Погодозависимая автоматика систем отопления — об автоматике и контроллерах для котлов на примерах

ЧТО КЛАССНОГО?

Главное — Климатик самый недорогой из классных. Или самый классный из недорогих — это как вам больше нравится.

Его удобно настраивать — большой экран и понятное меню.

Он умеет работать с беспроводными датчиками температуры (радиосвязь). Причем один датчик температуры наружного воздуха могут использовать несколько Климатиков. Это на случай, если у вас несколько контуров отопления.

У него есть 9 «заводских» временных программ типа «утро, вечер и выходные». Это здорово экономит время при настройке.

Вы в любой момент можете вручную переключить Климатик в комфортный или экономный режим. И вернуть обратно, в автоматический.

Отопительный график можно корректировать (это больше для специалистов).

Климатик осуществляет «умное» управление насосом и приводом: если тепла не нужно — насос отключится, привод закроется.

Климатик всегда на страже! В любом режиме осуществляется защита от замерзания (если температура теплоносителя опустится ниже 10 гр. — контроллер включит насос и будет поддерживать 10 гр.).


Управляет любыми трепозиционными приводами

Регулировка системы отопления при помощи работы насосов

Среди известных схем устройства систем отопления с управлением от блока автоматики погодозависимых система оптимальным вариантом регулирования температуры прогрева помещений выступает схема с использованием циркуляционных насосов. Данная схема больше используется для теплоснабжения зданий централизованного теплоснабжения, когда на тепловых пунктах устанавливаются дополнительные насосы для прокачки теплоносителя от магистрали к конкретному потребителю. В такой схеме используется кроме самих насосов еще и другие не менее важные элементы, например, тепло аккумулятор и гидравлический разделитель – гидрострелка.

Суть этого способа заключается в оперативном увеличении скорости потока теплоносителя к радиаторам путем переключения работы насоса. После поступления информации с наружных и внутренних датчиков блок управления согласно программе выдирает режим работы циркуляционного насоса. Повышая или понижая скорость подачи теплоносителя, автоматика регулирует поток, нагнетаемого в радиаторы. Для достижения нужной температуры автоматика открывает, или наоборот, закрывает трёхходовой смесительный клапан и нагретая до нужной температуры жидкость под действием насоса попадает в контур батареи.

Данный вариант управления системой отопления при помощи насосов позволяет в очень короткие сроки довести температуру в помещении до нужного показателя без регулировки горелки отопительного котла. Он прост и надежен, при этом отопительные котлы не требуется постоянно подстраивать, выставляя температуру до 40- 45 градусов.

Принцип погодозависимого регулирования отопления

Поясним, каким образом осуществляется поддержание комнатной температуры с учетом изменений уличной. При настройке контроллера устанавливается так называемая температурная кривая, отражающая зависимость температуры теплоносителя в отопительном контуре от изменения погодных условий снаружи. Эта кривая представляет собой линию, одна точка которой соответствует +20°С на улице (при этом температура теплоносителя в отопительном контуре тоже равна +20°С, поскольку считается, что при таких условиях в отоплении нет необходимости). Вторая точка — это температура теплоносителя (скажем, 70°С), при которой даже в самые холодные сутки отопительного сезона температура в комнате будет оставаться заданной (например, 23°С). В случае, если здание утеплено недостаточно, для компенсации теплопотерь потребуется несколько большая температура теплоносителя в отопительном контуре. Соответственно, наклон кривой будет крутым. И наоборот, если с теплоизоляцией дома все в порядке. При изготовлении контроллера в память прибора вносят множество подобных кривых, чтобы можно было потом выбрать из всего семейства подходящую линию конкретно для условий вашего жилища.

Как правило, для создания максимального уровня теплового комфорта, а также для экономии топлива одного-единственного уличного датчика бывает недостаточно. Поэтому часто монтируют дополнительный датчик внутри обогреваемого помещения. Наличие сразу двух датчиков, и комнатного и уличного, позволяет точно отслеживать и оперативно корректировать температуру в помещениях дома.

