Sterowniki to komponenty zarządzające pracą instalacji grzewczej. W zależności od producenta i modelu mogą one zarządzać pracą wielu urządzeń, jednak ich podstawową funkcją jest kontrola temperatury w instalacji grzewczej. W artykule pokazano podstawowe rodzaje sterowników oraz zaprezentowano wyniki testu działania sterowników różnego typu oferowanych przez firmę Esbe.

W zależności od źródła ciepła temperatura czynnika grzewczego może być bardzo różna, jednak z reguły jest ona wyższa niż rzeczywiste potrzeby instalacji. W takim przypadku bardzo pomocne mogą być sterowniki sprzężone z armaturą mieszającą pozwalającą na obniżenie temperatury zasilania do odpowiedniego poziomu. Jednak rodzi się pytanie – co to jest odpowiedni poziom temperatury zasilania? Wysokość temperatury będzie zależała od rodzaju odbiornika ciepła – niska dla ogrzewania płaszczyznowego (podłogówka), nieco wyższa dla ogrzewania grzejnikowego, a np. ogrzewanie powietrzne zasilane jest z reguły czynnikiem o wysokich parametrach. Jednak w każdym z tych przypadków można zauważyć, że zapotrzebowanie ciepła (i co z tym idzie wysokości temperatury zasilania) jest różne w zależności od pory roku czy pory dnia.

Rys.1. Sterowniki mogą zarządzać pracą wielu urządzeń, jednak ich podstawową funkcją jest kontrola temperatury w instalacji grzewczej.
Na zdjęciu urządzenia marki Esbe

Typy sterowników

W odpowiednim dopasowaniu temperatury zasilania do potrzeb pomagają właśnie sterowniki. Istnieje wiele rodzajów sterowników, jednak w zależności od sposobu regulacji temperatury można je podzielić na kilka grup.

Sterowniki stałotemperaturowe
Jest to najprostszy i najczęściej spotykany sposób regulacji instalacji. Regulacja stałotemperaturowa polega na utrzymaniu stałej, zadanej temperatury czynnika obiegu grzewczego, bez uwzględnienia warunków panujących na zewnątrz lub wewnątrz ogrzewanego budynku. Sterownik kontroluje temperaturę zasilania układu c. o. na stałym, zaprogramowanym poziomie. Przy regulacji stałotemperaturowej najczęściej niezbędne jest zapewnienie dodatkowej regulacji strefowej np. w postaci termostatów grzejnikowych, które ograniczają ilość oddawanego ciepła do poziomu rzeczywistego zapotrzebowania pomieszczenia, lub trójdrogowego zaworu termostatycznego obniżającego temperaturę zasilania ogrzewania płaszczyznowego.

Sterowniki pogodowe – sterowanie według temperatury zewnętrznej
Regulacja według temperatury zew­nętrznej, zwana często regulacją pogodową, polega na zmianie temperatury zasilania czynnika grzewczego w zależności od temperatury zewnętrznej, aby uzyskać żądaną temperaturę pomieszczenia. Zależność polega na tym, że im niższa jest temperatura zewnętrzna, tym wyższa temperatura zasilania. To rodzaj zaawansowanego sterowania układem grzewczym, które wymaga minimalnego zaangażowania użytkownika do regulacji i ustawiania parametrów grzewczych. Przy takim sterowaniu temperatura zasilania układu wynika z tzw. krzywej grzewczej i zależy bezpośrednio od temperatury zewnętrznej.

Sterowniki temperatury wewnętrznej
Ten sposób regulacji polega na kontroli temperatury w pomieszczeniach na podstawie odczytu z czujnika temperatury znajdującego się wewnątrz budynku. Moduł umieszczany jest w pomieszczeniu referencyjnym (reprezentatywnym). Zmiana temperatury w tym pomieszczeniu decyduje o zmianach temperatury zasilania całej instalacji c.o.
Sterownik monitoruje zmiany temperatury w pomieszczeniu i na podstawie odczytu różnicy w temperaturze zaprogramowanej i rzeczywistej ustawia właściwe parametry zasilania.

