Схемы управления нагреваемым полом, приборы автоматики, принципы работы

Производители предлагают ряд устройств, которые позволяют управлять теплыми полами дистанционно или в автоматическом режиме. В том числе и программируя требуемую температуру, или подстраиваясь под состояние погоды. Но какое управление предпочесть, какая автоматика окажется полезней, комфортней?

Теплый пол без автоматики

Теплый пол может вообще не оснащаться автоматическим оборудованием. Чтобы он заработал достаточно включить циркуляционный насос, например, вставить вилку в розетку.

Настройки по температуре могут выполняться вручную. При этом вручную задается общая температура с помощью термоголовки смесительного узла. Затем, при необходимости, балансировочными кранами на коллекторе теплого пола настраивается поток (отдаваемая мощность) по каждому контуру.

При этом пользователи руководствуются субъективными ощущениями тепла в комнатах и степени нагрева полов, комнатными термометрами, а также термометрами, встроенными в подачу и обратку на коллекторе.

При настройке теплых полов, как вручную, так и с помощью дистанционного управления, необходимо учитывать большую тепловую инертность тяжелой стяжки. Поэтому настройки могут происходить постепенно в течении нескольких дней.

Обязательная защита в управлении

В цепи включения циркуляционного насоса теплого пола должно присутствовать реле тепловой защиты. Это температурное реле обычно размещается на подающем трубопроводе из смесительного узла на коллектор, и настраивается на размыкание цепи при достижении температуры +55 градусов.

Если термоголовка смесительного узла по каким-то причинам работает ошибочно и дает слишком высокую температуру на выходе, то указанное реле выключает насос, защищая стяжку.

Указанное реле может не устанавливаться если температурная защита осуществляется термоклапаном (термоголовкой) механического действия.

Еще одна механическая защита — байпас между гребенками подачи и обратки коллектора теплого пола. Байпас оборудуется встроенным дифференциальным клапаном. При закрытии (прикрытии) кранов на коллекторе значительно ограничивается расход жидкости через насос, возникают перегрузки, появляется шум жидкости. Разгрузить насос и снизить давление, стабилизировать работу, поможет этот байпас.

Также отдельные производители предлагают и модуль управления насосом теплого пола, который включает насос только тогда, когда открыт хотя бы один из сервоприводов на коллекторе.

Далее рассмотрим приборы и оборудование автоматики. С помощью следующих средств теплым полом можно управлять в дистанционном режиме или полностью автоматизировать его работу.

Комнатный термостат управляющий аппаратурой

Комнатный термостат предназначен для управления оборудованием обогреваемых водяных полов, которое осуществляется в 2-х позициях, — «да», «нет».

При достижении задаваемой температуры термостат либо замыкает, либо размыкает электрическую цепь. Это зависит от принятой производителем схемы управления.

Но чаще комнатный термостат управляет нормально закрытым сервоприводом. Т.е. при достижении заданного порога подается напряжение и сервопривод включается до снятия напряжения.

Обычно пару термостат-сервопривод приобретают от одного производителя, тогда вопроса согласования оборудования не возникает.

Комнатный термостат может размещаться в стандартной распределительной коробке электросети, заделанной в стену и подключается к скрытой проводке. Сам же термостат может быть разных модификаций, в т.ч. электронный или со встроенным механическим датчиком (обычно с большой погрешностью), с выносными датчиками встраиваемыми в стяжку теплого пола.

Пользователь управляет термостатом вращением ручки (настройка температуры), клавишами настройки, а также включения и выключения, прибор снабжается индикатором работы или табло с информацией.
Производитель прилагает и схему подключения термостата к другому оборудованию.

Хронотермостат

Хронотермостат — электронный программируемый прибор с датчиками температуры воздуха в комнате. В отличие от простого термостата снабжен программируемым процессором.

Этим прибором можно задавать температуру в помещении на некоторый период времени вперед, обычно на сутки или на неделю.
Как правило снабжен вшитыми настройками на режимы отопления «комфортный» и «эконом», а также защитой от замерзания теплоносителя.

Управляет, как и обычный термостат, сервоприводом, насосом, выдавая команды «да», «нет».

Термостатическая головка

Термостатическая головка управляет клапаном регулировки температуры смесительного узла, путем воздействия на его шток.
Головка устанавливается на клапане, снабжается выносным датчиком жидкостного типа, с которым соединяется гибкой медной капиллярной трубкой.

Модификации могут быть разные, датчик чаще снимает показания с обратного коллектора теплого пола. Диапазон измеряемых температур чаще в пределах 20 — 60 градусов. Могут настраиваться вручную вращением ручки или сервоприводом по командам термостата.
Как устроен смесительный узел

Сервоприводы

Конструкции могут быть разные, но в системе теплого пола для управления термоголовкой или настроечным вентилем, часто используется импульсный сервопривод. Приводится в движение расширением жидкости в сильфоне при ее нагреве встроенными нагревательным элементом. Рабочее напряжение 220 или 24 В.

Работает по сигналам (выполняет команды) термостатов, контроллеров, или отдельных встроенных датчиков.

Контроллер

Программируемое управляющее устройство. Может выполнять множество функций по обеспечению автоматизации управления теплым полом, в том числе:

• измерение и индикация температуры воздуха в комнатах и теплоносителя;
• обеспечение питания сервоприводов переменным напряжением 24 В и управление ими.

Но главной способностью контролера является обеспечение погодозависимого управления, — вычисление требуемой величины выходного сигнала управления в соответствии с показаниями датчика наружной температуры по заданному пользователем графику зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха.

Впрочем, надобность подобной автоматики для теплого пола (установки контроллера) многими специалистами и пользователями с опытом ставится под сомнение. Насколько нужна погодозависимая автоматика, подробней об автоматизации отопления

А если надобности в подобном управлении нет, то и дорогой контроллер соответственно не нужен.

Схемы управления теплыми полами

Приведена типичная схема теплых полов с элементами автоматики — выносными термостатами расположенными в разных комнатах и сервоприводами установленными на балансировочных кранах коллектора.

При этом термостаты подключены к общему коммутационному устройству, сблокированному с контроллером (защитным) насоса.

Указан байпас с дифференциальным клапаном, который предохраняет насос от поломки, и защитное термореле

На следующих схемах показаны несколько обычных вариантов автоматизации теплых полов.

Термостат, расположенный в комнате, управляет включением насоса теплых полов —

Как будет управляться теплый пол желательно решить заранее, чтобы провести необходимую скрытую проводку по комнатам до завершения строительства.

Управление водяным теплым полом

Каждая система отопления представляет собой целый набор самых разных материалов, приборов, агрегатов и устройств. В комплекс все эти приборы и материалы представляют собой единый рабочий механизм, линию коммуникаций по которым циркулирует теплоноситель, кровь отопительной системы. Теплые водяные полы относятся к такому виду отопительного оборудования, которое не только нуждается в регулировке работы каждого элемента конструкции, но и считается самым удобным для управления.

Технологические параметры водяного напольного отопления, функциональность каждого узла и агрегата требует грамотного управления водяным теплым полом, результатом которого должна стать комфортная температура внутри отапливаемого помещения. Существуют простые варианты контроля работоспособности отопительной системы. Самый доступный и дешевый способ – это когда осуществляется управление теплым полом благодаря водяным насосам и предохранительным клапанам. Однако для повышения уровня комфорта и безопасности, подобные системы отопления лучше оснастить автоматическими приборами контроля и управления.

Рассмотрим детально, какой вариант контроля предпочтительнее, и в чем разница между ручным и автоматическим способом регулировки теплых полов.

В чем особенность управления водяными полами

Для того, что бы понять в общих чертах, как можно управлять отопительной коммуникациями теплого водяного пола, необходимо иметь представление о том, что собой представляет такое вид обогрева. Важно знать устройство каждого узла и агрегата, каким образом и принципом действия отличается то или иное оборудование и каково его место в едином комплексе.

Рисунок – схема дает представление о том, какие приборы и устройства составляют единый блок управления водяными полами. Сюда входят:

• насосный узел;
• коллектор с двумя частями (подача и сбор);
• байпас с предохранительными клапанами;
• терморегуляторы температуры воздуха;
• терморегуляторы температуры нагрева пола;
• модуль управления рабочими блоками и коммуникаций системы.

