Контроль температур в загородном доме точно нужен тем, кто часто приезжает туда по выходным и праздникам. Также тем, кто не опускает там температуру ниже +5°C. А нужен ли он тем, кто постоянно там проживает или тем, у кого есть возможность поддержания там температуры в районе +20°C?
На вопрос, нужен ли вам умный дом, часто получаешь ответ: у меня котел, температура постоянная, живу в доме постоянно, зачем мне умный дом?
И правда, думаешь, зачем ему еще что-то? Но в глубине сознания гложет мысль, что не может котел с теплыми полами и/или радиаторами дать постоянную температуру в доме из-за высокой инерции. Но ведь человек же говорит, что температура постоянная и нет оснований не доверять ему. Ведь он смотрит на метеостанцию, по его словам. Как тут не поверить?
И тут я провел эксперимент. Надо сказать, случайно. Поставил 2 разных датчика и метеостанцию рядом. Откалибровал и стал наблюдать за показаниями. Один датчик совершенно «голый», без коробки и других изоляционных материалов. Другой в коробочке, уже серьезный, целая плата. Ну и обычная метеостанция. Оказалось, что первый датчик ну очень чувствительный (что и не удивительно). Второй сильно «тормознутее» первого. Ну а метеостанция так и вообще нехотя реагировала на открывание балконной двери. После 3 минут проветривания при температуре на улице около +10°C первый датчик уже показывал снижение температуры на 1°C, второй на 0,5°C, метеостанция же показала снижение всего на 0,1°C. На рисунке показано поведение 2-х датчиков. Запаздывание одного от другого составляет от 10 минут до получаса и даже часа.
Датчики такие разные не потому, что кто-то из них плохой или хороший. А потому, что цели этих измерений разные. Есть специальные требования по установке термометров, типа вешать их только на уровне 1,5-2 м на внутренней стене вдали от солнца и дверей и т.п. Но нет требований по скорости измерений. Да и не может их быть, т.к. в разных случаях они разные. Так вот, тот человек, который греется котлом смотрит на метеостанцию с сильно заторможенной реакцией, и, возможно, еще и с низкой точностью. И хорошо еще, если это цифровая метеостанция, а не аналоговый (спиртовой настенный градусник). В случае с аналоговым вообще все понятно. Там точности и скорости можно не ждать. А цифровая метеостанция может показывать только в целых градусах (без десятых и сотых) или с десятыми. Но человек может «считывать» с округлением до целых чисел. Да еще и метеостанция может сильно запаздывать, как в моем случае. Я открыл дверь балкона, проветрил 5 минут и закрыл. Метеостанция снизила показания на 0,1°C, потом все опять нагрелось, и она опять поднялась на 0,1°C, как будто ничего и не происходило.
Так вот, о чем собственно и хочется сказать, что все датчики правильные, но нужно ли так точно и быстро измерять температуру? До какой точности нужно уметь её измерять и с какой скоростью? Или во мне это говорит перфекционист?
Давайте разбираться. Речь у нас идет о комфорте во всех его смыслах. Для комфорта лучше всего держать температуру точно на одном уровне, вне зависимости от открытого-закрытого окна, двери и т.п. Днем может быть одна температура, ночью – другая. Наше самочувствие может быть разным при одной и той же температуре. Может быть холодно при температуре +23°C и может быть жарко при температуре +21°C. Тут можно только посоветовать одеваться по самочувствию. Иногда, замерзая, достаточно просто посмотреть на градусник и, увидев, что температура +23°C – сразу согреться. Но это уже самокопание. Другая тема.
Температура должна быть объективно постоянной в каком-то определенном месте. Например, ночью в спальне – около кровати, а не рядом с обогревателем. Днем на кухне — вдали от солнца и кухонной плиты.
Итак, приходим к пониманию, что температура должна быть объективно постоянной. Желательно с высокой точностью и скоростью. При открывании окна, почти сразу же должен включаться безынерционной прибор обогрева необходимой мощности с адекватной компенсацией теплопотерь. При закрывании – выключаться. При этом он должен не мешать нам спать. Если он будет включаться-выключаться каждые 2-3 секунды, мы просто не заснем, это не комфортно. И это повод для следующих раздумий.
В примере на рисунке ниже показаны сутки управления радиатором центрального отопления на кухне в городской квартире. Сторона солнечная, поэтому днем батарея отключена. Окно стоит на микропроветривании. Сильных порывов ветра нет.
Ночью похолодало, температура несколько раз опускалась ниже 22°C. На картинке ниже подробно выбрано это время. В кратковременные переходы ниже 22°C включался электротермический сервопривод, открывающий радиатор отопления. Иногда он не успевал полностью открыться, как температура становилась уже выше установленной в 22,1°C для отключения привода. Он начинал закрываться, и температура опять падала ниже 22°C. Получается, что в некоторые моменты сервопривод находился в состоянии неполного открытия. Т.к. это кухня, ночью можно включать-выключать сервопривод хоть на несколько секунд. Никому это не помешает спать. Сам сервопривод беззвучный, но управляемая розетка чуть щелкает при включении-выключении.
Приборы обогрева есть разные. Это может быть радиатор центрального отопления, теплый пол, масляный или инфракрасный обогреватель и многое другое. Всеми ими можно управлять с помощью умного дома. Самый безынерционный из них – инфракрасный. Но он светится ночью (карбоновый). Каждые 2-3 секунды включение и выключение тоже не поможет засыпанию, т.к. будет щелкать и розетка, и обогреватель. Есть тепловентиляторы, но они тоже будут мешать спать своими вентиляторами. Остаются масляные обогреватели и радиаторы отопления с теплыми полами. Они достаточно бесшумные, но уж очень инерционные. Поэтому в каждой комнате и даже в разное время суток можно использовать разные виды обогрева. Можно даже комбинировать: теплые полы и радиаторы отопления можно держать на низких температурах, скажем, на 2-3°C ниже целевых показателей, а догреваться уже точными обогревателями. В принципе, как я заметил, многие так и делают. У многих, у кого есть теплые полы и/или радиаторы отопления, стоят еще и обычные электрические обогреватели.