Обычно датчик комнатной температуры устанавливается в так называемом эталонном помещении — температура в нем будет соответствовать вашему понятию о комфортном тепловом фоне. Это помещение не должно нагреваться прямыми солнечными лучами и продуваться сквозняками. Как правило, в качестве эталона выбираются детские и спальни. Установка комнатного датчика делает возможным включение режима самоадаптации, при котором отопительная кривая подбирается под соответствующее помещение автоматически — самим микрокомпьютером панели управления. Кроме того, часто комнатный датчик интегрируют в термостат, с помощью которого можно задавать нужную температуру и ее средний уровень во всем доме. Локальная регулировка температуры в отдельно взятом помещении при этом достигается установкой на радиаторы термостатических клапанов с термоголовками.

Очень важным аспектом применения термостата является опять же экономия топлива. Поясним, каким образом она осуществляется. Допустим, в помещении, где установлен датчик, собрались гости и произошло повышение температуры на 2°С вследствие естественного тепловыделения людей. Панель управления улавливает эти изменения и дает команду на снижение температуры теплоносителя в данном контуре, хотя уличный датчик может требовать как раз обратного. Уменьшение расхода тепла на обогрев этого помещения естественным образом экономит топливо. Но существуют здесь и проблемы. Если затопить в комнате, где установлен термостат, камин или надолго оставить открытым окно, это может привести к изменению температуры во всем доме. Для учета подобных факторов во многих системах предусматривают возможность внесения поправок в алгоритм управления путем установки коэффициента влияния комнатного датчика на характер отопительной кривой. Но вообще специалисты просто не рекомендуют устанавливать устройства измерения комнатной температуры вблизи каминов, входных дверей, окон и других источников тепла или холода, способных внести погрешность в результаты измерений.

Следует обратить внимание и на то, что установка одного только комнатного термостата, без датчика наружной температуры, существенно увеличивает инерционность системы терморегулирования. Изменения в тепловом фоне будут происходить с запозданием, поскольку автоматика начнет действовать лишь тогда, когда температура в доме, например, понизится, а это произойдет уже позже реального похолодания на улице

Современные контроллеры не только следят за погодой, но и обладают достаточно большим количеством функций, часть из которых — пользовательские, а часть — сервисные. Если первые стоят на страже комфорта, то вторые следят за состоянием системы и обеспечивают правильную и безопасную работу оборудования.

Погодозависимое регулирование отопления

На первый взгляд все логично, но у меня возник вопрос о целесообразности именно постоянной корректировки температуры теплоносителя в системе отопления. Бытует мнение, что достаточно разовой подстройки системы отопления в течение какого-либо периода времени в случае резкого изменения температуры наружного воздуха.
В этом случае, регулировку можно производить вручную с использованием различных систем дистанционного управления, при этом избегая излишних «наворотов» в инженерных системах и тем самым упрощая их эксплуатацию. Для того чтобы в этом разобраться, давайте рассмотрим вторую функцию, для которой нужно погодозависимое регулирование отопления – экономию энергетических ресурсов.
Уверен, что не надо быть академиком, чтобы ответить на вопрос, какой вид регулирования подачи теплоносителя будет самым энергоэффективным. Естественно, что автоматический. Но сразу возникает вопрос, а на сколько уменьшаются затраты на выработку тепловой энергии если у вас применяется погодозависимое регулирование отопления, и насколько затраты на него целесообразны.

Автономные отопительные котлы — энергонезависимая автоматика.

Котлы, оснащенные энергонезависимой автоматикой, защищены от внезапных перебоев в электроснабжении. Как правило, они функционируют без использования принудительной циркуляции теплоносителя, а значит, могут работать автономно. Управляет таким отопительным прибором автоматика для котлов, работа которой основана на использовании газов, способных значительно расширяться от воздействия температуры.

