Умный дом: операция микроклимат или путь к комфорту шаг за шагом
Первое правило умного дома: он не должен отнимать время.
Второе правило умного дома: все должны знать о твоем умном доме.
Умный дом перестает быть абстрактным, когда заходишь в магазин, излагаешь свои хотелки и тебе дают большой пакет с кучей коробочек. Приходя домой и достав десяток устройств поначалу приходишь в ужас. Но потратив один-два вечера, начинаешь понимать, что умный дом — это не так уж и сложно, а многие задачи легко решаются в несколько кликов мышкой.
Я уже писал, как умный дом не дал коту замерзнуть и как умный дом увеличивает комфорт нахождения в комнате. В этот раз я расскажу, как умный дом позволил мне сэкономить 30% средств на отоплении, наполнил дом свежим воздухом и не дал замерзнуть водопроводу этой зимой. Итак, достаем из пакета коробочки и идем учить дом уму разуму!
Перейти к разделу:
Отопление
Вентиляция
Водоснабжение
Задействованная техника
Заключение
Но прежде чем приступить к установке приемных и исполнительных блоков умного дома, я проведу небольшой экскурс в функционирование инженерных систем, чтобы было понятно, почему, что и куда монтируется. Если хочется приступить сразу к монтажу умных блоков, то достаточно просто пролистать до конца каждого блока, где я покажу, как монтируется и функционирует эта система умного дома.
Я разобью материал на блоки, чтобы было проще читать. Первый и самый большой блок будет об отоплении, второй, поменьше, о вентиляции и третий — о сохранении работоспособности водопровода. Пожалуй, это три самых важных фактора, который позволяют жить в собственном доме зимой. Без тепла или воды в доме жить просто не получится, ну, а без нормальной вентиляции к весне на стенах и потолке можно запросто обнаружить грибок. Приступим!
Отопление
Систем отопления существует множество и зачастую они подбираются исходя из имеющихся возможностей. Я отталкивался от того, что мой дом выполнен из SIP панелей, а значит, потери тепла будут не столь велики, как, скажем, у кирпичного дома. Сама SIP панель в разрезе выглядит так: это пенопласт, с двух сторон обклеенный плитами OSB (или ОСП — Ориентированно Стружечная Плита).
На заводе изготавливают панели по заранее утвержденному плану, подписывают, а сборщикам выдается документация, в которой указан порядок стыковки панелей. Возводится двухэтажный дом площадью до 200 кв метров за 2–3 недели. Собирать такой дом лучше зимой или сухим летом. Зимой, потому что снег легко выметается веником, а сухим летом — чтобы не замочить монтажную пену в швах между панелями. Пена гигроскопична и очень охотно впитывает влагу.
После сборки дома и установки окон дверей получается термос. Дом практически не «дышит», в отличие от сруба или каркасного дома, поэтому потребуется монтировать принудительную приточную и вытяжную вентиляцию. Это я подробнее рассмотрю позже.
Для выбора системы отопления требуется определиться с источником тепла и теплоносителем.
Газ: Так как в моем населенном пункте нет магистрального газа, то газовый котел я исключил почти сразу. Почему почти? Потому что я рассмотрел также возможность установки газгольдера и отопление пропан-бутаном. Местные компании выставили мне минимальный счет за бочку-газголдер с монтажом начиная от 300 тысяч рублей. При этом газовая магистраль до дома монтируется за отдельные деньги. А само помещение с газовым котлом должно быть особым образом подготовлено. С турбокотлами проще, но газ — это еще и пожароопасно. Таким образом, я перешел ко второму типу топлива.
Дизель или отработанное масло: Котлы работают стабильно, регулировка и настройка такова, что можно играть в широких температурных пределах. Дизель не взрывается, как это происходит с парами бензина. Но опыт эксплуатации котлов на дизельном топливе моих друзей свидетельствует о том, что найти топливо нормального качества — это все же проблема. Может также присутствовать специфический запах. Этот вариант я отверг.
Пеллеты: Многие видели кошачий наполнитель из прессованной деревянной стружки — это и есть пеллеты. Они отлично горят, имеют хороший КПД. Многие котлы с пеллетными горелками легко переоборудуются для сжигания твердого топлива — дров или угля. Но даже самый хороший котел с бункером требует пополнения этого бункера пеллетами раз в 2–3 дня. Кроме того, нужна котельная и труба. Пеллетные котлы энергозависимы. В общем, не мой вариант.
