Sterowanie Kotłownią, Wentylacją, Rekuperacją, Kominkiem z płaszczem wodnym, kolektorami słonecznymi – sterownik ogrzewania HeatManager

Pomimo budowy nowego domu z najnowszych i najlepszych materiałów, niekoniecznie będzie to dom oszczędny, który wymaga małych nakładów finansowych w czasie użytkowania (na energię grzewczą CO i CWU, remonty, utrzymanie domu we właściwej temperaturze i wilgotności).

W niektórych rejonach geograficznych, szczególnie dalej od miast praktycznie nie ma możliwości wyboru źródła energii grzewczej. Dodatkowo ten sam dom w zależności od lokalizacji i usytuowania będzie potrzebował różnej ilości energii (nawet do kilkuset procent).
Wynika to z faktu że straty cieplnie zależą od bardzo wielu zmiennych. które zależą od klimatu, usytuowania, warunków atmosferycznych:

  • nasłonecznienie budynku
  • osłonięcie od wiatrów
  • pory dnia i roku
  • usytuowanie budynku względem kierunków geograficznych
  • wilgotność powietrza
  • ciśnienie powietrza
  • wielkość i rozmieszczenie otworów okiennych i ich parametry cieplne
  • projektu architektonicznego

Dodatkowo architekci prześcigają się w tworzeniu projektów, które są dalekie od oszczędności zarówno w trakcie budowy jak i po zamieszkaniu. Im dom będzie bardziej różnił się od bryły prostopadłościennej tym będzie wymagał większych nakładów na ogrzewanie.  Konstrukcja dachu i kształt jest jeszcze ważniejszy, gdyż przez dach ucieka najwięcej ciepła. Jest to spowodowane wzrostem powierzchni zewnętrznej budynku w stosunku do tej samej kubatury, co powoduje zwiększenie strat energii i jej ucieczki przez ściany. Dodatkowo dochodzą problemy z ociepleniem i prawidłowym wykonaniem skosów, łączeń, kątów, które najczęściej stanowią “mostki cieplne”.
W przypadku budowy domu wolno-stojącego różnice nakładu na koszty energii w zależności od zastosowanego źródła energii mogą wynosić nawet 500%.
Aby ograniczyć koszty energii jednocześnie nie stając się “niewolnikiem” własnego domu konieczne jest zastosowanie tanich i odnawialnych źródeł energii oraz realizacja automatyki sterująco-kontrolnej kotłowni i wszystkich jej elementów będącej częścią systemu Automatyki zwanej też jako Inteligentny Dom, Inteligentny Budynek eHouse.

Należy także pamiętać o utajonych i długoterminowych (np 10-20lat) wydatkach związanych z użytkowaniem domu takich jak koszty remontów, koniecznych napraw w wyniku nieprawidłowego użytkowania domu, itd.
Na przykład możliwe jest ograniczenie wydatku na energię grzewczą zimą przez kompletne zablokowanie wymiany powietrza i wentylacji (uszczelnienie domu) jednak długoterminowo spowoduje to:

  • brak ucieczki pary wodnej i zawilgocenie budynku wewnątrz.
  • konieczność wykonywania częstszych remontów ze względu na wzrost wilgotności.
  • możliwość wystąpienia grzybów, pleśni trudnych do zwalczenia.
  • pojawienie się zapachu stęchlizny.
  • może powodować to rozmaite schorzenia alergiczne, astmę, złe samopoczucie, uczucie ciągłego zmęczenia.
  • zawilgocenie murów i pogorszenie parametrów termicznych materiałów budowlanych.
  • zawilgocenie wełny mineralnej w ociepleniu dachu co spowoduje jej zagrzybienie i drastyczne pogorszenie współczynników izolacyjności, gdyż woda przewodzi temperaturę 25 razy lepiej niż powietrze.
  • zawilgotnienie i psucie się więźby dachowej i w patologicznych przypadkach konieczność jej wymiany.
  • konieczność wymiany całego ocieplenia poddasza co pociąga za sobą drastyczny remont wszystkich skosów i sufitów.

