Автоматическое регулирование напольного отопления. Часть 2

Если рассмотреть классическую схему простого автоматического управления комбинированной системой отопления (рис. 1), в которой комнатные термостаты управляют сервоприводами термостатических клапанов коллекторных блоков, то возникает вопрос: что случится, когда все клапаны окажутся закрытыми?

Рис. 1. Регулирование комбинированной системы отопления с помощью комнатных термостатов и сервоприводов

Очевидно, что в этой ситуации откроются перепускные клапаны на контурах и теплоноситель будет циркулировать по малым циркуляционным кольцам через байпасы. При этом насосы будут расходовать электроэнергию впустую. Если же контуры не оборудованы байпасами с перепускными клапанами, то циркуляционные насосы будут работать «на закрытую задвижку», тратя энергию только на нагрев самих себя и теплоносителя в ограниченном пространстве. Циркуляционные насосы VT.RS оборудованы встроенными датчиками перегрева, которые отключат насос при нагреве обмотки статора свыше 150 °С, однако это является аварийным режимом, и его регулярное повторение всё-таки приведёт к межвитковому замыканию обмоток.

В насосно-смесительном узле VT.DUAL на этот случай предусмотрен предохранительный термостат, который отключает насос при достижении заданной пользователем температуры (от 30 до 90 °С), но у остальных узлов такого термостата нет.

Для предотвращения работы насоса «вхолостую» и «на закрытую задвижку», а также для удобной увязки работы сервоприводов с остальным оборудованием системы отопления разработан зональный коммуникатор VT.ZC8 (рис. 2).

Рис. 2. Зональный коммуникатор VT.ZC8

К коммуникатору подводятся провода от каждого комнатного термостата, и он передаёт принимаемые сигналы на соответствующий сервопривод или группу сервоприводов. При отсутствии запроса на отопление (все термостатические клапаны коллектора находятся в закрытом положении), коммуникатор отключает циркуляционный насос или теплогенератор (в зависимости от тепломеханической схемы системы).

Коммуникаторы выпускаются двух типов: для сервоприводов с питающим напряжением 24 и 220 В.

Рис. 3. Пример схемы подключения коммуникатора VT.ZC8

Назначение клеммных пар, переключателей и светодиодов в коммуникаторе следующее (рис. 3):
К1 – подача электропитания (220 В или 24 В в зависимости от модификации коммуникатора;
К2–K9 – подключение комнатных термостатов. К одному коммуникатору можно подключить восемь термостатов;
J1–J8 – переключатели передачи сигнала. В положении OFF управляющий сигнал передаётся на клеммную пару управления сервоприводами, расположенную напротив (K2–K13–C1; K3–K14–C2 и т.д.). В положении ON сигнал на клеммную пару управления сервоприводами передаётся от соседнего (расположенного cлева) термостата. Это позволяет одним термостатом управлять сразу несколькими сервоприводами. Например, на рисунке 3 сервоприводами С2, С3 и С4 управляет один термостат Т2 через клеммную пару К3, а сервоприводами С5, С6 и С7 управляет термостат Т3 через клеммную пару К6;
К10 – передаёт питание на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
К11 – при объединении нескольких коммуникаторов принимает информацию о состоянии сервоприводов от соседнего коммуникатора для управления циркуляционным насосом;
К12 – управление циркуляционным насосом. При подаче команды закрытия сервоприводов на всех клеммных парах насос отключается;
К13–K20 – подключение сервоприводов термостатических клапанов коллектора;
J9–J16 – переключатели типа сервопривода. В положении OFF подключаются нормально закрытые приводы, в положении ON – нормально открытые;
К21 – передача информации о состоянии сервоприводов на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
G1 – переключатель принудительного отключения насоса (ON – насос включён для управления коммуникатором; OFF – насос принудительно выключен);
S1–S8 – индикаторы горят при подаче питания на привод;
S9 – индикатор горит при подаче питания на клеммную пару K1;
S10 – индикатор горит при включённом циркуляционном насосе.

