Автоматизация системы горячего водоснабжения
В современном мире горячее водоснабжение (ГВС) является неотъемлемой частью удобства и комфорта в доме, коттедже или офисном здании. К сожалению, централизованная подача горячей воды обычно отсутствует в сельской местности, отдалённых коттеджных поселках, личных домах, офисных зданий и промышленных объектов, удалённых от центральных коммуникаций. В этом случае решение задачи по автоматизации горячего водоснабжения обычно связано с применением накопительного бойлера косвенного нагрева, либо нескольких бойлеров. Ёмкость такого бойлера варьируется обычно от 100 литров и может доходить до 1000 литров и даже более. Теплоноситель (умягчённая вода системы отопления, либо, что реже — антифриз) с более высокой температурой, циркулирует через теплообменник (обычно змеевик) внутри этого бойлера и передает тепловую энергию воде, находящейся под давлением внутри бойлера. После нагревания вода внутри бойлера с необходимой температурой (как правило от +40 до +60 градусов Цельсия) подаётся к потребителю. Практика показала, что применение двухконтурных котлов, несмотря на компактность, имеет тот существенный недостаток, что при возможном выходе из строя узла контура ГВС, котёл становится неработоспособным — это нарушает нормальную работу системы отопления и является полностью недопустимым в зимний период времени. Поэтому одноконтурный котел системы отопления, работающий в связке с бойлером косвенного нагрева, является более надежной комбинацией.
Необходимо отметить, что большинство бойлеров косвенного нагрева, как правило, имеют электромеханический термостат, настроенный либо на фиксированную целевую температуру воды ГВС, либо имеется возможность ручной установки этой температуры в определённом диапазоне значений. Недостатками работы бойлера, управляемого термостатом, являются: ограниченное количество циклов реле, низкая точность измерения температуры, отсутствие гибких настроек, невозможность автоматической дезинфекции воды ГВС, отсутствие индикации и т.д. Поэтому в Европе компании изготавливают и предлагают современные цифровые терморегуляторы для автоматизации систем горячего водоснабжения, устраняющие вышеперечисленные недостатки. Однако, главным недостатком зарубежной автоматики ГВС является их высокая цена, которая обычно начинается от 250 Евро. Нередко излишняя функциональность зарубежных устройств автоматики и сложность настроек, приводят к тому, что большинство рядовых потребителей не могут самостоятельно установить и настроить такие системы. Отметим также, что покупка импортных изделий для автоматизации систем горячего водоснабжения является инвестированием в западные компании, но не в экономику нашей страны.
Эскиз. Схема подключения контроллера ТРЦ-02 в систему горячего водоснабжения.
Автоматизация работы системы горячего водоснабжения с помощью дифференциального регулятора температуры ТРЦ-02 (полностью российская разработка и изготовление) позволяет обеспечивать необходимую и достаточную потребность в горячей воде с заданной температурой, при этом отпадает необходимость как в ручном регулировании системы ГВС, так и ручной дезинфекцией бойлера. Готовый комплект автоматики для системы горячего водоснабжения показан на Фото 1. Предлагаемое устройство обладает высокой надежностью, необходимой функциональностью и доступной ценой.
Фото 1. Готовый комплект автоматики для системы горячего водоснабжения.
Видео. Презентация контроллера ТРЦ-02.
Для одного из объектов недвижимости, удалённом от центральных коммуникаций, с целью автоматизации его системы горячего водоснабжения был применён бойлер косвенного нагрева, с гидравлическим подключением к имеющейся автономной системе отопления, устройством автоматизации был выбран российский простой и надежный регулятор температуры ТРЦ-02 с функцией автоматической дезинфекции горячей воды. На фото [см. Фото 2] показан бойлер Drazice с разобранным электрическим нагревательным элементом (ТЭН) и штатным термостатом.
Фото 2. Бойлер косвенного нагрева Drazice с разобранным ТЭН и штатным термостатом.
Керамический нагревательный элемент бойлера Drazice был проинспектирован с целью его дальнейшего подключения к мощному выходу дифференциального регулятора температуры ТРЦ-02 [см. Фото 3].
Фото 3. Керамический нагревательный элемент ТЭН бойлера Drazice
Цифровые датчики температуры, входящие в полный комплект дифференциального терморегулятора ТРЦ-02, были установлены в соответствующие герметичные гильзы [см. Фото 4].
Фото 4. Бойлер ГВС с цифровыми датчиками температуры ТРЦ-02.
Гидравлическая проверка бойлера косвенного нагрева с подключенным контроллером ТРЦ-02 показана на Фото 5.
Фото 5. Бойлер косвенного нагрева Drazice под избыточным давлением воды, подключенный к контроллеру ТРЦ-02.
Монтаж терморегулятора ТРЦ-02 для автматизации системы горячего водоснабжения объекта осуществлялся в корпус на DIN-рейку и продемонстрирован на Фото 6; на DIN-рейку слева направо установлено: УЗО [устройство защитного отключения] с током утечки 30 мА, автоматический выключатель C16 с номинальным током 16 Ампер, устройство для индикации напряжения, рабочего тока и потребляемой мощности и собственно дифференциальный регулятор температуры ТРЦ-02. К его мощному выходу был подключен ТЭН, а к маломощному выходу — циркуляционный насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя от котла через змеевик бойлера. Российский дифференциальный терморегулятор ТРЦ-02 обеспечил необходимую и достаточную автоматизацию системы горячего водоснабжения.
Фото 6. Окончательный монтаж терморегулятора ТРЦ-02 для автоматизации системы горячего водоснабжения.
Автоматика для отопления коттеджа
В данной статье мы рассмотрим подбор автоматики для систем отопления индивидуальных домов. Типовыми задачами, которые решает система отопления, являются обогрев помещений с помощью радиаторов, поддержание комфортной температуры в контурах теплого пола, приготовление горячей воды.
Что такое система теплоснабжения индивидуального здания?
Любое современное индивидуальное жилье оснащается системой теплоснабжения, которая включает в себя, как правило, четыре составляющие:
- источник тепловой энергии;
- система радиаторного отопления;
- система напольного отопления;
- система приготовления горячей воды
Рассмотрим автоматизацию этих четырех систем.
1. Котел и система приготовления горячей воды
Источником тепловой энергии для теплоснабжения индивидуального здания в большинстве случаев служит собственный котел, работающий на газообразном или жидком топливе. Современные котлы делятся на две большие группы: одноконтурные и двухконтурные.
Двухконтурные котлы предназначены для нагрева и подачи теплоносителя в контур отопления, а также для приготовления горячей воды (ГВС). В состав двухконтурных котлов входит теплообменник нагрева горячей воды, трехходовой вентиль для переключения режима отопления / приготовления ГВС, циркуляционный насос, автоматика. Горячая вода приготавливается в проточном теплообменнике, поэтому котел должен иметь достаточную мощность, перекрывающую пиковую потребность в горячей воде. Для подключения двухконтурного котла производители рекомендуют установить запорные краны, а также фильтры на входе в котел холодной питьевой воды и теплоносителя из системы отопления.
Одноконтурные котлы предназначены для нагрева теплоносителя контура отопления. В состав котла, как правило, входит система управления и защиты горелки. Циркуляционные насосы и теплообменник нагрева горячей воды должны устанавливаться отдельно. Зачастую с одноконтурными котлами применяют бойлер косвенного нагрева, представляющий собой накопительный бак горячей воды со встроенным в него теплообменником. Для подачи теплоносителя в контур отопления и нагрева ГВС применяется насосный узел обвязки котла DSM-BPU.
Насос контура отопления прокачивает теплоноситель через котел, радиаторы и (с помощью узла смешения) через конуры теплого пола. В контуре отопления устанавливаются термостатические регуляторы, которые изменяют сопротивление контура в зависимости от температуры в помещениях. Чтобы обеспечить циркуляцию теплоносителя через котел в любых режимах работы, в контуре отопления насосного узла DSM-BPU предусмотрен перепускной клапан AVDO. Клапан AVDO может быть настроен на поддержание необходимого минимального расхода в зависимости от применяемого котла. Насос контура ГВС прокачивает теплоноситель через котел и бойлер косвенного нагрева. Сопротивление контура нагрева ГВС постоянно, поэтому установка перепускного клапана не требуется.
Как правило, мощность котла подбирают исходя из среднего потребления тепла контуром отопления и ГВС. Пиковые нагрузки при использовании горячей воды покрываются за счет запаса горячей воды в бойлере косвенного нагрева. В этом случае котел работает либо на контур отопления, либо, если температура воды в бойлере косвенного нагрева упала ниже установленной, переключается на нагрев горячей воды. Такой режим работы называют «приоритет ГВС». Переключение контуров отопления с помощью узла DSM-BPU осуществляется очень быстро и просто: достаточно переключить питающее напряжение с насоса контура отопления на насос контура нагрева ГВС. Установленные на выходе каждого насоса обратные клапаны обеспечат правильное направление потока теплоносителя. Таким образом, для реализации приоритета ГВС достаточно подключить насосы узла DSM-BPU к термостату бойлера косвенного нагрева или к системе управления котла.