Специальный датчик с таким газом устанавливается верхней части теплообменника, где температура наиболее высока. С ростом температуры теплоносителя он увеличивается в объеме, его давление растет. Датчик с помощью медной трубки сообщается с мембраной, которая, в свою очередь, механически связана с клапаном, управляющим подачей топлива на горелки. Примерно с таким же типом действия устанавливается датчик на электродные котлы «Галан» .

С помощью органов управления можно регулировать порог отсечки клапана, и таким образом управлять температурой воды в отопительном контуре.

Энергонезависимую автоматику для котлов устанавливают, как правило, в парапетных отопительных установках отечественного производства.

Современные управляющие устройства — электронные системы автоматики.

Современные устройства автоматики для настенных котлов, работают по иному принципу. В них используется электромагнитный клапан, которым управляет микропроцессорный блок. Это объясняется тем, что такой способ управления позволяет точнее регулировать рабочий режим и более удобен для потребителя. Котел, как правило, оснащается дисплеем и кнопками управления режимами работы. Достаточно лишь нескольких нажатий, чтобы задать необходимый режим, а дальше умная электронная система будет сама поддерживать оптимальные параметры работы.

Технически электроника в таких котлах управляет трехходовым клапаном и циркуляционным насосом. Трехходовой клапан с электроприводом позволяет переключать поток теплоносителя для обеспечения горячего подогрева воды ГВС или для полного отключения контура отопления. Это необходимо, например, в летнее время, когда отсутствует потребность в отоплении. Если котел работает только в режиме обеспечения ГВС, а расхода воды нет, то автоматика останавливает циркуляционный насос и отключает горелку.

Средства автоматизации для котельных

Технические средства автоматизации:

  • датчики параметров технологического процесса;
  • исполнительные механизмы, перемещающие по командам в нужном направлении регулирующие органы;
  • управляющая техника, обрабатывающая в соответствии с заложенными в неё алгоритмами и программами информацию от датчиков и формирующая команды исполнительным механизмам;
  • приборы для выбора режимов управления и для дистанционного управления исполнительными механизмами;
  • средства отображения и представления информации оперативному персоналу;
  • устройства для документирования и архивирования технологической информации;
  • средства коллективного представления информации.

Вся эта техника за вторую половину прошлого столетия претерпела революционные изменения, не в последнюю очередь, благодаря достижениям советской науки.
Так, например, приборы манометрического ряда, широко применяемые при измерениях давления, расхода, скорости и уровня жидкостей и газов, а также при измерениях силы и массы, поменяли физический принцип чувствительного элемента.

Вместо мембраны, прогибающейся под действием сила и перемещающей шток электромеханического преобразователя, стали использовать тензометрический способ.
Его суть в том, что некоторые материалы при механическом воздействии на них меняют свои электрические параметры. Чувствительная измерительная схема улавливает эти изменения, а вычислительное устройство, встроенное в прибор, переводит их в величину технологического параметра.

Схема автоматики котла

Приборы стали компактней, надёжней, точнее. И технологичней в производстве. Современные исполнительные механизмы принимают не только команды «включить» и «выключить», как было много лет. Они могут принимать команды в цифровом коде, самостоятельно расшифровывать их, исполнять и предавать отчёт о своих действиях и своём состоянии.
Управляющая техника прошла путь от ламповых регуляторов и релейно-контактных схем до микропроцессорных регулирующих, логических и демонстрационных контроллеров.

За рубежом применение подобных контроллеров в системах автоматизации различных объектов началось чуть раньше.
Микропроцессорный контроллер – это вычислительное устройство, сконструированное специально для управления технологическим объектом и расположенным в непосредственной от него близости.

Контроллер состоит из следующих блоков и устройств:

  • блок питания;
  • вычислитель;
  • блок ввода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
  • устройство ввода дискретных сигналов активных (в виде напряжения) и пассивных (в виде сухого контакта);
  • блок вывода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
  • устройство вывода дискретных сигналов активных и пассивных;
  • прибор интерфейсной связи для подключения контроллера к системному информационному полю.

