Najnowsze trendy oraz innowacje w armaturze grzewczej: Przewodnik dla profesjonalistów

W artykule przedstawiamy listę najnowszych trendów i innowacji w branży ogrzewania, które powinien znać każdy działający w niej profesjonalista. Lista ta pokazuje, jak dynamicznie rozwijają się technologie w dziedzinie armatury grzewczej, oferując coraz to nowsze rozwiązania dla poprawy efektywności, komfortu użytkowania oraz wpływu na środowisko.

 Inteligentne zawory termostatyczne.

Głowice albo zawory termostatyczne montowane są na zaworach grzejników centralnego ogrzewania (kaloryferów). Przeznaczone są do regulacji temperatury w pomieszczeniu przez użytkownika. Ze względu na rodzaj sterowania zawory termostatyczne dzielimy na ręczne (manualne) z wyskalowanym pokrętłem do regulacji mocy cieplnej, a wiec i temperatury oraz elektroniczne. W tych drugich zainstalowane są układy elektroniczne, które regulują temperaturę na zadanym poziomie i mogą to robić wg dnia tygodnia oraz godziny. W nowoczesnych zaworach wprowadzono takie innowacje, jak: 

• Moduły Wi-Fi. Dzięki nim głowicę termostatyczną można połączyć z siecią domową, co umożliwia zdalną regulację temperatury w pomieszczeniu za pomocą aplikacji, zainstalowanych np. na smartfonach oraz Integrację z systemami domu inteligentnego (Smart Home).
• Sztuczną inteligencję (AI). Niektóre inteligentne głowice termostatyczne analizują warunki panujące w pomieszczeniu, a poprzez wykorzystanie specjalnych algorytmów AI, poznają nawyki użytkownika i same ustawiają optymalną temperaturę w pomieszczeniach. Można także zaprogramować harmonogramy ogrzewania w ciągu tygodnia oraz włączyć szybkiego dogrzewania pomieszczenia w czasie 3 godzin. Dzięki zainstalowaniu takich zaworów można zaoszczędzić nawet niemal 40% energii.

 Pompy ciepła nowej generacji. 

Czołowi światowi producenci pomp ciepła stale wprowadzają innowacje technologiczne. Obejmują one zarówno modernizacje podzespołów pomp, jak i wprowadzanie nowych czynników chłodniczych, o lepszych parametrach termodynamicznych i bardziej przyjaznych dla środowiska, takich jak R32 (difluorometan) czy R290 (propan). Niektóre modele pomp nowej generacji posiadają zupełnie nową konstrukcję, całkowicie nowy układ chłodniczy i sprężarkę oraz lepszą izolację termiczną i akustyczną. Wprowadzane są nowe inwertery i silniki elektryczne oraz wentylatory. Dzięki typ modernizacjom pompy ciepła uzyskały lepsze parametry techniczne, w tym wyższe współczynniki sprawności COP/SCOP. Jednostki zewnętrzne pracują bez dogrzewania w temperaturach zewnętrznych nawet tak niskich, jak -25°C i są w stanie przygotowywać wodę o temperaturze 60°C na zasilaniu przy temperaturze zewnętrznej -10°C. Niektóre modele pomp ciepła najnowszej generacji uzyskują klasę energetyczną A+++ i pracują wyjątkowo cicho. Mogą przygotować wodę na zasilaniu o temperaturze 75° C bez grzałki. Nowoczesne pompy ciepła powietrze-woda są w stanie działać efektywnie w zakresie temperatur zewnętrznych od -25°C do 43°C i mogą dostarczyć wodę o temperaturze 60°C nawet przy temperaturze -25°C na zewnątrz.

Pompy ciepła nowych generacji to: 

• Kolejny krok na drodze do coraz większego wykorzystania energii odnawialnej do ogrzewania.
• Wysoka efektywność energetyczna, nawet w bardzo niskich temperaturach zewnętrznych
• Cicha praca
• Wykorzystanie ekologicznych czynników chłodniczych

Zintegrowane systemy zarządzania energią. 

Domowy system zarządzania energią (HEMS, ang. Home Energy Management System) to system cyfrowy, wykorzystujący Internet oraz sieci WiFi, który monitoruje i kontroluje wytwarzanie, magazynowanie, przepływ oraz zużycie energii w gospodarstwie domowym. HEMS zazwyczaj optymalizuje zużycie energii pod kątem celu, takiego jak redukcja kosztów, maksymalizacja samowystarczalności lub minimalizacja emisji CO₂. Wraz z rosnącą popularnością ogrzewania elektrycznego i pojazdów elektrycznych oraz systemów fotowoltaicznych w domach i dynamicznych taryf energetycznych, systemy HEMS stają się coraz bardziej popularne, ponieważ zwiększa się potencjał oszczędności energii. Typowe elementy systemu HEMS to: instalacja fotowoltaiczna, magazyn energii, pompa ciepła, samochód elektryczny ładowany z sieci domowej, inteligentny miernik energii oraz urządzenia AGD (lodówki, pralki). Oszczędzanie energii ważne jest szczególnie w przypadku instalacji urządzeń o dużej mocy, głównie ogrzewania, ale także i klimatyzacji, kuchni czy ładowarek samochodów elektrycznych. Natomiast Systemy Zarządzania Energią (EMS; ang. Energy Management Systems) obejmują przede wszystkim energię elektryczną produkowaną przez panele fotowoltaiczne. Regulują one przepływ energii elektrycznej pomiędzy instalacją, magazynem energii a domowymi odbiornikami energii, na podstawie aktualnego zapotrzebowania, głównie na ogrzewanie. EMS może także zarządzać oddawaniem nadmiarowej anergii z instalacji fotowoltaicznej do zewnętrznej sieci energetycznej.

 Hybrydowe systemy ogrzewania 

Hybrydowy system grzewczy budynku to taki, który wykorzystuje co najmniej dwa rodzaje źródeł energii. Przykładem jest tu połączenie kotła gazowego (lub pieca na pellet) i pompy ciepła, czyli źródeł energii nieodnawialnej i odnawialnej. Instalacje hybrydowe pozwalają obniżyć całkowite koszty ogrzewania domu i podgrzewania wody użytkowej. Ponadto, według obowiązujących obecnie przepisów (Warunki Techniczne 2021), dopuszczalny poziom zużycia energii pierwotnej (nieodnawialnej) w nowym budynku nie może przekraczać 95 kWh/m² rocznie. Pompa ciepła typu powietrze-woda zwykle jest w stanie pokryć ok. 70-80% zapotrzebowania cieplnego budynku. Pozostałe 20-30% może pokryć np. istniejący kocioł gazowy. Pompa ciepła przeznaczona do pracy w układzie hybrydowym może mieć mniejszą moc, a wiec i być tańsza. W układzie hybrydowym kocioł gazowy i pompa ciepła nie pracują jednocześnie przez cały rok z jednakową mocą. Mogą one działać w trybie biwalentnym równoległym - gdy kocioł wspomaga pompę ciepła oraz biwalentnym alternatywnym – gdy kocioł działa na zmianę z pompą ciepła. Taki system znacznie zwiększa żywotność obydwu urządzeń grzewczych. Tryb równoległy wykorzystywany jest podczas niskich temperatur na zewnątrz budynku, gdy efektywność pompy ciepła znacznie spada. W najnowszych systemach hybrydowych regulatory pogodowe same ustawiają tryb pracy obydwu urządzeń grzewczych, co pozwala na maksymalne obniżenie kosztów ogrzewania domu i jest wygodne dla użytkownika. Regulator taki analizuje informacje na temat temperatury wewnętrznej i na zewnątrz budynku oraz aktualnych cen paliwa i energii elektrycznej (taryfie dzienna lub nocna). W zależności od temperatury na zewnątrz, regulator ustawia tryb pracy równoległy lub alternatywny, czyli wybiera najkorzystniejszą metodę ogrzewania pomieszczeń. Jest to bardzo wygodne dla użytkownika i oznacza niższe rachunki za energię. Dodatkową zaletą zainstalowania pompy ciepła jest wykorzystanie jej w układzie klimatyzacji latem. Ponadto może być ona zasilana z instalacji fotowoltaicznej (kolejne odnawialne źródło energii), co jeszcze bardziej zmniejszy koszty ogrzewania domu.