Biorąc pod uwagę naturalną wilgoć powstałą w nowym domu na etapie budowy, wynikającą z mokrych procesów technologicznych, konieczne jest zapewnienie sprawnej i bezwarunkowej wentylacji, nawet pomimo pozornego wzrostu wydatków na ogrzewanie domu.
Szczelne okna, zbyt szybki proces budowy, ocieplenie budynku styropianem gdy nie jest on dostatecznie suchy, powodują że z budynku tworzy się termos lub szklarnia i występuje znaczne zwiększenie szansy zawilgocenia i zagrzybienia budynku. Może to spowodować konieczność wykonania remontu i napraw po pierwszej spędzonej w nowym domu zimie.

Inteligentny Dom, Inteligentny budynek eHouse Oszczędność energii grzewczej

Oszczędności energii należy więc dokonywać z umiarem przy zapewnieniu wszystkich możliwych sposobów aby utrzymać dom w “dobrej kondycji” przez jak najdłuższy okres czasu.

Zastosowanie optymalnego ogrzewania i rekuperacji (wentylacji z odzyskiem ciepła) pozwala na osuszenie domu, usuwaniu pary wodnej, przy zachowaniu małych strat cieplnych i prawidłowej wymiany powietrza utrzymującej dom  we właściwej temperaturze i wilgotności. Automatyka wentylacji, centralnego ogrzewania i sterownik kotłowni tylko pozornie podnoszą koszty instalacji, jest jednak najważniejszym elementem sterowania domu, powodującym największe zyski, komfort, wygodę i zdrowe warunki życia w budynku przez długie lata.
Sterownik kotłowni jest więc sercem rozwiązań typu automatyka budynku i domu jednorodzinnego i bezpośrednio kontroluje wszystkie instalacje utrzymujące dom w dobrej kondycji.
Aby kompleksowo i bezpiecznie sterować Centralnym Ogrzewaniem powstał dedykowany, zintegrowany sterownik ogrzewania HeatManager, który został zoptymalizowany aby uzyskać maksymalne oszczędności energii, dużą funkcjonalność i wygodę przy zapewnieniu właściwych warunków użytkowania budynku, bezobsługowej pracy dla bardzo bogato wyposażonej kotłowni.
W skład urządzeń sterowanych przez Sterownik kotłowni i Centralnego Ogrzewania – HeatManager wchodzą

  • kominek z płaszczem wodnym i DGP (Dystrybucją gorącego powietrza)
  • rekuperator
  • wentylatory wspomagające pracę rekuperatora, wentylacji cyrkulacji powietrza przy kominku itd
  • kocioł lub pompa ciepła
  • kolektory słoneczne
  • zasobnik ciepłej wody CWU, CO
  • gruntowy wymiennik ciepła GWC
  • chłodnice wodne
  • nagrzewnice wodne
  • bypass’y w układzie  wentylacji i rekuperacji
  • zawór trójdrożny do płynnej regulacji temperatury kaloryferów, nagrzewnicy wodnej w obiegu rekuperatora lub ogrzewania podłogowego

Sterownik ogrzewania HeatManager posiada dedykowane wyjścia sterujące do włączania elementów wykonawczych instalacji przez przekaźniki i wyjścia alarmowe aby zapewnić bezpieczną pracę kotłowni.

Główne funkcje i możliwości sterownika ogrzewania:

  • Sterowanie Kotłem Włącz / Wyłącz, blokada podawania paliwa, wyłączenie zasilania, ręczne podawanie paliwa.
  • Sterowanie Kominkiem (z płaszczem wodnym i DGP – dystrybucją gorącego powietrza), sterowanie pompą, sterowanie wentylatorami wspomagającymi, sterowanie wentylatorem DGP.
  • Sterowanie wentylacją system z rekuperatorem Amalva Rego HV400 lub kompatybilne (zaawansowane sterowanie poprzez RS-232 TTL).
    • sterowanie biegami 1,2,3,
    • włączenie / wyłączenie,
    • włączenie / wyłączenie wewnętrznego wymiennika ciepła (tryb zima / lato)
    • zaprogramowanie automatycznego termostatu rekuperatora
    • wybór trybu pracy automatyczny / manualny
    • Sterowanie wentylatorem pomocniczym gruntowego wymiennika ciepła (GWC)
    • Sterowanie pompą chłodnicy, nagrzewnicy obiegu powietrza
    • Sterowanie wentylatorami wspomagającymi pracę rekuperatora
  • Podstawowa obsługa dowolnego rekuperatora,
    • włącz / wyłącz
    • poziom 1,2,3
    • wyłączenie wymiennika (włącz / wyłącz)
    • Sterowanie siłownika czerpnia / GWC
  • Posiada 3 programy sterowania wentylacją / rekuperacją
    • Manualny – ustawienia pracy ( poziom wentylacji, grzanie, chłodzenie) brane są z aktualnego programu pracy HeatManagera.
      Po osiągnięciu temperatury w pomieszczeniu w wymaganym zakresie wentylacja zostaje wyłączona.
    • Pełny Automat – poziom wentylacji jest ustawiony na podstawie aktualnego programu pracy.
      HeatManager resztę parametrów wentylacji dobiera tak aby osiągnąć wymagany zakres temperatury w pomieszczeniu najmniejszym kosztem zużycia energii grzania lub chłodzenia.
      Po osiągnięciu wymaganej temperatury wentylacja zatrzymuje się.
    • Bezwarunkowa wentylacja – poziom wentylacji jest wybrany na podstawie aktualnego programu pracy.
      HeatManager resztę parametrów wentylacji dobiera tak aby osiągnąć wymagany zakres temperatury w pomieszczeniu najmniejszym kosztem zużycia energii grzania lub chłodzenia.
      Po osiągnięciu wymaganej temperatury wentylacja nadal pracuje, zmieniając temperaturę adaptacyjnie tak, żeby utrzymać temperaturę w pomieszczeniu w zaprogramowanym przedziale.
  • Sterowanie siłownika bypass’u wymiennika rekuperatora.
  • Sterowanie adaptacyjne zaworem trójdrożnym elektrycznym, regulowanie temperatury wody zasilającej nagrzewnicę wodną (do podgrzania powietrza nawiewanego do pomieszczeń), kaloryfery lub ogrzewanie podłogowe.
  • Analizowanie nagrzania zbiornika buforującego gorącą wodę CWU / CO.
  • Sterowanie kolektorami słonecznymi (pompa przetaczająca wodę).
  • Sygnalizacja poziomu nagrzania bufora ciepła.
  • Sygnalizacja poziomu nagrzania i stanu kominka.
  • Wbudowane 3 ściemniacze PWM, które wraz z driverami mogą umożliwić płynną regulację prędkości wentylatorów DC.
  • Sygnalizacja alarmowa przegrzania kominka, kotła, kolektora słonecznego.
  • Przełączenie siłownika czerpnia / GWC.
  • Posiada wbudowane 24 programy pracy zawierające wszystkie parametry i ustawienia HeatManager’a.
  • Wbudowany zaawansowany kalendarz – terminarz 248 pozycji do uruchomienia zdarzeń systemu.
  • Posiada wbudowane funkcje samokontroli, testu komunikacji, watch dog timer, zabezpieczenia przed zawieszaniem. Urządzenie resetuje się w przypadku braku komunikacji.
  • Posiada funkcje upgrade’u oprogramowania sterownika i zwiększania jego funkcjonalności w przypadku wypuszczenia nowych wersji firmware’u, bez konieczności wymontowywania sterownika – bezpośrednio z poziomu aplikacji eHouse.

Sterowanie kotłownią polega w głównym stopniu na zdefiniowaniu maksymalnie 24 programów pracy (program integruje wszystkie parametry (temperatury) mierzone w określonych punktach instalacji hydrauliczno-wentylacyjnej i w przypadku przekroczenia progów temperatur w jedną lub drugą stronę włącza / wyłącza urządzenia powiązane z danym czujnikiem Temperatury. Aby uwolnić się od pamiętania i manualnego uruchamiania programów kotłowni, HeatManager posiada zaawansowany kalendarz-terminarz, który może automatycznie przełączać programy ogrzewania w zależności od pory dnia, roku, miesiąca, godziny itd.