Блоки ввода и вывода сигналов – блоки группы УСО (устройств связи с объектом) – все многоканальные, имеют от 8 до 16 каналов. На конкретную задачу контролер собирается методом проектной компоновки. Состав и количество блоков УСО выбирается исходя из количества соответствующих сигналов в системе.
В блоке вычислителя находится процессор, оперативная память (ОЗУ) и постоянная память (ПЗУ). В ПЗУ записана библиотека алгоритмов. Её состав охватывает практически все используемые в подобных системах задачи управления – регулирования, арифметических вычислений, динамических преобразований, логических действий.

Автоматика для дома

Программирование контроллеров ведётся методом технологического программирования. Для современных моделей контроллеров этот метод представляет собой сборку функциональной схемы задачи управления на экране монитора.

После простейшей проверки на отсутствие ошибок схема-программа загружается в оперативную память контроллера. Интуитивная доступность метода для традиционных автоматчиков способствовала быстрому и широкому распространению Ремиконтов.

Недостатки погодозависимой автоматики

Здесь, как ни странно, гораздо более существенные позиции

  • Цена, если речь идет о напольном котле.
  • Главный недостаток наружной погодозависимой автоматики, невстроенной в котел — сложность обслуживания. Часто, люди вызывают мастеров, даже не зная модели своего контроллера. Контроллеров очень много, поэтому с собой их не носят, кроме случаев, когда точно известно на какой случай и модель котла едут. Контроллер на месте починить нельзя. Приходится вытаскивать провода, которые заведены на контроллер и подключать их на прямую.Это в худшем случае. В лучшем же, контроллер увозят, проверяют, покупают новый. В итоге лишние траты и беспокойство. В отличие от отсутствия погодозависимой автоматики. Там из-за регулярного обслуживания, как правило, ничего не ломается.
  • С автоматикой, которая связана с большим количеством электронных устройств, бывают проблемы и устранить их невозможно, нужно только менять.

Особенности установки

Погодозависимая автоматика имеет ряд особенностей установки. Главные из них- это выбор места монтажа внешнего и внутреннего датчика температуры.

Внешний датчик монтируют так, чтобы он был защищен от прямых солнечных лучей. Он также не должен быть закрыт от ветра какими-либо строительными конструкциями. Чаще всего выбирают северо-восточную сторона здания, на высоте приблизительно метр-полтора от земли. Датчик должен быть вынесен со стены дома, чтобы теплопотери не влияли на его показания.

Внутренний датчик устанавливают в так называемом эталонном помещении. В нем должна быть средняя по дому температура, и колебания ее должны быть минимальными. В помещении не должно находится много людей, нежелательно пользоваться камином. Оно не должно находиться под прямыми солнечными лучами или рядом с входной дверью. Лучше всего под эти условия подходит спальня или детская комната.


Внутренний датчик нужно монтировать в эталонном помещении

Если в частных домах система напрямую управляет мощностью котла, то в больших многоквартирных или общественных зданиях система управляет работой возвратного клапана, пускающего большую или меньшую часть отработанного теплоносителя снова в отопительный контур.

Принцип действия

При настройке контроллера задаётся «кривая». С её помощью программа вычисляет необходимость обогрева помещения. Начальная позиция кривой — точка, в которой температуры теплоносителя и окружающей среды равны. Как правило, это 20 градусов Цельсия. После калибровки устройство самостоятельно отслеживает необходимость изменения температуры.

Производители задают в ПА несколько кривых, чтобы настройка не занимала лишнее время. Выбрав программу, специалист запускает систему. Далее, она функционирует самостоятельно.

Для лучшей синхронизации требуется установить два датчика — один снаружи, второй — внутри.

Сверяя показания, система не станет производить дополнительный нагрев при комфортной температуре в помещении.

По этой причине необходимо правильно выбрать комнату, в которую установят датчик.

Прогрев или охлаждение теплоносителя требует времени, поэтому отопление не может резко подстроится под перепад температур.