В состав насосного узла обвязки котла входят фильтры для каждого контура, предохранительный клапан, кран для подключения расширительного бака, запорные краны на каждом контуре для удобства сервисного обслуживания системы. Установка дополнительной трубопроводной арматуры не требуется.
2. Радиаторное отопление
Обвязка радиатора должна выполнять следующие основные функции: регулировать мощность радиатора в зависимости от температуры в помещении, перекрывать поток теплоносителя в радиатор для обслуживания, ремонта или замены, обеспечивать возможность слива теплоносителя из радиатора на время ремонта
Регулировать мощность радиаторного отопления можно двумя способами: управляя всеми радиаторами в одном помещении одновременно по комнатному термостату или управляя каждым радиатором независимо радиаторным термостатом
Комнатный термостат применяют, если радиаторы закрыты декоративной решеткой, в этом случае температура в месте установки радиатора значительно отличается от температуры в комнате, и радиаторный термостат будет работать некорректно. Также, если в комнате установлено большое количество радиаторов, удобнее регулировать температуру в помещении одним прибором – комнатным термостатом. При использовании комнатного термостата радиаторы, расположенные в данной комнате, подключаются к распределительному коллектору, на котором расположены термоэлектрические приводы. Приводы открывают и закрывают подачу теплоносителя к радиаторам по команде комнатного термостата. Сигнал от комнатного термостата может поступать по проводам (проводная версия) или в виде радиосигнала (беспроводная версия) к ресиверу. Для удобства подключения термоэлектрических приводов можно использовать коммутационную панель FH-WC.
Для возможности отключения радиатора и слива из него теплоносителя необходимо использовать специальные запорные клапаны, например RLV-KD для радиаторов с нижним подключением или 2 шт. RLV для радиаторов с боковым подключением. К этим клапанам можно подключить спускной кран с насадкой для шланга 3/4″ и предотвратить попадание теплоносителя на отделочные материалы при обслуживании и ремонте
Кран спускной для клапанов RLV, RLV-KD с насадкой для шланга 3/4″
При использовании радиаторных термостатов на каждый радиатор должны быть установлены термостатический элемент, клапан терморегулятора и запорный клапан, или комбинация из этих элементов
По типу подключения радиаторы делятся на радиаторы с боковым подключением и радиаторы с нижним подключением
Рассмотрим варианты обвязки радиаторов с боковым подключением.
a) Термостатический элемент, клапан терморегулятора и запорный клапанВ качестве термостатического элемента можно использовать элемент с газовым наполнением сильфона RA2994 или электронный термостат living eco.
RA2994
living eco
В зависимости от разводки трубопровода используют различные конструктивные исполнения клапана терморегулятора RA-N
Клапан RA-N угловой
Клапан RA-N прямой
Трехосевой клапан RA-N для подключения справа
Трехосевой клапан RA-N для подключения слева
Клапан RA-N угловой с боковым подключение
Также существуют хромированные версии и исполнения для прессового соединения, см. здесь
В качестве запорного клапана используется прямой или угловой запорный клапан RLV.
Клапан запорный угловой
Клапан запорный прямой
Также существуют хромированные версии и исполнения для прессового соединения, см. здесь
b) Термостатический элемент, гарнитура для бокового подключения RA-K
Гарнитура объединяет в себе клапан терморегулятора и запорный клапан. Применение гарнитуры позволяет опустить пластиковые трубопроводы ниже уровня радиатора и таким образом не допустить попадания на них солнечного света, вызывающего преждевременное старение пластиковых трубопроводов. Кроме того, гарнитуры выглядят очень эстетично и упрощают монтаж.
К гарнитуре RA-K подходят термостатические элементы RA2994 и living eco. В зависимости от способа прокладки трубопроводов следует выбрать гарнитуру с нижним или тыльным подключением трубопроводов.
Гарнитура с нижним подключением
Гарнитура с тыльным подключением
c) Термостатический элемент, гарнитура для бокового одноместного подключения RA 15/6TВ
К гарнитуре RA 15/6TВ подходят термостатические элементы RA2994 и living eco. Эта гарнитура позволяет максимально скрыть обвязку радиатора. Следует иметь в виду, что одноместное подключение снижает теплоотдачу радиатора на 15…20%.
Рассмотрим варианты обвязки радиаторов с нижним подключением
a) Радиатор с нижним подключением без встроенного клапана терморегулятораВ этом случае следует использовать гарнитуру VHS и термостатический элемент. В качестве термостатического элемента можно использовать элемент с газовым наполнением сильфона RA2994 или электронный термостат living eco
В зависимости от разводки трубопроводов используют прямую или угловую версии VHS, а в зависимости от подключения к радиатору версию G 1/2” или G 3/4”.
Угловая гарнитура VHS
Прямая гарнитура VHS
b) Радиатор с нижним подключением со встроенным клапаном терморегулятора с клипсовым соединением RA
В этом случае следует использовать термостатический элемент с газовым наполнением сильфона RA2994 или электронный термостат living eco. В качестве запорного вентиля можно использовать клапан RLV-KD. В зависимости от разводки трубопроводов используют прямую или угловую версии RLV-KD, а в зависимости от подключения к радиатору версию G 3/4” или с переходниками G 1/2”.
Прямой запорный клапан RLV-KD с переходниками G 1/2”
Угловой запорный клапан RLV-KD с переходниками G 1/2”
c) Радиатор с нижним подключением со встроенным клапаном терморегулятора с резьбовым соединением М30х1,5
В этом случае следует использовать термостатический элемент RAW-K или электронный термостат living eco с адаптером K. В качестве запорного вентиля можно использовать клапан RLV-KD. В зависимости от разводки трубопроводов используют прямую или угловую версии RLV-KD, а в зависимости от подключения к радиатору версию G 3/4” или с переходниками G 1/2”.
RAW-K
living eco
3. Напольное отопление
Теплый пол обеспечивает особый комфорт в помещении. При достаточном утеплении теплый пол может обеспечивать компенсацию теплопотерь, но на практике как правило систему теплых полов устанавливают в дополнение к радиаторному отоплению.
Для радиаторов и для теплых полов требуется разная температура теплоносителя. Классические параметры для радиаторов – это80 С на подаче и 60 С на возврате. Для комфортного и безопасного проживания средняя температура поверхности пола не должна быть выше +26 С для помещений с постоянным пребыванием людей, это значение регламентировано Сводом Правил СП60.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 41-01). Для достижения такой температуры поверхности пола температура подаваемого теплоносителя должна быть около 40 С. Чтобы температура поверхности пола была равномерной, температура возвращаемого теплоносителя должна отличаться от температуры подачи не более чем на 5…10 С. Для получения таких параметров теплоносителя теплого пола применяют узлы смешения.
Danfoss предлагает 5 моделей узлов смешения для теплых полов. Модели различаются применяемым насосом и комплектацией
FHM-C5 Компактный узел смешения с 3-х скоростным насосом UPS 15-40, с термостатом безопасности
FHM-C6 Компактный узел смешения с 3-х скоростным насосом UPS 15-60
FHM-C7 Компактный узел смешения с энергоэффективным насосом Alpha 2 15-60, с термостатом безопасности, ограничителем расхода, измерительной диафрагмой
FHM-C8 Компактный узел смешения с энергоэффективным насосом Alpha 2 15-60
FHM-C9 Компактный узел смешения с энергоэффективным насосом Alpha 2 15-40
Конструкция узлов смешения позволяет крепить их напрямую к коллекторам FHF
Для подключения контуров теплого пола применяют, как правило, распределительные коллекторы, оснащенные расходомерами. Расходомеры позволяют визуально наблюдать поток теплоносителя в каждом контуре, что существенно упрощает наладку и обслуживание системы. Чтобы избежать попадания воздуха в петли теплого пола, коллекторы оснащают воздухоотводчиками, в современных системах применяют автоматические воздухоотводчики.
Для регулирования теплых полов в небольших помещениях с одной петлей теплого пола можно использовать терморегуляторы FHV для напольного отопления. Модель FHV-R с термостатическим элементом FJVR регулирует температуру возвращаемого теплоносителя, таким образом поддерживая постоянную температуру поверхности пола. Модель FHV-A с термостатическим элементом RA2994 регулирует температуру воздуха в помещении
Терморегулятор FHV-R и термостатический элемент FJVR
Терморегулятор FHV-A и термостатический элемент RA2994
Для регулирования теплых полов в бОльших помещениях применяют комнатные термостаты. Для достижения максимального комфорта следует применять модели с датчиком температуры пола: проводная версия TP5001MA, беспроводная версия TP5001A-RF, датчик температуры пола TS3.
Комнатный термостат серии TP5001
Датчик температуры пола TS3