Рис. 4. Схема соединения двух коммуникаторов

Обзор способов организации управления отоплением: программаторы, контроль через интернет и СМС оповещения

Отопительная система любого типа в обязательном порядке должна содержать управляющие компоненты. Это могут быть простые механические устройства, стабилизирующие давление и температуру. Но они малоэффективны для автоматизации теплоснабжения. Поэтому рекомендуется рассмотреть управление системой отопления дома разными способами: с помощью электронных контроллеров и специализированных аппаратных средств.

Принципы организации «умного» отопления

Современный блок управления отоплением дома – это сложный электронный комплекс, соединенный в единую сеть со всеми компонентами системы. Он выполняет регулировку их параметров с помощью встроенных блоков контроля.

Для того чтобы система управления отоплением дома была по-настоящему эффективной необходимо правильно подобрать ее элементы. Они характеризуются набором опций и возможностью организации трехсторонней связи между пользователем, электронным блоком контроля и отопительными компонентами.

Что нужно учитывать при выборе конкретной системы контроля? Существует несколько основополагающих параметров, которые характеризуют любое управление отоплением:

• Возможность подключения к электронным блокам котла электрических термостатов, датчиков температуры и давления;
• Гибкость настройки. Так, система Arduino управления отоплением имеет открытый программный код, что дает возможность адаптировать ее для конкретного автономного теплоснабжения;
• Изменение текущих значений отопления в зависимости от внешних факторов – температуры в помещении на улице, возникновение аварийной ситуации, отсутствие теплоносителя;
• Установленное дистанционное управление отоплением для удаленного изменения параметров в системе.

Правильно составленная схема узла управления системы отопления имеет централизованный характер. Т.е. на ответственных участках магистрали, котле и радиаторах отопления останавливаются управляющие элементы – терморегуляторы, контроллеры. Они же подключаются к единому управляющему узлу. Он называется программатором или устройством для контроля работы теплоснабжения.

Для создания эффективной системы управления у котла должен быть электронный блок работы, который содержит клеммы для подключения к внешнему программатору.

Программаторы и терморегуляторы – основные элементы управления отоплением

Для организации автономного теплоснабжения понадобятся электронные устройства. Они могут иметь пульт управления котлом отопления, возможность одновременного изменения паромеров в нескольких подключаемых компонентах.

Эти устройства называются программаторами или электронными терморегуляторами. Как и другие аналогичные приборы, они могут иметь управление отоплением по СМС или интернет. Но это лишь дополнительные функции. Для выбора оптимальной модели необходимо знать основные функциональные качества программатора:

• Число подключаемых контуров. Может варьировать от 1-го до 12. Дополнительно устанавливается модуль для увеличения количества разъемов;
• Режимы работы системы. В зависимости от настроек можно устанавливать управление радиаторами отопления в экономичном режиме, нормальном и комфортном;
• Подключаемый модуль — управление отоплением по телефону. GSM станция передает требуемую информацию через СМС — температуру теплоносителя, оповещение об аварийном режиме и т.д.;
• Наличие радиопередатчиков для создания беспроводных каналов связи между подключаемыми компонентами отопления.

В совокупности установленное оборудование называется рамка управления отоплением. Она может состоять из компонентов с различным функционалом. Одинаковым остается назначение – возможность автоматического или полуавтоматического изменения параметров теплоснабжения.

Но помимо локальных устройств есть и зональные, устанавливаемые на конкретные компоненты — котлы, радиаторы. Осуществляя управление отоплением через интернет с помощью этих приборов, можно регулировать степень нагрева воды в системе, температурный режим в конкретной батарее. Зачастую такие устройства называют не программаторами, а электронными терморегуляторами.

Они отличаются более доступной стоимостью и простотой монтажа. Для терморегуляторов не нужен шкаф управления отоплением, что снижает трудоемкость обустройства. В некоторых случаях возможно подключение нескольких терморегуляторов к единому блоку управления.

Что нужно учитывать при составлении бюджета «умного» отопления? Помимо стоимости управляющего элемента нужно знать ориентировочную цену на расходные материалы – коммуникационные провода, щит управления отоплением. Последний необходим при установке системы из нескольких блоков – программатора, GSM модуля, расширительных планок для дополнительных контакторов.

