude jeho oprava mnohem dražší.