Управление отоплением. Часть 3. Газовый котел в системах с несколькими потребителями.

В данной статье рассматриваются различные способы управления газовым котлом при работе на потребителей с различными температурными графиками.

Принципы управления, описанные в данной статье, схожи с котлами, работающими в автоматическом режиме на других видах топлива.

Современный газовый котел по умолчанию имеет микропроцессорное управление и следующий функционал:

• Модуляция мощности — осуществляется контроллером котла. При приближении к заданной на котле температуре теплоносителя котел снижает мощность, стараясь выйти на величину, равную текущему теплосъему. Таким образом, снижается количество циклов включения/выключения горелки и увеличивается срок службы котла в целом.
• Контур бойлера ГВС – возможность подключения греющего контура бойлера ГВС напрямую к котлу, параллельно контуру системы отопления. За нагрев бойлера при таком подключении полностью отвечает контроллер котла – переключает поток теплоносителя на контур бойлера ГВС и поддерживает максимально возможную температуру теплоносителя до достижения заданной температуры воды в бойлере ГВС.
• Интерфейс управления по протоколу OpenTherm – позволяет менять и отслеживать параметры котла при помощи внешних устройств. Наиболее используемыми являются: запрос тепла на отопление, температура теплоносителя на отопление, запрос тепла на контур ГВС.

В случае отсутствия поддержки протокола OpenTherm управление котлом производится сухим контактом (реле в составе термостата) – логическую единицу котел воспринимает как запрос тепла на отопление, логический ноль – режим ожидания. Температура теплоносителя в отопительном контуре задается на панели управления либо постоянной, либо есть возможность подключения к контроллеру котла датчика уличной температуры с последующим заданием температурного графика по наиболее высокотемпературному потребителю.

Температурные графики различных потребителей

Наиболее часто встречаемой конфигурацией котельной является подключение трех потребителей:

Система радиаторного отопления — характеризуется температурным графиком с температурой теплоносителя в подающей линии от 45 до 85 градусов и сравнительно с теплым полом не большим расчётным расходом теплоносителя.

Система внутрипольного отопления — характеризуется температурным графиком с температурой теплоносителя в подающей линии от 30 до 55 градусов и большим расчётным расходом теплоносителя.

Бойлер ГВС косвенного нагрева — Нагрев бойлера осуществляют до температуры 55-60 градусов, чтобы исключить риск размножения бактерий. Температура теплоносителя для обеспечения возможности нагрева должна быть на 15-20 градусов выше. Максимальная температура теплоносителя в газовых котлах ограничена в диапазоне 75-85 градусов. При нагреве бойлера котел включается на максимальную температуру теплоносителя.

Типовые схемы обвязки оборудования котельной

1. Схема без гидрострелки, котел с высоким гидравлическим сопротивлением

Алгоритм работы настенного газового котла

Запись дневника создана пользователем Андрей-АА, 24.01.14
Просмотров: 38.300, Комментариев: 22

