Погодозависимое управление насосно-смесительными узлами в системах теплого пола

Достоинства отопления помещений водяными теплыми полами неоднократно рассмотрены в многочисленных публикациях, и лишний раз ломиться в открытые ворота смысла нет.

Однако почему-то, когда речь заходит о необходимости погодного регулирования температуры теплоносителя в контуре напольного отопления, большинство хозяев относится к этому мероприятию как к модному, но совершенно ненужному «навороту». «Зачем мне нужен ваш контроллер? Обычные комнатные термостаты прекрасно справятся с задачей регулирования температуры воздуха в помещениях!» – такие возражения, как правило, выдвигает заказчик, когда проектировщик пытается включить в проект отопления погодозависимое управление контурами теплого пола. И дело вовсе не в прижимистости и скупости – просто люди толком не понимают, что делает контроллер, и каково основное отличие его работы от управления обычными комнатными термостатами. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.

Для примера рассмотрим абстрактный проект системы встроенного обогрева «теплый пол». Расчетные удельные теплопотери отапливаемых помещений примем равными 80 Вт/м 2 площади пола. Здесь следует напомнить, что расчетные теплопотери определяются по температуре наружного воздуха для наиболее холодной пятидневки отопительного периода. В частности, для Санкт-Петербурга теплопотери будут рассчитываться для температуры наружного воздуха –26 °С.

Конструкцию пола примем такой, как показано на рис. 1: по многопустотной плите перекрытия (1) толщиной 22 см уложен слой теплоизоляции из пенополистирола (2) толщиной 5 см. Трубы теплого пола расположены в стяжке (3) общей толщиной 70 мм, по которой устроен чистый пол из керамической плитки (4) толщиной 15 мм.

Рис. 1. Расчетная конструкция теплого пола

Для определения требуемой температуры теплоносителя воспользуемся расчетным модулем программы VALTEC.PRG 3.1.0 (рис. 2).

Рис. 2. Копия экрана расчетного модуля программы VALTEC.PRG 3.1.0

На основании выполненного расчета среднюю температуру теплоносителя примем 35 °С. При расчетном перепаде температур в контуре теплого пола 10 °С смесительный узел будет настроен на температуру теплоносителя 40 °С.

При температуре наружного воздуха –26 °С данная настройка обеспечит требуемые теплопоступления в помещение в количестве q_расч= 80 Вт/м 2 и поддержание температуры воздуха в помещении на уровне 20 °С.

Допустим, температура наружного воздуха повысилась c –26 до –3°С. Удельные теплопотери помещения составили бы в этом случае 40 Вт/м 2 . Однако это было бы справедливо, если бы температура внутреннего воздуха поддерживалась на уровне 20 °С. Фактически же с учетом избыточного теплопритока от теплого пола температура внутреннего воздуха будет значительно выше. Решая уравнение теплового баланса, можно определить, что при отсутствии комнатных термостатов и контроллеров внутренний воздух в помещении прогреется до 26 °С, а фактические удельные теплопотери и удельный тепловой поток от теплого пола составят 50 Вт/м 2 .

Посмотрим, что произойдет в межсезонье, то есть при температуре наружного воздуха +8 °С. Теоретические удельные теплопотери снизятся до 21 Вт/м 2 . Температура внутреннего воздуха прогреется до 28 °С. Фактический тепловой поток от теплого пола составит 35 Вт/м 2 (см. табл. и рис. 3).

Таблица. Параметры системы теплого пола при отсутствии автоматического регулирования

Температура наружного воздуха, °С

Теоретические удельные теплопотери, Вт/м2

Фактический тепловой поток от теплого пола, Вт/м2

Температура внутреннего воздуха при отсутствии автоматического регулирования, °С

Рис. 3. График зависимости требуемой температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха

Как видим, без автоматического регулирования работой петель теплого пола, говорить о каком-то комфорте просто смешно.

Допустим, мы решили поставить комнатные термостаты, которые управляют электротермическими сервоприводами клапанов на коллекторе теплого пола (рис. 4).

Рис. 4. Комнатный электронный термостат VT.AC.701

Работают термостаты по элементарному принципу: при превышении заданной температуры на 1 °С термостат подает команду на термоэлектрический сервопривод термостатического клапана (рис. 5), прекращая подачу теплоносителя в конкретную петлю теплого пола.

Рис. 5. Термоэлектрический сервопривод термостатического клапана

Когда температура воздуха в помещении снова понизится до значения уставки, термостат даст команду на открытие клапана. Как мы выяснили, в межсезонье тепловой поток от пола должен составлять 21 Вт/м 2 , что почти в четыре раза меньше расчетного. Это значит, что мы будем иметь дело с режимом прерывистого отопления.

При прекращении подачи теплоносителя в петли теплого пола, скорость остывания помещения описывается экспонентой, из которой следует, что время остывания τ, ч, определяется выражением:

где t_x – температура помещения после остывания, °С; t_в – температура помещения до начала остывания, °С; t_н – температура наружного воздуха, °С; β – коэффициент аккумуляции теплоты помещением (постоянная времени), ч. Этот коэффициент представляет из себя произведение теплоемкости расчетных слоев ограждающих конструкций С, участвующих в теплообмене, на их приведенное сопротивление теплопередаче R_пр. Коэффициент аккумуляции численно равен времени остывания, при котором отношение температурных напоров между внутренней и наружной температурами до начала охлаждения и после охлаждения равно числу «e» (2,72).

В предложенном примере комнатный термостат даст команду на закрытие клапана при превышении уставки на 1 °С. Если термостат настроен на значение внутренней температуры 20 °С, то он перекроет петли при температуре 21 °С.

Если принять для рассматриваемого примера, что здание выполнено с кирпичными наружными стенами толщиной 640 мм и коэффициентом остекления 0,2 (β = 100 ч), то можно рассчитать время, за которое температура в данном помещении снизится на 1 °С при наружной температуре +8 °С:

При этом температуры воздуха и пола практически уравниваются.

Через это время термостат даст команду на открытие клапана, и теплый пол снова начнет нагреваться. Время, за которое пол снова нагреется с 20 до 26 °С можно (с определенными допущениями) рассчитать по формуле:

6 · (880 · 1·0,07 · 1800 + 840 · 1 · 0,015 · 2000 + 4187 · (1/0,15) · 0,000113 · 1000)/80 = 2,9 ч.

В приведенной формуле с_ст, с_п, с_т – удельная теплоемкость стяжки, плиточного покрытия и воды, Дж/кг · °С; S_ст, S_п – расчетная площадь стяжки и плиточного покрытия, м 2 ; δ_ст, δ_п – расчетная толщина стяжки и плиточного покрытия, м; γ_ст, γ_п, γ_т – удельный вес материала стяжки, плиточного покрытия и воды, кг/м 3 ; v_т – объем теплоносителя в 1 пог. м трубы, м 3 ; b – шаг трубы, м.

Таким образом, очевидно, что при использовании комнатных термостатов температура поверхности пола становится заметно изменяющейся величиной и большую часть времени будет лежать вне комфортных пределов. То есть, потратив средства на создание теплого пола, именно полноценного теплого пола-то пользователь в итоге и не получит (рис. 6).

Рис. 6. График изменения во времени температуры пола и помещения при прерывистом отоплении

Постоянные знакопеременные нагрузки, вызванные циклическими температурными деформациями трубопроводов, снижают срок службы самих труб, и могут вызвать ослабление трубных соединений. Циклический режим нагрева и охлаждения постепенно снижает прочность цементно-песчаной стяжки и неблагоприятно сказывается на качестве финишных напольных покрытий.

Кроме того, существенным недостатком прерывистого режима отопления является то, что циркуляционный насос основную долю рабочего времени будет гонять теплоноситель по малому кругу – через байпас и перепускной клапан. Это приведет к перерасходу электроэнергии, поскольку перепускной клапан настраивается на перепад давления больший, чем потери давления в расчетной петле, и значит, рабочая точка насоса сдвинется в сторону большей потребляемой мощности. Этого можно избежать, если подключать термостаты к сервоприводам клапанов коллектора через коммуникаторы, имеющие функцию отключения насоса при отсутствии запроса на отопление. Но это лишь полумера.

Если потребитель хочет получить действительно эффективную систему встроенного обогрева, адекватно и оперативно реагирующую на изменение климатических факторов, то в этом случае не обойтись без контроллера с погодозависимой автоматикой.

Контроллер VALTEC VT.K200 разработан специально для управления системами встроенного обогрева, в частности теплым полом. Это не значит, что этот прибор нельзя использовать, например, для управления вентиляционными системами. Однако разработка контроллера велась именно под конкретную задачу, поэтому в него включены только те функции, которые необходимы для управления насосно-смесительными узлами теплого пола (рис. 7).

Рис. 7. Контроллер VT.K200

Входящий в комплект поставки контроллера датчик температуры наружного воздуха устанавливается на северном фасаде здания (вне действия солнечных лучей). В зависимости от показаний датчика контроллер управляет сервоприводом термостатического клапана насосно-смесительного узла, устанавливая заданную графиком регулирования температуру теплоносителя в контуре теплого пола. Контроллер поставляется с предварительно заданным графиком, который рассчитан по усредненным климатическим параметрам Московской и Ленинградской областей. Пользователь может откорректировать график в соответствии с проектной документацией. В соответствии с графиком, каждому значению температуре наружного воздуха соответствует своя температура теплоносителя (рис. 8).

Рис. 8. График зависимости теплоносителя от температуры наружного воздуха.

При таком регулировании в любой момент времени тепловой поток от теплого пола будет соответствовать фактическим теплопотерям (см. табл. и рис. 3).

Контроллер позволяет построить график регулирования с количеством опорных точек от 2 до 10. Это значит, что он может быть не обязательно прямой, но и ломаный, с разным углом наклона графика при различных температурных интервалах.

Использование контроллера с погодозависимым регулированием в системах встроенного обогрева при грамотном проектировании и настройке обеспечивает действительно оптимальный уровень комфорта и при этом увеличивает срок безаварийной службы трубопроводов, соединителей, насосно-смесительного узла, а также сохраняет надлежащие эксплуатационные характеристики финишных напольных покрытий.

Ознакомиться с полным ассортиментом автоматики VALTEC для водяного теплого пола можно в каталоге.

Погодозависимая автоматика. Стоит ли за нее переплачивать

Исполнительные устройства

Для того чтобы организовать работу нескольких отопительных контуров с различными, не всегда постоянными температурами, требуются исполнительные устройства. Самыми распространенными являются трех — и четырехходовые смесительные краны (смесители). Принцип их работы заключается в регулировании температуры теплоносителя в отдельном отопительном контуре путем смешивания воды из котла с водой из обратной линии. Таким образом, температура теплоносителя в подающей линии контура может меняться от минимальной, например равной комнатной, до максимальной, равной температуре котловой воды, но не выше нее. Поворот крана можно осуществлять вручную (но тогда ни о какой автоматизации управления говорить не приходится!) или с помощью специального двигателя — сервопривода.

Обычно несколько параметров сервоприводов указываются в техническом паспорте. Это напряжение сети питания, максимальный крутящий момент, создаваемый на валу, и быстродействие привода. Последний показатель отражает время перехода сервопривода из одного крайнего положения в другое. Это, как правило, от 60 до 300 секунд. Стоит иметь в виду, что меньшее время реакции сервопривода вовсе не гарантирует быстрого изменения температуры в отопительном контуре. Напомним, что все тепловые процессы очень инерционны. Именно по этой причине обычно не применяются приводы с быстродействием менее 60 секунд. Примерно такое количество времени требуется, чтобы на изменения в температуре теплоносителя успел отреагировать датчик, установленный на подающей трубе, температура которой не может измениться мгновенно. В сервисном меню многих панелей управления имеется установочный параметр, учитывающий быстродействие сервопривода. К примеру, в панелях управления серии Logamatic 4000 от BUDERUS стоимостью € 1270 в базовой комплектации задается непосредственно время открытия трехходового смесительного вентиля в секундах. Этот показатель характеризует реакцию конкретного сервопривода и отражен в техпаспорте.

Смесительные краны и сервоприводы к ним выпускаются целым рядом производителей, например ROCA, Honeywell, WOLF. Корпус крана может изготавливаться как из чугуна, так и из латуни. И тот и другой материал хорошо подходят для работы в системах отопления. Прекрасно себя зарекомендовали смесители шведской компании ESBE. Трехходовой смесительный кран диаметром 32 мм, изготовленный этой фирмой, можно приобрести за € 60-70, сервопривод к нему обойдется уже в € 150-170.

Типы управляющих устройств

Для обеспечения контроля за температурным режимом теплогенератора или потребителя используется один и тот же прибор, оснащенный термодатчиком.

Эти устройства делятся на три категории, которые могут работать как поодиночке, так и в связке:

1. Термостат. Это устройство является самым простым регулирующим устройством в системе отопления. Будучи расположенным в здании, он отслеживает изменения температуры воздуха. Когда необходимая температура достигнута, термостат подает сигнал на котел или кран радиатора, вследствие чего происходит остановка нагрева теплоносителя или блокируется подача жидкости в радиатор. Самостоятельная установка термостата не отличается особой сложностью: достаточно посмотреть на фото, где показан схема его подключения и работы, чтобы убедиться в простоте такой конструкции.
2. Регулятор температуры теплоносителя. Такой прибор может работать самостоятельно или вместе с термостатом. Конструкция работает за счет термодатчиков, которые установлены внутри отопительного контура. Они постоянно отслеживают изменения температуры в системе и передают эти данные управляющему модулю, который управляет смесительным клапаном контура. При необходимости повышения температуры регулятор может при помощи клапана выполнить эту задачу.
3. Погодозависимая автоматика систем отопления. Этот тип устройств можно отнести к категории самых сложных, поскольку такой системе приходится работать не только с контуром отопления, но и с окружающей средой, за счет чего обеспечивается наиболее точный и рациональный контроль температуры.

В базовую конструкцию погодозависимой автоматики входит наружный термометр, тепловой регулятор контура и термостат, расположенный в помещении. Несмотря на высокую стоимость, такая система считается наиболее востребованной, поскольку она способна обеспечить максимальный комфорт, который только можно «выжать» из отопления. Погодозависимая автоматика систем отопления использует сложные программные комплексы, которые и позволяют обеспечить максимальную эффективность и экономичность.

Управление погодозависимой автоматикой можно осуществлять как с ее собственного пульта, так и дистанционно, установив необходимое программное обеспечение на смартфон или планшет (детальнее: «

Как выбрать дистанционное управление отоплением – характеристики, возможности

«). В таком случае регулировать температуру в доме можно, находясь на удалении от него.

Автоматика для котлов отопления стоит дорого, но сразу же после установки эти устройства начнут экономить топливо, что скажется на экономическом положении через некоторое время. К тому же, именно автоматическая система управления температурой позволяет обеспечить максимальный комфорт в доме.

Система погодного климатического регулирования многоквартирных многоэтажных домов ЖКХ

Звоните:8 (977) 262-36-80

Автоматизация ЖКХ является актуальной задачей при экономии тепловой энергии для Управляющих компаний в сфере ЖКХ. Система погодного регулирования отопления оправдывает себя только в случае, если в доме уже установлен теплосчетчик (узел учета тепловой энергии)

«Московская объединенная энергетическая компания» (МОЭК) никогда не соблюдает температурный график (сами же его утверждают и не соблюдают) и поэтому завышение температуры теплоносителя наблюдаются повсеместно. Их цель взять как можно больше денег с потребителя, причем любой ценой, поэтому при температуре -5Сº МОЭК дает температуру, какую должны давать при температуре -15Сº и т.д.

Надоело переплачивать? Есть выход!

Система погодного регулирования отопления позволяет экономить до 35% расхода тепловой энергии. Если учесть, что многоквартирный дом (управляющая компания, ЖСК, ТСЖ) платят за отопление в отопительный сезон около 1 миллиона рублей в месяц, то экономию жильцы почувствуют уже через месяц!

Звоните по телефону в Москве: 8 (977) 262-36-80 и за 10 минут Вы узнаете больше,чем за 3 часа поиска в интернете

Как это работает?

Датчик наружного воздуха (выведенный на теневую сторону улицы) измеряет уличную температуру. Два датчика на подающем и обратном трубопроводе измеряют температуру теплосети. Логический программируемый контроллер вычисляет необходимую дельту и управляя клапаном (КЗР) регулирует скорость потока теплоносителя.

С целью защиты от полного перекрывания в клапане предусмотрена защита. Для предотвращения застоя стояков (попадания воздуха) насос внутренней циркуляции циркулирует теплоноситель в системе, через обратный клапан. Узел погодного регулирования также оборудован автоматическим воздухоотводчиком.

Если теплосеть не имеет необходимого перепада (что бывает крайне редко), то проблема легко устраняется установкой автоматического балансировочного клапана.

Система имеет полнопроходной байпас и на 100% гарантирует отсутствие перебоев с теплоснабжением в зимнее время.

В случае незапланированной остановки насоса и других аварийных ситуаций, влияющих на автоматическое погодное регулирование отопления, система отправляет SMS через GSM-модуль на мобильный телефон.

Нужна помощь в расчетесистемы погодного регулирования?

Звоните: 8 (977) 262-36-80

Сколько стоит система погодного регулирования?

Цена системы погодного регулирования в большей степени зависит от применяемого оборудования (зарубежное или отечественное). Все плюсы и минусы применения зарубежного или отечественного оборудования можно узнать у специалистов «ВНТ». При запросе цены необходимо выслать распечатку за отопление (месячную, что сдаёте в МОЭК) и указать диаметр труб отопления.

В качестве примера, приведем несколько вариантов стоимости работ по установке погодного регулятора на систему отопления на базе импортного оборудования для многоквартирных домов (300 квартир и более). Цены на начало 2016 г.

• Насос циркуляционный — 40000 рублей
• Клапан регулирующий с электроприводом — 60000 рублей
• Шкаф управления двумя насосами в сборе — 85000 рублей
• Железо (трубы, муфты, фланцы, краны, клапаны, болты, гайки, фильтр, и др.) — 85000 рублей

Итого: 270000 рублей — оборудование Стоимость монтажных и пусконаладочных работ: 290000 рублей

ИТОГО ПОД КЛЮЧ: 560000 рублей

Коммерческое предложение на установку погодного регулятора на систему отопления частного дома не более 10 квартир. Цены на начало 2016 г.

Данный вариант системы погодного регулирования является полностью автоматический и регулирует тепло в зависимости от температуры наружного воздуха. Она актуальна в небольших жилых домах, где не более 10 квартир.

• Насос циркуляционный в пределах — 10000 рублей
• Клапан с приводом в пределах — 60000 рублей (может меньше со скидкой)
• Электрический шкаф в сборе с термопреобразователями и монтажным набором — 40000 рублей
• Железо (трубы, муфты, фланцы, краны, клапан, болты, гайки, фильтр, и др.) — 30000 рублей

Итого: 140000 рублей — оборудование Стоимость монтажных и пусконаладочных работ: 160000 рублей.

ИТОГО ПОД КЛЮЧ: 300000 рублей

Экономия от применения автоматической системы погодного регулирования составит около 50%!

В данном варианте системы применяется ручное регулирование с помощью балансировочного клапана.

Итого: 50000 рублей — оборудование Стоимость монтажных и пусконаладочных работ: 80000 рублей.

ИТОГО ПОД КЛЮЧ: 130000 рублей

* Цены обоих вариантов указаны при оплате наличными. При оплате по безналичному рачету, стоимость будет на 20% выше.

Мы поможем Вам сэкономитьЗвоните: 8 (977) 262-36-80

Характеристики автоматических систем управления отопительной системой

На данный момент на рынке представлена широкая номенклатура отопительной автоматики. Несмотря на отличия в конструкции, функционале и параметрах, ко всей автоматике предъявляются одни и те же требования, выполнение которых является обязательным.

Первым и самым важным требованием является надежная и эффективная обратная связь, которая достигается за счет наличия высокочувствительных термодатчиков. При работе автоматики минимальные перепады температуры все же будут появляться, и задача датчиков – не допустить заметного перепада.

Кроме того, важным параметром при выборе автоматики для отопления является понятный и приятный интерфейс, который позволит осуществлять регулировку без каких-либо усилий и знаний (подробнее: «

Регулировка системы отопления — подробности из практики

«). За такую простоту придется заплатить, поскольку даже самая простая управляющая панель скрывает под собой сложный контроллер для системы отопления. Надежность этих устройств очень высока, но и стоимость соответствует высокому качеству.

Все устройства должны быть безопасными и надежными – это обязательное условие. Монтаж таких систем обычно выполняется квалифицированными специалистами, но есть и такие модели, которые можно установить самостоятельно.

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.