Sterowniki „inteligentne”
Ten typ sterowników najczęściej łączy w różny sposób cechy powyżej opisanych typów sterowników dla lepszej, bardziej dokładnej kontroli temperatury w budynku.

Testy firmy Esbe

Sposób regulacji temperatury zasilania ma bardzo duże znaczenie dla dokładności pracy instalacji. Wpływa to na komfort jej użytkowania – zarówno w kwestii obsługi, jak i odczucia komfortu temperaturowego. Warto podkreślić, że stosowanie sterowników w instalacjach grzewczych zauważalnie obniża zużycie paliwa w źródle ciepła.
Firma Esbe wykonała długookresowe testy sterowników różnych typów i na ich podstawie można pokusić się o określenie zalet poszczególnych typów sterowania. Ponieważ jednak sterowniki użyte w teście są urządzeniami jednego producenta wymagają krótkiej charakterystyki ze względu na użyte unikalne rozwiązania. Zastosowane nietypowe podejście do sterowania ma również wpływ na skuteczność regulacji temperatury.
W testach nie został wykorzystany sterownik stałotemperaturowy. Nie można w porównaniu brać pod uwagę tego sterowania ze względu na brak reakcji sterownika na jakiekolwiek czynniki zewnętrzne. W takiej sytuacji temperatura wewnętrzna zmieniałaby się wraz ze zróżnicowanym zapotrzebowaniem na ciepło budynku. Konieczne jest wówczas stosowanie regulacji strefowej i związane z nią zaangażowanie użytkownika czyli manualnie zmieniana temperatura zasilania w zależności od warunków. Jednak czy można wtedy mówić o komforcie użytkowania?

Regulacja pogodowa – sterownik Esbe CRC
Regulacja pogodowa, jak wspomniano, polega na zmianie temperatury zasilania czynnika grzewczego w zależności od temperatury zewnętrznej. Sterownik Esbe CRC pracuje w oparciu o jedną krzywą z możliwością dowolnego jej kształtowania przez użytkownika. Kształtowanie krzywej polega na możliwości dowolnej korekty temperatury zasilania dla określonego przedziału temperatury zewnętrznej. Zakres temperatury zewnętrznej krzywej grzewczej podzielony jest na 10 części z możliwością osobnego ustawienia temperatury zasilania dla każdej z nich. W praktyce zamiast wybierać z kilku różnych krzywych właściwej dla danej temperatury zewnętrznej łatwo można dopasować krzywą do własnych potrzeb. Jest więc to sterowanie nieco dokładniejsze niż powszechnie stosowane w sterownikach pogodowych. Standardowo takie sterowniki posiadają możliwość wyboru jednej z kilku predefiniowanych krzywych, nie dając możliwości dokładnego dopasowania charakterystyki sterownika.

Regulacja temperatury wewnętrznej – sterownik Esbe CRB
Kontroluje on temperaturę w pomieszczeniach za pomocą modułu wewnętrznego z czujnikiem temperatury. Temperatura zasilania wynika bezpośrednio z zastosowanego algorytmu. Wpływ na nią ma zarówno różnica w pomiędzy temperaturą pomieszczenia i zaprogramowaną, jak i szybkość zmiany temperatury odczytanej w budynku.