Алгоритм описан мной на примере котла «Бакси Эко 3 Компакт».
Это — настенный газовый, не конденсационный, турбированный котел. Думаю, что большинство других современных аналогичных котлов работают примерно также.
Цикл нагревания котла:
После включения горелки (например, комнатным термостатом), повышение мощности котла до максимальной происходит в течении единиц минут.
При включении горелки одновременно включаются вентилятор воздушной турбины (нагнетание свежего воздуха в камеру сгорания) и циркуляционный насос, гоняющий теплоноситель по системе отопления.
Далее в процессе приближения температуры теплоносителя к заданной пользователем, (или системой погодозависимой автоматики) мощность котла — максимальна (для данной температуры теплоносителя).
В момент достижения заданной температуры теплоносителя мощность начинает плавно снижаться. Это обеспечивает автоматическая «модуляция» горелки — банальное плавное снижение сечения газоподводящего «жиклёра». При этом, температура теплоносителя определенное время остается стабильной.
В момент, когда теплоотдача от (например) радиаторов становится меньше мощности котла в данный момент времени, температура теплоносителя начинает плавно повышаться выше заданной и затем (при величине этого превышения равной 5 градусов) горелка отключается и котел, фактически, переходит в режим тактования. Правда, все указанные этапы почти в любой момент могут быть прерваны комнатным термостатом.
Если котел отключился комнатным термостатом, то секунд через 30 отключается вентилятор турбины, а через 3 минуты — циркуляционный насос.
Режим тактования котла:
Если же комнатный термостат отсутствует, или температура его датчика не достигла, установленной на этом термостате, то режим тактования будет продолжаться примерно в таком режиме:
— несколько секунд (минут) работает горелка, насос и вентилятор;
— по достижении температуры теплоносителя величины «заданная + 5*С» горелка отключается;
— секунд через 30 отключается вентилятор турбины, но циркуляционный насос продолжает работать;
— примерно через 3 минуты после отключения горелки она снова зажигается и описанный цикл тактования повторяется.
Вывод:
Лично мне режим тактования категорически не нравится: больше изнашиваются насос, система поджига, теплообменник, тратится лишняя электроэнергия. Также при каждом розжиге горелки часть газа (небольшая) просто вылетает в трубу. А при использовании режима тактования летом, в теплое межсезонье — необходимость и даже возможность использования этого режима вообще малопонятна и даже абсурдна.
У себя я использую Оптимальную систему терморегулирования.

Системы управления отоплением – от ручного к погодозависимому

В настоящей статье мы решили выяснить, в чем заключаются преимущества современной погодозависимой автоматики, управляющей отопительным котлом. В силу того, что объективно оценить достигнутый в этой области прогресс возможно только в сравнении, рассмотрим основные существующие системы, а заодно познакомимся с протоколом OpenTherm и модулирующими газовыми горелками. Как говорится, вперёд, а выбор уже будет за вами!

Ручное управление отопительным котлом

Самым распространённым способом управления отопительным котлом было ручное регулирование температуры теплоносителя (надо сказать, что многие котлы до сих пор управляются именно так). Автоматизация была простая, но эффективная – встроенный в котёл термостат вручную настраивался на определенную температуру циркулирующего в системе теплоносителя, например 50 градусов (см. рис.1).

Рис.1. Ручное регулирование температуры теплоносителя

Предположим, при стабильных внешних условиях при этом значении в помещении достигается температура 23°С. В случае постепенного разогрева теплоносителя термостат подаёт команду на выключение газовой горелки, а если теплоноситель остывает – то на включение. Этот циклический процесс объясняет «волнистость» оранжевого графика температуры теплоносителя и зеленого графика комнатной температуры. Если же температура на улице резко упадёт, а термостат продолжит работать в прежнем режиме (50°С), то температура в помещении неизбежно понизится. Для исправления этой ситуации требуется вмешательство человека, который должен повысить значения температуры теплоносителя до более высоких значений.

Неудобство этого способа регулирования налицо – это вовлеченность человека в работу системы отопления и непрерывная работа автоматики розжига горелки.

Плюсы:

• Не нужно доплачивать за автоматику управления, т.к. она входит в стоимость котла;
• Высокая точность поддержания стабильной температуры в доме при неизменной температуре на улице.

Минусы:

• Необходимость регулярной ручной регулировки температурного режима работы котла;
• Из-за постоянно работающего насоса происходит повышенный расход электроэнергии;
• Частые циклы включения/выключения быстрее изнашивают автоматику котла.

Управление работой котла комнатным термостатом

Другим известным, но более современным способом автоматизировать работу отопительного оборудования и освободить от контролирующих функций человека, является применение в отопительной системе релейного комнатного термостата.

В настоящее время существует огромное количество моделей комнатных термостатов, но всех их объединяет один общий принцип работы – прибор измеряет температуру в жилом помещении и, в зависимости от окружающих условий и заданного целевого значения температуры, управляет розжигом и выключением газовой горелки котла. Однако инерционность тепловой системы вызывает большие задержки в реагировании на команды комнатного термостата. И часто температура в жилом помещении существенно отличается от заданной (в сторону повышения или понижения), что и отображается на зеленом графике комнатной температуры в виде появления красных (перегрев) и синих (недогрев) сегментов (см. рис.2).

