Управление водяным теплым полом: способы реализации и используемое оборудование 27.07.2014 – Опубликовано в: Теплый пол – Метки: водяной пол, теплый пол, управление

Как можно реализовать управление теплым полом? В статье мы рассмотрим общие принципы реализации регулировки низкотемпературных систем отопления и используемые при этом приборы.

Идеальная система управления должна быть максимально удобной и понятной неподготовленному пользователю.

Автоматика против ручного управления

Начнем с решения базовой проблемы, которая встает перед любым владельцем системы теплого пола: нужна ли автоматизация? Или можно обойтись ручной регулировкой?

Давайте отделим, так сказать, мух от котлет.

Цена автоматизации будет очень сильно различаться для систем электрического и водяного теплого пола .

• В первом случае для поддержания постоянной температуры пола достаточно установить терморегулятор с выносным датчиком, стоимость которого начинается от вполне гуманных 900-1000 рублей. Хочется ориентироваться на температуру воздуха, а не напольного покрытия? Тоже не проблема: цифровой терморегулятор с встроенным термодатчиком стоит лишь в два-три раза дороже.

Электромеханический терморегулятор для электрического теплого пола.

Важный момент: терморегулятор с встроенным термодатчиком размещается на стене там, где нет воздушных потоков от открытых окон и прямых солнечных лучей. Если эти правила не соблюдены, вместо температуры воздуха в комнате он будет измерять что-то вроде уровня затененности спутников Марса.

• Для систем, использующих теплоноситель, проблема куда сложнее. Нам предстоит динамически менять расход теплоносителя в одном или нескольких контурах, ориентируясь на показания внешнего термодатчика. Реализация обходится, как правило, в сумму от 20000 рублей и более.

Есть ли альтернатива автоматике для водяного теплого пола? Разумеется. Реализовать ручное управление коллектором и контурами более чем несложно своими руками.

Инструкция довольно проста:

• Между подачей и обратным трубопроводом перед коллектором монтируется перемычка.
• Вместо тройника между перемычкой и подачей устанавливается трехходовой клапан, работающий по принципу “или-или”: открывая подачу, он одновременно перекрывает перемычку.
• Между перемычкой и коллектором монтируется дополнительный циркуляционный насос.
• Сам коллектор снабжается дросселями на обратке для независимой регулировки каждого контура. На подаче устанавливаются отсекающие вентиля.
• Кроме того, между подачей и обраткой после коллектора присутствует байпас – еще одна перемычка, которая не даст перегореть насосу, если расход теплоносителя будет перекрыт дросселями всех контуров сразу.

Принципиальная схема узла смешения с ручным управлением.

Понятно, что при использовании ручной схемы регулировки мы заметно экономим на стадии монтажа оборудования.

Какие проблемы экономия может создать нам в дальнейшем?

• Ручное управление имеет большую инерционность. Прикрыв дроссель отдельного контура, или изменив положение трехходового клапана, мы получим заново стабилизировавшуюся температуру лишь через 4 – 6 часов.

Дело не только в медленном изменении температуры теплоносителя, но и в том, что массивная стяжка с трубами водяного теплого пола тоже нагреется или остынет не так чтобы быстро. А ведь ей еще предстоит передать тепло напольному покрытию, которое, в свою очередь, должно прогреть воздух комнаты…

• Реальная температура воздуха и, соответственно, степень комфорта в помещении определяется не только тем, насколько нагрета вода в трубах. Освещенность стен и окон, температура и ветер на улице тоже сильно влияют на климат в доме.

Соответственно, подстраивать проходимость дросселирующей запорной арматуры придется как минимум несколько раз в сутки. Альтернатива – мириться с достаточно большим разбросом степени комфорта в течение дня.

При колебаниях внешней температуры в течение суток потери тепла через ограждающие конструкции будут сильно меняться.

Теперь, когда общая картина ясна, давайте выясним, что и как можно регулировать в автоматическом режиме.

Автоматизация

Общие принципы

Автоматическая регулировка расхода теплоносителя с контролем температуры может быть:

• Групповой. Автоматика выполняет согласование температуры теплоносителя на выходе котла или в системе ЦО с температурой подачи низкотемпературного отопления. Ей предстоит превратить 70-90 градусов в 35-45 и поддерживать это значение при непрерывном изменении теплоотдачи в контурах (оно неизбежно при изменениях погоды на улице).
• Индивидуальной. Расход теплоносителя через отдельный контур меняется таким образом, чтобы его обратка или воздух в комнате постоянно были прогреты до заданного нами значения.

Любопытно: если при радиаторном отоплении комфортное значение температуры воздуха лежит в диапазоне +22 – 24 градуса, то при использовании систем теплого пола оно снижается до +20. Этим, среди прочего, обусловлена экономичность низкотемпературного отопления: снижение средней температуры в помещении всего на 2С обеспечивает экономию тепла до 20%.

Как правило, автоматическое управление низкотемпературным отоплением включает устройства из обеих категорий. Таким образом, обеспечивается и максимальная экономия тепловой энергии, и максимальный комфорт, и возможность гибкой настройки температурных зон.