Schemat blokowy instalacji kontrolowanej przez HeatManager’a:

Ważne wskazówki instalacyjne:

  • Powietrze dostarczane do procesu spalania w kominku i kotle powinno być doprowadzone spoza budynku aby nie spalać ciepłego powietrza z domu.
  • Zastosowanie turbo-kominków (z wentylatorami nawiewnymi) jest błędem gdyż w przypadku niedrożności komina, braku ciągu w początkowej fazie palenia nawiewają spaliny i dym do domu.
  • Kominek musi pracować grawitacyjnie (brak nawiewu) a jedyny ciąg jest wytwarzany przez komin który powinien być dostatecznie szeroki i zabezpieczony od góry przed opadami atmosferycznymi, nawiewem wiatru (ciąg wsteczny) itd.
  • Kominek aby generował maksymalną ilość energii cieplnej dla domu powinien być wyposażony w szyber, aby jak najmniej ciepła uciekało przez komin.
  • Czerpnie powietrza powinny być instalowana w kierunku, z którego występują najczęstsze wiatry aby zwiększyć ciąg rekuperatora.
  • Czerpnia powietrza przy Gruntowym Wymienniku Ciepła musi być wyposażona w studzienkę do gromadzenia wody pochodzącej ze skraplania się  w wyniku przechodzenia przez temperaturę punktu rosy przy zmianie temperatury powietrza.
  • Rurowe gruntowe wymienniki ciepła muszą być układane ze spadkiem w stronę studzienki.
  • Skropliny muszą być usuwane aby nie zablokowały rury wentylacyjnej swoją objętością.
  • Czerpnie powietrza i przewody wentylacyjne (z każdej strony) muszą być zabezpieczone siatką przeciw owadom i gryzoniom.
  • Zastosowanie gruntowego wymiennika ciepła wymaga zastosowanie wentylatora wspomagającego pracę rekuperatora.
  • Chłodnica wodna może być instalowana przed gruntowym wymiennikiem ciepła lub za nim. Rodzaj instalacji zależy od temperatury chłodzącego medium. W przypadku chłodzenia / ogrzewania wodą ze studni zaleca się instalację przy czerpni powietrza.
  • Czerpnia powietrza przed gruntowym wymiennikiem ciepła powinna mieć kształt leja zwężającego się w kierunku przewodu wentylacyjnego. Pozwoli to na zwiększenie ciągu przez GWC w przypadku wiatru i uzyskuje się efekt sprężania powietrza.
  • Ciśnienie powietrza nawiewanego musi być większe w porównaniu z ciśnieniem powietrza wywiewanego. Za małe ciśnienie powietrza wchodzącego do rekuperatora w stosunku do wychodzącego spowoduje zasysanie powietrza z zewnątrz przez otwory, nieszczelności, przewody kominowe, itd.
  • Proces rekuperacji wymaga odprowadzenia skroplin do naczynia  w niektórych typach rekuperatorów (przy przekroczeniu temperatury punktu rosy).
  • Pomiar temperatury konwekcyjnej kominka jest wykonany ok 1cm od rury kominowej i musi być stabilnie umocowany.  Dotknięcie czujnika do komina spowoduje jego uszkodzenie gdyż mogą pracować one do 110C a temperatura komina może dochodzić do 400C. Zbyt daleka lokalizacja czujnika spowoduje późniejsze włączanie i wcześniejsze wyłączanie automatyki grzewczej kominka. Odległość czujnika najlepiej tak dobrać aby przy maksymalnym spalaniu w kominku temperatura konwekcji była pomiędzy 90-100C.
  • Czujniki temperatury płaszcza należy wsunąć w króćce pomiarowe jak najgłębiej i lekko docisnąć do ścianki aby uzyskać najmniejszą bezwładność pomiaru. Alternatywnie można przykleić do pionowej rurki miedzianej jak najbliżej kominka.
  • W przypadku zastosowania Rekuperatora i instalacji kominkowej zamiast DGP lepiej jest użyć wentylator wymuszający ciąg powietrza na około obudowy kominka  małej mocy (12V/1-5W) jak w zasilaczach komputerowych. Najbliższy wyciąg rekuperatora (umiejscowiony pod sufitem) automatycznie pobierze gorące powietrze i ogrzeje zimne czyste powietrze z zewnątrz.
  • Łączenie kanałów DGP kominka i wentylacyjnych rekuperatora jest błędem. Rekuperator będzie zasysał brudne powietrze znad obudowy kominka.