Programovatelné termostatické hlavice
V článku je popsáno využití programovatelných termostatických hlavic, které výrazně přispívají k možnostem regulace vytápění. Článek především přibližuje běžnému uživateli popis funkcí implementovaných v elektronických termostatických hlavicích.
Úvod
V předchozím článku nazvaném "Využití termostatických ventilů a termostatických hlavic pro regulaci vytápění" byla popsána funkce termostatických ventilů a termostatických hlavic. Detailně byly především zvýrazněny výhody využití termostatických ventilů a termostatických hlavic pro regulaci vytápění otopnými tělesy. Je tedy samozřejmé, že aby bylo dosaženo vhodného využití tepelné energie (při vytápění otopnými tělesy) je nezbytné použít termostatické ventily s vhodně nastavenou hodnotou průtokového součinitele kv. Pak již zcela závisí na uživateli bytu, zda pro regulaci použije uzavíratelné hlavice, nastavitelné termostatické hlavice nebo elektronické termostatické hlavice, které obsahují nadstandardní funkce. Uvedený článek popisuje využití programovatelných termostatických hlavic, které výrazně přispívají pro dosažení optimální tepelné pohody při vysoké ekonomii provozu ve vytápěném prostoru. Čtenář především nalezne popis funkcí, které současné programovatelné termostatické hlavice nabízejí.
Elektronické termostatické hlavice
Obr. 1. Elektronická termostatická hlavice
Minulý článek byl ukončen tvrzením, v němž bylo uvedeno: "Pokud je termostatická hlavice vhodně nastavena a je zaručeno proudění okolního vzduchu kolem termostatické hlavice, může pak kombinací termostatického ventilu a hlavice dojít ke značným úsporám ve vytápění (v rozsahu 5 - 15%)". K úsporám ve vytápění může tedy dojít, pokud je termostatická hlavice nastavena na hodnotu, při níž nedochází ke zbytečnému přetápění vytápěného prostoru. Nastavení skutečně závisí na uživateli a je tedy plně na něm, jak bude nastavovat termostatickou hlavici. Nevýhodou standardních termostatických hlavic je, že hlavici je nutné vždy manuálně nastavit (přetočením) na jinou požadovanou hodnotu. Uživatel bytu pak vždy při opuštění (na delší dobu) vytápěného prostoru musí přijít k termostatické hlavici a nastavit tak nižší požadovanou teplotu. Každý z nás jistě zná situaci, kdy každé ráno odchází do práce a přichází v pozdních odpoledních hodinách. Vytápěný prostor je pak buď zbytečně vytápěn na komfortní teplotu (i v případě naší nepřítomnosti) nebo přicházíme do studeného prostoru. Bylo by více než výhodné, kdyby došlo ke snížení nebo zvýšení požadované teploty automaticky. Tuto funkci zcela splňují elektronické termostatické hlavice.
Obr. 2. Elektronická termostatická hlavice
Elektronické termostatické hlavice zaručují stejnou funkci jako standardní termostatické hlavice. Hlavice navíc obsahuje programátor, který umožňuje, aby hlavice udržovala v požadovanou dobu přednastavenou teplotu. Tím dochází bez snížení komfortu k podstatné úspoře energie. Elektronické hlavice obsahují teplotní snímač, regulátor, programátor a akční člen (servomotor). Programátor, podle předem nastaveného programu sděluje regulátoru, jakou teplotu uživatel momentálně požaduje. Regulátor tak podle skutečné teploty, požadavku uživatele a zjištění charakteristiky budovy řídí akční člen. Akční člen přes kuželku termostatického ventilu ovládá průtok otopného média do otopného tělesa. Na rozdíl od standardních termostatických hlavic nefungují tyto hlavice na principu tepelné dilatace kapaliny, plynu, nebo pevné látky. Elektronické termostatické hlavice nejčastěji obsahují odporový teplotní snímač. U tohoto snímače se pak vlivem změny prostorové teploty mění odpor. Hodnota odporu je převáděna na elektrické napětí a změny napětí ovládájí akční člen. Elektronické termostatické hlavice také obsahují displej, na kterém je nejčastěji možné pozorovat aktuální a požadovanou teplotu. Uživatel tak má přehled o všech informacích, které jsou spojeny s funkcí elektronické termostatické hlavice. Nastavení požadované teploty u elektronické termostatické hlavice je stejné jako u standardních termostatických hlavic a to otočením kolečka. Nastavenou teplotu je pak možné přímo pozorovat na displeji elektronické hlavice. Nyní byl stručně vysvětlen princip funkce elektronické termostatické hlavice. Pozorný čtenář ovšem očekává vysvětlení pojmu "programovatelná termostatická hlavice". Jakým způsobem je možné naprogramovat termostatickou hlavici?