 Główne zalety hybrydowych systemów ogrzewania:

• Optymalne wykorzystanie dostępnych źródeł energii
• Mniejsze uzależnienie od dostawców energii
• Mniejsze koszty ogrzewania
• Ochrona środowiska naturalnego
• Zgodność z obowiązującymi przepisami (w przypadku nowych budynków)

Panele i folie grzewcze na podczerwień:

Panele grzewcze na podczerwień przeznaczone są do montażu na ścianie czy suficie lub ustawienia na podłodze, natomiast folie do zainstalowania w ścianach lub podłodze (ogrzewanie podłogowe). Jest to rodzaj ogrzewania elektrycznego. Do ogrzewania ludzi i przedmiotów w pomieszczeniach, w odróżnieniu od tradycyjnych grzejników konwekcyjnych, panele i folie wykorzystują promieniowanie podczerwone (IR), takie jak emitowane przez Słońce. Ogrzewanie podczerwienią posiada sporo zalet:

• Nawet o 30% mniejsze zużycie energii w porównaniu do standardowych grzejników elektrycznych – dzięki bezpośredniemu ogrzewaniu ludzi i przedmiotów, a nie powietrza Oszczędności mogą być jeszcze większe przy zasilaniu domu z instalacji fotowoltaicznej
• Natychmiastowy efekt przyjemnego, naturalnego i zdrowego ciepła
• Korzystny dla ludzi rozkład temperatur w pomieszczeniu, niepowodujący także unoszenia się kurzu
• Bardzo dobre rozwiązanie dla pomieszczeń wymagających szybkiego ogrzania, takich jak łazienki
• Elegancka i cienka konstrukcja paneli grzewczych

  Nowoczesne maty grzewcze do instalacji ogrzewania podłogowego

Elektryczne ogrzewanie podłogowe ma sporo zalet i zyskuje coraz więcej zwolenników. Jako źródło ciepła w tym systemie stosuje się miedzy innymi maty grzewcze, wykonane z siatki z włókna szklanego, pokrytej cienkim przewodem oporowym. Ułożenie maty zajmuje mniej czasu, niż folii grzewczej, jednak w przypadku większego rozproszenia przewodów grzejnych na siatce, ciepło przekazywane jest punktowo, co jest niekorzystne Nowoczesne mata grzewcze są samoprzylepne i posiadają przewód grzejny wielożyłowy z podwójną izolacją teflonową. Zalety nowoczesnych mat to

• Brak pamięci kształtu przewodu grzewczego, co pozwala dopasować matę do kształtu podłogi
• Równomierne rozprowadzanie ciepła
• Łatwość instalacji
• Izolacja z teflonu oznacza dla maty grzewczej: wyższą odporność na temperatury i uszkodzenia mechaniczne oraz dłuższą żywotność 

Zawory mieszające z funkcją automatycznego sterowania

Zawory termostatyczne mieszające umożliwiają mieszanie wody gorącej z zimną w takich proporcjach, aby na wyjściu uzyskać wodę o pożądanej temperaturze. Stosowane są w domowych instalacjach wodnych, zarówno wody pitnej, jak i centralnego ogrzewania. Zawory mieszające mogą być wyposażone w siłowniki. Dzięki temu praca zaworów jest regulowana automatycznie, za pomocą zewnętrznego sterownika źródła ciepła lub osobnego sterownika układu podmieszania wody. Regulacja temperatury wody, jako czynnika grzewczego, odbywa się na podstawie następujących parametrów: temperatury zewnętrznej i ustalonej krzywej grzewczej, temperatury wewnętrznej z termostatu pokojowego oraz temperatur wody w rurach z czujników przylgowych.