На первый взгляд довольно большое количество самых разных приборов может ввести в заблуждение, что теплый пол сложная в отоплении отопительная система. На самом деле, правильно настроенный насос, отрегулированные термостаты на предохранительных клапанах, настроенные расходомеры, воздухоотводчики и спускные клапаны имеют вполне понятную конструкцию и достаточно просты в эксплуатации.

На заметку: любая схема управления отопительным оборудованием, включая теплые полы, должна быть максимально понятной, доступной и удобной в эксплуатации.

Принципиальная разница – автоматическое или ручное управление

Для того что бы сделать выбор в пользу ручного варианта управления или сделать ставку на то, что автоматика для управления работой водяного тёплого пола лучше, надо разобраться в базовых понятиях. Нужна ли автоматизация отопительного оборудования? Насколько этот трудоемкий процесс и дорогой. Удобна или практична ручная регулировка отопительной системы?

На заметку: автоматизация теплых полов существенно отличается в цене от аналогичных работ, связанных с электрическим вариантом обогрева.

Следует сказать, что для отопления, в котором основная ставка делается на жидкий теплоноситель, механизмы контроля и регулировки выглядят куда сложнее, чем в случае с электрическими аналогами теплых полов. Вся сложность заключается в том, что управление водяным полом осуществляется в постоянной динамике. Для того, что бы получить заданную температуру в отапливаемом помещении, добиться того, что бы поток горячей воды достигал самых крайних участков водяной петли, необходимо менять технологические параметры каждого элемента оборудования. Показания термостата влияют на работу трехходового клапана и работу насоса, расходомер определяет скорость и интенсивность потоков теплоносителя в каждой водяной трубе.

Взвалить на себя бремя самостоятельной ручной регулировки работы каждого прибора, значит забыть о покое и комфорте. Данная картина характерна для полноценной отопительной системы теплых полов, работающей на основной обогрев жилого помещения. Здесь автоматика для теплого пола играет ключевую роль в поддержании оптимального режима работы.

Вариант с ручным управлением

В случаях, когда речь идет о греющих полах на ограниченной площади, можно решить задачу гораздо проще, прибегнув к ручному управлению. Если ли альтернатива автоматизации? Есть, если говорить о том, что обогрев осуществляется отопительными контурами небольшой длины и на ограниченной, небольшой площади.

При ручной регулировке манипуляции выглядят следующим образом:

• между трубой подачи и обраткой устанавливается перемычка;
• вместо обычного тройника на участке, между перемычкой и основной трубой устанавливается трехходовой кран, пускающий или перекрывающий водный поток;
• сразу после трехходового крана монтируется циркуляционный насос;
• коллектор имеет дросселя на сборной гребенке, осуществляющие регулировку работы каждого водяного контура в отдельности. Верхняя часть коллектора оснащается отсекающими клапанами;
• на обратной трубе устанавливается байпас, перемычка, позволяющая пустить воду из обратки по малому кругу.

Простая и понятная схема дает полное представление о том, как осуществляется управление системой отопления «теплые полы» в ручном режиме.

На заметку: следует сразу сказать. При ручном управлении теплые полы обойдутся вам значительно дешевле. Однако данная схема имеет существенный недостаток. Это принцип регулировки имеет большую инерционность. Другими словами. После перестановки регуляторов приборов и устройств изменения происходят в течение определенного времени. Давая результат только через 3-4 часа.

*
Причина такой медленной реакции заключается не в самом оборудовании, а в принцип обогрева. Бетонная стяжка, чрезмерно нагретая горячим теплоносителем будет остывать довольно долго. И, наоборот, при недостаточном прогреве, потребуется немало времени, что бы бетонный пол нагрелся до необходимой температуры. Добиться в таком случае оптимальных параметров температуры воздуха внутри помещения задача проблематичная.

Что бы иметь в помещении комфортную температуру, вам потребуется в течение суток, несколько раз самостоятельно регулировать проходимость коллектора отопительных контуров и оценивать работу других приборов.

Автоматика решает все

С ручным управлением ситуация более менее понятна. Выясним другой вопрос. Насколько важна автоматика в управлении водяного теплого пола, какова эффективность работы такой системы отопления?