Programovatelné termostatické hlavice
Obr. 3. Příklad zobrazení dat na displeji elektronické hlavice
Každá elektronická termostatická hlavice samozřejmě obsahuje firmware. Firmware je základní program, který zprostředkovává vnitřní komunikaci všech obvodů elektronické hlavice a umožňuje zobrazení odpovídajících funkcí na displeji. Součástí firmware je i aplikační program, který určuje funkce zobrazené na displeji. Závisí tedy na verzi firmware, jaké informace jsou na displeji zobrazeny. Uživatel samozřejmě neprogramuje firmware, ten je součástí elektronické hlavice přímo z výroby. Uživatel může s výhodou programovat časový program vytápění. Nejčastěji je možné na elektronické termostatické hlavici nastavovat časový program pro jeden den v týdenním cyklu. Tento časový program se nejčastěji skládá ze dvou úrovní teplot. Jedna úroveň teploty je označována jako "komfortní teplota" a druhá úroveň je označována jako "úsporná teplota". Komfortní teplota určuje nastavení termostatické hlavice do režimu vytápění. Je to teplota, která charakterizuje požadavek na vytápění prostoru v případě, kdy je uživatel bytu přítomen. Komfortní teplota je vždy vyšší než teplota úsporná. Oproti tomu úsporná teplota označuje teplotu, při níž není požadováno vytápění prostoru. Často bývá tato teplota označována také jako útlumová. Používá se tedy v případě, kdy uživatel bytu je nepřítomen. Obě tyto teploty mají také své označení. Komfortní teplota bývá většinou označována symbolem slunce. Úsporná (útlumová) teplota bývá označována symbolem měsíce. Na displeji je tedy jasně označováno pomocí symbolu, na kterou teplotu je momentálně vytápěn prostor. Důležité tedy je vhodně nastavit program vytápění. Program vytápění již plně závisí na nastavení uživatele bytu. Program vytápění by měl odpovídat přítomnosti a nepřítomnosti uživatele ve vytápěném prostoru. Vhodnou kombinací stisknutých tlačítek je pak možné programovat termostatickou hlavici na úspornou a komfortní teplotu dle času. Každý den v týdnu pak může mít jiný cyklus vytápění prostoru.
Nastavený program vytápění je možné pozorovat na displeji. Program je indikován pomocí časové osy, která je umístěna na horní nebo dolní straně displeje elektronické hlavice. Téměř každá elektronická hlavice obsahuje tři módy ovládání. Prvním je mód automatický. Pokud je tedy elektronická hlavice naprogramována a přepnuta do automatického režimu, je dodržován nastavený program vytápění. Druhým je mód manuální. V tomto režimu je ignorován nastavený program vytápění a elektronická hlavice zaručuje vytápění okolního prostoru na hodnotu nastavenou pomocí kolečka. Třetím je mód, který udržuje vytápění prostoru na protimrazovou teplotu. Tento mód je označován symbolem vločky. Protimrazová teplota bývá nejčastěji z výroby nastavena na 5°C, ale je ji samozřejmě možné změnit na jinou hodnotu. Jistě Vás nyní napadne následující otázka: Co se stane v případě, kdy je nastaven automatický režim vytápění a uživatel chce změnit požadovanou hodnotu vytápění na jinou hodnotu? Toto je samozřejmě možné. Pokud uživatel otočí kolečkem a změní požadovanou teplotu na jinou hodnotu, než je nastaven program, tato teplota se změní. Je nutné podotknout, že se tím nemění nastavený časový program vytápění, ale mění se momentální hodnota vytápění v rámci časového programu. Jakmile má být dle programu teplota přepnuta na jinou hodnotu (například z komfortní teploty na úspornou), nastavená teplota se změní a je opět dodržován nastavený časový program. Časový program vytápění je jistě výhodný v případě automatického vytápění prostoru.
