Схемы управления нагреваемым полом, приборы автоматики, принципы работы

Производители предлагают ряд устройств, которые позволяют управлять теплыми полами дистанционно или в автоматическом режиме. В том числе и программируя требуемую температуру, или подстраиваясь под состояние погоды. Но какое управление предпочесть, какая автоматика окажется полезней, комфортней?

Теплый пол без автоматики

Теплый пол может вообще не оснащаться автоматическим оборудованием. Чтобы он заработал достаточно включить циркуляционный насос, например, вставить вилку в розетку.

Настройки по температуре могут выполняться вручную. При этом вручную задается общая температура с помощью термоголовки смесительного узла. Затем, при необходимости, балансировочными кранами на коллекторе теплого пола настраивается поток (отдаваемая мощность) по каждому контуру.

При этом пользователи руководствуются субъективными ощущениями тепла в комнатах и степени нагрева полов, комнатными термометрами, а также термометрами, встроенными в подачу и обратку на коллекторе.

При настройке теплых полов, как вручную, так и с помощью дистанционного управления, необходимо учитывать большую тепловую инертность тяжелой стяжки. Поэтому настройки могут происходить постепенно в течении нескольких дней.

Обязательная защита в управлении

В цепи включения циркуляционного насоса теплого пола должно присутствовать реле тепловой защиты. Это температурное реле обычно размещается на подающем трубопроводе из смесительного узла на коллектор, и настраивается на размыкание цепи при достижении температуры +55 градусов.

Если термоголовка смесительного узла по каким-то причинам работает ошибочно и дает слишком высокую температуру на выходе, то указанное реле выключает насос, защищая стяжку.

Указанное реле может не устанавливаться если температурная защита осуществляется термоклапаном (термоголовкой) механического действия.

Еще одна механическая защита — байпас между гребенками подачи и обратки коллектора теплого пола. Байпас оборудуется встроенным дифференциальным клапаном. При закрытии (прикрытии) кранов на коллекторе значительно ограничивается расход жидкости через насос, возникают перегрузки, появляется шум жидкости. Разгрузить насос и снизить давление, стабилизировать работу, поможет этот байпас.

Также отдельные производители предлагают и модуль управления насосом теплого пола, который включает насос только тогда, когда открыт хотя бы один из сервоприводов на коллекторе.

Далее рассмотрим приборы и оборудование автоматики. С помощью следующих средств теплым полом можно управлять в дистанционном режиме или полностью автоматизировать его работу.

Комнатный термостат управляющий аппаратурой

Комнатный термостат предназначен для управления оборудованием обогреваемых водяных полов, которое осуществляется в 2-х позициях, — «да», «нет».

При достижении задаваемой температуры термостат либо замыкает, либо размыкает электрическую цепь. Это зависит от принятой производителем схемы управления.

Но чаще комнатный термостат управляет нормально закрытым сервоприводом. Т.е. при достижении заданного порога подается напряжение и сервопривод включается до снятия напряжения.

Обычно пару термостат-сервопривод приобретают от одного производителя, тогда вопроса согласования оборудования не возникает.

Комнатный термостат может размещаться в стандартной распределительной коробке электросети, заделанной в стену и подключается к скрытой проводке. Сам же термостат может быть разных модификаций, в т.ч. электронный или со встроенным механическим датчиком (обычно с большой погрешностью), с выносными датчиками встраиваемыми в стяжку теплого пола.

Пользователь управляет термостатом вращением ручки (настройка температуры), клавишами настройки, а также включения и выключения, прибор снабжается индикатором работы или табло с информацией.
Производитель прилагает и схему подключения термостата к другому оборудованию.

Хронотермостат

Хронотермостат — электронный программируемый прибор с датчиками температуры воздуха в комнате. В отличие от простого термостата снабжен программируемым процессором.

Этим прибором можно задавать температуру в помещении на некоторый период времени вперед, обычно на сутки или на неделю.
Как правило снабжен вшитыми настройками на режимы отопления «комфортный» и «эконом», а также защитой от замерзания теплоносителя.

