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.

Обзор контроллеров для зонального управления водяным теплым полом

В предыдущей статье были рассмотрены способы организации зонального управления теплым полом на специальных узкопрофильных устройствах.

Теперь рассмотрим более универсальный подход с применением контроллеров умного дома и даже компонентов адресных систем безопасности.

Универсальный контроллер ЭВАН H-1000.

ЭВАН H-1000 — очень универсальный контроллер.

Правда, цена 18000р не стимулирует интерес к этому устройству.

Хотя это уже полноценный свободно программируемый прибор домашней автоматизации, включающий в себя все что душе угодно: облачный сервис, дистанционное управление, до 10-ти термодатчиков и т. д.

Управление и диспетчеризация работы системы отопления — лишь один из вариантов применения.

Возможность по-зонного управления системой отопления.

Контроль состояния дополнительно подключаемых датчиков (к каждой зоне может быть привязан основной и резервный датчик).

До 10-ти термодатчиков (поддерживаются проводные DS18B20, DS18B20 и радиодатчики).

2 режима управления: автоматический (запрограммированный алгоритм) и ручной (web-сервис, приложение для iOS и Android, сотовая связь).

Поддерживает протокол OpenTherm (через адаптер).

Поддерживает погодозависимую автоматику.

Оповещает о штатных событиях и аварийных ситуациях.

Можно подключать пожарные датчики, датчики утечки газа, датчики протока.

Выполняет охранные функции.

Мне показался слишком дорогим (дальше увидим, что это вполне конкурентная цена).

ИПРО-6.

Это по сути GSM сигнализация, но имеются функции зонального терморегулирования.

Стоит 6300р.

К прибору ИПРО-6 можно подключить только два датчика температуры и он имеет два силовых выхода и два выхода открытый коллектор. Как же использовать этот GSM прибор для управления теплым полом?

Дело в том, что есть возможность подключать радио-термо-датчики, которые по сути являются комнатными терморегуляторами (справа для примера привел очень похожее вот это изделие с AliExpress).

И есть возможность подключать радиореле.

Радио-термо-датчик-регулятор стоит 1900р, а двухканальное радиореле — 900р.

Итого: 6300 + 4*1900 + 3*900 = 16600р.

Настраивается прибор при помощи программы с компьютера.

Самое интересное то, что этот прибор имеет возможность SMS информирование о событиях, в том числе и о состоянии зон регулирования.

Есть мобильное приложение, которое помогает отсылать управляющие SMS и расшифровывать для отображения в графическом интерфейсе SMS с отчетами о состоянии.

Производитель обещает облачный сервис в скором времени.

Хороший прибор и стоит следить за его развитием.

Все портят радио-термо-датчики: для радио-термометров они слишком крутые, а для комнатных термостатов — слишком недоделанные.

Не хватает также проводного расширения релейных каналов управления до, хотя бы, 6. Но если на основе этого оборудования конструировать систему сигнализации, то можно получить выгоду.

Адресная гибридная система охранно-пожарной сигнализации Астра-РИ-М.

Ээ куда тебя понесло, скажет читатель: где регулирование теплых полов — и где адресная гибридная система пожарной сигнализации.

Может и так, но, эта система имеет невысокую цену оборудования и зачатки функционала домашней автоматизации, более продвинутые, чем у конкурирующих адресных систем безопасности. В статье об идеальной системе домашней сигнализации уже было показано на то, что адресная система сигнализации может применяться в системе автоматизации.

Более того, радиоканальная система охраны «Астра» очень распространена, а охранные датчики «Астра» распространены вообще везде. Поэтому, если в доме планируется охранная сигнализация, то имеет смысл посмотреть в сторону прибора Астра-812 Pro с Ip-каналами связи.

Этот прибор стоит 6385р.

В прибор уже встроен радиомодуль.

В качестве температурных датчиков зон можно использовать радиоканальный датчик температуры Астра-3731 за 1600р.

Получение сигналов от комнатных терморегуляторов отпадает — на них можно сэкономить.

Для получения четырех направлений управления используется проводной релейный блок расширения по RS485 Астра-823 за 1750р.

Управление котлом и еще несколькими направлениями можно поручить встроенным в прибор реле.

Понадобится еще блок питания. Использовать блок питания «Астра» с резервированием от АКБ и пожарным сертификатом не имеет смысла — достаточно любого блока питания за 500р.

Прибор Астра-812 Pro осуществляет связь с облачным сервисом при помощи одного из модулей:

Mодуль Астра-GSM (ПАК Астра) за 2000р;

Mодуль Астра-LAN (ПАК Астра) за 1530р.

На дисплей прибора можно вывести значение температур зон регулирования с понятными названиями.

Можно запрограммировать 4 режима с собственными именами и удобно менять их с панели или облачного сервиса.

Да, в комплекте мы сразу же получаем облачный сервис Security Hub.

Итого получится цена 6385 + 4*1600 + 1750 + 1530 + 500 = 16565р.

Дорого, но, повторюсь: не нужны комнатные терморегуляторы + облачный сервис для мониторинга и дистанционного управления + мощная современная гибридная система охраны и автоматики.

Более того, оказалось, что в некоторые радиоканальные датчики дыма и движения встроен датчик температуры, который можно использовать: подтверждение на форуме.

Особенности прибора Астра-812:

ЖК-дисплей и встроенная клавиатура;

два входа питания (основной и резервный) по ГОСТ Р 53325;

2 программируемых входа охранного/технологического типа;

6 встроенных программируемых выходов:

2 сигнальных слаботочных реле типа «сухой контакт»,

3 выхода типа «открытый коллектор»;

встроенный информационный интерфейс RS-485 для подключения дополнительного оборудования.

Есть пожарный сертификат и возможность построения системы «Умный дом». Если планируется установка в доме сигнализации, то это годный вариант.

Security Hub.

У предыдущего производителя в ассортименте есть еще прибор домашней автоматизации Security Hub, который с натяжкой можно использовать для целей этой статьи.

Получается система, подобная ИПРО-6, но с большими возможностями расширения и облачным сервисом из коробки.

Нам понадобиться собственно сам Security Hub, радиоканальные устройства измерения температуры и релейные выходы.

Стоимость системы обойдется в 20000р, но в итоге будет получена прицепом и охранно-пожарная сигнализация с возможностью масштабирования и с радиодатчиками.

Security Hub в первую очередь сигнализация с облачным сервисом и ПЦН в кармане. Датчики дыма имеют пожарный сертификат, а охранная составляющая сертифицирована для применения Росгвардией.

То-есть можно предполагать надежность этой системы.

Если есть или планируется такая система сигнализации, то конечно стоит развивать и возможности этой системы по автоматизации.

Xiaomi Aqara Mijia.

Аналогичную Security Hub систему можно построить на Xiaomi Aqara Mijia концентраторах и периферийных устройств, совместимых с концентратором.

Стоимость системы составит 8000р.

Эта система в первую очередь предназначена для игр в домашнюю автоматизацию. Мне лично кажется не очень надежным такое решение для отопления.

Использование ПЛК.

Существует множество программируемых логических контроллеров и реализовать центр управления теплым полом можно на любом из них. Придется только стать программистом логических контроллеров.

Программируемых контроллеров для наших целей подойдет очень много — практически все (они для этого и нужны).

Например вот такой с AliExpress за 8000 с доставкой.

Для решения нашей задачи я бы выбрал продукцию OWEN, по причине того, что уже есть готовые решения управления теплыми полами и есть облачный сервис OwenCloud.

Цена оборудования не будет заоблачной и нам понадобится два устройства, не считая периферии и расходников.

ПР200 программируемое реле с дисплеем 5760р.

ПЕ210 сетевой шлюз для доступа к сервису OwenCloud RS-485 Ethernet 3600р.

Что-то около 10000р.

Это все конечно очень интересно, но, по сути, придется освоить целую профессию.

Адресная система Болид.

Эта система аналогична по назначению адресной системе Астра, рассмотренной выше.

Раз уж были упомянуты ПЛК, отмечу еще контроллер С2000Т Болид.

Это тот же OWEN, но в два раза дороже.

Зато есть множество легко подключаемых, дешевых и обкатанных в слаботочных инженерных системах адресных периферийных устройств и не надо писать программу — логика работы контроллера конфигурируется по стандартным сценариям. То-есть цена того стоит.

К сожалению кнопки не регулируют температуру, как хотелось бы.

Если уж и заморачиваться с контроллерами, то надо уже решать более глобальную задачу домашней автоматизации.

Wiren Board.

Более глобально решать задачу домашней автоматизации можно при помощи контроллера Wiren Board на базе Linux.

Такое решение обойдется в 22500р, но это уже будет именно глобальное решение, которое можно будет развивать и развивать.

Потратить 14500р на очень универсальный контроллер с много чего на борту, на который можно потом дешево цеплять периферию — неплохое решение.

Миникомпьютер Arduino.

Это будет самый дешевый вариант.

Плата Arduino UNO будет стоить 220р.

Нам нужно получить сигналы наличия 220В на управлении сервоприводов направлений коллектора теплого пола в понятном для Arduino виде.

Это можно сделать при помощи 8-ми канальной платы оптопар с гальванической развязкой, которая с доставкой будет стоить 650р.

Остается теперь выдать управляющие сигналы на насос и котел в зависимости от наличия 220В на сервоприводах. Это можно сделать при помощи комбинации релейных плат для Arduino, которых на Aliexpress великое множество.

Нам потребуются две одноканальных платы реле, по цене 50р за штуку. Две разных платы будем применять, чтобы наверняка разделить каналы управления насосом и котлом.

По мелочи: провода со штекерами, блок питания, бокс, пусть 380р

Итого: 220 + 650 + 2*50 + 280 = 1350р.

Применение одноплатного микрокомпьютера Arduino открывает множество возможностей. Например, можно передавать статистику работы теплых полов в центр мониторинга по Wi-Fi, Ethernet, Интернет.

Но все эти возможности и дешевизна внедрения будут получены в ущерб надежности.