Контроллер

Контроллер — основа аппаратного устройства. Он отслеживает показания датчиков и задает температурный режим помещения. Заводские функции прибора отвечают за обогрев, а также сообщают владельцу о неполадках. Пользовательские настройки предназначены для поддержания максимально комфортных условий.

ПОГОДОЗАВИСИМЫЙ — ЭТО КАК?

Проектировщики систем отопления рассчитывают системы на самые морозные дни в году (наиболее холодная пятидневка). И именно в эти дни котел должен выдавать расчетную температуру теплоносителя — как правило максимальную, на которую способен. Если мы весь год будем поддерживать эту температуру — перегреем помещения. Как быть?

Надо как-то менять температуру котла. Ученые уже давно провели наблюдения и выяснили, что самое лучшее решение — измерять температуру воздуха «за бортом» и менять температуру «в подаче» по «отопительному графику».

Наблюдения проводились за самыми разными зданиями, и выяснилось, что график почти одинаков для любых зданий, хоть для каменных, хоть для каркасников. И график этот зависит только от разницы температур воздуха внутри помещения и снаружи — эта разница еще называется температурным напором.

Какие существуют автоматические установки?

В настоящий момент рынок представляет потребителю широкий выбор регулирующих устройств. Поэтому необходимо знать, какая автоматика для систем отопления дома вообще существуют, чему отдать предпочтение.

Комнатный термостат

По критерию установки существуют:

  • Проводные термостаты. Достоинством данного вида считается возможность провести питание до приблизительно 50 метров посредством проводов.
  • Беспроводные термостаты. Преимуществом является необязательность создания отверстия под провода. Однако, они имеют существенный недостаток — железобетонные стены уменьшают мощность сигнала.

По функционалу различают:

  • Простые термостаты. Они удерживают нужный уровень теплоты.
  • Программируемые термостаты. Такие устройства способны устанавливать определённое количество градусов на целую неделю вперёд (срок зависит от модели) с максимальной точностью до секунд. К достоинствам также можно причислить экономию средств за счёт недельного программирования.

Также различают термостаты:

  • Электронные термостаты. Комплект содержит три компонента: датчик температуры, передатчик сигнала, реле. Главным плюсом устройства является максимальная точность оборудования. Не стоит забывать простоту использования.
  • Механические термостаты. Основа приборов состоит в способности изменять свойства под влиянием уровня температуры. Вследствие изменения температуры в газовой мембране, замыкается или размыкается цепь, заставляющая работать определённые механизмы.
  • Электромеханические термостаты. Механизм устройства гораздо проще электронного. Главным элементом является реле. Узел внешне похож на трубку, которая наполняется специальным веществом, реагирующим на температуру. Если котёл нагревается, то вещество расширяется, аналогично котёл остужается — вещество сокращается. А привод, зависящий от вещества, благодаря электроцепи регулирует температуру.

Подключение может осуществляться к :

  • Котлу;
  • Насосу;
  • Сервоприводу;

Термоголовка

Это терморегулирующий элемент, который под влиянием внешней среды приоткрывает или закрывает радиатор. Недорогой вид автоматики для отопления дома. Значительным плюсом является то, что термоголовка очень удобна для локального нагрева, а также происходит значительная экономия средств. Из минусов: во-первых, регулировка происходит по меркам, состоящих из абстрактных чисел, а не градусов. Во-вторых, датчик измеряет градусный уровень тепла вокруг установки, но не помещения, что уменьшает точность устройства.

Погодозависимая автоматика

Конструкция погодозависимой автоматики для отопления дома несложна: снижается погода на улице-увеличивается температура теплоносителя. Однако, погодозависимая установка имеет весьма значительный недостаток — система порой не успевает адаптироваться под температуру, и, следовательно, эффект запаздывает. Особенно упомянутый минус проявляется, если подключено дополнение — полы с подогревом. К недостаткам относят то, что приборы действуют не совсем корректно, приблизительно, поэтому изменение заметно лишь при сезонной смене климата. Стоит отметить, цены на агрегат относительно высокие. Но агрегаты будут очень удобными в производстве, масштабных домах (свыше 500 квадратных метров).