Еще одна сторона поддержания точности температуры – энергоэффективность. Известно, что увеличение температуры на 2°C приводит к 15% перерасхода энергии при разности температур в доме и на улице 40°C. Т.е., например, вы хотите поддерживать температуру на уровне 22°C. На улице -20°C. Котел нагревает теплоноситель, который потом идет в теплый пол и/или в радиаторы. Объем теплоносителя составляет 100-150 литров. Чтобы его весь нагреть, скажем, на 10°C (с 50 до 60), потребуется, скажем, минут 15. Этот теплоноситель расходится по дому и нагревает материалы вокруг себя (полы, радиаторы, воздух и т.п.). Это огромная масса. И эта масса прогреется, скажем еще за 15 минут. И нагреется она не до 22°C, а до 30°C или даже выше. У вас стоит датчик теплого пола с низкой скоростью реакции и невысокой точностью. Хорошо, если цифровой. Через 15+15=30 минут до него дойдет изменение температуры, а он еще минуты 3 будет думать. Потом, поняв, что уже хватит, он дает команду контроллеру отключить обогрев. Команда подается на электротермический аналоговый сервопривод, который по паспорту отрабатывает цикл включения-выключения за 5 минут. Он перекрывает нужный контур в течение 3+5=8 минут, а нагретая до 30С вокруг масса греется дальше от теплоносителя с температурой 60С.
А теперь вопрос. До каких значений опустится температура, пока нагревается теплоноситель и та самая масса: 20-30 минут? Если при 21,9°C начался нагрев теплоносителя, а на улице -20°C. Вполне может быть, что температура реально опустится на 2С на небольшой промежуток времени. А термометр этого не увидит из-за его тормознутости и/или не совсем правильной установки. На взгляд, на метеостанции будет видно +22°C. Ну 21,9°C. А реально будет +20°C. Так потом начнется обратное действие. Все нагреется через 15+15+3+5=38 минут и не скоро реально отключится из-за большой нагретой массы. Это означает, что после принятия контроллером решения об отключения нагрева теплоносителя, дом нагреется выше установленной температуры на те же 2-3°C. А термометр по привычке будет показывать +22,2°C при реальной температуре уже +24°C и выше.
Вот так и создается впечатление, что температура постоянная, судя по показаниям метеостанции. А реально она скачет на ±2°C. Т.е. диапазон изменений температур составит 4-5°C. При этом +2°C – чистый перерасход (-15% рублей из кармана), а -2°C – это дискомфорт. Вот и получается дополнительно к нашему самочувствию еще и объективный фактор прыжков температуры. И так-то бывает холодно при +23°C, а тут еще и реально температура всего-то +21°C. Т.е. и комфорта нет и деньги лишние уходят на обогрев улицы.
Температурный датчик, по которому работает контроллер котла установлен в одном месте и с одной точностью и скоростью реакции, датчик метеостанции находится совершенно в другом месте. И время его реакции, и его точность сильно могут отличаться от того датчика.
Все это и влияет на комфорт и энергосбережение, хотя на первый взгляд, температура нормальная, постоянная, к тому же уже и привык к этому. В любом случае, если котел уже стоит, оборудование работает исправно, то вопросов нет. А если дом новый и системы отопления еще нет? Вот это повод подумать.
Никакой супер умный дом не сможет быть комфортным по температуре, если неправильно установить датчик температуры и/или использовать инерционные приборы отопления.
В заключении хочу сделать вывод: температуру надо знать объективную, точную и с высокой скоростью. Высокую скорость и точность всегда можно понизить логикой контроллера и/или исполнительного модуля. Наоборот – никак. Тогда теплопотери снизятся и комфорт повысится.
Вышла следующая статья Умный дом или игрушка для мужчин: контроль электричества
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
Комментарии (69)
Yastreb1332
17.10.2016 13:15опрос какой то непонятный.
живем постоянно, газовый котел + внешний термостат с точностью +-1 градус. полностью доволен.
за счет инерционности всей системы температура не может поддерживаться с точностью даже 1 градус. да можно поставить электрообогреватели с очень малой инерционностью и возле них поддерживать температуру с нужной точностью, но не во всем помещении и тем более в целой квартире или доме.lingvo
17.10.2016 13:25за счет инерционности всей системы температура не может поддерживаться с точностью даже 1 градус.
Может. Нужно только учесть эту инерционность, построив модель тепло-потерь дома и системы отопления, а также учесть температуру за бортом. Также управление теплым полом или радиаторами надо поменять на пропорционально-интегральное вместо гистерезисного. Так можно выйти даже на +-0,1°.Sergey_Tokarev
17.10.2016 13:36Если исполнительные механизмы (теплый пол, радиатор) инерционные, а они все очень инерционные, очень сложно добиться, думаю, даже +-1°, т.к., если в доме кто-то живет, то температуры изменяются постоянно, не все зависит только от показаний уличной температуры. Дверь открыли-закрыли, пельмени сварили, чайник закипел, солнышко вышло и все, не предсказать это, имея только значение забортной температуры.
lingvo
17.10.2016 18:29Дверь открыли-закрыли, пельмени сварили, чайник закипел, солнышко вышло и все, не предсказать это, имея только значение забортной температуры.
Вы переоцениваете влияние данных факторов на температуру в доме. Да, локально, возле плиты температура, может и изменится на градусы, но и скомпенсировать вы тут никакими батареями ничего не сможете.
Но в среднем в комнате, чтобы изменить температуру хотя бы на 0,5°, вам понадобится не один чайник. Проветривание тоже не охлаждает ваш дом за секунды, а делает это очень медленно, тем более, что сейчас уже никого не убедишь различными рекуператорами, которые минимизируют потери тепла от таких вещей.
