Regulatory temperatury

Optymalnie zaprogramowane regulatory umożliwiają oszczędność energii na poziomie przynajmniej 10%. Osiągnięcie takiego wyniku nie jest trudne, gdyż zmiana temperatury w pomieszczeniach tylko o 1°C w całym sezonie grzewczym powoduje wzrost bądź obniżenie kosztów ogrzewania o ok. 6%.

Urządzenia oferowane obecnie to już nie są proste termostaty z funkcją włącz/wyłącz, ale regulatory z możliwością zaprogramowania różnych cykli ogrzewania: dobowych, tygodniowych i specjalnych, potrafiące same optymalizować pracę instalacji. Sterują one pracą kotła, instalacji c.o. (grzejnikowej i podłogowej) i zasobnika ciepłej wody użytkowej, pomp obiegowych, napędów zaworów lub klimatyzatora czy nagrzewnic, a nawet pracą wentylacji.

Na rynku dostępne są regulatory mogące współpracować z każdym typem kotła lub specjalnie konstruowane dla konkretnych typoszeregów urządzeń danego producenta.

Stosuje się dwa sposoby komunikacji regulatora ze sterownikami i czujnikami – przewodową i bezprzewodową. Sterowniki bezprzewodowe nie wymagają montażu okablowania, a transmisja radiowa danych pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem jest kodowana, aby nie dochodziło do jej zakłócania, i ma zasięg kilkudziesięciu metrów.

Niektóre regulatory mogą być elementem układu zarządzania budynkiem i mają możliwość komunikacji z systemem, np. KNX lub ModBus. Oferowane są też różne wersje zasilania: 230 V AC lub 24 czy 12 V DC, a nawet 3 V DC. Stosuje się sterowanie typu on/off (włącz/wyłącz) lub PWM (Pulse Width Modulation) do zasilania i kontrolowania pracy urządzeń elektrycznych oraz zaawansowane sterowanie trójstawne.

Ten ostatni sposób regulacji ma charakter nieciągły (sygnały wyjściowe lub wejściowe mogą przyjmować tylko niektóre wybrane wartości albo występują tylko w wyznaczonym okresie).

Nowoczesne regulatory mają możliwość adaptacji regulacji do charakterystyki cieplnej pomieszczenia i system optymalizacji krzywej grzania, co minimalizuje odchylenia temperatur od zadanej wartości. Jest to możliwe dzięki temu, że urządzenia te reagują nie tylko na sygnał wzrostu lub obniżenia temperatury pomieszczenia, ale także na prędkość tych zmian. W efekcie „uczą” się dobierać czas pracy i przestoje urządzeń tak, aby jak najszybciej w budynku lub wydzielonych strefach osiągnąć zadaną temperaturę bez niepotrzebnego jej przekraczania i tym samym strat energii.

Regulatory wyposażane są w czujniki temperatury – mogą być one wbudowane w urządzenie i/lub umieszczone nad poziomem podłogi. Stosuje się też czujniki temperatury zewnętrznej, zwłaszcza dla instalacji zasilanych kotłami kondensacyjnymi (uwzględnienie tej temperatury pozwala na optymalizowanie czasu pracy w trybie kondensacji). Niektóre mają możliwość wydzielania stref w budynku.

Regulacja temperatury prowadzona jest z dokładną i szeroką histerezą, od ±0,1°C do 1°C czy nawet 10°C. Wybór histerezy zależy od charakteru instalacji i budynku – czasem korzystniej jest, by urządzenie grzewcze czy klimatyzacyjne częściej się załączało i utrzymywało ściśle określone parametry, a w innych obiektach lepiej – z energetycznego punktu widzenia – zapobiegać zbyt częstym i krótkim okresom pracy urządzeń. Zakres regulacji wynosi przeważnie od 0 do 40°C. Interwał pomiarów także dobierany jest do konkretnej instalacji i budynku i może on wynosić nawet minutę.

Czas pracy i zadana temperatura utrzymywane są według indywidualnego programu dla danej  instalacji. Regulatory mają kalendarz i zegar czasu rzeczywistego, według których załączane są i wyłączane konkretne programy sterowania w cyklach: dobowym, tygodniowym, dni roboczych, weekendowym czy urlopowym. Nastawy te są zapamiętywane w nieulotnej pamięci i nie powinny się kasować w razie całkowitego braku zasilania lub rozładowania baterii.

