Централизованное управление климатом дома/квартиры: термостаты, датчики влажности, отопление. Как устроить комфорт и экономию?

Представьте такую картину. Вы заходите домой с холодной улицы — в гостиной тепло, а в спальне чуть прохладнее для сна. При этом вы не тратите лишние деньги на обогрев и не открываете форточки. Это уже не мечта, а реальность с централизованной системой управления климатом, которая собирает данные со всех уголков дома и управляет ими разумно. Контролер учитывает ваши привычки, погоду за окном, время суток. В итоге вы получаете приятный микроклимат в доме и экономию на коммуналке, которая может достигать 30-50%.

Компоненты системы централизованного климата

Датчики температуры

Это «глаза и уши» системы, которые измеряют температуру как минимум каждые четверть  минут, в зависимости от модели, с чувствительностью до 0,1°C. Помогают системе реагировать на малейшие изменения, чтобы избежать перегрева или переохлаждения.

Гигростаты 

Датчики влажности помогут избавить дом от плесени, а вашу кожу от пересушивания. Они отслеживают уровень влажности. Влияют на работу HVAC-систем — отопление, вентиляцию, кондиционирование, увлажнителей или осушителей, чтобы уровень влажности оставался в идеальных границах 40-60%. Например, если влажность выше нормы, система включит осушитель и усилит вентиляцию.

Термостаты/контроллеры

Центральный термостат управляет всем домом. Распределённые предназначены для зонального контроля, например, в гостиной и спальне. Программируемые или «умные» модели  типа Nest или Ecobee подключаются к Wi-Fi, обучатся на ваших привычках и позволяют управлять климатом через мобильное приложение.

Исполнительные механизмы

Клапаны отопления, моторизированные заслонки, насосы, конденсаторы и вентиляторы отвечают за зональный климат дома. Например, на радиаторах клапаны открываются или закрываются автоматически, а заслонки в воздуховодах сами направляют воздух в нужное русло.  

Шлюзы

Централизованное управление климатом предполагает объединение всех датчиков и устройств через хаб. Центральный контроллер, такой как Zigbee, Z-Wave или Home Assistant  анализирует собранную информацию и отдаёт команды исполнительным устройствам. Например, если в детской комнате холодно, система откроет клапан отопления именно там, не втягивая в процесс другие комнаты.

Принцип работы 

Теперь рассмотрим сценарии, как эта система «оживает» и «угадывает» ваши желания с помощью ИИ и ПО: 

• Вы устанавливаете цель. Например, днем +22°C, и 18°C ночью. Система ориентируется по времени суток и по погоде. Ночью работает режим для сна. Если на улице мороз, заранее сделает вашу спальню теплой. Как она это делает? Собирает и анализирует данные с внешних датчиков или прогноза погоды.

• Зональный климат дома обеспечивается следующим образом. В каждой зоне — кухне, спальне, гостиной свой профиль и свои настройки. В пустой гостевой комнате включен эконом-режим.  

• Чтобы избежать частых включений и тратить энергию, вводится хистерезис — «буфер» в 0.5-1°C. Например, отопление включается при +19°C и выключается при +23°C. Хозяин настраивает ограничения под себя.

• Прогностическое управление с помощью MPC — Model Predictive Control моделирует будущее, учитывает необходимое время нужно на нагрев, прогноз погоды и расписания пользователя. Вместо реакции на возникшую проблему, система ее предотвращает.

• Если влажность высока, система включает осушитель или вентиляцию. Соответственно, когда воздух сухой — увлажнитель.  

Преимущества централизованного управления климатом

Почему стоит вложиться в систему:

• В доме не останется слишком теплых или слишком холодных комнат, улучшатся сон и самочувствие.

• Оптимизируется расход энергии, так как выключится все ненужное. 

• Умные сценарии позволят не тратить энергю на обогрев в режиме отпуска, а когда  квам придут гости,  никогда не будет душно — усилится  вентиляция. 

• Голосовые ассистенты Alexa, Google Home упростят управление.

• Через приложение вы будете видеть графики температуры, влажности, расход энергии, сможете выявить проблемы и решить их.

• Подключите к умному дому разные умные устройства, и ваши шторы закроются при жаре, чтобы защитить вас от ультрафиолета.

Ограничения и сложности  

Централизованное управление климатом не лишено «подводных камней»:

• Прокладка скрытых кабелей для датчиков и устройств может потребовать штробления стен

• Калибровка системы управления зональным климатом дома отнимет много «нервов»,  Понадобится понимание тепловых потерь, чтобы одна комната не перегревалась, а другая не выхолаживалась. Лучше доверить это специалисту.

• Первоначальные затраты на покупку умных устройств могут быть немалыми,  плюс услуги установщиков и программистов при использовании сложных платформ. Плюс в том, что экономия на энергии окупит эти вложения за пару лет.