ProstoUser
17.10.2016 15:06Дело в том, что чувствительный датчик температуры, да еще и с малой инерционностью будет показывать все что угодно, кроме температуры помещения. Открылась дверь, подуло из форточки, кто-то включил фен — если поток воздуха попал на датчик, он показал изменение. Но это всего лишь локальное и кратковременное изменение температуры. Через секунду дверь закрылась, воздух перемешался и температура выровнялась. А отопительный прибор в другом углу комнаты и если он среагирует на это локальное изменение температуры, то будет такой же локальный перегрев, но в другом углу комнаты.
Надо ставить несколько датчиков и усреднять их показания, чтобы включать отопление только когда действительно надо греть дополнительно.
Есть еще один эффект. Допустим, в комнате 22 градуса и батареи нагреты до 50 градусов. Есть некоторая эффективность теплопередачи от батарей в воздух помещения и суммарный тепловой поток, от батарей к воздуху, который компенсирует теплопотери помещения. Если температура воздуха упадет на градус, то перепад температуры между батареями и воздухом на тот же градус увеличится и от этого увеличится тепловой поток от батарей в воздух. То есть какой-то механизм частичной компенсации небольших температурных перепадов уже «встроен» в физику системы и не требует реакции исполнительных механизмов.
А вообще, сама по себе задача построения грамотного и комфортного отопления очень интересная. У меня дома уже года три или четыре работает самодельная «умная» (на самом деле очень тупая) система, которая, конечно, радикально улучшила ситуацию с отоплением, но пока я этой системой не доволен и все собираюсь переделывать. Пока думаю как.
Самое очевидное решение — ПИД регулятор. Но что-то в нем мне не нравится. В основном то, что надо подбирать коэффициенты и разменивать скорость реакции на перерегулирование и колебания температуры из за этого перерегулирования. Хочу попробовать построить более «физичный» алгоритм и наделить его свойствами «самообучения». Но пока все еще очень сыро…lingvo
17.10.2016 16:40Самое очевидное решение — ПИД регулятор. Но что-то в нем мне не нравится. В основном то, что надо подбирать коэффициенты и разменивать скорость реакции на перерегулирование и колебания температуры из за этого перерегулирования. Хочу попробовать построить более «физичный» алгоритм и наделить его свойствами «самообучения». Но пока все еще очень сыро…
На самом деле на сегодняшний момент все не так сложно, как кажется. Дом и его теплопотери, а также систему отопления легко промоделировать, зная законы термодинамики. Т.е. котел отдает тепло воде, вода, циркулируя по контуру отдает тепло воздуху, воздух охлаждается через стены и окна. Каждый из этих элементов также имеет свою теплоемкость. Т.е получаем систему какого-то порядка. Чтобы не искать все эти параметры аналитически можно провести простые эксперименты — например реакцию на импульс — т.е. за сколько мнут/часов дом нагреется/охладится до определенной температуры, если полностью открыть/закрыть отопление, и какова будет разница между заданным значением и реальной температурой в различных точках. Внеся эти данные в модель вы получите модель конкретно вашего дома.
Далее, имея такую модель вы легко можете нарисовать свой контроллер отопления и получить идеальные коэффициенты для вашего ПИД регулятора — это можно сделать даже автоматически — есть такие программные оптимизаторы.Sergey_Tokarev
17.10.2016 16:42И каждые 3-4 недели проделывать это при изменении средней температуры за бортом?
lingvo
17.10.2016 16:48Это может пересчитывать сам контроллер хоть каждые 5 минут — автоматически. Динамика системы не меняется от изменения температуры за бортом — это только одно из внешних воздействий, которое нужно учитывать.
Как учитывать? — Подскажет модель.
ProstoUser
17.10.2016 19:00Я чуть ниже написал.
Именно это я и хочу сделать. Но только без ручной или внешней оптимизации. Контроллер, который управляет отоплением, знает что он делает, знает, как реагирует на это дом, так что пустиь уж сам по себе оптимизирует и постепенно учится управлять домом оптимальным образом.Sergey_Tokarev
17.10.2016 19:14Интересно было бы посмотреть на это, когда внедрите. Это уже почти ИИ. А сейчас как быть?
Sergey_Tokarev
17.10.2016 15:43Ваш комментарий сам по себе уже тянет на пол статьи :)
Очень хотелось как раз такого рода комментарии видеть.
Еще раз про чувствительность. Если датчик чувствительный, мы всегда по какому либо алгоритму загрубим (усредним) его показания. Наоборот — не получится. Устанавливать несколько датчиков — накладно. Лучше ставить датчик туда, где 80% времени проводит человек. В спальне — около кровати, в детской — около стола или между столом и кроватью. Совершенно не интересно знать температуру под подоконником над батареей или около двери.
Если отопительный прибор безынерционный, то он может реагировать и на локальные изменения температуры. Почему бы и нет?
Про физические эффекты. «в комнате 22 градуса и батареи нагреты до 50 градусов». Если уставка температуры 22°, то батарея тоже должна быть не больше 22°, уж никак не 50°. «Если температура воздуха упадет на градус», уже поздно включать отопительный прибор. Надо было его включать, когда температура упала бы на 0,01°. Тогда он бы успел нагреться и догреть помещение вовремя.
У меня есть знакомые строители, которые ставят в коттеджах котлы. Они годами их настраивают на «скорость реакции на перерегулирование и колебания температуры». Раз в месяц вынуждены приходить и донастраивать.
Это не предсказать, зная только наружную температуру, которая меняется каждый сезон и даже каждый месяц. Да и в течение суток она может быть в диапазоне до 20°. И все равно не получается комфорта.
Думаю, в любом случае мы получаем сильно неправильную синусоиду по температуре с диапазоном в 2-4°.
ProstoUser
17.10.2016 17:28Да, конечно. Загрубить датчики не проблема. Я, скорее, о том, что точность 0.001 не особо нужна, поскольку такие изменения температуры не говорят ни о чем.