Рис.2. Регулирование температуры релейным термостатом

Следует заметить, что для более быстрого нагрева на котле выставляют более высокую температуру теплоносителя (в нашем случае 80°С). Отсюда и некая «серповидность» формы оранжевого графика – мы видим быстрый нагрев до 80°С, а затем отключение горелки и постепенное остывание до момента, когда комнатный термостат снова подаст команду на включение горелки. Если внешняя температура начнет падать, то термостат начнет чаще включать горелку, и нижняя граница температуры теплоносителя (красная точка «ВКЛ.» на оранжевом графике) будет расти, что компенсирует понижение уличной температуры. Таким образом, созданная обратная связь позволила стабилизировать комнатную температуру без участия человека, хотя и возможны её кратковременные циклические «перегревы» и «недогревы».

В случае применения релейного комнатного термостата автоматика розжига работает значительно меньше, чем при ручном управлении, но из-за высокого порогового значения температуры теплоносителя происходит перерасход газового топлива. Остаётся добавить, что компенсировать этот недостаток удаётся «интеллектуализацией» комнатных термостатов. Так, современные программируемые модели этих приборов позволяют запрограммировать различные суточные и недельные режимы работы. Например, ночью целевая температура в комнатах может понижаться, а днём – повышаться. Аналогично в будни и выходные дни. Наличие гибкого графика целевой температуры позволяет добиться значительной экономии газа. Яркими представителями приборов этого семейства являются термостаты от компании БАСТИОН серии TEPLOCOM TS.

Программируемый комнатный термостат автоматически изменяет температуру по графику, установленному пользователем

Плюсы:

• Нет необходимости ручного управления работы котла;
• По сравнению с ручным управлением, уменьшается количество циклов включения/выключения котла, что благотворно сказывается на увеличении ресурса автоматики розжига;
• Автоматическое отключение насоса при выключенной горелке приводит к существенной экономии электроэнергии.

Минусы:

• Необходимо дополнительно покупать и монтировать термостат;
• В доме возможны ощутимые колебания температуры воздуха.

Модулирующие горелки, протокол OpenTherm и погодозависимая автоматика

На сегодняшний день самыми современными и технологически совершенными системами управления отоплением являются приборы, работающие под управлением протокола OpenTherm.

Не вдаваясь в узкоспециализированные подробности, рассмотрим три главных особенности, которые отличают оборудование с OpenTherm от описанного выше.

Особенность первая: управление модуляцией пламени

Появление новых газовых котлов с горелками, способными управлять модуляцией пламени, открыло новые возможности в организации экономичного и эффективного отопления. Поясним, что модуляцией пламени называется регулирование мощности нагрева. При слишком большой мощности происходит частое включение и выключение котла (тактование), а при малой – достижение заданной температуры делается невозможным. Т.е. наилучшей модуляцией пламени считается уровень горения, при котором котел не выключается, и достигнуто заданное значение температуры. Иными словами, управление модуляцией пламени – это способность автоматики котла, в зависимости от внешних условий, оптимально изменять интенсивность горения пламени горелки, не выключая её. Ни один из описанных выше способов управления котлом не может управлять модуляцией пламени. Для работы с новыми горелками был придуман протокол OpenTherm, который позволил эффективно объединить функционирование новых горелок с возможностями «умной» погодозависимой автоматики и электроники.

Особенность вторая: работа с автоматикой

По сути дела, OpenTherm – это мост, который был проложен между производителями котлов и производителями прочей электроники и автоматики. Единый, не зависящий ни от кого, протокол стандартно описывает все основные команды по работе с модулирующими горелками. Это позволяет подключить к нему самое разнообразное оборудование: от термостата до программируемых термоконтроллеров, к которым может быть присоединено большое количество термодатчиков. Современные термоконтроллеры представляют собой программируемые приборы, которые в состоянии обрабатывать показания термодатчиков, расположенных как в различных зонах отапливаемого объекта, так и на улице. Теплоконтроллер поддерживает заданное значение целевой температуры и может его изменять в зависимости от команд пользователя, времени суток или дня недели. Анализируя полученные данные температуры снаружи и внутри помещения, контроллер задает погодозависящий режим работы для модулирующей горелки котла и насосов (см. рис.3).

