Řízení vytápění v inteligentní domácnosti

Řízení vytápění v domácnostech se provádí v drtivé většině pomocí hlavic, které jsou buď termostatické, elektronické, nebo elektrotermické. Oproti minulosti zaznamenalo vytápění značný pokrok co do uživatelské náročnosti a přívětivosti. Integrace vytápění do systému inteligentních domácností všechny úkony maximálně zjednodušuje a je schopná i jednotlivé úkony správně synchronizovat.

Generálním úkolem topného systému je dodat do objektu dostatečnou tepelnou energii, která vytvoří pohodlné prostředí pro organismus (dobrou tepelnou pohodu). Ideální rozložení teploty v prostoru nastává tehdy, když je teplota po celé horizontální úrovni prostoru shodná a po vertikální ose v úrovni hlavy je o 2 až 4 °C nižší než na úrovni nohou.

Druhy topných systémů:

• velkoplošné vytápění (podlahové, stěnové a stropní vytápění);
• radiátorové vytápění;
• teplovzdušné vytápění:
  ○ klasické,
  ○ Trombeho stěna.

Každý způsob vytápění má své klady a zápory. Náklady na vytápění nejsou v současné době zanedbatelné. I z tohoto důvodu současní stavitelé používají při výstavbě materiály, které zabraňují únikům tepla. Budovy postavené v dřívějších obdobích (v 70. až 80. letech) procházejí postupně rekonstrukcemi (výměny oken, zateplování) a tím dokážou po energetické stránce konkurovat novostavbám.

Řízení vytápění

Nejrozšířenější způsob předávání tepla při vytápění v našich zeměpisných šířkách je pomocí vody, z čehož přímo vyplývá, že pro řízení teploty jsou nutné ventily – pomocí radiátorů se v minulosti vyhřívalo nejčastěji, vytápění se regulovalo ručními ventily.

Dalším stupněm řízení vytápění, při kterém již není nutné ručně ovládat ventil, jsou termostatické hlavice s nastavitelnými regulačními stupni. Dosáhne-li teplota v prostoru okolí hlavice nastavenou hodnotu, hlavice přes ventil postupně uzavře radiátor.

Zmíněné způsoby ovládání vytápění nejsou příliš efektivní a jsou častokrát nepraktické, protože změnu nastavení je třeba provést manuálně. Nelze například nastavit časový program a v případě nepřítomnosti utlumit vytápění.

Abychom mohli dynamicky podle určitých nastavení upravovat chování regulačních zařízení, je potřebná elektronika. V současnosti je mnoho výrobců, kteří umožňují ovládat vytápění, a to jednoduchou výměnou např. termostatických hlavic za elektronické.

Elektronické hlavice bývají vybaveny vlastním snímačem teploty a zobrazovacím panelem. Takový systém lze častokrát rozšířit i o stěnový měřicí člen a tím eliminovat nekorektní měření teploty prostoru v blízkosti tepelného zdroje.

Když takový systém ještě rozšíříme o akční člen na zapínání tepelného zdroje nebo otevírání vstupního ventilu pro bytovou jednotku, tak získáme malý inteligentní systém řízeného vytápění. Ten běžně můžeme konfigurovat přes webové rozhraní a ovládat prostřednictvím internetu i na dálku.

Dalším řešením je možnost rozšířit systém o okenní kontakty, které nám umožňují v případě větrání vypínat topná tělesa a tím eliminovat plýtvání energií. Tyto systémy bývají postaveny na bezdrátových principech, jelikož se předpokládá, že budou instalovány namísto stávajících zařízení.

Předpokládá se, že nejsou instalována žádná kabelová vedení pro vytápění. Tento koncept nám přímo napovídá, že ve většině případů půjde o řešení postavené na bateriovém principu.

Hlavní úkol pro výrobce proto zní minimalizovat energetickou náročnost zařízení a maximalizovat životnost baterií, což se jim také daří – výdrž baterií v těchto zařízeních bývá i dva roky. Pro dostatečnou životnost baterie se k ovládání ventilu používají motorky, které přes převodovku zatlačují nebo otevírají ventil.

Určitou nevýhodou je mírná, nevýrazná hlučnost při otevírání a zavírání ventilu. Nespornou výhodou systému je možnost regulovat míru otevření ventilu, a to v rozsahu od 0 do 100 %. Tento způsob řízení vytápění je v současnosti velmi populární, protože ho lze snadno nainstalovat.

V inteligentních budovách řízení vytápění častokrát sestávalo ze dvou stupňů:

• regulace teploty topné vody pomocí trojcestného ventilu,
• otevírání/zavírání ventilů příslušné zóny podle teploty.

Častokrát sestávala zónová regulace z autonomního termostatu, na kterém si uživatel nastavil požadovanou teplotu, případně si nastavil časový program. Takový lokální systém se používá někdy i v současnosti a je velká škoda, že se nemyslí na propojení s centrálním řídicím systémem, což může kvalitě, a hlavně úsporám na energiích výrazně pomoci.

Pokud se jako zónové regulátory použijí takové, které slouží jen jako sběr dat, a na ovládání vytápění slouží řídicí centrální systém, umožňuje to maximalizovat synergický efekt použitých zařízení.

Například okenní kontakty mohou signalizovat, zda se právě větrá, nebo vytápí, ale zároveň mohou plnit i úlohu zabezpečovacího systému domácnosti. Dále je možné pohybové detektory použít k vyhodnocení přítomnosti osoby v dané místnosti a dynamicky tak upravovat teplotu v daném prostoru, čímž dosáhneme maximální úspory.

V inteligentních domácnostech se pak na zónovou regulaci nejčastěji používají elektrotermicky ovládané hlavice, které pod vlivem elektrického napětí otevírají nebo zavírají hlavice. Tato zařízení jsou tichá a energeticky nenáročná, jejich nevýhodou je, že jsou buď otevřená, nebo zavřená, čili nejsou kontinuální.

V případě použití centrálního řízení vytápění můžeme využívat informace o vnějším prostředí z meteostanice nebo přímo zpracovávat data z internetových stránek meteorologických institucí a řídit se podle nich. To nám dává možnost i predikativního řízení, případně aktivní prediktivní kompenzace teplotních vlivů proudícího větru.

Závěr

V současnosti je mnoho řešení, jak inteligentně řídit vytápění v domácnostech, ale zároveň je i velké nebezpečí, že se při výstavbě zvolí nesprávný způsob realizace. Jelikož některé systémy jsou vhodné k aplikaci do stávajících prostor a s minimálními technickými požadavky na kabeláž apod., mohou poskytnout kvalitní službu.

Jejich nevýhoda spočívá v použití baterií a jejich občasné výměny, v možném komplikovanějším způsobu propojení těchto zařízení s jiným řízením domácnosti (např. s řízením osvětlení, zabezpečovacím systémem apod.).

Pokud jde o objekt, ve kterém probíhá masivní rekonstrukce nebo nová výstavba, je vhodné zvážit komplexní řídicí systém, který může synergickým způsobem maximalizovat využitelnost získaných informací v domácnosti, a tedy komplexně řídit teplotní pohodu i jiné parametry kvality prostředí a bránit rozporu v provozu dvou různých zařízení, např. chlazení a topení.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB Haustechnik 3/2019.