Obr. 4. Příklad nastavení programu vytápění
Elektronické termostatické hlavice obsahují další funkce, které přispívají k případným úsporám ve vytápění. Další funkcí, kterou je nutné popsat, je funkce otevřené okno. Tato funkce zaručuje uzavření průtoku otopného média skrze termostatický ventil, pokud prudce klesne teplota (cca 5°C) v okolí elektronické termostatické hlavice. Každý z nás jistě zná situaci, kdy je prostor vytápěn na požadovanou teplotu. Uživatel otevře okno, aby vyvětral. Výhodou elektronických termostatických hlavic je to, že hlavice prudký pokles teploty zaznamená a okamžitě pak uzavře termostatický ventil. Tím dochází ke značné úspoře energie. Jakmile je okno uzavřeno a teplota pak postupně stoupne, hlavice se opět vrátí do režimu vytápění. Další funkcí, kterou každý uživatel jistě ocení, je optimalizace. Elektronické termostatické hlavice, které mají implementovanou tuto funkci, umožní s dostatečným předstihem přístup otopného média do otopného tělesa. Tím dojde k tomu, že vytápěný prostor je vytápěný na požadovanou teplotu v přesně stanovený okamžik. To, kdy má termostatická hlavice otevřít termostatický ventil, určí hlavice z historie. Díky této funkci je pak opravdu dosaženo optimální tepelné pohody v přesně stanovený čas na požadovanou teplotu.
Pokud studujete technické parametry elektronických termostatických hlavic, tak jistě naleznete termín "princip regulace". Současné hlavice jsou dodávány buď s regulací PI (proporcionálně integrační) nebo "Fuzzy logika". Uvedené pojmy regulace v podstatě označují, jakým způsobem reaguje hlavice na změnu teploty a jak je udržována prostorová teplota. Je nutné poznamenat, že běžný uživatel téměř nerozezná, zda má termostatická hlavice implementovánu PI regulaci nebo Fuzzy logiku. Principiálně jde o to, jak a kdy je dosaženo požadované prostorové teploty.
Jistě každého napadne otázka, a tou je napájení elektronické termostatické hlavice. Vzhledem k tomu, že elektronická hlavice obsahuje displej a obvody pro zpracování dat, je nutné hlavici napájet. K dispozici jsou nejčastěji dvě možnosti. První možnost napájení jsou tužkové baterie. Elektronické hlavice jsou napájeny pomocí dvou tužkových baterií. Výdrž těchto baterií se pohybuje kolem dvou let. Další možností je napájení pomocí napájecího adaptéru. Závisí na výrobci, který systém napájení upřednostňuje. Někteří výrobci umožňují napájení oběma způsoby.
Mezi poslední, nejčastěji implementované funkce elektronických termostatických hlavic, patří funkce "automatické procvičení" a "dětská pojistka". Funkce automatického procvičení je jistě výhodná v letních měsících, kdy téměř nevzniká požadavek na vytápění. Pokud je tato funkce aktivní, tak elektronická termostatická hlavice jednou za týden otevře a uzavře termostatický ventil. Tím se zabrání zatuhnutí kuželky uvnitř termostatického ventilu. Naopak funkce dětské pojistky umožňuje zablokovat elektronickou termostatickou hlavici. Stisknutím kombinace tlačítek se funkce dětské pojistky aktivuje a není pak možné změnit nastavený program nebo požadovanou teplotu.
Z uvedeného přehledu funkcí elektronických (programovatelných) termostatických hlavic vyplývá, že tyto hlavice jistě významně přispívají ke komfortu v případě vytápění. Jistou daní za komfort je cena elektronických termostatických hlavic. Je ale nutné porovnat náklady na zakoupení těchto hlavic a tím získaného komfortu a úspor při vytápění.
Závěr
V uvedeném článku je popsána možnost regulace vytápění využitím elektronických termostatických hlavic. Článek přibližuje běžnému uživateli základní funkce programovatelných termostatických hlavic a popisuje, jak programovatelná termostatická hlavice výrazně přispívá k tepelné pohodě. Využitím programovatelných termostatických hlavic pak může být vyvinuté teplo ve vytápěném prostoru vhodně regulováno. Pokud jsou na termostatických ventilech nasazeny programovatelné termostatické hlavice a je nastaven vhodný program vytápění, je tak možné dosáhnout větších úspor při vytápění (až 20 %).
The paper presents the usage of programmable thermostatic heads. By using of electronic thermostatic heads the possibility of heating regulation is really extended. The overview of all implemented functions in electronic thermmostatic valves is described in detail.