Электрокотел: Преимуществ масса: электричество — один из самых недорогих энергоносителей, если нет магистрального газа. Электрокотлу не нужно делать трубу, топливо для него не разольется и не воспламенится, нет необходимости каждые N часов закидывать дрова. Все обслуживание сводится к своевременной проверке узлов и агрегатов. Самое главное — при должной эксплуатации он вообще не требует внимания. Минус: требуется стабильное питание и трехфазное (очень желательно) подключение к электросетям.
Итак, я выбрал электрокотел.
Для себя я выбрал самый простой способ переноса тепла — жидкостный. То есть котел греет жидкость, жидкость передает тепло нагревателям. И вот тут встал вопрос: батареи или теплый пол.
Батареи: дешевле и проще в монтаже. Легко заменить на другие. Позволяют сушить на них вещи :). Минусы тоже присутствуют: необходимая температура теплоносителя начинается от 40 и заканчивается чуть ли не 80 градусами. При этом согласно физическому закону конвекции, теплый воздух устремляется ввысь, оставляя полы холодными, поэтому я выбрал…
Теплый пол: Водяной теплый пол дороже. Заметно дороже. Сильно дороже! Но смонтировав такой пол по всему дому и залив его стяжкой, я получил огромную батарею в 200 квадратных метров, которая хотя и нагревается неспешно, зато аккумулирует тепло и долго его отдает. Да и босиком ходить приятно по теплому.
Почему не греющий кабель? Да потому что для замены перегоревшего кабеля (не будем исключать такого) требуется вскрытие напольного покрытия, что вызывает массу проблем. Кроме того, водяной теплый пол не накладывает никаких ограничений на источник тепла. Сегодня я отапливаю дом электрокотлом, а завтра поставлю дровяную печь, подключу ее к водяному контуру и начну топиться дровами, то есть всегда есть резерв.
Трубы уложены «улиткой», плечо каждой магистрали старались делать максимально близким к остальным. Кстати, кот тоже ходил улиткой и не переступал через трубы.
Далее все заливается стяжкой, минимальная толщина которой 5 см. А уже сверху можно наносить любое напольное покрытие, будь то паркет, ламинат, плитка или линолеум. Я выбрал плитку и ламинат. Сразу скажу, что плитка отдает тепло гораздо охотнее, зато по ламинату приятнее ходить босиком.
Процесс заливки стяжки очень трудоемкий и откровенно грязный. Пыль была на всех поверхностях. Стяжка сохла около двух недель при жаркой погоде и открытых окнах.
Чтобы не затягивать, сразу покажу, как подключили котел к теплым полам и что из этого вышло.
Для отопления используется электрический трехфазный котел Vaillant eloBlock VE12. Из названия следует, что его мощность составляет 12 кВт, при том, что на дом выделено три фазы и мощность 15 кВт. То есть остается запас на прочие потребители. А с учетом того, что вся система проектировалась для работы только по ночам, то проблем с перегрузкой не было.
Встал вопрос: как управлять котлом?
Котел имеет только настройки мощности и температуры теплоносителя, по таймеру он не настраивается. Зато сам котел поддерживает подключение внешнего термореле, которое замыкает или размыкает цепь при достижении определенной температуры. Для него выделены контакты на колодке. На фото отмечены красным.
Бинго! Не надо никаких контакторов и работы с высоким напряжением. Подключаемся к плате парой проводов и цепляем их на двойное реле Fibaro Double Switch 2×1.5kW.
Тут большим плюсом оказалось то, что само реле питается также от 220В, поэтому второй парой проводов подключаемся к сети 220В (прямо в котле на колодке коммутации вешних проводов) и получаем.
Учтите, что на реле подписано, где подключается ноль, а где фаза. Закрываем крышку, оставляя хвостик-антенну реле снаружи, так как металлический корпус котла начисто глушит сигнал. Найти крохотное отверстие в котле не проблема, поэтому оставалось только настроить режим включения.
Итак, как же сэкономить? Электроэнергия по ночному тарифу на 30% дешевле, чем днем. Поэтому ночью греть дом выгоднее. Как сохранить и запасти тепло я уже рассказал. Зимой, при температуре около -10 градусов, котел был выставлен на температуру теплоносителя 23–25 градусов и грел дом через день. В это время шли отделочные работы, поэтому не было необходимости делать температуру выше, но вентиляция нужна была отменная, так как влажность в помещении была очень высокая.
Теперь заходим в меню контроллера MI CASA VERDE VERA 3, подключаем реле и создаем для него два расписания: одно — на включение реле, а второе — на отключение.
Итог всех этих работ очень интересно увидеть инфракрасным глазом.
С отоплением разобрались, переходим к вентиляции.
Вентиляция
Выше было сказано, что согласно выбранной технологии строительства у меня получился дом-термос. Он имеет огромное преимущество в плане сохранении тепла, но обратной стороной выступает необходимость принудительной вентиляции. Я выбрал вытяжную вентиляцию, установив канальный вентилятор на чердаке. По стояку идет стандартная 120 мм канализационная труба, а дальше разводится гибкими рукавами.
Забор воздуха осуществляется из туалета, ванной и вытяжки кухни. То есть из дома выбрасываются все запахи и влага. Естественно, там где убыло, должно прибыть. Приток воздуха обеспечивают клапаны на окнах. Если вы брали окна без клапанов, то их можно просто докупить и установить. Визуально появляется просто дополнительная накладка.
Схематично работают они следующим образом.
Включение вытяжки вентиляции осуществляется по сценарию и по расписанию. Для своего дома (объем около 600 м3) я подобрал следующий сценарий:
- Вытяжной вентилятор включается каждый час на 10 минут с 9 до 22 (чтобы ночью не шумел)
- Вытяжной вентилятор включается каждый раз, когда включается свет в ванной или туалете
Включает вентилятор встраиваемое реле Fibaro Single Switch 2,5kW. Я специально выбрал более мощное реле, так как пусковые токи двигателей могут превышать номинальную мощность в 10 и более раз. У слабых реле могут залипнуть контакты.
Освещение организовано безопасным напряжением 12В и соответствующими светодиодными лентами. Для определения включения света в ванной или туалете я заранее проложил кабель 3×1.5 мм. По двум жилам осуществляется питание, а по третьей +12В возвращается к щитку. Так сделано из всех вентилируемых помещений и к точке контакта они подключаются через диод, чтобы при включении света в одном помещении не зажигался свет во всех. Далее используем универсальный датчик Fibaro Universal Sensor. О его настройках и возможностях я писал ранее.
По такой схеме вентиляция работает уже полтора года и никаких проблем не наблюдалось.
Что можно сделать иначе? Добавить денег и поставить рекуператор, установив приточную вентиляцию с подогревом. К сожалению, я не знал о таких вещах на этапе проектирования дома, поэтому не заложил возможность установки этого устройства.
Водоснабжение
Без отопления и водоснабжения жить в доме практически невозможно. Сейчас речь идет именно о комфортном проживании, когда не надо тратить времени на доставку воды из общего колодца или регулярную топку печи и очистки ее от золы. Если у вас нет центрального водоснабжения, то остается делать его самостоятельно. При этом наиболее распространены два варианта: колодец и скважина. Изначально я пошел по проторенному пути и вырыл колодец. Мои доводы были просты: легко обслуживать, собственная накопленная емкость воды с известным объемом, высокая доступность работников.
В засушливое лето 2014 года колодец пересох и пришлось его углублять на 2 кольца. Ситуация усугублялась тем, что через 2 недели вода ушла еще ниже и только дно колодца оставалось влажным. Решено было бурить скважину.
Тут открылось, что есть три доступных вида скважины:
— скважина «игла»;
— скважина на песок;
— скважина на известняк.
Две последних отличались большой глубиной бурения (буровики часто делают скважину исходя не из необходимой глубины, а из бюджета заказчика, ведь оплачивается каждый метр заглубления) и необходимостью дополнительной водоподготовки. Такая установка стоит существенных денег, а на стройке деньги лишними не бывают, поэтому я решился на бурение «абиссинской скважины» или скважины «игла». Особенность ее заключается в том, что бурится она неглубоко, в нее погружается труба диаметром 32 мм, а насос находится на поверхности.
Бурение осуществляется за один день силами двух человек.
Во избежание замерзания зимой труба от скважины до ввода в дом была утеплена в два слоя вспененным полиэтиленом.
Расчет был простой: вода из скважины подается с температурой около +4 градусов и протекая по трубе, она будет «размораживать» то, что там успело замерзнуть. Так как никаких накопителей не используется, насосная станция включается каждый раз, как открывается кран. Чтобы не было вопросов про гидроудары, скажу, что насосная станция сама оснащена маленьким баком на 0.5 литра. Работает исправно она уже более 1.5 лет, так что могу рекомендовать — Grundfos mq 3–45. Отогрев трубы проточной водой работал ровно до того момента, как на улице не упала температура до -28 градусов и с вечера до утра никто не открыл кран. Утром воды не было…
В срочном порядке был закуплен греющий саморегулирующийся кабель, а утеплитель снят с труб. Кабель продается метражом, но можно купить уже готовые блоки даже с вилкой или с выводами проводов.
Существуют два типа кабелей: для прокладки внутри трубы или снаружи. Так как диаметр моей трубы всего 32 мм, то был выбран кабель с внешней прокладкой. Большинство схем в Интернете рекомендуют прокладывать кабель сбоку или навивать с кручением, но мне кажется такой метод сомнительным.
Так как вода и лед, согласно закону гравитации, всегда будут снизу (в правильном водопроводе с обратными клапанами воздух в трубе быть не должно), я проложил кабель по низу трубы и плотно примотал его обычным бумажным скотчем, а поверх закрепил два слоя утеплителя. Было не до фотографий, так как на улице мороз ниже -20, а дом оказался без воды. Стоит учитывать, что кабель не любит сильных сгибов и имеет требования к радиусу скругления — об этом говорится в инструкции. Также кабель различается по мощности на погонный метр: я выбрал 15 Вт на метр и ничуть не разочаровался. Труба отогрелась за полчаса и вода пошла в дом.
Дальше было дело техники. В своем первом обзоре умного дома «Как умный дом не дал коту замерзнуть» я писал про замечательный мультисенсор Aeotec 4 в 1.
Его особенность в том, что в нем также есть датчик температуры. Создаем простейшую сцену: если температура меньше -20 и время больше 21 часа (расход воды заметно снижается и трубы уже не прогреваются проточной водой), то реле греющего кабеля включается. Второй сценарий: выключение реле в 7 утра.
Реле я также выбрал на 3 кВт, так как кабель при пуске потребляет 1100 Вт, а по мере разогрева его потребление снижается. По достижении необходимой температуры кабель отключается сегментами для уменьшения энергопотребления. В целом, работой своей системы я доволен, а реальная эксплуатация не выявила проблем.
Задействованная техника
В этот раз мною были задействованы следующие устройства:
- Контроллер умного дома Mi Casa Verde Vera 3
- 1 встраиваемое двойное реле Fibaro Double Switch 2×1.5kW для котла
- 2 встраиваемых реле Fibaro Single Switch 3kW для управления вентиляцией и греющим кабелем
- Мультисенсор Aeotec 4 в 1 для снятия показаний уличной температуры
- Универсальный датчик Fibaro Universal Sensor для реагирования на включение света в ванной и уборной
Заключение
Рассказ получился не столько о технике, сколько о том, как можно без глубоких знаний технологий настроить бесперебойную работу инженерных систем. Мне не пришлось ничего программировать: контроллер позволяет создавать вполне гибкие сценарии, хотя, при желании, можно написать куда больше условий для срабатывания того или иного правила при помощи встроенного языка программирования. Единожды подключенные датчики и исполнительные реле не потребовали дополнительного вмешательства, а бесплатное официально приложение позволяет контролировать состояние всех систем прямо со смартфона. Ну и самое главное: я экономил на отоплении ежемесячно порядка 2–3 тысяч рублей, которые можно вложить в развитие умного дома. Очень важно, что умный дом можно создавать без прокладки дополнительных кабелей — радиоканал стандарта z-wave не загружен, а протокол предусматривает контроль исполнения посланной команды. Это не последний материал цикла «Умный дом», поэтому я готов ответить на вопросы или провести тесты на своем доме, как испытательном полигоне для этой технологии.
А пока… Готовь сани летом!