• Когда отопление борется с кондиционированием в переходный сезон, может возникнуть «борьба» за контроль. Чтобы хорошая логика в контроллере минимизировала конкуренцию, иногда требуется ручная корректировка.

• Датчик со временем могут работать некорректно из-за пыли или севших батареек. Поэтому обслуживание раз в год  обязательно. Выбирайте модели с гарантией.

• Не надо ждать, что температура поменяется мгновенно из-за инерции стен. Алгоритмы не всегда идеальны, особенно в старых домах с плохой изоляцией.

Старые газовые котлы могут не поддерживать модуляцию. Центральное отопление в квартирах ограничивает зональность. Поэтому прежде чем приобретать устройства для системы отопления и управления температурой нужно проверять совместимость надо до покупки устройств. 

Практические рекомендации 

Выбирая систему нужно учитывать размер дома/квартиры, бюджет и реальные потребности.  

На сколько зон делить

Для квартиры хватит 2-4 зон (гостиная, спальни, кухня). В доме — 5-10, по этажам или комнатам. Учитывайте: больше зон — точнее контроль, но сложнее установка и дороже.

Выбор датчиков и термостатов.

Ищите точность ±0.5°C, диапазон -10…+50°C.  Zigbee или Z-Wave подходят для беспроводных технологий, KNX для проводных. Мобильные термостаты и датчики влажности с батарейками в ряде случаев оказываются более удобными.   

Выбор исполнительных устройств

Моторизированные клапаны для радиаторов, например, термоголовки типа Danfoss, вентиляторы для воздуховодов, нужно выбирать по энергоэффективности. Насосы для циркуляции желательно приобретать с тихим ходом и защитой от протечек.

Контроллер/платформа

Открытые системы типа Home Assistant или OpenHAB обойдутся бесплатно, но потребуют навыков. Коммерческие, как Samsung SmartThings или Apple HomeKit проще, но дороже и дают меньше «простора для творчества». Для новичков — коммерческие, для энтузиастов — открытые.

Протоколы связи

Zigbee/Wi-Fi понадобятся вам для простоты. KNX/Modbus считаются надёжными в больших системах. В любом случае, надо убедиться в совместимости устройств.

Масштабы

В маленькой квартире дешевле и удобнее обойдутся беспроводные технологии. В частном доме, загородном коттедже лучше реализовать смешанный вариант. Нужно учесть, что Wi-Fi может «не дотянуться» до дальних комнат.

Резервные сценарии 

Система с ручным режимом выручит на случай сбоя интернета. Также нужно предусмотреть резервное питание для контроллера. Знакомьтесь с отзывами и не забывайте про совместимость. 

Интерфейсы для расширения

Дополнительные порты для увлажнителей, осушителей, вентиляции могут понадобиться позже без необходимости менять устройства. Хорошая система позволит добавить их без перестройки.  

Примеры систем и решений 

Системы умного дома с климат контролем

В премиум-сегменте в числе лидеров системы автоматизации, основанные на международном стандарте KNX. Например, системы от ABB или Gira позволяют совместить климат-контроль с освещением и безопасностью. Обеспечивают энергоэффективность. Подходят для новых домов с умными термостатами для многозонной системы отопления и охлаждения. Контроллеры HVAC от KNX позволяют взаимодействовать с вентиляцией и осушителями.

Умные термостаты и комплекты

К топовым на рынке относятся модели, проверенные временем и отзывами:

• Ecobee Smart Thermostat Premium с датчиками воздуха и голосовым ассистентом.  

• Самообучающийся Nest Learning Thermostat будет угадывать ваши желания.

• Honeywell Home создан для тех, кому важен вопрос энергосбережения.  

Для быстрого старта подойдут готовые решения, например, Ecobee с HomeKit или Nest с Google Home. Если хотите собрать систему самостоятельно, можно сделать это на базе Home Assistant или OpenHAB.   

Итоги

Централизованное управление климатом создано для тех, кто ценит комфорт, стремится к разумной экономии. Это палочка-выручалочка для большой семьи или пары, которая все время в разъездах. Целесообразно в квартирах площадью от 50 кв. м. и в домах, где есть несколько зон и мечта все автоматизировать. Если у вас однокомнатная квартира, начните внедрять умный дом с климат контролем с термостата на радиаторе и постепенно увеличивайте автоматизацию. 

Перспективы Централизованного управления крутые. ИИ будет прогнозировать погоду и  ваши привычки, а солнечная энергетика будет экономить ваши счета. Собрать такую систему несложно — начните с базового набора из термостата и датчиков и расширяйте до идеального микроклимата. 

❓ Часто задаваемые вопросы