Сразу отметим следующее! Для современных загородных домов, коттеджей и других жилых помещений с повышенным уровнем комфорта управляемый теплый пол сегодня является почти обязательным атрибутом. Аналогично построена и система регулировки других отопительных систем. Наличие автоматики существенно повышает комфортность жилых помещений и одновременно с этим, решает вопрос контроля безопасности.

Режим контроля и регулировки определяется в зависимости от поставленных задач, дислокации системы отопления и вашими личными желаниями. Существует несколько видов автоматизации процесса:

В первую очередь автоматика для теплых полов призвана решать задачи оптимизации температурного режима. Речь идет о состоянии теплоносителя на входе в отопительный контур, в обратке, а так же параметры нагрева поверхности пола и воздуха в отапливаемом помещении.

При групповом использовании теплых полов управление генерирует работу всех компонентов системы. Сюда относится контрольные и регулирующие приборы на источниках тепла. Это могут быть автономные газовые котлы или централизованная система отопления.

Большое значение имеют при групповом регулировании установка контрольно-измерительных приборов на групповых смесительных блоках, которые распределяют водяные потоки по разным отапливаемым помещениям. Чаще всего при групповом управлении приборы устанавливаются в режиме «constant», т.е. по умолчанию контролируя заданную температуру. Для совершенных отопительных систем, в которых предусмотрена «система климат-контроль», управление основными узлами и приборами отопительного оборудования динамично изменяется в автоматическом режиме, в зависимости от климатических условий.

Важно! Для каждой категории потребителей определяется способ управления и комплектация устройствами. На каждый насосно-смесительный блок, коллектор устанавливаются термостаты, совместимые с приборами регулировки скорости подачи, температуры нагрева теплоносителя.

Наиболее приоритетным выглядит индивидуальный вариант регулировки, т.е. зональная работа контролирующих и регулирующих приборов. Здесь речь идет об автоматике, установленной в каждой отдельной комнате, выполняющей задачи по управлению в зависимости от заданных параметров и личных приоритетов обитателей дома. В этом варианте температура нагрева воздуха в помещении является контролируемой величиной, тогда как степень нагрева поверхности полов — управляемой величиной. В такой ситуации важным становится температура воздуха. Наоборот действует система управления обогревом, где важным становится именно интенсивность прогрева теплого пола (ванные, сауны, бассейны). Температура воздуха в этом случае будет просто контролироваться. Автоматический режим самостоятельно устанавливает температуру теплоносителя в отопительном водяной контуре, в соответствии с заданными параметрами.

При комплексном регулировании в отопительном оборудовании регулировкой занимаются приборы и первой и второй группы. Автоматический комплексный режим предполагает сочетание группового и индивидуального регулирования рассчитано на комбинирование оборудования на различных временных участках.

На заметку: некоторые пользователи, пренебрегая автоматикой, пытаются контролировать функциональность теплых полов вручную. Такие действия становятся причиной разбалансировки не только водяных контуров, но и работающих других приборов и агрегатов.

Блок управления, рассчитанный на комплексное обслуживание всей системы отопления жилого объекта, будет неэффективен при решении индивидуальных задач по обогреву определенного помещения. Термостаты, приспособленный под индивидуальное управление, решают только узкий круг задач, не реагируя на изменения температурного режима в целом.

Заключение

Каждому из нас предстоит решать самому, какой способ управления теплыми полами выбрать. Было уже не раз сказано, что для маленьких помещений, где предполагается использование коротких единичных водяных контуров, можно обойтись ручным управлением. Для обогрева ванной комнаты можно обойтись минимальным набором: термостат и предохранительный клапан.

Что касается целого отопительного комплекса, в задачи которого входит напольный обогрев во всем здании, то здесь только автоматика способна решить задачи по управлению многочисленного оборудования. Благодаря термодатчикам, установленным в полу или на стенах отапливаемых помещений под каждый смесительный узел, вам удастся создать в каждой комнате, в каждом помещении жилого дома необходимую температуру. Устройство автоматического управления во многом опирается на электронные и электронно-механические приборы, которые отличаются компактностью и высокой чувствительностью. При правильной настройке каждого блока управления можно добиться оптимальных температурных показателей в доме.