На счет «накладности» нескольких датчиков я бы поспорил. Датчик (терморезистор или что-то типа DS1820) стоит копейки. Другое дело, если покупать готовые устройства, особенно беспроводные. Тогда действительно, каждая точка измерения температуры может и в 3 тысячи обойтись.
Безинерционный отопительный прибор имеет смысл заставлять реагировать на локальные изменения температуры только в том случае, если он несет тепло в такой же степени локально. То есть если он греет строго «около кровати» или «между столом и кроватью». Если мы реагируем на локальные изменения температуры, то нет смысла греть «глобально» всю комнату. А если мы греем «глобально», то и реагировать надо только на «глобальные» изменения температуры.
Дело в том, что если уставка 22, а батареи при этом 50, это означает, что тепловой поток от батарей в воздух помещения равен тепловому потоку из помещения на улицу где, скажем, -10. Получается динамическое равновесие. Если батарея имеет ту же температуру, что и воздух в помещении, это означает, что она вообще не отдает тепло в помещение и температура в этом помещении в скором времени неизбежно снизится.
Про знакомых строителей охотно верю. Потому и говорю, что хочу сделать систему достаточно умную, чтобы ее не надо было настраивать вообще. В конце концов, у контроллера отопления есть вся информация, чтобы самостоятельно все настроить. Общая идея такая: меряем температуру теплоносителя, температуру батарей, температуру в помещении и на улице. Строим модель теплообмена. Там, конечно, есть масса неизвестных параметров, типа теплопроводности стен, теплоемкости здания, точной зависимости эффективности батарей от температуры теплоносителя и воздуха в помещении и т.п. Но мне кажется, что все эти параметры можно с некоторой точностью определить по поведению системы. Типа дали в батареи 50 градусов, через 10 минут температура поднялась на 2 градуса. Посчитали эффективность батарей. Это, конечно, для примера и очень грубо. В результате, через какое-то время контроллер «нащупает» параметры дома с достаточной точностью и сможет использовать их для моделирования. Типа сейчас состояние дома такое-то, в трубах вода такой-то температуры, значит если надо догреть комнату на 2 градуса, то добавляем температуру в батарее на 5 градусов на 5 минут, а после этого снижаем на 2 градуса и через 15 минут в комнате устанавливается новая температура.
Немного сумбурно получилось. Еще раз другими словами: Делаем физическую модель теплообмена, а неизвестные параметры вычисляем на основе «экспериментов», когда вносим какие-то изменения в систему и смотрим, к чему они приводят. В результате работают не ПИД-регуляторы, а физические модели. Изменения в параметрах регулируемого объекта можно учитывать постоянно, отслеживая реакцию на управляющие воздействия. Если реакция отличается от ожидаемой, значит параметры системы изменились и надо посчитать и запомнить новые. Получаем самонастраивающуюся систему, которая по мере накопления данных о параметрах дома работает все точнее и комфортнее.Yastreb1332
17.10.2016 17:35вот только всего этого не достаточно, сегодня ветер дует с одной стороны, завтра с другой. сегодня солнце, завтра тучи… все эти системы годятся для локального применения, в пределах какого то объема. скажем для целой квартиры все это разрастается монструозно ) а надо ли оно на самом деле?
ProstoUser
17.10.2016 17:57Вообще-то, направление ветра я предполагал учитывать, поскольку на собственном опыте знаю, насколько это существенно. Но это важно лишь с точки зрения первого приближения. Из текущих параметров система должна определить теплопотери помещения и заняться их компенсацией. Вот и все.
Нет задачи с точностью до грамма рассчитать количество тепла в любой ситуации. Мы всего лишь примерно определим теплоемкость, теплопроводность стен и т.п. Потом все равно система должна работать на основании сопоставления существующего состояния и желаемого. Просто управляющее воздействие (количество тепла) будет определяться не на базе коэффициентов ПИД регулятора, а исходя из физической модели теплообмена.
lingvo
17.10.2016 18:02вот только всего этого не достаточно
Недостаточно для чего?Yastreb1332
17.10.2016 18:15для выполнения поставленной задачи.
lingvo
17.10.2016 18:22Не, серьезно, конкретно для какой задачи? Опишите ее, желательно используя количественные требования.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 18:50Я бы так сформулировал задачу.
Держать в доме температуру, заданную для каждой комнаты отдельно в разное время суток (день, ночь, мы в доме, нас нет и т.п.) с точностью до 0,1°С.
Это выполнимо уже сейчас и экономически оптимально.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 18:41Для квартиры с центральным отоплением (без счетчиков тепла), конечно, нет смысла. Но в коттедже, метров 200+ гостевой домик, гараж, баня… Без центрального отопления. Тут уже надо думать… Чем точнее держим температуры, тем экономичнее отопление.
lingvo
17.10.2016 19:02ИМХуется мне, что в этом случае точность поддержания температуры +-0.1° или +-0.3° не окажет заметного влияния на экономичность отопления. Тут больше сыграют факторы посуточного или сезонного(в дачном домике, бане)значительного понижения температуры в отдельных комнатах, например, при отсутствии людей.
А если так — есть ли смысл заморачиваться гораздо более сложными алгоритмами, если и простые прекрасно работают?
koi-sama
17.10.2016 15:46Дело не в чувствительности сенсоров, и не в инерционности нагревательных приборов, а в том, что вы регулируете температуру уже после того как она изменилась на достаточно значительную величину. Естественно, при таком подходе с порогом срабатывания 0.3-0.5°С очень сложно выйти на постоянную величину.
Другое дело — предсказание изменений с помощью других датчиков. Геркон на окно — и вот вы уже можете включить батарею ещё до того, как температура в комнате начнёт уменьшаться. Амперметр в розетке для чайника подскажет когда следует чуть-чуть прикрыть заслонку батареи, а выделенный счётчик газа для плиты — когда включить вытяжку.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 15:55Как же не «в чувствительности сенсоров, и не в инерционности нагревательных приборов»? Это одно из звеньев. И, чем точнее и быстрее все звенья цепи, вся цепь точнее и быстрее. Геркон на окно — очень сложно. За окном может быть и 0°С и -20°С. Что нам даст геркон в этом случае? Рассчитать нагрев помещения от нагретого чайника — непростое дело. Вижу только один способ, точно «сладывающий» все вмешательства в температурный режим — быстрый и точный датчик температуры и адекватный отопительный прибор.
lingvo
17.10.2016 16:32Адекватных отопительных приборов мало. В большинстве, и так оно будет в ближайшие лет 20, в системах отопления будет присутствовать инерционность и избавиться от нее не получится, хоть меряй температуру 20 раз в секунду. Поэтому вместо того, чтобы избавляться, инерционность учитывают. Называется эта дисциплина — Теория Автоматического Управления. Там есть много интересных вещей.
Как пример, советую взглянуть на современные интернет-термостаты Nest — за крутым дизайном скрываются достаточно интересные алгоритмы управления отоплением, которые позволяют и держать оптимальную температуру без перерегулирования, и экономить, учитывая температуру на улице. Ничуть не рекомендуя покупать данный термостат, тем-не-менее советую обратить внимание на то, как решают аналогичные задачи более успешные продукты.
koi-sama
17.10.2016 18:23Датчики никто не отменяет — информация с них всё равно необходима. Датчик не может ответить на вопрос «что будет происходить с температурой в ближайшие 5 минут», а вот комплект из двух датчиков — внутри и снаружи — и геркона на окне — может. Таким образом мы получаем возможность корректировать мощность системы отопления не дожидаясь изменения температуры.
kanne
17.10.2016 16:13добрый день. совсем неправильная постановка вопроса. не имеет смысла оценивать скорость/точность съёма показаний с датчиков, не оценивая при этом тип «воздействия» на этот самый датчик.
краны на радиаторы с выносными датчиками отлично держат температуру вообще без электроники, просто механикой и инерционность датчика при этом очень важна. выше несколько раз написали, что нельзя использовать выносные голые датчики для оценки температуры в комнате, это будет что угодно, но не средняя температура. поэтому большинство «метеостанций» делают с внутренними датчиками, а большинство «дискретных температурных регуляторов» — с выносными, чтобы регулятор грел то место, где стоит датчик.
еще, как одна из тем для рассуждений — все системы отопления так или иначе инерционные, такими разрабатываются и рассчитываются. допустим делается «быстрый» блок электроники, который будет чётко следить за температурой и очень быстро реагировать на дельту температуры. допустим, блок рулит тёплым полом. рассчитан ли пол (трубки) на такую смену теплоносителя?
Sergey_Tokarev
17.10.2016 16:34Добрый день.
«краны на радиаторы с выносными датчиками отлично держат температуру вообще без электроники». Можете предоставить графики температур, как конкретно отлично они держат температуру?
В предыдущей моей статье опубликован график температуры в помещении, где температура строго постоянная с точностью до 0,03°С в месте, где расположен датчик. Эта система обогрева на 2 порядка выше любой другой. Используется безынерционный карбоновый обогреватель. Никакой теплый пол с искусственным интеллектом не сможет это обеспечить из-за инерции теплого пола.
Такой режим поддержания температур приводит к уменьшению расходов на отопление и к повышению комфорта.kanne
18.10.2016 09:00графиков никаких нет, для этого нужно чтобы было чем их записывать/снимать. есть субъективный ощущения от работы отопления с такими регуляторами. в двух разных домах, в двух разных системах, поддерживается очень хорошо, во всяком случае ощущения по температуре воздуха в комнатах одинаковые в любое время. какого производителя ставили я не знаю, в одном случае это был монтаж под ключ от конторы вместе с трубами и котлом (недорогое решение). во втором случае, насколько я знаю, тоже самые простые регуляторы с базара.
никто не говорит, что управляющая электроника это плохо и никто не говорит, что от её применения не будет экономии. смысл в том, что точное управление до десятых градуса — это удел операционных или линий производства чипов. в доме это не нужно и реализуемо не для всех систем отопления.
zapimir
17.10.2016 18:35Интересно, а почему забыли электрические конвекторы? У них инерционность меньше, чем у масляных или водяных, так как нет нагрева/охлаждения масла/воды. А биметалический нагреватель, там нагревается практически мгновенно. Плюс хорошие конвекторы (к примеру, Noirot) с электронным управлением и они не клацают при включении/выключении и работают бесшумно.
Yastreb1332
17.10.2016 18:37наверно потому что для большинства людей отапливать электричеством дорого?
zapimir
17.10.2016 18:41А масляные обогреватели или тепловентиляторы, которые упоминаются в статье не электричеством отапливают?
Тем более те же Noirot с электронным управлением можно объединять в единую систему. Да и насчет электричества случаи разные есть, есть многотарифные счетчики, и можно греть когда дешевле.Sergey_Tokarev
17.10.2016 19:12Это точно. Бойлер 70-100 литров, термопот 6 л и т.п. греются только ночью, когда электричество в 2 раза дешевле. В пятницу ночью, перед нашим приездом дом ударными темпами прогревается с 10-12 до 18-20 градусов. Ночное электричество при нулевой стоимости обогревателей (по 500-600р за шт) — это очень даже выгодно. Надо только посчитать полную стоимость владения и эксплуатации, скажем, за 30 лет.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 19:08А Вы считали когда-нибудь полную стоимость владения системой обогрева? Правда, это я хотел обсудить в отдельной статье… Посчитайте самый дешевый способ обогрева — газ — по полной схеме. Вы сможете 30 лет жечь нещадно электричество и обойдется это дешевле даже без всякого умного дома. Если, конечно, у Вас не бесплатное подключение к магистральному газу. В Подмосковье одно только подключение к магистральному газу доходит до 800 000р.