Модель	Назначение	Стоимость, руб.
Computherm Q3	Проводной терморегулятор	1625
Computherm Q3 RF	Беспроводной терморегулятор	3367
PROTHERM Kromschroder E8.4401	Программатор. Управление 4-мя котлами, ГВС, 15 контурами отопления	34533
Щит управления отоплением	УЗО, блоки контроля котла, подключение к датчикам температуры	От 7000

Также важно учитывать месторасположение — ящик управления отоплением должен быть установлен в доступном месте. Не рекомендуется его монтаж в котельной, хотя по трудоемкости это самый простой вариант. Лучше всего выполнить монтаж в жилой комнате. Тогда будет возможность намного чаще контролировать и изменять параметры системы.

Модели программаторов отличаются количеством подключаемых компонентов системы. Они называются управляющими контурами.

Модули для дистанционного контроля теплоснабжения

Для организации системы управления отоплением дома необходимо позаботиться о возможности удаленного контроля. Обеспечить эту функцию помогут специальные модули. Чаще всего они не входят в стандартную комплектацию программаторов и терморегуляторов.

После приобретения блока управления отоплением дома следует правильно выбрать коммуникационное устройство. В зависимости от технических требований оно может обеспечивать следующие виды связи пользователя и управляющего элемента:

• GSM контроль. Данные передаются с помощью сотовой связи. Фактически это стационарный телефон с функциями формирования, отправки, получения и обработки СМС сообщений;
• Подключение через интернет. Характеризуется более расширенным функционалом и практически не ограничивается территориально. В этом случае пультом управления котлом отопления может быть планшет, ноутбук или любой ПК с установленным специальным программным комплексом.

Для этого программатор должен иметь гибкую настройку. Такой возможностью обладают системы Arduino, осуществляемые управление отоплением. Фактически они могут быть адаптированы для любой схемы, начиная от контроля работы вентиляции и заканчивая сложными производственными комплексами.

При выезде за границу не рекомендуется активировать роуминг для контроля отопления через GSM модуль. Это повлечет большие затраты. Лучше всего перепоручить контроль за теплоснабжением знакомому или родственнику.

GSM блок управления котлом

Самый простой и относительно доступный способ контролировать работу котла – установка управления отоплением по СМС. Для этого приобретается отдельный блок, который подключается к программатору или терморегулятору. Некоторые модели уже имеют подобную функцию.

На этапе выбора дистанционного управления отоплением следует определиться со способом передачи данных через сеть GSM. Это во многом зависит от возможностей конкретной модели телефона, а также встроенных функций блока передачи данных.

Проще всего можно получать сообщения в виде СМС. Установленный в рамку управления отоплением блок будет передавать следующие данные:

• Падение температуры и давления ниже (выше) критического уровня;
• Аварийный отказ в работе котла – отключение электропитания, отсутствие энергоносителя. При этом возможна передача кода ошибки и ее описания.

Блок со встроенным модулем СМС оповещений

Для обратного управления отоплением по телефону необходимо отправлять СМС определенного формата. С их помощью можно настраивать уровень температуры, инициировать запуск котла после аварийного отключения. Также во многих моделях встроена функция отсрочки команды. Т.е. передается значение какого-либо параметра, и указывается время активации котла для его достижения.

При этом важно помнить, что полученные данные могут расходиться с фактическими. Для эффективного управления радиаторами отопления необходимо знать степени погрешности следующих устройств:

• Температурных датчиков. Показания большинства электронных моделей имеют погрешность ±0,5°С;
• Шаг изменения температуры в терморегуляторе. Он может составлять от 0,2°С до 0,5°С.

На практике это действительно необходимо при установке отопления в режим анти замерзания, когда уровень нагрева теплоносителя поддерживается на уровне +5°С. Это позволяет сэкономить на затратах энергоносителя и при этом избежать аварийных ситуаций.

Для установки блока GSM не нужно приобретать специальный шкаф управления теплоснабжением. Управление этим устройством выполняется редко – поэтому можно ограничиться монтажом закрытого щита.