Схемы обвязки котельной и принципы управления контурами

Для того чтобы организовать работу одного или нескольких отопительных контуров в гидравлической системе, их необходимо присоединить к теплогенератору-котлу. Эту задачу можно решить разными способами, специалисты называют их схемами обвязки котельных. Рассмотрим наиболее распространенные из них, а также принципы организации соответствующего процесса управления со всеми их достоинствами и недостатками.

Отопительные контуры по способу достижения температуры в них разделяются на прямой и смесительный. Температура воды в прямом контуре достигается только за счет горелки и зависит от продолжительности ее работы.

В смесительном контуре температура теплоносителя определяется как работой горелки, так и положением заслонки исполнительного устройства — трёхходового смесительного клапана с сервоприводом. Прибегнув к первому варианту, можно без проблем связать низкотемпературный котел с одним контуром радиаторного отопления и обеспечить автоматизированное управление им в зависимости от наружной температуры. Дело это совсем несложное и относительно недорогое. Если же требуется организовать, помимо отопления, и горячее водоснабжение, причем не прибегая к смесительным узлам, применяют два типа схем. Первая — с трехходовым краном, вторая схема — с двумя насосами.

Самой простой является схема с трехходовым переключающим краном, оснащенным сервоприводом. Вода от котла направляется к крану, который, в свою очередь, направляет ее либо в отопительный контур, либо в контур подогрева бойлера. Переключение может осуществляться по команде панели управления котла. Контроль температуры воды в бойлере осуществляет автоматика с помощью установленного в нем датчика температуры. Как только вода остынет ниже необходимого уровня, подается команда на переключение трехходового крана. Необходимо учесть, что при такой схеме обвязки и управления во время нагревания воды в бойлере отопление отключается (то есть нельзя организовать управление горячим водоснабжением со смешанным приоритетом).

Коллекторная схема, как следует из названия, предполагает использование для обвязки котельной коллекторов, представляющих собой трубы с выводами на необходимое количество контуров. Такая схема, будучи довольно простой, получила широкое распространение благодаря появлению так называемых компонентов быстрого монтажа. В их состав входят насосно-смесительные группы. Эти устройства позволяют достаточно быстро (обвязка котельной занимает считанные дни) собрать систему с несколькими нагревательными контурами. Однако необходимо отметить, что подобные модули применяются главным образом для котельных небольшой мощности — до 85 кВт.

Тем не менее они чрезвычайно удобны при монтаже и заметно снижают риск ошибки из-за пресловутого человеческого фактора, поскольку собраны и проверены на работоспособность и герметичность в заводских условиях.

Существует интересный вариант для обвязки котельных с применением гидравлического разделителя (гидрострелки). Имеется в виду схема первичного и вторичных колец, принцип действия которой таков: котловая вода постоянно циркулирует по малому контуру (первичному кольцу), из которого с помощью циркуляционных насосов отбирают теплоноситель уже другие потребители тепла (различные контуры). Достоинством этой схемы является возможность подключения большого количества вторичных контуров при обеспечении номинальной скорости протока через котел и относительной простоте конструкции.

Компания DE DIETRICH (Франция) рекомендует применять для обвязки своих котлов термогидравлический распределитель (сокращенно — ТГР). При его использовании достигается постоянный расход теплоносителя через нагревательное устройство — независимо от значения расхода воды в отопительных контурах, где этот показатель может быть разным. В результате удается добиться оптимальной сбалансированной работы котла и контуров отопления.

Важно заметить, что автоматика многих производителей позволяет осуществлять управление котлом и контурами в самых различных схемах обвязки котельной. Однако поиск наиболее подходящего варианта и подбор автоматики все же лучше поручить специалисту.
 

Дата: 25 сентября 2020
Напишите комментарий

Adblock
detector