Yastreb1332
17.10.2016 19:33конечно я считал и вот сейчас не имея подключения к газу я бы потратил эти 800к на утепление дома. но у меня есть газ и дом был куплен с газом.
но с другой стороны Москва и Подмосковье это не вся страна, я живу в Краснодаре и у нас получить мощность более 5 киловатт за разумные деньги просто не реально. я уже не говорю о всех тех станицах и поселках которые за чертой города.
короче даже не смотря на стоимость электроэнергии выделенная мощность просто не позволяет отапливать электричеством. и я говорю о юге нашей огромной страны, а что же севернее?Sergey_Tokarev
17.10.2016 19:44Кстати, о северной части. Я живу в Питере. Это Северо-Западный Федеральный округ. Не север, но уже и не юг. В предыдущие 4 года мне хватало 25А. У меня однофазный входной автомат был на 25А. Это около 5кВт (200В*25А). 220В бывает не часто. Температура на улице снижалась до -32 градусов на 2 недели. Каркасный дом 7*9 м 2 этажа. На электричество вместе с бойлером, обогревом теплиц и гостевого домика уходило от 23 до 27 т.р. в год. В последний год добавилась печка, но и жили мы там всю ту зиму.
Yastreb1332
17.10.2016 19:51ну вот у вас хорошо утепленный дом. вы об этом подумали и для вас это было приоритетом.
мой дом тоже каркасный и неплохо утеплен. немного побольше вашего (2 этажа общей площадью 200м квадратных) и мне уже требуется 12 киловатт при минус 20. правда жильцы любят что бы температура была не меньше +25 что увеличивает расходы.Sergey_Tokarev
17.10.2016 20:0025°C — это круто. Зато у Вас юг. 32°C, наверное, не бывает. Да, я утеплял дом сам, делал тепловизионное обследование сразу после постройки дома, ползал по нему год, запенивал дыры, поставил зимние утепленные вторые рамы на окна и т.п.
Yastreb1332
17.10.2016 20:05бывает и минус 30, но очень редко, прошлой зимой было несколько дней минус 25 и пару недель минус 15.
в основном минус 5 плюс 5 ) бывает и плюс 20 на новый год )
Yastreb1332
17.10.2016 20:07но с другой стороны у нас бывает +40 и не один день подряд и это тоже проблема.
ProstoUser
17.10.2016 19:56Это, мягко говоря, не совсем так. Я знаю, о чем говорю. До подключения газа я топил дом (230 кв.м.) соляркой. По цене тепла это примерно то же самое, что электричество. Так вот подключение газа (230 тысяч по ценам 2003 года) окупилось (по тем же ценам на солярку и электричество) года за три. Последний месяц отопления соляркой обошелся мне в 15 тысяч при цене солярки порядка 15 рублей за литр.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 20:17230тыс / 3 года=70 тыс в год. Следовательно, солярой отапливать стоило 70т.р. в год.
У меня на 130 кв.м. на все затраты по электричеству в ценах 2012 г ушло 23т.р. Из них на бойлер 8 т.р., на стиралку, чайник, свет и др, еще, скажем 2000. Только на обогрев ушло всего 13 т.р. при цене 2,7/1,3 р за кВт (день/ночь). 130кв.м.*1,9=250кв.м. 13т.р.*1,9=25т.р. Ну никак не 70 и в ценах 2012г, а не 2003.
Очень много теплопотерь.Yastreb1332
17.10.2016 20:22просто у вас не «стандартный» дом, хорошо утеплен. вот для всех остальных и странно выглядят ваши цифры за отопление.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 20:38Да, дом хорошо утеплен. Стены 150 мм роквула, крыша 200мм. Окна двойные, с зимними рамами. Да и тепловизионное обследование дало свои результаты. Обнаруженные дыры оперативненько заделали. Но, кроме этого, думаю, существенным условием экономии является точность поддержания температур, поддержание их по расписанию, использование ночного тарифа. Кстати, расход электричества днем и ночью по результатам 4-х лет одинаков. Т.е. на счетчике итоговая циферка расхода ночью в кВт отличается от аналогичной циферки дневной процентов на 5.
DjOnline
17.10.2016 21:30Приточно-вытяжная система есть? В таких герметичных случаях она необходима для поддержания нужного уровня CO2. В этом случае говорят стоимость обогрева приточного воздуха может достигать 500-800квт в месяц зимой без рекуператора и немного пониже с ним.
Ну и в МО нет цен 2.7р за кВт, тут около 4р.Sergey_Tokarev
18.10.2016 07:36Приточно-вытяжная система есть, хоть и очень простая пока.
Да и дом все еще не без щелей. Уж не совсем термос.
2.7р за кВт «в ценах 2012г».
Сейчас в СПб и ЛО тоже 4.
ProstoUser
18.10.2016 16:20Да. Теплопотерь действительно много. Я это отлично понимаю и постепенно стараюсь с этим бороться. Но дом мне достался в таком виде как достался. Все сразу переделать не реально.
К тому же, у вас «деревенский» тариф — самый низкий из возможных для населения. У меня на даче, так как у нас СНТ, электричество сейчас стоит 5 с чем-то рублей.Так что при условии однотарифного счетчика и СНТ-шных цен, можете смело свои нынешние затраты умножать примерно на 3. А потом еще на 2 за счет размера дома. Тогда вместо 23 тысяч получится уже порядка 100 с лишним.
Но, конечно, в ценах 2003 года все выглядит несколько иначе и это «иначе» именно из за слишком больших теплопотерь моего дома.Sergey_Tokarev
18.10.2016 18:49Ставка у нас, к сожалению, не деревенская. Я уже писал выше, что она 4р за кВт. Деревенский почти в 2 раза меньше. Вот там точно нет смысла греться чем-то, кроме электричества.
На отопление, как я уже писал, у меня уходило 13т.р. Умножил на 1,9, получилось 25. До 100 еще очень далеко.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 19:04Как же, не забыли. Поищите в статье «Есть тепловентиляторы, но они тоже будут мешать спать своими вентиляторами.» А «хорошие конвекторы (к примеру, Noirot)» стоят немалых денег. Я пользуюсь обогревателями за 500-600р. А эти, небось, стоят 3-4 т.р. Да и сами они очень заумные. У них свой терморегулятор и они не хотят включаться, когда им умный дом велит. В этом случае, чем проще, тем лучше, чем глупее, тем лучше и дешевле.
zapimir
17.10.2016 20:52Ну по тем же Noirot они даже по внешнему виду нагревательного элемента намного серьезнее более дешевых, к тому же на них дается гарантия 6 лет. А учитывая, что изначально он брался для дачи, чтобы держать температуру около 5 градусов (а зимой на дачу могли и недели 3 не приезжать). То лучше переплатить, чем какую-то дешевую китайщину покупать.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 21:24Посмотрел на яндексе, Noirot стоят от 5 до 8 т.р. На 8-10 комнат получится от 40 до 80 т.р. только на обогреватели. Все мои обогреватели в сумме стоят не больше 6000р. Да, 1 из них сломался за 4 года. И зачем гарантия 6 лет? Выкинул, купил новый. Без удаленного контроля все равно никак не удастся обойтись. Без разумного дублирования тоже.Так что какой смысл так переплачивать, они все равно производятся в Китае. Лучше эту разницу в 50-60 т.р. пустить на удаленный контроль. Ведь электричество обычно отключают в самый неподходящий момент, когда на улице -30.
zapimir
17.10.2016 22:18Выкинул, купил новый.
Ну не знаю обогреватель вещь такая, что может и дом сжечь. Конечно, если у вас кто-то есть дома постоянно, то еще можно. А такая гарантия, как минимум говорит о том, что производитель уверен в качестве девайса.
Да и в моем случае речь о небольшом дачном домике шла хотя и очень утепленном, там одного 2 кВт хватало на 2 комнаты и веранду.Sergey_Tokarev
18.10.2016 07:44Сжечь дачу может качество прокладки кабеля, неправильный расчет автоматов, плохие контакты в проводке, отсутствие контроля электричества, возгорание обмотки компрессора холодильника при напряжении ниже 160В и многое другое, но никак не масляный или карбоновый обогреватель. Для уменьшения нагрузки на одну линию, розетку, на всякий случай не использую обогревателей мощнее 1кВт. Лучше поставлю 2 обогревателя в разных местах комнаты на 1 и 0,5 кВт. И управлять удаленно ими эффективнее. Например, можно подключать 1кВт только для ночного прогрева помещения.
DjOnline
17.10.2016 21:15Мой перфекцеонист в шоке от слов «форточка» и «умный дом», для этого есть приточно вытяжные системы с подогревом воздуха или рекуператорами, с датчиками CO2 и так далее.
Sergey_Tokarev
17.10.2016 21:28Речь об окне на микропроветривании шла про квартиру, где развернуться с «приточно вытяжными системами с подогревом воздуха или рекуператорами, с датчиками CO2 и так далее» не каждому под силу. Да и места там обычно нет для этого. В загородном доме — пожалуйста. И места много, и сделать проще.
DjOnline
17.10.2016 21:31Ту же Тиону (которую тут на geektimes пиарят) и аналоги поставить можно хоть в каждую комнату.
sneka
18.10.2016 09:05Вы концентрированно непрерывно бредите.
1. Если вы не чувствуете колебаний температуры — значит температура комфортная. Если ее не чувствуют даже приборы — проблемы нет вообще. Человек не в состоянии различить колебание температуры в пределах градуса, а то и больше.
2. Микроколебания сглаживаются теплоинерционностью и самого дома и тушки человека. И ни на что не влияют.
3. «теплопотери повышаются на 15%» — необоснованный бред. То есть я допускаю, что существует дом для которого это так, но в общем и целом это не так.
4. Ощущение температуры человеком достаточно опосредованно связано и с температурой воздуха и с температурой поверхностей в помещении. И это РАЗНЫЕ температуры.
Изучение матчасти следует начинать с соответствующего СНиПа и на основании его вносить улучшения. Иначе получается пустое теоретизирования оторванное от реальности. СВОД ПРАВИЛ ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ
И ГОСТа ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ. ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХlingvo
18.10.2016 10:41Ну для меня пределом является 0,5°. Больше лично я чувствую. Например по домашнему градуснику сейчас мне комфортно при 20,2-20,5°. Менее 20 — уже прохладно.
Ну и стоит взглянуть на системы автоклимата автомоиблей — в большинстве из них температура в салоне регулируется с шагом 0,5° — значит они что-то знают.
Sergey_Tokarev
18.10.2016 10:47Кстати, специально замерял комфортность температуры во время сна. 18° — холодно, 20° — жарко. Установил 19° — супер, оптимально. Так что своды правил и СНИПы тут совершенно не при чем. Дети скидывают по ночам одеяло, им нужно 24°. Вот такие у меня СНИПы.
sneka
18.10.2016 13:41Я не про то совершенно. Температура разная. Ее много и она должна быть и есть разная в разных частях дома. Это нормально. Насколько это нормально — нормируется соответствующими документами. Выводить новые понятия температуры и ловить их с точностью 0.1 градуса бесполезно. Наружная стена всегда на градус другой холодней, воздуха и перегородки (и это если она в нормы укладывается). Документы достаточно толково описывают где что и какие температуры бывают вообще и куда они должны укладываться во первых. Во вторых из них вытекает область действия умного дома и методика размещения датчиков и замеров. В каком нибудь доме из 150-го бруса можно устроить баню, а наружная стена все равно еще будет холодной. И умный дом этого не исправит.
lingvo
Судя по третьему графику, у вас показания термометра шумят на 0,3-0,5°. Температура не может так быстро меняться. Отфильтруйте для начала этот шум, потому что иначе о более точной регулировке можно забыть — собственно из-за этого батарея на кухне у вас неправильно работает.
Второе — применительно к отоплению — простой гистерезисный термостат справляется с поддержанием температуры на уровне плюс-минус 0,3°C относительно заданной. Нужно ли точнее?
Третье — не ставьте себе ограничение в виде клацанья реле умных розеток. Реле заменяются на тиристоры или твердотельные реле и получаете бесшумность. В отоплении так часто делают.
Sergey_Tokarev
Попали в точку. Как раз это и хотелось обсудить: точность и скорость измерений температуры.
Шум, конечно, есть. Диапазон примерно +-0,2°. Температура может быстро изменяться в конкретном месте, где находится датчик. 3-й график — это кухня в городской квартире. Там температура меняется очень быстро: дунул ветер в окно на микропроветривании, вытяжка хапнула чуть больше, жена что-то начала готовить или даже просто мимо прошла. На 1-м графике используется такой же датчик. Там шум +-0,1°.
Шум фильтрую задержками проверки температуры: например, если температура ниже 22° в течение 10 секунд, то включаем сервопривод. Можно сделать разницу между включениями и выключениями в 0,1°. Тоже можно. Об этом и речь в статье, что точность и скорость измерений всегда можно загрубить логикой контроллера.
Термостат меряет температуру не в той зоне, где ее нужно измерять. Под окном да еще и около батареи. Это, на мой взгляд, неправильно.
Клацанье умных розеток тоже уменьшается логикой управления, без физического вмешательства в устройство, которое еще и на гарантии.
И все-таки по поводу точности регулировки в -+0,3°. Если это не стоит доплнительных денег, то, думаю, чем точнее измеряем, тем больше комфорта. Дальше в цепи конечных устройств тоже есть неточности, так и до +-2° дело в сумме дойдет.
lingvo
Шум правильней фильтровать на задержками, а усреднением. Сделайте 3-5 измерений через десяток секунд, сложите вместе да разделите на количество измерений. Получите нормальное показание.
Еще раз — за счет теплоемкости стен, потолка, пола и воздуха, температура в помещении не может меняться так быстро, как у вас. Ни от вытяжки, ни от ветра в микропроветривании, ни от жены — это все локальные перегревы/недогревы, которые человек не чувствует, и реагировать на них системой отопления нет смысла.
Вас должно интересовать только среднее по больнице.
Не дойдет. Есть такая штука — называется обратная связь. Все, что ей охватывается, вдруг стает изумительно точным. В отоплении датчик температуры и создает эту обратную связь, таким образом компенсируя все недостатки оконечных устройств. Нужно только правильно обработать от него сигнал, как я указал ниже.
Sergey_Tokarev
Шум надо фильтровать.
Это само по себе довольно спорно. Что и заставило меня написать статью. А уж как фильтровать — вообще способов много. В моем умном доме, к сожалению, нет возможности нормализовывать показания. Но есть еще масса способов. Необходимость фильтрования шумов зависит от конкретного места. Там принимается решение об их фильтрации. В спальне — однозначно загрубляем показания, на кухне с радиаторами центрального отопления нет смысла вообще загрублять. +-0,1° — достаточная точность для шума.
Было бы интересно увидеть график с достаточно чувствительным датчиком температуры в Вашем случае. На словах я часто слышу, что «температура всегда точно 22°». И это тоже послужило поводом для написания данной статьи.
lingvo
Вот вам мой график. Это 5-и комнатная квартира на верхнем этаже в новом доме с теплосчетчиками и отоплением водяными теплыми полами. На улице сейчас от +9 до 15°C. Датчик температуры стоит примерно в центре квратиры под потолком. Уставка 20,5°. Алгоритм простой гистерезисный, настроен на -0.3°...+0°, так как при отключении инерционность больше из-за запасенного тепла в контуре.
Как видно, температура колбасится в районе 20.2...20.7°С. Выброс слева вызван высокой наружной температурой.
Sergey_Tokarev
Вот это здОрово! Это не пустые слова. Диапазон в 0,5 °С с использованием теплых полов — это фантастика. Но, думаю, в 2-хэтажном загородном доме все будет не так красиво. Тут, все-таки городской дом. Очень большая масса тепла снизу.
lingvo
Подпольная изоляция очень хорошая. И я думаю в отдельном доме регулировка будет даже лучше — это подтверждается на других форумах. Нет непредсказуемых соседей.
Факт в том, что измерение температуры производится один раз в минуту. И этого хватает.
Alexeyslav
С обратной связью всё не так просто, чем выше требуемая точность тем больше проблем и подводных камней в организации обратной связи. Можно получить абсолютную точность, только переходный процесс будет очень длительным с риском сорваться в автоколебания(периодом в 15минут...24 часа), особенно если датчик с сильным запаздыванием и/или гистерезисом.
Есть целая наука занимающаяся этим вопросом — ТАУ.
В паяльных станциях, для стабилизации температуры используют быстрые но НЕТОЧНЫЕ регуляторы, в итоге температура жала может гулять +-10 градусов, и спасает разве что только второй контур обратной связи с очень низким быстродействием, если это нужно.
В качестве фильтра от шума лучше всего использовать «оконный» фильтр(если вычислительных ресурсов мало) или фильтр Калмана. Просто взятые подряд отсчёты для усреднения не катят — на выходе получаем тот же шум но с периодичностью в N раз меньше, где N — количество выборок. «оконный» фильтр это тоже усреднение, но не просто N выборок, а N последних отсчетов, и так для каждого отсчета. При этом влияние на результат каждой отдельной выборки становится в N раз меньше. Не обязательно использовать усреднение часто выгодно брать медианное значение игнорируя наибольшие отклонения.
Sergey_Tokarev
Еще небольшое уточнение. На 3-м графике шаг — 10 минут. Так что температура может меняться раз в минуту совершенно без проблем. И даже чаще.