Управляет, как и обычный термостат, сервоприводом, насосом, выдавая команды «да», «нет».

Термостатическая головка

Термостатическая головка управляет клапаном регулировки температуры смесительного узла, путем воздействия на его шток.
Головка устанавливается на клапане, снабжается выносным датчиком жидкостного типа, с которым соединяется гибкой медной капиллярной трубкой.

Модификации могут быть разные, датчик чаще снимает показания с обратного коллектора теплого пола. Диапазон измеряемых температур чаще в пределах 20 — 60 градусов. Могут настраиваться вручную вращением ручки или сервоприводом по командам термостата.
Как устроен смесительный узел

Сервоприводы

Конструкции могут быть разные, но в системе теплого пола для управления термоголовкой или настроечным вентилем, часто используется импульсный сервопривод. Приводится в движение расширением жидкости в сильфоне при ее нагреве встроенными нагревательным элементом. Рабочее напряжение 220 или 24 В.

Работает по сигналам (выполняет команды) термостатов, контроллеров, или отдельных встроенных датчиков.

Контроллер

Программируемое управляющее устройство. Может выполнять множество функций по обеспечению автоматизации управления теплым полом, в том числе:

• измерение и индикация температуры воздуха в комнатах и теплоносителя;
• обеспечение питания сервоприводов переменным напряжением 24 В и управление ими.

Но главной способностью контролера является обеспечение погодозависимого управления, — вычисление требуемой величины выходного сигнала управления в соответствии с показаниями датчика наружной температуры по заданному пользователем графику зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха.

Впрочем, надобность подобной автоматики для теплого пола (установки контроллера) многими специалистами и пользователями с опытом ставится под сомнение. Насколько нужна погодозависимая автоматика, подробней об автоматизации отопления

А если надобности в подобном управлении нет, то и дорогой контроллер соответственно не нужен.

Схемы управления теплыми полами

Приведена типичная схема теплых полов с элементами автоматики — выносными термостатами расположенными в разных комнатах и сервоприводами установленными на балансировочных кранах коллектора.

При этом термостаты подключены к общему коммутационному устройству, сблокированному с контроллером (защитным) насоса.

Указан байпас с дифференциальным клапаном, который предохраняет насос от поломки, и защитное термореле

На следующих схемах показаны несколько обычных вариантов автоматизации теплых полов.

Термостат, расположенный в комнате, управляет включением насоса теплых полов —

Как будет управляться теплый пол желательно решить заранее, чтобы провести необходимую скрытую проводку по комнатам до завершения строительства.

Монтаж и настройка коллектора теплого пола — как выполнить

Монтаж и настройка коллектора теплого пола осуществляются после того, как подготвлено место по оборудование — сделано основание, ниша под шкаф, выполнена отделка стен, ведь устройство не должно загрязнялся пылью или раствором. А где выбрать место под коллектор?

Где размещать коллектор

Рекомендуется размещать коллектор выше уровня всех подключенных контуров. Автоматические воздухоотводчики должны располагаться на гребенках, и быть в высшей точке всей системы отопления полами. Если не хотите чтобы полы не работали и завоздушивались, — нужно соблюдать уровень.

Место для размещения желательно определять в центре отапливаемой площади с целью получения одинаковой длины подключенных трубопроводов. Рекомендуется, чтобы разница в длинах контуров не превышала 10 метров, — тогда балансировка на гребенках выполнима без перегрузки насоса.

Как правило, производители предлагают готовые изделия в сборе с количеством подключаемых контуров от 2 до 10. Остается подобрать нужный по проекту, с учетом, чтобы хотя бы одно подключение оставалось резервным. Нередко бывает, что потом возникает необходимость добавить петлю — другую…

Настройка

Расстояние от чистовго пола, до места подключения труб на гребенках должно быть таким, чтобы не создавалось препятствий для удобного подключения трубопроводов выходящих из стяжки.

Чаще коллекторы производителем собираются для подключения «слева». При необходимости подключать «справа», выполняется перестановка узлов изделия в соответствии с инструкцией.

