Samozasilająca się głowica termostatyczna LoRaWAN Milesight WT102

Milesight WT102 – głowica termostatyczna zasilana ciepłem grzejnika

Systemy HVAC odpowiadają za 30–40% całkowitego zużycia energii w budynkach komercyjnych, a wdrożenie rozwiązań IoT do zarządzania klimatyzacją i ogrzewaniem pozwala ograniczyć te zużycie o 20–25%. Realizacja takich oszczędności zależy jednak od niezawodności urządzeń końcowych – a zarządzanie instalacjami złożonymi z setek głowic termostatycznych na bateriach wiąże się z powtarzającymi się kosztami operacyjnymi: cykliczną wymianą ogniw, koniecznością dostępu do pomieszczeń i utylizacją zużytych baterii. Głowica termostatyczna LoRaWAN Milesight WT102 eliminuje ten problem, pozyskując energię bezpośrednio z ciepła grzejnika i magazynując ją w superkondensatorach. Urządzenie nie posiada wymienialnej baterii, co usuwa materiały eksploatacyjne z całego cyklu życia produktu.

Zasada działania układu samozasilania

Podstawą działania jest generator termoelektryczny, który przetwarza różnicę temperatur między korpusem zaworu a powietrzem w pomieszczeniu na energię elektryczną, gromadzoną następnie w superkondensatorach. Próg wystarczający do rozpoczęcia ładowania wynosi 20°C różnicy temperatur, co oznacza, że układ działa również w instalacjach niskotemperaturowych.

Superkondensatory mają istotną przewagę nad ogniwami litowymi: nie degradują się chemicznie, nie wycieka z nich elektrolit, a wysoka temperatura panująca w pobliżu grzejnika – skracająca żywotność tradycyjnych baterii – pozostaje dla nich bez znaczenia.

Efektywność energetyczna urządzenia wynika ze struktury jego pracy. Głowica spędza w trybie uśpienia do 95% czasu pracy, a energię pobiera wyłącznie podczas krótkich impulsów: ruchu siłownika i transmisji radiowej LoRaWAN. W czasie czuwania generator termoelektryczny stale uzupełnia bufor małymi porcjami energii, które w sumie wystarczają na pokrycie tych szczytowych obciążeń.

Praca przy ograniczonym dopływie ciepła i po sezonie grzewczym

Układ zaprojektowano pod warunki rzeczywistej instalacji, nie laboratoryjne. W budynkach z ogrzewaniem przerywanym urządzenie wykorzystuje każde załączenie grzejnika do szybkiego doładowania bufora. Kilka godzin realnego grzania w ciągu doby zapewnia 24-godzinny zapas energii dla logiki sterowania i komunikacji.

Po zakończeniu sezonu grzewczego urządzenie przechodzi w stan uśpienia, utrzymując zawór w bezpiecznym położeniu. Powrót do pracy następuje automatycznie po osiągnięciu przez wodę w instalacji temperatury około 60°C – bez konieczności ręcznego uruchamiania ani doładowywania przez USB. W ciągu maksymalnie 24 godzin od uruchomienia kotłowni głowica dołącza do sieci LoRaWAN, przeprowadza kalibrację siłownika i wraca do realizacji harmonogramów.

Zachowanie urządzenia w sytuacjach awaryjnych

Gdy napięcie bufora spadnie poniżej 3,0 V, aktywuje się tryb wymuszonego grzania: urządzenie kieruje całą dostępną energię na zablokowanie zaworu w położeniu 50% otwarcia, zapewniając stały przepływ i chroniąc rury przed zamarznięciem. Normalne sterowanie powraca automatycznie po odbudowie napięcia do 3,1 V, bez ingerencji obsługi.

Awaria sieci LoRaWAN nie wpływa na działanie regulacji. Logika sterowania jest realizowana lokalnie – głowica samodzielnie mierzy temperaturę, podejmuje decyzję i przestawia zawór, niezależnie od stanu bramy czy zasięgu radiowego. Wcześniej skonfigurowane harmonogramy i nastawy komfortu są w tym czasie w pełni realizowane, a brak zbędnych transmisji radiowych dodatkowo obniża zużycie energii przez superkondensator.

Źródło: Elmark Automatyka