Regulatory pokojowe mają przeważnie od 9 do nawet 30 niezależnych programów i każdy z nich umożliwia zaprogramowanie żądanej temperatury w dowolnym przedziale czasowym zadanym przez użytkownika. Mają też możliwość rozpoznawania bezwładności instalacji i budynku – znając rzeczywistą i zadaną temperaturę, odpowiednio wcześniej reagują, tak aby osiągnąć w pomieszczeniach oczekiwany komfort. Dzięki temu nie trzeba w regulatorach stale wprowadzać korekt.

Funkcje regulatorów i termostatów

Do niedawna regulatory i termostaty miały tylko pokrętła i przyciski. Obecnie większość z tych, które realizują dużą liczbę funkcji, ma wyświetlacze. Producenci starają się, żeby wyświetlacze te były możliwie duże i czytelne, a programowanie i wybór funkcji – intuicyjne, tak by regulatory mógł obsługiwać bez trudu każdy użytkownik.

Najprostsze termostaty pokojowe to urządzenia tylko z programowaniem dobowym, kolejne w hierarchii zaawansowania technicznego są programatory z dwoma programami – na dzień roboczy i weekend. Jednak największą grupę stanowią regulatory pokojowe tygodniowe – z możliwością zaplanowania żądanej temperatury na każdy dzień tygodnia i wydzielenia w każdym dniu różnych pór: nocnej, dziennej, porannej i wieczornej według indywidualnych oczekiwań wynikających np. z trybu pracy i rozkładu dnia domowników. 

Dokładne zaplanowanie wydarzeń na siedem kolejnych dni jest trudne, a tydzień tygodniowi nierówny. Dlatego regulatory wyposażane są też w gotowe scenariusze, które można uruchomić praktycznie jednym przyciśnięciem guzika – np. komfortowy czy ekonomiczny. 

Ponadto nieraz trzeba zaprogramować nietypową pracę instalacji w czasie urlopu lub ferii. Służą do tego funkcje specjalne – można je zaprogramować na określoną liczbę dni i temperaturę, tak aby nie zużywać niepotrzebnie energii i jednocześnie nie doprowadzić do nadmiernego wychłodzenia budynku lub, co gorsze, zamrożenia instalacji. Po tym okresie regulator automatycznie powraca do standardowego programu czasowego. 

Regulatory pełnią też funkcje ochronne wobec zaworów i pomp podczas ich długotrwałego postoju. Ważny jest tryb przeciwzamrożeniowy chroniący instalację c.o. przed zamarznięciem – gdy temperatura w budynku spada poniżej 5°C, regulator uruchamia ogrzewanie.

W budynkach biurowych lub usługowych wykorzystywany jest specjalny tryb blokady zmiany parametrów pracy instalacji. Korekt może dokonywać wówczas tylko jedna uprawniona osoba. Zapobiega to rozregulowaniu systemu i zbędnemu zużyciu energii, a zwłaszcza wystąpieniu braku komfortu cieplnego w budynku. System blokady rodzicielskiej sprawdza się w domach jednorodzinnych jako zabezpieczenie przed zabawą „komputerkiem” małych dzieci. 

Regulatory mogą informować użytkowników nie tylko o aktualnej temperaturze wewnętrznej i temperaturze kotła, a nawet zewnętrznej, mają też liczniki pracy urządzenia grzewczego i podają informacje np. o konieczności przeprowadzenia serwisu kotła. Niektóre urządzenia oferują też różne opcje widoku – standardowe i specjalne, jak np. wizualizacja budynku z wybranymi parametrami w jego strefach i urządzeniach.

Dobór i lokalizacja regulatorów

Układ sterowania instalacją c.o. należy dobierać, uwzględniając rodzaj kotła, bezwładność cieplną instalacji i budynku oraz oczekiwania mieszkańców. Ważne jest, czy regulator ma sterować jednym, czy wieloma obiegami grzewczymi, w tym grzejnikami i ogrzewaniem płaszczyznowym (podłogowym, ściennym), centralą nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła, klimatyzatorem itd. Istotne jest też, czy instalacja będzie zasilana różnymi urządzeniami.