Обычно переставляются запорные краны, подстроечные клапана, разворачивается смесительный узел и байпас.

Также может возникнуть необходимость в развороте насоса на 90 градусов, с тем чтобы уменьшить габаритный размер изделия. Обычно это нетрудно выполнить по инструкции.

Закрепление

Наиболее просто закрепляется коллектор с использованием специального шкафа, встраиваемого или навесного.

Шкаф не только служит предметом интерьера, но и защищает оборудование и трубопровод от случайных ударов. Закрепление коллектора выполняется с помощью шурупов, предлагаемых в комплекте.

Не следует крепить коллектор непосредственно к несущим конструкциям дома. Это может привести к передаче вибрации и распространению звуков по дому, повышению уровня шума от оборудования.
Используйте стандартные схемы крепления, предусмотренные производителем. Используйте специальный шкаф или стойки, щиты с виброгасящими амортизаторами.

Комплектация, конструкция коллектора

Рассмотрим монтаж коллектора на примере изделия одного из производителей.
Этот коллектор собран по распространенной схеме, включает в себя типовые узлы.

Из чего состоит коллекторно-смесительный узел теплого пола, рассмотрим подробнее на примере.

• 1. Циркуляционный насос.
• 2. Балансировочный клапан. Он необходим для компенсации недостачи расхода воды в подающей магистрали. Чтобы при этом обеспечить номинальный расход теплоносителя в контурах …
• 3. Термостатический клапан с термоголовкой. Управляет температурой — регулирует количество теплоносителя, для достижения заданной температуры.

4. Балансировочный клапан. Служит для первичной настройки системы теплого пола по температуре для работы в данной сети. Также выполняет предохранительную функцию от чрезмерного повышения температуры в теплом полу, путем задания начального ограничения расхода теплоносителя.

5. Изогнутая трубка для подключения насоса.

6. Байпас с регулировочным клапаном, необходим для предотвращения перегрева насоса в случае закрытия всех коллекторов.

7. Ручной воздухоотводчик.

8. Стакан для датчика тепмпературы термоголовки.

9. Фитинги для подключения петель отопительного трубопровода.

10. Термометр.

11. Кран для слива, а также для первоначального заполнения системы теплого пола.

После закрепления коллектора, к нему подключаются петли теплого пола и подводящие трубопроводы, при этом все клапана и краны должны быть закрыты.

Теплоноситель в системе

Важным вопросом являются недопущение проникновения в систему кислорода. Необходимо применять материалы, детали, узлы с минимальной проницаемостью для кислорода.

Многие специалисты сходятся во мнении, что на сегодняшний день достаточной надежностью по фактору проникновения кислорода обладают лишь гибкие трубопроводы, в которых имеется слой алюминиевой фольги.

Трубопроводы PERT и РЕХ со слоем EVOH без слоя алюминия недостаточно надежно предотвращают попадание кислорода.
Подробнее о современных трубопроводах для обогреваемых полов

Если имеется вероятность замерзания системы, то необходимо использовать незамерзающие теплоносители на основе пропиленгликоля с концентрацией до 30%.

Как заполнить систему теплого пола

Заполнение системы теплого пола производится теплоносителем через сливные краны на коллекторе. Заполнение подключенных петель ведется поочередно.

Для этого поочередного открываются регулировочные клапаны (термостатический и балансировочный) только одного контура, при этом все другие клапаны на коллекторе должны быть закрыты.

Схема заполнения контуров:

• Закрываются клапана байпаса 5, термостатический клапан 3, подстроечные клапана 2 и 4.
• Закрываются термостатические и балансировочные клапана всех контуров.
• Открывается балансировочный и термостатический клапана заполняемого контура.
• Подача теплоносителя осуществляется на подающую гребенку через кран слива. Выход воздуха — через сливной кран на обратке, до полного заполнения.
• Цикл заполнения повторяется для следующего контура, при этом клапана уже заполненного контура закрываются.
• После того как все контура заполнены, открываются все клапаны на самом коллекторе (6,2,3,4), и производится заполнение остальных узлов с выпуском воздуха через воздухоотводчики.

