Heizung im Smart Home: Aufbau und Funktionsprinzip + Tipps zur Organisation des intelligenten Systems

Heutzutage wird der Begriff „Smart Home“ ganz alltäglich wahrgenommen, der noch vor nicht allzu langer Zeit die Gesellschaft überraschte. Wenn man den Stand der Haushaltsgeräte betrachtet, die in fast jedem Haushalt genutzt werden, kann man eindeutig schlussfolgern – der Automatisierungsgrad ist sehr hoch.

Es ist nicht verwunderlich, dass die Automatisierung auch die Heizung im Smart Home erfasst hat, die dank der Innovationen erheblich “intelligenter” geworden ist. Betrachten wir diese Variante genauer, um uns näher mit dem Aufbau und allen Vorteilen der intelligenten Wärmeversorgung vertraut zu machen.

Strategie des intelligenten Heizsystems

Es ist nicht nötig, noch einmal zu erläutern, wie kontrovers die Frage der Beheizung von Wohnräumen ist. Sie ist direkt mit den Kosten für den Energieverbrauch verbunden, und diese Kosten belasten das Familienbudget erheblich.

Daher ist die Strategie der "intelligenten" Heizung ein wirklich wichtiges und lohnendes Thema, das es nicht nur zu betrachten, sondern auch umzusetzen gilt.

Es genügt, den Temperaturparameter an einem einzelnen Thermostat einzustellen, und die "intelligente" Heizung erledigt die gesamte notwendige Arbeit, um dem Wohnungs- (bzw. Haus-) besitzer behagliche Bedingungen zu schaffen.

Wenn man die Strategie des intelligenten Hauses in vollem Umfang auf das Heizsystem anwendet, gibt es gute Chancen, die Kosten deutlich zu senken. Die genaue Kontrolle des Verbrauchs und die rationelle Verteilung der Wärmeenergie tragen zur Einsparung bei.

Die Strategie des "intelligenten" Hauses in Bezug auf das Heizsystem ist durchdacht und in der Praxis erprobt. Das Ergebnis verspricht eine weite Verbreitung dieses Ansatzes.

Umsetzungsvarianten der intelligenten Wärmeversorgung

Eigentlich ist das Prinzip offensichtlich – die Erstellung eines Heizkreisschemas unter Einbeziehung von Steuerungssensoren sowie Stellgliedern an den Energieverteilungspunkten.

Energieverteilungspunkt – Temperaturkontrolle an einem einzelnen Heizgerät. Solcher Punkte können im Rahmen eines Heizkreises insgesamt mehrere existieren.

Die Kontrollsensoren und die Mechanik werden wiederum an die Leitungen des Controllers angeschlossen, der mit einer Steuerungssoftware ausgestattet ist.

Im Prinzip ist alles einfach, wenn man die Entwicklung der Kontroll- und Steuerungstechnologien mittels Controllern bedenkt.

Eine Controllervariante aus der Serie digitaler Geräte, die für die Ausstattung eines «Smart Homes» vorgesehen ist. Derartige Geräte werden in unterschiedlichem Design und architektonischen Formen sowie mit verschiedenen technischen Möglichkeiten entwickelt.

Wenn man die möglichen Varianten von Schemata betrachtet, sollte man natürlich deren Anwendung je nach Wohnungstyp und Standort berücksichtigen.

Traditionell gibt es zwei Varianten:

1. Städtischer Sektor.
2. Ländlicher Sektor.

Die Wärmeversorgungssysteme für diese beiden Varianten unterscheiden sich etwas, da in städtischen Gebieten zunehmend die zentrale Wärmeversorgung priorisiert wird.

Der ländliche Sektor ist durch eine autarke Heizungsanlage gekennzeichnet. Daher kann sich die «intelligente» Heizungslösung für diese beiden Varianten unterscheiden.

Lösung #1 – für eine Stadtwohnung

Betrachten wir ein mögliches Schema der «intelligenten» Wärmeversorgung für den städtischen Wohnsektor. Derzeit ist die städtische Infrastruktur größtenteils bereits teilweise automatisiert.

In der Regel gibt es in jedem einzelnen Mehrfamilienhaus Systeme zur Steuerung des Wärmeträgers. Was bleibt dem Eigentümer einer einzelnen Wohnung noch zu tun?

Wärmeübergabestation eines der städtischen Mehrfamilienhäuser, in dem das Prinzip der automatischen Regelung der Wärmeträgerzufuhr in den Hauskreislauf in Abhängigkeit von den Außentemperaturbedingungen (Wetter) eingerichtet ist.

Innerhalb einer bestimmten Wohnung eines Mehrfamilienhauses kann ein automatisiertes Steuerungssystem unter Berücksichtigung des Wärmeverbrauchs eingesetzt werden. Dabei ist jedoch das gesamte (hausweite) Schema der Wärmeträgerverteilung von Bedeutung.

Wenn dieses Schema einen seriellen Charakter der Geräteeinschaltung aufweist, ist eine individuelle Erfassung des Energieverbrauchs ebenso wenig möglich wie eine separate Regelung.

Bei dieser Variante der Einschaltung des Heizgeräts im Kreislauf eines Mehrfamilienhauses ist die Installation eines «intelligenten» Schemas praktisch unmöglich. Es gibt jedoch eine Option, wenn man ein Bypass-Rohr einbaut und nach dem Bypass die Automatik montiert.

Das Schema der parallelen Einbindung von Heizgeräten ermöglicht es, den Verbrauch zu kontrollieren und zu erfassen. Dies geschieht durch die Installation von Temperatursensoren, Reglern und einer Steuerung.

Beispiel einer einfachen Automatisierung in einer Stadtwohnung durch Einbindung eines Thermostats in der Vorlaufleitung des Wärmeträgers. Hier wird ein paralleles System zum Anschluss des Hauskreises verwendet, daher ist die Umsetzung des Schemas einfacher.

Temperatursensoren werden direkt an den Vor- und Rücklaufleitungen des Wassers installiert, zusätzlich wird ein Sensor für die Raumtemperatur benötigt.

Am Rücklaufrohr der Heizgeräte werden Regelventile montiert. Alle diese Geräte werden mit der Steuerung verbunden.

Lösung #2 – für ein Landhaus

Die Lösung für ein Landhaus oder ein städtisches privates Einfamilienhaus zeichnet sich durch uneingeschränkte Möglichkeiten aus.

Ein autonomes privates Haus funktioniert in der Regel mit einem eigenen Heizsystem, zum Beispiel mit einem Heizkessel. Bei dieser Variante ist die Automatisierung hinsichtlich der Unabhängigkeit einfacher, aber aus technischer Sicht etwas komplizierter.

Strukturschema der Heizungsautomatisierung (eine Variante), bei der neben externen Heizgeräten (Heizkörpern) auch eine Fußbodenheizung verwendet wird. Zwei Varianten der Heizkörperautomatisierung, wobei eine – drahtlos ist.

Die Komplexität ergibt sich aus der Anwendung von Automatisierung und Regelung nicht nur auf die Hausheizgeräte, sondern auch direkt auf die Wärmequelle – den Heizkessel.

Die vorgestellten Konstruktionen moderner Kesselanlagen unterstützen die vollständige Automatisierung, einschließlich:

• Brennmaterialbeschickung;
• Verbrennungsintensität;
• Zirkulation des Wärmeträgers;
• Temperaturgrenzen;
• Aktivitätstimer.

Wenn ein Gerät genau dieser Konfiguration verwendet wird, reicht es aus, das Raumheizungsregelungssystem des Smart Homes mit dem Kesselcontroller abzustimmen. Andernfalls, wenn der Kessel konstruktive Besonderheiten aufweist, muss die Kesselanlage von Anfang an automatisiert werden.

Dann dient beispielsweise der eingestellte Temperaturwert an dem im Raum befindlichen Sensor als zusätzlicher Orientierungspunkt für den Kesselcontroller.

Ausgehend von diesem Orientierungspunkt werden der Brennstoffverbrauch, die Verbrennungsintensität und weitere Vorgänge der Kesselanlage geregelt.

Getrennte Automatisierung des Wärmehintergrunds in jedem Raum eines Wohnhauses (Schema-Beispiel): 1, 2 – individuelle Bedienpaneele (Controller) für einzelne Ventile und Temperatursensoren; 3 – Steuerungscontroller für die Fußbodenheizung

Allerdings ist es zulässig, in jedem einzelnen Raum unterschiedliche Temperaturbedingungen zu schaffen, wenn eine ausreichende Abdichtung der Räume voneinander gewährleistet ist.

Bei dieser Variante erfolgt die Regulierung des Wärmestroms zusätzlich mithilfe individueller Thermostate und Regler, die den Durchfluss des Wärmeträgers durch die Geräte (Heizkörper, Fußbodenheizung) kontrollieren.

Vorteile der vollständigen Heizungsautomatisierung

Bevor wir über die Vorteile der «intelligenten» Heizung sprechen, sollte eine Art anfänglicher Nachteil für den Endbenutzer erwähnt werden.