Regulacja inteligentna temperatury wewnętrznej z korektą pogodową.
Sterownik Esbe CRD
Sterownik Esbe serii CRD realizuje inteligentny program kontroli temperatury w pomieszczeniu. Zarządza temperaturą w pomieszczeniach za pomocą modułu wewnętrznego z czujnikiem temperatury, ale koryguje też zapotrzebowanie ciepła w budynku w zależności od odczytu temperatury zewnętrznej. Moduł wewnętrzny umieszczany jest w pomieszczeniu referencyjnym (reprezentatywnym). Zmiana temperatury w tym pomieszczeniu decyduje o zmianach temperatury zasilania obiegu grzewczego, którego pracę kontroluje grupa pompowa. Sterownik monitoruje zmiany temperatury w pomieszczeniu i w oparciu o zaprogramowany wzór wyznacza nową temperaturę zasilania. W uproszczeniu można powiedzieć, że jest ona zależna od wielkości różnicy między zaprogramowaną temperaturą w pomieszczeniu a rzeczywistą, odczytaną przez czujnik. Dodatkowy wpływ na obliczoną temperaturę zasilania ma odczyt temperatury zewnętrznej. Jest to więc inteligentne połączenie sterowania pogodowego z kontrolą temperatury wewnętrznej.
Sterownik CRD ponadto na bieżąco bez udziału użytkownika koryguje ustawienia krzywej grzewczej tak, aby w przyszłości była ona dostosowana do potrzeb budynku. Dodatkowym atutem sterownika jest funkcja programowania sterownika zdalnie – za pomocą bezprzewodowego modułu wewnętrznego. Pełni on dwie funkcje – oprócz pomiaru temperatury wyświetla także bieżące ustawienia i umożliwia ich zmianę.

Porównanie sterowników
Jak widać na podstawie opisów sposobu regulacji temperatury zasilania wszystkie sterowniki realizują to zadanie w inny sposób. Warto w takim razie przyjrzeć się, jak wpływają poszczególne typy sterowania na rzeczywiste temperatury w pomieszczeniach. Firma Esbe wykonała szereg pomiarów testowych kilku rodzajów sterowników w celu porównania skuteczności ich działania. Testy te dotyczyły wyłącznie produktów firmy Esbe i nie mogą być traktowane jako ogólne porównanie typów sterowania. Każdy producent sterowników ma swój własny algorytm obliczania temperatury zasilania, który może drastycznie zmieniać wartość wynikowej temperatury wewnętrznej.

Rys. 2. Zmiany temperatury zewnętrznej w okresie testów: kolor czerwony – sterownik CRD, kolor zielony – sterownik CRB, kolor czarny – sterownik CRC

Rys. 3. Wyniki pomiarów temperatur wewnętrznych

Założeniem do pomiarów była jedna instalacja funkcjonująca w tym samym budynku zasilana takimi samymi parametrami w zbliżonych warunkach pogodowych. Testy wykonywane były w budynku mieszkalnym Esbe w Szwecji. Na okres testów zamieniane były jedynie sterowniki.
Pierwszy rysunek obrazuje zmiany temperatury zewnętrznej w okresie testów – kolor czerwony to test sterownika CRD, kolor zielony test sterownika CRB a kolor czarny to sterownik CRC. Jak widać różnice temperatury dzień/noc oraz temperatur maksymalnych i minimalnych są porównywalne.
Wyniki pomiarów temperatur wew­nętrznych pokazano na rysunku 3 (kolory dla sterowników są te same). Jak widać z odczytów, dla zaprogramowanej temperatury wewnętrznej 21^oC odchyłki w przypadku sterowania sterownikiem CRD wyniosły około ± 0,5^oC. Dla sterownika CRB były minimalnie większe, natomiast dla sterownika pogodowego (z zaprogramowaną właściwą krzywą grzewczą) wyniosły +2,5^oC i -1,5^oC.
Biorąc pod uwagę, iż w ustawienia w trakcie testów nie ingerował człowiek można stwierdzić, że wynik precyzji regulacji pogodowej nie jest wcale zły. Jednak sterownik temperatury wewnętrznej CRB oraz sterownik inteligentny CRD są znacząco dokładniejsze. Sterownik CRD dodatkowo w przypadku dużych zmian temperatury zewnętrznej jest w stanie zareagować z wyprzedzeniem i odpowiednio wcześniej zmienić parametry zasilania instalacji grzewczej.

Opracowano na podstawie
materiałów firmy ESBE