22.02.2023 
17-22 minuty 
Automatyka, sterowanie, inteligencja 
22 223 77 77, 22 212 50 00 
Placydowska 27 95-070 Aleksandrów Łódzki 
Większość domów w Polsce projektuje się w taki sposób, aby południowa i zachodnia elewacja sprzyjała doświetleniu pomieszczeń światłem słonecznym. Naturalne światło wpadające do wnętrz wprawia nas w dobry nastrój i ułatwia codzienne funkcjonowanie.
Wraz ze światłem przez szyby przenika jeszcze jeden, ważny składnik widma, jakim jest promieniowanie cieplne. Podczerwień, bo o niej mowa towarzyszy nam zawsze, kiedy mówimy o ogrzewaniu. Warto więc rozważyć jak efektywnie zarządzać jej obecnością w naszym domu na przestrzeni roku, w sezonie grzewczym i poza nim.
Końcówka zimy i okres przejściowy są tu dobrym przykładem, ponieważ dni są jeszcze krótkie, więc chętnie zasłaniamy okna roletami lub żaluzjami aby komfortowo czuć się w domu przy włączonym oświetleniu. Rolety mają też istotny wpływ na izolacyjność cieplną przeszkleń, przez co zimą dobrze jest pamiętać o ich zamykaniu na noc, z kolei latem warto zamknąć je w ciągu dnia aby nie dopuścić do przegrzania pomieszczeń.
Zakładając, że nie mamy ochoty stać przy przełączniku i samodzielnie wykonywać tych wszystkich operacji manualnie, zastanówmy się jak wykorzystać do tego zadania system automatyki budynkowej wyposażony w stację pogodową.
Dzięki niej odczytamy aktualną temperaturę, prędkość wiatru, jasność zewnętrzną i obecność opadów. Za pomocą prostej zależności logicznej ochronimy wrażliwe żaluzje i markizy przed mocnymi podmuchami wiatru, jednak w pełni docenimy jej rolę przy wspomaganiu ogrzewania oraz chłodzenia domu.
Założenia są następujące: zamykaj rolety jeśli jasność zewnętrzna spada poniżej poziomu 200 luksów. Otwieraj automatycznie (jeśli nie otworzyliśmy ich sami np. rano) jeśli poziom luksów przekroczy 2000, lecz nie wcześniej niż o 7:00 (przecież chcemy się dobrze wyspać). Jeśli temperatura zewnętrzna jest wyższa niż wewnętrzna i ogrzewanie jest wyłączone, a jasność przekracza 50.000 luksów - zamknij rolety (przysłoń żaluzje) aby nie dopuścić do przegrzania pomieszczeń.
Rozważmy teraz możliwości jakie niesie posiadanie w domu instalacji fotowoltaicznej oraz automatyki domowej wyposażonej w stację pogodową. Marzeniem każdego posiadacza mikroinstalacji jest uzyskanie jak najwyższej tzw. autokonsumpcji, czyli przesunięcie maksymalnego zużycia prądu na tę porę dnia, kiedy produkcja energii ze słońca jest największa. Wielu producentów pomp ciepła przewidziało takie rozwiązania w swoich urządzeniach, jednak zwykle wiążą się one z koniecznością dokupienia opcjonalnych, czasem dość drogich akcesoriów.
Podchodząc do tematu automatyki całościowo warto mieć to na uwadze, ponieważ prosty, dwukierunkowy licznik energii elektrycznej w prosty sposób pozwoli nam określić jakie jest podstawowe, bieżące zużycie energii przez dom wtedy, kiedy nie korzystamy z żadnych konkretnych urządzeń. Jest to pobór pracującej lodówki, elektroniki w trybie stand-by, naszej sieci LAN, sieci Wi-Fi, alarmu i innych. Ten sam licznik pozwoli nam zaobserowować jakie zużycie energii podczas pracy mają większe urządzenia, takie jak pralka, zmywarka, pompa ciepła, rekuperator czy klimatyzacja w trybie grzania.
Jeśli poddamy te wartości analizie, oraz porównamy odczyty produkowanej chwilowo mocy z falownika z odczytami ze stacji pogodowej okaże się, że jesteśmy w stanie określić kilka ważnych progów: poziom samowystarczalności, poziom nadwyżki o 1kW, 2kW itd., w zależności od mocy naszej instalacji.
Dla tych progów możemy określić zasady uruchamiania domowego AGD, lub np. "darmowego" dogrzewania domu z piecem gazowym za pomocą klimatyzacji w trybie grzania. Bardziej zaawansowani użytkownicy mogą wykorzystać funkcję wymuszenia na pompie ciepła dogrzewu ciepłej wody użytkowej (CWU) do wyższego poziomu za pomocą automatyki. W ten sposób zamiast oddawać energię elektryczną do sieci, magazynujemy ją w postaci ciepła.
Na specjalną uwagę zasługuje możliwość wykorzystania stacji pogodowej w sterowaniu ogrzewaniem. Dla domów ogrzewanych gazowym kotłem kondensacyjnym, lub innymi kotłami na paliwa kopalne problemem staje się optymalne wykorzystanie energii z instalacji fotowoltaicznej. Niejednokrotnie zaleca się, aby ich właściciele zainstalowali u siebie nawet prosty system klimatyzacji z funkcją grzania, ponieważ jest to nic innego jak pompa ciepła powietrze-powietrze.
Logika dla takiego układu jest następująca: jeśli ogrzewanie jest włączone, a stacja pogodowa wskazuje poziom luksów odpowiedni dla zapotrzebowania na moc dla klimatyzacji przestaw centralne ogrzewanie na tryb eco, i uruchom klimatyzację na grzanie. Bardziej zaawansowani użytkownicy z pewnością zauważą, że w okresie przejściowym można nawet dopuścić do czasowego przegrzania pomieszczeń klimatyzacją, aby zmagazynować w ten sposób ciepło na dłużej.
Na koniec podzielę się ciekawostką. Przez lata doświadczeń wypraktykowałem jeszcze jeden przydatny algorytm, tym razem dla rekuperatora. W swoim domu kocham ciszę, cenię też świeże powietrze, które zapewnia mi wentylacja mechaniczna.
Odzysk ciepła zapewniany przez rekuperator jest istotny ze względu na efektywność energetyczną całego domu, dlatego też i tu jest miejsce na wykorzystanie zalet stacji pogodowej. Sterowanie typowej jednostki wentylacyjnej ogranicza się zwykle do wyboru biegów 0-1-2 lub 0- 1-2-3, gdzie 0 to minimalna wydajność, 1 zredukowany tryb nocny, 2 to wydajność nominalna a 3 tryb przewietrzania.
Trybu minimalnej wydajności praktycznie nie używa się, jest on wykorzystywany głównie do ochrony przed zamarzaniem, lub wyłączenia jednostki na życzenie czy w sytuacji wykrycia dymu. Tryb zredukowany to inaczej tryb nocny lub tryb cichy - sprzyja skupieniu w pracy i nie przeszkadza podczas zasypiania.
Tryb nominalny to nic innego jak praca wentylacji z obliczoną dla pomieszczeń wydajnością. Ilość wymian powietrza na godzinę jaką wtedy zapewnia jednostka powoduje, że w domu odczuwamy wyraźnie świeże powietrze. Dzieje się to jednak kosztem delikatnie zwiększonego szumu dochodzącego z instalacji. Tryb przewietrzania wykorzystywany jest przez automatykę, dzięki niemu na życzenie uruchamiamy rekuperator z pełną mocą na krótki czas, aby intensywnie przewietrzyć dom.
Logika połączenia stacji pogodowej z wentylacją mechaniczną z odzyskiem ciepła powoduje, że czasy działania w trybie zredukowanym i nominalnym możemy płynnie uzależniać od temperatury zewnętrznej, obecności domowników (geolokalizacja), produkcji energii z instalacji fotowoltaicznej czy nawet pory roku.
Przykładowo: latem, zmień prędkość z 1 na 2 o godzinie 6 rano i zredukuj na 1 jeśli temperatura zewnętrzna przekroczy 26 stopni. Następnie czekaj aż temperatura wieczorem spanie poniżej 26 i uruchom przewietrzanie na godzinę, po czym wróć do trybu 2.
Zimą podobnie: zmień prędkość z 1 na 2, jeśli temperatura wzrośnie np. powyżej zera, a przewietrzanie uruchom tylko wtedy, kiedy uzysk energii ze słońca przekroczy 20.000 lx. Należy jednak pamiętać, aby poza powyższymi warunkami zachowań zapewnić w domu odpowiednią ilość wymian powietrza w ciągu doby, tym samym dbajmy o dobrze przeliczony harmonogram czasowy wentylacji.
Korzyści z wykorzystania stacji pogodowych ciągną się jeszcze daleko poza omówiony wcześniej obszar. Dzięki niej okna dachowe zamkną się automatycznie podczas wykrycia deszczu, a przekroczenie konkretnej jasności może spowodować zasłonięcie ich roletami aby chronić poddasze przed przegrzaniem.
Stacja zadba o żaluzje i markizy chowając je przy silnych podmuchach wiatru lub ochroni je przed oblodzeniem. Dzięki tym wszystkim korzyściom inwestycja w stację pogodową z pewnością szybko się zwróci.
źródło i zdjęcia: ABB
Autor tekstu: Piotr Tenderowicz, specjalista ds. sprzedaży i marketingu, Dywizja Inteligentnych Rozwiązań dla Budownictwa ABB w Polsce
Poradnik