Zalety zaworów mieszających ze sterowaniem automatycznym: 

• Równowaga i stabilność systemach ogrzewania wieloźródłowego (hybrydowych).
• Poprawa wydajności całego systemu ogrzewania, poprzez optymalne mieszanie wody gorącej z zimną

Termostaty programowalne i Wi-Fi

Termostaty, czyli urządzenia do regulacji temperatury w pomieszczeniach, produkowane są w wersjach do różnych systemów ogrzewania w domu: centralnego ogrzewania z kotłami/piecami i ogrzewania podłogowego wodnego oraz różnych rodzajów ogrzewania elektrycznego. Termostaty dla systemów C.O. sterują pracą kotłów lub siłowników w rozdzielaczu podłogówki. Natomiast termostaty przeznaczone dla domów z zainstalowanym ogrzewaniem elektrycznym mogą sterować pracą grzejników elektrycznych, ogrzewania podłogowego, paneli na podczerwień czy promienników podczerwieni. Termostaty posiadają wbudowany czujnik temperatury powietrza w pomieszczeniu oraz opcjonalne czujniki temperatury podłogi. Wyposażone są wyświetlacze LCD, w tym kolorowe dotykowe. Obsługa termostatu jest również możliwa za pomocą dedykowanej aplikacji mobilnej lub internetowej. Obecnie większość z tych urządzeń to programowalne termostaty z obsługą sieci WiFi. Ich zaletami są: możliwość ustawienia harmonogramów ogrzewania (tygodniowych z podziałem na pory dnia) dostosowanych do preferencji użytkownika oraz kontrola nad temperaturą i zarządzanie pracą instalacji grzewczej z dowolnego miejsca za pomocą urządzeń podłączonych Internetu, np. smartfonów. Istnieją również termostaty inteligentne, które mogą sterować grupowo ogrzewaniem w całym domu lub np: na jednym piętrze, na podstawie wschodu i zachodu słońca, aktualnej temperatury i wilgotności na zewnątrz, lokalizacji użytkownika oraz statusu innych urządzeń, takich jak alarmu czy czujnik otwarcia okna. Można je obsługiwać głosowo - przez Google Assistant lub Amazon Alexa.

Zalety termostatów programowalnych z obsługą WiFi:

• Wygodna obsługa przez użytkownika
• Możliwość zdalnego monitorowania temperatury w domu
• Niższe zużycie energii

Czujniki temperatury i wilgotności z funkcją IoT:

Internet Rzeczy (IoT; ang Internet of Things) to rozwijająca się dynamicznie sieć połączonych ze sobą urządzeń, miedzy innymi domowych, które dzięki zainstalowanym czujnikom wielkości fizycznych, zbierają i wymieniają dane. Na technologii IoT oparte są inteligentne domy (Smart Homes), w których systemy ogrzewania, oświetlenia, wentylacji czy klimatyzacji są ze sobą połączone, a użytkownik może nimi sterować za pomocą aplikacji mobilnych. Istnieją czujniki temperatury i wilgotności IoT, przeznaczone zarówno do zdalnego monitorowania warunków w domu za pomocą smartfona, jak i także sterowania ogrzewaniem, wentylacją i klimatyzacją domu. Są to urządzania zasilane bateriami, podłączone bezprzewodowo do sieci – w przypadku Smart Home wykorzystującej protokół transmisji danych ZigBee. Niektóre posiadają wyświetlacz LCD – monochromatyczny lub kolorowy. Potrafią wysyłać wiadomości tekstowe oraz e-maile, np. o przekroczeniu dopuszczalnej wartości temperatury czy wilgotności.

Zaletami czujników temperatury i wilgotności z funkcją IoT:

• Wygoda dla użytkownika
• Oszczędności energii
• Możliwość wykorzystania ich w systemach Smart Home

Pogłębiaj swoją wiedzę, czytaj poradniki

Opracowanie redakcja : (T.H.)

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji portalu www.ogrzewnictwo.pl