Оборудование

Теперь настала очередь типов оборудования, которые используются для автоматизации управления. Разумеется, перечислить все возможные модификации устройств в небольшой статье невозможно; мы отберем лишь несколько представителей из разных классов устройств.

Групповой контроллер отопления

Как следует из названия, это устройство позволяет регулировать температуру воды, подающуюся к коллектору.

Рассмотрим возможности типичного представителя – контроллера Valtec K-100.

На фото – контроллер для систем теплого пола ValtecK-100 в базовой комплектации.

• Устройство работает от напряжения в 24 вольта и может вполне безопасно использоваться в банях и саунах. Впрочем, защиты от повышенной влажности производитель не обещает. Адаптер для подключения к обычной сети (220 вольт переменного тока) прилагается.
• Регулировка обеспечивается подачей управляющего сигнала с напряжением до 10 вольт на сервопривод, приводящий в движение клапан регулировки проходимости. Сам клапан в комплект не входит. Подразумевается, что он будет смонтирован перед перемычкой на подающем трубопроводе и будет управлять поступлением горячей воды во вторичный контур, включающий коллекторы.
• Устройство комплектуется погружным датчиком для контроля температуры теплоносителя и выносным датчиком, измеряющим температуру воздуха. Максимальное количество подключаемых к прибору датчиков – 10.
• Прибор – программируемый и может подключаться к компьютеру через интерфейс RS-485. Этот же интерфейс предусматривает обмен данных с другими устройствами – разумеется, при наличии у них соответствующего разъема.
• Режим управления может быть не только автоматическим: благодаря возможности программирования его можно задать вручную. В частности, блок управления теплым полом способен отслеживать изменения температуры на уличном датчике и превентивно поднимать или опускать температуру теплоносителя.

Термостат

Выносное устройство способно измерять температуру в комнате и транслировать результат измерений блоку управления. Им же может осуществляется дистанционное управление заданной температурой (разумеется, при наличии управляемых клапанов с сервоприводами).

Термостаты могут быть проводными или соединяться с прочими устройствами по радиоканалу. Приборы монтируются с соблюдением уже упомянутых условий – вдали от сквозняков и прямых солнечных лучей.

Радиотермостат с возможностью программирования позволяет автоматически регулировать температуру контура теплого пола.

Клапан

Этот класс устройств предназначен уже для непосредственного управления потоком теплоносителя: клапан устанавливается в разрыв трубопровода или вместо тройника на перемычке. Он управляется сервоприводом, который приводит в движение шток. Как правило, эти устройства изготавливаются из латуни и рассчитаны на рабочее давление до 16 атмосфер.

Полезно: в зависимости от исходного состояния клапаны подразделяются на нормально открытые и нормально закрытые. В зависимости от количества каналов для подключения – на трехпроходные и двухпроходные.

Трехпроходной нормально закрытый клапан.

Сервопривод

Чтобы клапан открылся или закрылся, нужно нажать на его шток. Эта функция возлагается на сервопривод – несложный и довольно медлительный механизм, обеспечивающий, впрочем, довольно значительное для его размеров усилие в сотни ньютонов (10 и более кгс).

Внешний вид сервопривода производственникам, возможно, напомнит пульт, которым комплектуются электротельферы и другие ГПМ управляемые с пола – небольшая коробочка с длинным проводом.

Этот сервопривод развивает усилие в 110Н (11 кгс).

Термоголовка

Термостатическая головка по сравнению с перечисленными выше приборами для автоматизации отопления обеспечивает минимум возможностей: она не программируется и не управляется дистанционно. Однако устройство привлекает свой дешевизной и полной энергонезависимостью.

Как работает термоголовка? Она использует свойство жидкостей и газов расширяться при нагреве.

При увеличении температуры внутри корпуса рабочее тело увеличивается в объеме и при посредничестве клапана перекрывает поток теплоносителя; при уменьшении температуры процесс инвертируется. Устройство может использовать выносной термодатчик, соединяющийся с корпусом тонкой трубкой.

Несложный винтовой механизм позволяет регулировать заданную степень нагрева корпуса или термодатчика. В большинстве случаев термостатические головки можно видеть в качестве дросселирующей арматуры на коллекторе обратки: с их помощью задается оптимальная температура теплоносителя на выходе контура.

Понятно, что их функциональность проигрывает комплекту из термостата, клапан и сервопривода; зато прибор куда дешевле и проще в монтаже.

Здесь термоголовка с выносным датчиком использована в узле смешения.

Заключение

Как видите, в вашем распоряжении масса средств разной сложности, позволяющих автоматизировать низкотемпературное отопление. Несколько любопытных решений вы найдете в видео в этой статье. Успехов!

Система водяного теплого пола: особенности, управление

В нашей стране системы напольного отопления появились сравнительно недавно, и длительное время оставались нестандартным способом отопления и одним из признаков состоятельности. Сегодня же они получили повсеместное распространение в сфере частного загородного домостроения, как в комбинированных системах отопления, так и в качестве альтернативы радиаторам. В обоих случаях наиболее востребован водяной теплый пол, при помощи специалиста компании Uponor и участников нашего портала разберемся, на чем основан все возрастающий спрос на эти системы и как их автоматизировать.