Wenn man eine solche Anlage einrichtet, muss man Geld für den Kauf der erforderlichen Komponenten sowie für die Montage und Konfiguration ausgeben.

Ein nicht allzu teures und fortschrittliches Set für die intelligente Heizung, das dennoch die Einrichtung eines recht effektiven automatischen Haussteuerungssystems ermöglicht.

Natürlich ist es nicht ausgeschlossen, alles selbst zu machen. Allerdings muss man für die Umsetzung dieser Variante den Status eines hochqualifizierten Spezialisten oder eines Allrounders haben. Aber die Kosten für die Einrichtung des Systems werden letztendlich vollständig kompensiert.

Durchschnittliche Berechnungen haben Einsparungen von bis zu 30 % bei den Heizkosten in der kalten Jahreszeit gezeigt. Somit amortisiert sich die Anlage der «intelligenten» Heizung in kurzer Zeit.

Zu den offensichtlichen Vorteilen der Technologie gehört die Möglichkeit, alle Parameter direkt vom Telefon oder Tablet aus zu steuern.

Moderne Smartphones erlauben die Installation spezieller Apps, über die die Überwachung und Einstellung der Heizungsparameter erfolgt.

Das Smartphone und die Möglichkeiten zur Fernschaffung einer komfortablen Umgebung im Haus sind die Realität des modernen Lebens. Gleichzeitig ist die Heizungssteuerung auch über andere gängige digitale Geräte möglich.

Ein offensichtlicher Vorteil solcher Systeme ist der Faktor eines präzisen und stabilen Temperaturniveaus.

Darüber hinaus kann mit der App der gewünschte Modus zu bestimmten Tageszeiten eingestellt werden: nachts kühler für einen ruhigen Schlaf und eine Stunde vor der Rückkehr von der Arbeit – allmähliche Temperaturerhöhung.

Wenn es im Raum «nicht kalt – nicht heiß» ist, also ein optimaler Temperaturhintergrund für den Körper herrscht, sinkt das Risiko von Erkältungskrankheiten drastisch. Unter solchen Bedingungen befindet sich der Körper in einer aktiven Phase, der Mensch fühlt sich wohl.

Ein weiterer Vorteil ist der Faktor der Bequemlichkeit. Man muss keine Hähne drehen oder die Temperatur mit einem Thermometer messen. All diese Aktionen erledigt die Automatik mit hoher Genauigkeit. Zudem besteht die Möglichkeit, den Energieverbrauch zu erfassen. Und das ist wiederum eine Ersparnis.

Besonderheiten der Einrichtung einer "intelligenten" Heizung

Das Wichtigste, was zu den Empfehlungen für die Einrichtung von Heizsystemen des intelligenten Hauses gehört, ist die Verwendung hochwertiger Regelgeräte sowie zuverlässiger Filter.

Eine effektive Filterung des Wärmeträgerstroms und der Einsatz zuverlässiger Regelmechanismen tragen zu einem präzisen und einwandfreien Betrieb des Systems bei.

Selbst das am stärksten automatisierte System kann ohne das vertraute und einfache Element – den Filter – nicht richtig funktionieren. Diesen Punkt sollten Sie bei der Lösung von Automatisierungsaufgaben berücksichtigen.

Automatisierte Module auf Basis von Steuerungen gewährleisten ein hohes Maß an Empfindlichkeit und ermöglichen eine Regelung der Prozesse mit einer Genauigkeit von bis zu einem Prozent.

Fehlen jedoch Filtermodule, kann die Arbeit der Durchflussregler bereits nach kurzer Betriebszeit gestört werden.

Es wird empfohlen, die Einbaupunkte von Thermostaten (Fühlern, Sensoren) technisch korrekt zu berechnen und auszuwählen, da ein richtig gewählter Einbauort die maximale Regelwirkung insgesamt erzielt. Informationen über effektive Platzierungspunkte finden Sie stets im Gerätepass.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Im folgenden Video wird eine recht interessante Variante der Implementierung der Automatisierung der Heizungsanlage vorgestellt:

Technologien treiben die Gesellschaft voran. Der Komfort- und Bequemlichkeitsgrad steigt. Ein anschauliches Beispiel hierfür ist das Heizsystem eines Privathauses oder einer Wohnung, das mit Funktionen zur vollständigen Prozesskontrolle ohne menschliches Eingreifen ausgestattet ist. Der Benutzer muss lediglich den gewünschten Komfort festlegen, um im gesamten Haus das gewünschte Raumklima zu erhalten und zusätzlich eine erhebliche Einsparung zu erzielen.

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