W celu optymalizacji kosztów ogrzewania coraz częściej stosuje się bowiem w jednej instalacji różne źródła: kocioł gazowy może być wspomagany przez kominek z płaszczem wodnym, a przygotowanie ciepłej wody – ciepłem z kolektorów słonecznych. Często stosowane są też pompy ciepła, zwłaszcza powietrze/woda, i centrale z rekuperatorem. 

Gdyby każde z tych urządzeń obsługiwał oddzielny sterownik, trudno byłoby osiągnąć komfort i oszczędnie gospodarować energią. Do takich układów producenci oferują regulatory z możliwością sterowania kilkoma źródłami ciepła i kilkoma obiegami grzewczymi. Niektóre systemy regulacji mają już możliwość zdalnego sterowania poprzez internet.

Prawidłowe działanie regulatorów i termostatów pokojowych wymaga wyboru odpowiedniego pomieszczenia reprezentatywnego i/lub miejsc montażu dodatkowych czujników temperatury albo wydzielenia stref. W typowych zastosowaniach regulatora pokojowego każda zmiana temperatury w pomieszczeniu referencyjnym będzie decydować o zmianach zasilania całej instalacji centralnego ogrzewania. Z tego powodu montuje się je w najchłodniejszym pomieszczeniu spośród ogrzewanych, w którym nie ma urządzeń mogących zakłócać pomiary temperatury, jak np. kominek. 

Zwykle jest to hol domu lub korytarz i miejsce, w którym regulatory nie będą narażone na promieniowanie słoneczne lub przeciąg. Optymalna wysokość montażu to ok. 1,5 m nad podłogą. Jeśli w takim pomieszczeniu znajdują się grzejniki, producenci zalecają, by nie były one wyposażane w głowice termostatyczne. Jeśli głowice będą ustawione na niższą temperaturę niż regulator pokojowy, pomieszczenie nigdy nie osiągnie temperatury zadanej na regulatorze i kocioł będzie stale włączany. W efekcie zamiast zaoszczędzić energię, zużyjemy jej więcej. 

Ponadto zaleca się, aby w pozostałych pomieszczeniach głowice termostatyczne na grzejnikach również nie miały nastawionej niższej temperatury niż w regulatorze pokojowym. W przeciwnym przypadku zakłócona będzie praca instalacji i regulatora, gdyż sterownik będzie załączał kocioł, a głowice dławić przepływ. 

W instalacjach zasilanych kotłami kondensacyjnymi zalecane jest stosowanie regulatorów współpracujących także ze zdalnym czujnikiem temperatury zewnętrznej w celu optymalnego wykorzystania zjawiska kondensacji.

W celu osiągnięcia wymiernych oszczędności energii zaleca się ustawienie temperatury w regulatorze na jak najniższym akceptowanym przez domowników poziomie. Dla wielu temperatura komfortu to 19 lub 20°C, a dla innych i 22° to za mało. Jednak nawet niewielka różnica temperatury pomiędzy 22 a 20°C daje wyraźną różnicę w zużyciu energii.

Optymalna dla zdrowia temperatura podczas snu wynosi ok. 18–19°C. Jednak przy obniżaniu temperatury nocnej i dziennej (podczas nieobecności domowników) należy również brać pod uwagę akumulację budynku i instalacji. 

W budynkach o lekkiej konstrukcji i dobrej izolacji można i warto obniżać temperaturę nawet o kilka stopni, gdyż później szybko się one ogrzewają. Natomiast w budynkach, w których ściany i konstrukcja kumulują dużo ciepła, okresowe, nocne czy dzienne obniżanie temperatury nie sprawi, że domownicy odczują jej spadek, dlatego zaleca się w nich nocne obniżenie temperatury o maksymalnie 1–2°C. 

Ponadto zbyt długi okres obniżenia temperatury ogrzewania może wychłodzić taki budynek do tego stopnia, że nie przyniesie to żadnej oszczędności, a nawet większe zużycie energii koniecznej do ponownego osiągnięcia komfortu. 

Jednak nawet najlepszy termostat czy regulator nie zniweluje strat, jakie może spowodować kocioł lub klimatyzator nieprawidłowo dobrany do rzeczywistego zapotrzebowania na ciepło lub chłód oraz niewyregulowana pod względem hydraulicznym instalacja.