• Почему так популярны теплые полы
• Хватит ли теплого пола, чтобы отопить дом
• Управление системой водяного теплого пола

Почему так популярны теплые полы

Главным отличием систем водяного теплого пола от радиаторных является не столько скрытая прокладка контура с теплоносителем, хотя и это база для массы преимуществ, сколько пониженная температура теплоносителя. В европейских странах эти системы успешно прошли проверку временем – более полувека даже в северной части континента именно их используют в качестве основного источника тепла. Естественно, такой выбор обусловлен исключительно практичностью, а не менталитетом.

Ввиду особенностей напольных систем, можно сказать, что они экономичны, экологичны и эстетичны. Низкотемпературные системы поверхностного отопления вырабатывают мягкое лучистое тепло и воздействуют напрямую на человека, без промежуточного прогрева воздушных масс в помещении. Это позволяет снизить температуру в комнатах, при этом сохранить необходимый уровень комфорта и снизить затраты на отопление.

И речь не только о комфорте, но и о предпочтительном микроклимате.

Тепло, излучаемое теплым полом, воспринимается во много раз лучше конвекционного. Это обусловлено биологическим строением нашего тела. По результатам исследований ученых, ощущение комфорта и тепла возникает у человека тогда, когда температура на уровне его ног несколько выше температуры уровня его головы. Оптимальное состояние, когда температура поверхности пола составляет от 20 до 29°C, а на уровне головы – от 19 до 24°C.

Кроме того, что «в здоровом теле здоровый дух», отопление теплым полом еще и выгодно.

• С точки зрения затрат – хотя теплый пол на этапе монтажа обходится дороже, при эксплуатации он выгоднее, за счет меньшего нагрева теплоносителя и равномерного распределения тепла, экономия на энергоносителях варьируется в пределах 12-15 %.
• С точки зрения декоративности – стать украшением интерьера могут только эксклюзивные дизайнерские радиаторы, доступные типовые модели в лучшем случае, не испортят вид. Но и тогда создадут определенные ограничения при оформлении интерьера, в то время как скрытая отопительная система напротив, «развязывает руки».
• С точки зрения практичности – конвективная система отопления, базирующаяся на циркуляции воздушных масс, сопровождается и циркуляцией пыли, оседающей на все поверхности. А это не только лишняя уборка, особенно, если интерьер в темных тонах (не говоря о самих радиаторах и пространстве за ними), но и неблагоприятный фактор для астматиков и аллергиков.

Напольное отопление выбирают и чтобы эстетику сохранить, особенно, когда остекление панорамное, и чтобы «ноги в тепле, а голова в холоде», и в надежде с годами остаться в плюсе. Эффективность же водяного теплого пола доказана практикой – основная масса построенных или реконструированных загородных домов сегодня отапливается преимущественно комбинированной системой, теплый пол и радиаторы, либо только теплым полом. Мало того, подобными системами в качестве единственного источника тепла начали оснащать и многоэтажные дома в жилых комплексах.

Чтобы повысить уровень комфорта жильцов, создать оптимальный микроклимат и сократить затраты на отопление, для одного из ЖК в Санкт-Петербурге была выбрана система водяного теплого пола. В среднем, это позволило снизить потребление энергии в квартирах на 20 %.

• Используемые трубы – сшитый полиэтилен PE-Xa 17×2,0 (с антидиффузионным слоем).
• Укладка – спираль (для обеспечения равномерной теплоотдачи).
• Шаг укладки петель – 200 мм и 100 мм (над окнами и торцевыми стенами).

Для максимальной отдачи системы укомплектованы управляющей автоматикой.

Основная же масса проблем, приписываемых водяному теплому полу (зебра, горячо/холодно, протечки и т. д.), связана не с недостатками системы как таковой, а с ошибками при проектировании, некачественными комплектующими или нарушениями технологии монтажа.

Хватит ли теплого пола, чтобы отопить дом

Как чисто не там, где чаще метут, а там, где не сорят, так и тепло не там где сильнее топят, а там, где теплопотери меньше. Чтобы температура в доме была комфортной для жильцов, подача тепла должна покрывать его отток через ограждающие конструкции. В домах предыдущего поколения этого добивались преимущественно за счет увеличения мощности и просто сильнее «кочегарили» печи или котлы. Теперь с такой системой можно в прямом смысле «вылететь в трубу» на счетах за энергоносители, и все силы брошены на сокращение оттока. А в домах с герметичным контуром тип отопительной системы практически не играет роли, так как за счет утепления теплопотери минимальны и для их восполнения может быть достаточно и обогрева только полом. Однако в каждом конкретном случае необходим точный теплотехнический расчет с учетом индивидуальных параметров дома.

Поддерживать комфортную температуру в доме – задача всей, правильно спроектированной системы отопления. Если по тепловому расчету выходит так, что теплого пола, с нормированной температурой поверхности, хватает для достижения комфортной температуры, значит, больше ничего не нужно. Если нет, то необходимо добавить другие отопительные приборы.