Рис.3. Регулирование температуры теплоинформатором Teplocom Cloud

На графике мы можем видеть, что горелка практически не выключается, а только меняет интенсивность своего горения. При этом, вне зависимости от внешних условий, график целевой температуры меняется крайне незначительно и лежит в границах гистерезиса теплосистемы. Дополнительными преимуществами этой системы управления является заметное повышение ресурса работы горелки (отсутствуют циклы розжига, быстрого нагрева и остывания), а также достигается существенная экономия газового топлива.

Особенность третья: доступ к настройкам автоматики и фиксирование ошибок

Наличие «умного» управления и существование обратной связи между котлом и управляющим оборудованием открывает третью особенность протокола OpenTherm – возможность по одному протоколу получить полный доступ к настройкам автоматики котла и произвести их изменение с любого управляющего устройства (смартфона). Дополнительно открывается доступ к информации обо всех ошибках, случившихся при работе тепловой системы, что даёт неоценимый инструмент для обслуживающего и контролирующего работу оборудования персонала.

Плюсы:

• Минимальное колебание температуры воздуха в доме вне зависимости от температуры на улице, что обеспечивает максимальный комфорт;
• Минимальный расход топлива по сравнению с другими методами управления;
• Корректировка температуры идет за счет изменения модуляции пламени горелки, что минимизирует количество циклов включения/выключения;
• Возможность удаленного мониторинга состояния котла и изменения его настроек.

Минусы:

• Более высокая цена по сравнению с другим оборудованием, что компенсируется за счет меньшего потребления газа.

Теплоинформатор TEPLOCOM CLOUD

В этой статье мы рассмотрели основные способы управления отопительным котлом – от ручного до автоматического, при помощи модулирующих горелок с OpenTherm. Одним из современных устройств, которые способны реализовать новейшие технологии по управлению системой отопления, является теплоинформатор TEPLOCOM CLOUD. Это электронный прибор, расширенный функционал которого далеко выходит за рамки простого поддержания стабильной температуры в доме. На основе «облачной технологии» в нём реализован механизм передачи информации от подключенного оборудования и удалённое управление им через смартфон.

TEPLOCOM CLOUD — тепло вашего дома всегда под контролем!

Возможности теплоинформатора TEPLOCOM CLOUD:

• Информирование об авариях и состоянии системы отопления. Управление котлом через смартфон из любой точки мира.
• Постоянный контроль состояния газового котла, температуры на улице и в доме, температуры теплоносителя, возникновения протечки, наличие сети 220В. Существует возможность подключения контактных датчиков для дополнительного оповещения.
• Управление температурой производится в зависимости от уличной температуры по технологии WeatControl, что минимизирует колебание температуры в доме в течение дня.
• Индивидуальное расписание комфортной температуры на всю неделю.
• Возможность размещения до 10 беспроводных датчиков температуры в радиусе 300 метров.
• Снижение потребления газа до 30% и борьба с вредными выбросами в атмосферу благодаря сокращению образующегося углекислого газа.
• Бесплатные приложения для работы с TEPLOCOM CLOUD на Android и iOS.
• В комплект поставки входит: теплоинформатор, беспроводный радиодатчик температуры, датчик протечки, уличный датчик температуры, датчик температуры теплоносителя, GSM SIM карта, встроенная Li-ion батарея.

Благодаря техннологии WaetControl управление системой отопления происходит с учётом изменений погоды на улице. Что минимизирует колебания температуры в доме в течение дня.

Таким образом, мы видим, что существует большое количество приборов, которое обеспечивает работу тепловых систем с той или иной степенью комфорта и экономичности. Выбор лучшего из них, как всегда, остаётся за потребителем