Рекомендуется провести гидравлические испытания всей системы теплого пола. Для этого давление в коллекторе и контурах поднимается не ниже менее 1,43 от рабочего, но не ниже 3 атм, в течении не менее 2 часов.

Настройка расхода в коллекторе по температуре теплоносителя

Ввод в эксплуатацию и первичная настройка коллектора теплого пола следующие

Клапан 2 полностью открытый.
3 полностью открытый.
4 полностью закрытый.
Насос 1 включенный.

Клапан 4 медленно открывается, пока на подающем коллекторе не установится максимальная необходимая температура (в системе отопления на момент регулировки температура должна быть номинальной).

На кл. 3 устанавливается термоголовка, с настройкой на 5 градусов больше максимальной расчетной температуры.

В течении нескольких первых дней (а также в процессе эксплуатации) возможна донастройка системы клапаном 4 по ситуации и предпочтениям.

Кл. 4 является ограничивающим максимальную температуру в системе теплого пола при полностью открытом клапане 3. Как правило, настройка кл.4 производится один раз во время первого пуска, но возможна также подстройка при изменении гидравлики или потребностей….

Кл. 3 термостатический постоянно регулирует расход в подающем трубопроводе, поддерживает заданную температуру в подающей гребенке коллектора (в ней установлен термодатчик).

Если в подающем трубопроводе на коллектор не будет достаточного расхода теплоносителя (меньше чем подача насосом в контуры теплого пола), то подстройка системы осуществляется клапаном 2.

Если настройка осуществляется клапаном 2, то клапан 4 полностью открыт.

Клапан 6 байпаса рекомендуется открыть на 1,5 — 2,0 оборота.

Установка, настройка насоса

В зависимости от требуемой производительности может быть установлен насос 15-40 для 2 — 6 коллекторов или 15-60 для 7 — 10 коллекторов.
Как можно выбрать насос для теплого пола

Могут применяться как насосы без электронного управления, например UPS, так и современными с электронным управлением — ALPHA2L.
В первом случае настройки ограничены режимами «Фиксированная скорость». В зависимости от отапливаемой площади возможно применение 1, 2 или 3 скорости, при этом разница температур между подачей и обраткой должна быть в пределе 5 — 10 градусов.

Для насосов типа ALPHA, рекомендуемый режим — «Постоянный напор». При этом возможно 2 настройки — низкий напор (рекомендуемая) и высокий напор (альтернативная). Если при низком напоре нужная температура не достигается, переходят на более производительную настройку.
Подробней об адаптивных циркуляционных насосах GRUNDFOS ALPHA

Гидравлические характеристики применяемых насосов

Как балансировать контура теплого пола

Балансировка коллектора (первичная настройка) осуществляется балансировочными клапанами. Она необходима для выравнивания падения давления между контурами и подачи в каждый контур необходимого количества теплоносителя.

Оперативная регулировка по температуре осуществляются термостатическими клапанами, которые могут управляться сервоприводами под управлением комнатных термостатов (в том числе и датчиками пола). Автоматика для теплого пола, схемы

Настройка балансировочных клапанов производится в следующем порядке.

• Шестигранным ключем на 5 мм снимается крышка (А).
• Клапан закручивается до упора (В).
• Клапан открывается на заданное число оборотов согласно расчетов или до достижения оптимальной температуры… — 0,5, 1, 1,5 …. (D).
• Шестигранным ключем на 6 мм закручивается стопорное кольцо, которое фиксирует положение клапана после регулировки (С, Е). После чего крышка закрывается (F).

Для установки сервопривода на термостатический регулировочный клапан снимается ручка ручного управления (А), устанавливается на клапан кольцо адаптер (В), сервопривод вставляется в пазы кольца адаптера, регулировочное кольцо проворачивается по часовой стрелке до щелчка.
Еще информация по теме — как можно регулировать (настраивать) температуру теплых полов