Контроль отопления через интернет

Управление отоплением через интернет имеет все плюсы, свойственные контролю теплоснабжения с помощью СМС сообщений. Однако возможность получать большее количество информации сказывается на качестве теплоснабжения.

Функции блока управления отоплением коттеджа при подключении к сети интернет имеют ряд преимуществ. Главным из них является возможность установки специальных программных комплексов. Они интегрируются в ноутбук, смартфон или любой другой вид персонального ПК. При этом дистанционное управление теплоснабжением отличается следующими возможностями:

• Удобный интерфейс. Чаще всего он рассчитан под операционные системы смартфонов. Но при небольшой доработке может быть установлен и в компьютер;
• Нет ограничения по количеству подключаемых пользователей, как в СМС блоках;
• Возможность настройки параметров и любой точки, где есть интернет. В этом случае нет необходимости включать роуминг. Исключением составляют услуги интернет от мобильных операторов.

Важно правильно осуществить предварительную настройку пульта дистанционного управления котлом отопления. Для этого рекомендуется сначала сверить фактические показания системы после их изменения. Это необходимо для калибровки системы.

Некоторые модели интернет блоков, установленные в рамку управления отоплением, имеют ограничения по операционным системам. Чаще всего используется ОС Android или IOS.

Советы по организации дистанционного управления отоплением

В большинстве случаев можно сделать систему управления отоплением коттеджа самостоятельно. Это осуществимо только при правильном выборе компонентов системы. Т.е. сначала нужно проанализировать состояние и возможности уже установленного оборудования.

У классической схемы узла управления отопительной системой есть один блок контроля, который соединен со всеми элементами теплоснабжения. Программатор должен соответствовать следующим требованиям:

• Количество подключаемых клемм и их конфигурация должна совпадать с аналогичными узлами коммуникации котла и терморегуляторов. В противном случае управление теплоснабжением по СМС будет невозможно. В случае надобности приобретаются адаптеры;
• Максимальная удаленность пользователя от блока контроля. Если это расстояние не превышает 300 м – можно приобрести модели с рудоуправлением. Для увеличения площади связи рекомендуется пользоваться управлением отоплением по мобильному телефону или интернет;
• Возможность самостоятельно (или с помощью специалистов) устанавливать дополнительные параметры работы. Это осуществляется с котроллером на базе плат управления отоплением;
• Подключение блока автономного электропитания. Для этого необходим достаточно большой ящик управления системой отопления. Данный параметр учитывается при выборе места установки блока контроля в доме.

Не нужно забывать о возможности управления отопительными радиаторами. Это может осуществляться с помощью локальных устройств – механических терморегуляторов. Они имеют невысокую стоимость, но не могут быть подключены к общей электронной системе контроля.

Если отопление также выполняет функцию горячего теплоснабжения – необходимо, чтобы в программаторе была функция управления этим участком.

Управление централизованным отоплением

Для централизованного теплоснабжения схема управления будет намного сложнее. Она может включать в себя несколько узлов – обустроенный шкаф контроля отоплением в центральной котельной, блок распределения теплоносителя в многоквартирном доме.

В этом случае управление отоплением через сеть интернет практически не используется. Исключения составляют счетчики учета тепла, которые передают показания расхода теплоносителя непосредственно в управляющую компанию.

В свою очередь, для потребителя не важно знать особенности обустройства управления отоплением. Каждый потребитель тепла в многоквартирном доме должен быть ознакомлен с нормами обеспечения теплоснабжением жилых зданий:

• Диапазон температур в жилых помещения – от +18 до +22°С;
• Возможно превышение нагрева не должно быть более 4°С;
• Снижение температуры — не ниже 3°С.

Если эти показания выходят за значение нормы – необходимо обратиться в управляющую компанию. Систематическое нарушение режима работы отопления может быть связано с устаревшим оборудованием контроля. Единственный выход – установка электронного блока контроля централизованного теплоснабжения.

При выборе программатора для автономного отопления нужно учитывать, что подавляющее большинство моделей чувствительно к перепадам напряжения в сети. Поэтому рекомендуется установка стабилизатора напряжения.

С примером установленного управления отоплением можно ознакомиться при просмотре видеоролика: