Сервоприводы для теплых полов, какие бывают, как выбрать и установить

Сервопривод с выдвижным штоком позволяет управлять клапанами нажимного действия и тем самым автоматизировать работу теплого пола или других элементов системы отопления. Включение и выключение контура с сервоприводом будет осуществляться комнатным термостатом в автоматическом режиме и не зависит от действий человека. Как именно может быть реализована схема и какие сервоприводы обычно применяются…

Принцип работы коллектора теплого пола с сервоприводами

Каждый контур (петля трубопровода) теплого пола оборудуется настроечным клапаном. С помощью него можно задать первоначальные настройки расхода теплоносителя в зависимости от его длины, ведь гидравлические сопротивления у контуров разные. Тем же клапаном можно настроить желаемую температуру, — в санузле +32 град, а в спортзале только +18 град, например…. Чем больше расход через контур, тем больше энергии прибудет.

Второй тип клапанов, используемых на коллекторе теплого пола, — нажимные, которые включают и выключают контура в зависимости от температуры, и управляются сервоприводами.

Как устроен сервопривод

Обычный сервопривод для теплого пола по принципу «включил-выключил» чаще сделан на основе емкости с расширяющейся жидкостью, толуола. При подаче напряжения емкость подогревается спиралью, жидкость расширяется и давит на шток. При отключении объем жидкости уменьшается, происходит возврат в первоначальное положение.

Также возможен вариант конструкции с нагревающейся пластиной, но принцип тот же — при нагреве происходит выдвижение штока. Эти конструкции сервоприводов просты, в них отсутствует электромагнитный движитель и вращение штока, их часто называют также «теплоприводами».

Выдвижение штока будет происходить с задержкой на 1 — 3 минуты, после подачи напряжения как и его возврат после отключения. Но нас интересует, что будет происходить в самой системе при включении и выключении сервопривода, т.е. необходимо рассматривать как ведет себя при этом управляемый клапан…

Два основных вида взаимодействия с клапаном

Система сервопривод-клапан подразделяется на следующие виды.

• Нормально включено.
  При отсутствии напряжения на сервоприводе управляющий клапан открыт — находится в положении «включено». При подаче напряжения клапан закрывается, движение жидкости через него прекращается.
• Нормально выключено.
  При отсутствии напряжения клапан закрыт. При подаче энергии — клапан открывается.

Какой из них выбрать?

Какой сервопривод выбрать для теплого пола

Чтобы выбрать вид системы сервопривода с клапаном для оборудования теплого пола нужно решить, — в каком положении клапан будет находится большее количество времени.

Для большинства регионов (у нас регионы холодные), теплый пол в основном находится в работе, как вспомогательно-отопительная и комфортообразующая система. Т.е. по контурам циркулирует теплоноситель большее количество времени отопительного сезона. Частые выключения из-за превышения температуры воздуха могут происходить лишь в небольших внутренних комнатах, где теплый пол — единственная система обогрева.

Поэтому у нас в основном устанавливаются нормально включенные автоматизированные клапаны.

Нужна ли плавная регулировка положения клапана на подаче контуров теплого пола

Сервоприводы для теплого пола могут быть не только по типу «включил/выключил», но и с плавной регулировкой выдвижения, — с электронным управлением подаваемого напряжения, с изменением от ноля до максимума.

Но подобные более дорогие системы для теплого пола не имеют большого практического смысла, скорее наоборот — на привод всегда будет подаваться напряжение, чтобы поддерживать регулировку.

Обычная же схема работы коллектора теплого пола состоит в следующем: тонкая настройка ручным клапаном (устанавливается на гребенке обратки), и отключение контура сервоприводом на подаче по команде термостата.

Более экономичный вариант — управление расходом в контуре с помощью только одного клапана, который сначала балансируется на расход в открытом положении, затем на него ставится сервопривод с помощью которого контур может вовсе отключаться…

Как подключается сервопривод к термостату

Схема включения сервопривода с термостатом следующая. При достижении заданной температуры воздуха контакты питания сервопривода 220В замыкаются и он включается, после его нагрева происходит закрытие клапана на коллекторе и движение жидкости по контуру приостанавливается. После снижения температуры в комнате контур теплого пола включается вновь.

На практике часто возникает ситуация, когда одним термостатом управляется сразу несколько отопительных петель теплого пола. Например, в большой комнате, или один термостат устанавливается на весь этаж… Тогда сервоприводы просто подключаются параллельно к данной цепи питания…

Сервопривод для теплого пола

Привод Johnson Controls VA-7088-23. 1W, 100N min, IP-54.

Сервопривод для теплого пола (электротермический сервопривод, электропривод, термопривод) — устройство, которое используется для регулирования потока теплоносителя в системах теплого пола.

Виды сервоприводов для коллектора теплого водяного пола

В зависимости от состояния горячей воды (теплоносителя) на момент отсутствия напряжения, различают сервоприводы нормально открытые и нормально закрытые.

Нормально открытый сервопривод – устройство обеспечивает продвижение теплоносителя в обычном состоянии. Т.е. при отсутствии напряжения внутренний клапан находится в состоянии «Открыто».

Нормально закрытый сервопривод – устройство, у которого обычное состояние клапана находиться в режиме «Закрыто», следовательно, при отсутствии напряжения, теплоноситель не поступает.

Существует еще один вариант устройств, в которых нормальное положение можно устанавливать в зависимости требований системы. Универсальный, переключающийся электропривод теплого пола позволяет менять состояние «Нормально открытый» на «Нормально закрытый».

От чего зависит выбор типа сервопривода?

При принятии решения о покупке сервопривода для теплого пола, необходимо учитывать в каком положении должен быть клапан большую часть времени. Если теплоноситель должен постоянно циркулировать – выбираем нормально открытый. При условиях долгих, холодных зим устанавливаются именно такие механизмы. Еще одно преимущество нормально открытого сервопривода – при перебоях с электроснабжением, при выходе самого устройства из строя система теплого пола будет снабжаться горячей водой.

10 сервоприводов на распределительном коллекторе.

Нормально закрытый сервопривод возможно использовать в регионах с теплым климатом, поэтому на территории России такой вид используется реже.

Принцип работы нормально открытого сервопривода (без электромагнитного мотора)

Устройство сервопривода для коллектора теплого пола достаточно простое. В центральной части корпуса располагается пружинный механизм и внутренняя малая ёмкость (баллон), заполненная специальной жидкостью (чаще всего толуол).

Вокруг емкости размещается нихромовый нагревательный элемент. В рабочем режиме, при подаче электрического тока, нагревательный элемент прогревает жидкость, эта жидкость увеличиваться в объеме, расширяется. Увеличивается давление на шток. Данная часть устройства выдвигается, надавливает на шток термоклапана, который соответственно закрывается. Как только напряжение исчезает, нагревательный элемент перестает работать, жидкость постепенно начинает терять температуру, теряет объем. В конце концов, она принимает первоначальный объем, перестает давить на шток и клапан открывается.

3 привода на распределительном коллекторе теплого пола.

Таким образом, движение клапана, его открытие и закрытие происходит без электромагнитного мотора, за счет давления нагретой жидкости в баллоне (во внутренней емкости). Поэтому данный механизм по праву назван термоприводом.

Для того, чтобы клапан пришел в движение необходимо время. Нагрев жидкости составляет около 2-3 минут, следовательно, клапан закрывается не сразу после подачи электрического тока. Время нагрева жидкости зависит от особенностей нагревательного элемента и указывается в технических характеристиках производителем. Остывание происходит немного медленнее, поэтому и обратный процесс открытия клапана происходит дольше (5-15 минут).

В случае перегрева срабатывает механизм отключения питания.

Внешне определить положение клапана можно по выдвигающемуся элементу (напоминающему кнопку).

Положение «кнопки» в нагретом и остывшем состоянии.

Если его положение отличается – это сигнал о неправильном подключении сервопривода.

Положение клапана можно проверить и после прикосновения к механизму – если он горячий, клапан находится в режиме «Отключен», если прохладный – клапан открыт.

Особенности установки

Электропривод теплого пола устанавливается на термостатический клапан коллектора.

Схема подключения одного электротермического сервопривода Watts 26LC и комнатного термостата Watts milux с ЖК-дисплеем.

Подключение 2-3 приводов с одним термостатом.

Видео

Cервопривод для коллектора теплого водяного пола

Среди многочисленного оборудования, которое участвует в работе систем отопления «теплый пол» можно обнаружить небольшой приборчик, играющий важнейшую роль в управлении и в регулировке отопительной системы. Это сервопривод, электромеханическое устройство, без которого автоматическая регулировка температурного режима для теплого водяного пола не возможна.

В основе прибора лежит электротермическая реакция на изменение температуры нагрева теплоносителя в основной подающей трубе и последующее механическое действие, обеспечивающие в комплексе открытие или закрытие поступление горячей воды в отопительные контуры. Сервоприводы или сервомоторы, официально на языке профессионалов устройство называется сервопривод электротермический, сегодня присутствуют практически во всех автономных системах отопления. Новые загородные жилые постройки, коттеджи и дачи, оборудованные теплыми полами, имеют на оснащении теплый пол, который управляется сервоприводами. Именно сервопривод, устанавливаемый для теплого пола на коллектор, выполняет задачу по регулировке потока теплоносителя в системе отопления водных полов.

Существующие виды сервоприводов на сегодняшний день

Среди существующих на сегодняшний день регуляторов, получивших распространение в быту, встречаются следующие сервоприводы. Все приборы можно разделить на несколько видов. Каждая разновидность отличается принципом действия и функционалом. По типу конструкции устройства бывают двух видов:

По названиям можно судить о принципе действия. Для закрытых сервоприводов характерным является открытое положение при отсутствии питания. Поступающие сигнал приводит в действие механическую часть, перекрывая доступ воды в систему. Для устройств открытого вида, принцип действия в обратном порядке. В обычном состоянии сервопривод закрыт, только с поступлением сигнала механическая часть приводится в действие, открывая поступление воды в трубопровод. О том, какой вид лучше подходит для бытового использования, судить вам, оценивая возможности собственной системы обогрева и климатические условия за окном. Чаще всего используются у нас в стране нормально открытые сервоприводы.

На заметку: при выходе из строя прибора, теплоноситель в трубопроводе продолжает циркулировать, оставляя пол теплым на определенное время. Такая особенность особенно актуальная для загородных домов, расположенных в холодной климатической зоне.

По способу питания сервомоторы делятся на приборы, питающиеся постоянным поток напряжением 24В и устройства, подключаемые к обычной электросети переменного тока напряжением 220В. Сервоприводы с питанием в 24В оснащаются инверторами.

Нередко потребители используют еще один, достаточно редкий вид устройств. Речь идет о приборах, которые выставляются в нормальное положение в зависимости от технологических требований отопительной системы. Такие сервоприводы называются универсальными и могут менять функциональность с нормально открытого состояния на нормально закрытое состояние, и наоборот.

Подключить к коллектору можно все три вида сервомоторов. Единственное условие, правильная настройка, балансировка и условия эксплуатации отопительной системы.

Критерии выбора вида сервопривода

В данном разделе постараемся ответить на вопрос. На чем основывается выбор приборов того или иного вида.

Если вырешили оснастить свою отопительную систему «теплый водяной пол» сервоприводами, учитывайте параметры эксплуатации вашего отопления. В каком положении большую часть времени должен находиться клапан. В той ситуации, когда для вас теплый пол является основным вариантом обогрева жилых помещений, когда горячий теплоноситель постоянно поступает в трубопровод, делайте ставку на сервомотор нормально открытый. Такой вид является идеальным в условиях длительного отопительного сезона.

На заметку: при перебоях с электрическим снабжением, выход прибора из строя не остановит циркуляцию теплой воды в отопительных водяных контурах. Теплый пол будет продолжаться снабжаться теплоносителем подготовленной водой.

Для регионов с теплым климатом подойдет сервомотор нормальный закрытый. Если вам не страшна размораживание отопительного контура, и вы периодически включаете напольный обогрев, этот прибор будет вполне справляться со своими функциями.

Важно! Сервопривод для теплого пола с плавной настройкой имеют регулятор электронного типа. Такие устройства более точно реагируют на изменения температуры потока теплоносителя, плавно переводя шток в необходимое положение. Сервомоторы с плавной настройкой рассчитаны на теплые полы, в которых часто приходится выполнять дозировку объема поступающего потока.

В большинстве случае подобные устройства в домашних системах отопления с греющими полами не используются. Поэтому при покупке, обратите внимание, требуется или нет к прибору монтаж электронного регулятора. Если в инструкции написано что такое оснащение необходимо, значит, вы имеете дело с электронным сервоприводом. Скажем сразу, такой прибор использовать в домашних условиях нецелесообразно и нерентабельно.

Устройство и принцип работы сервомоторов

Основным рабочим элементом сервопривода является сильфон. Т.е. такая же деталь, как и в трехходовом клапане. Небольшой по размерам, герметичный цилиндр с эластичным корпусом заполнен веществом, чутко реагирующим на температуру. В зависимости от того, происходит повышение или понижение температуры, происходит соответственно изменение объема вещества. Рисунок – схема наглядно демонстрирует устройство сервомотора, где основным местом занимает сильфон.

Сильфон находится в тесном контакте с электрическим нагревательным элементом. Получая сигнал с термостата, нагревательный элемент включается от сети и включается в работу. Внутри сильфона вещество подогревается и увеличивается в объеме. Таким образом, увеличившийся в размерах цилиндр начинает давить на шток, меняя его положение и перекрывая путь потоку теплоносителя. Оценивая работу сервопривода можно сделать вывод – прибор не оснащен никакими моторами, в нем нет никаких шестерней и передаточных звеньев. Обычная рабочая связь «тепловая энергия и электричество». Отсюда и распространенное название приборов, термоэлектрические регуляторы.

Для того, что бы клапан снова стал открытым, весь процесс повторяется только в обратном направлении. Отсутствие электропитания приводит к тому, что нагревательный элемент перестает работать. Следовательно, вещество внутри цилиндра остывает, уменьшаясь в объеме. Давление на шток уменьшается, он подымается, действуя на клапан, а, следовательно, открывается доступ горячей воды в систему.

На заметку: вещество, помещенное внутрь цилиндра – толуол, обладающее высокими термодинамическими характеристиками. Электрическим нагревательным элементом выступает нихромовая нить.

Ознакомившись с принципом работы устройства, важно помнить, что для механического действия клапана необходимо определенное время. Несмотря на то, что при поступлении сигнала с термостата, нагревательный элемент начинает нагревать вещество внутри цилиндра. Время, необходимое на изменения физического состояния жидкости, составляет 2-3 минуты, поэтому клапан приводится в действие не сразу.

Для справки: при выборе модели сервопривода обратите внимание на параметры нагревательного элемента и время нагрева жидкости, указанные в паспорте прибора.

В отличие от нагрева, остывание жидкости проходит медленнее. На обратный процесс, т.е. на закрытие клапана потребуется уже не 2-3 минуты, а 10-15 минут. При перегреве каждый сервомотор должен автоматически отключаться. Для этого в конструкции предусмотрен механизм аварийного отключения.

Для примера: используемые в работе коллекторной группы сервоприводы не все оснащаются цилиндрами и баллонами с веществом. Ест модели, в которых эту роль играют термоэлементы, напоминающие собой пружину или пластину, которые под действием все того же нагревательного элемента нагреваются. Расширяясь, эти детали воздействуют опять же, на шток, приводя в конечном итоге в рабочее состояние клапан. Определить в каком положении находится клапан, можно по изменению внешнего вида сервопривода. Выдвигающийся элемент сигнализирует о работе прибора. Если этого не происходит, значит, ваш прибор неправильно подключен или система отопления работает с перебоями.

Для справки: горячий на ощупь сервомотор означает, что в данном случае прибор закрыт и отключен. Если прибор на ощупь прохладный, следовательно, клапан открыт, теплоноситель нормально циркулирует по водяным контурам теплого пола.

Установка сервопривода. Особенности и нюансы

Перед монтажом сервопривода определитесь, с каким типом термостата прибору придется взаимодействовать. В случаях, когда термостат контролирует работу одного водяного контура, оба прибора напрямую связываются между собой проводами. Когда речь идет об использовании мультизонального термостата, прибора, обслуживающего сразу несколько трубопроводов, подключение сервомоторов осуществляется следующим образом.

Что бы правильно присоединить все провода и клеммы, используются коммутатор теплого пола. В функции этого устройства входит подключение и соединение устройств различного назначения в единую цепь. Помимо распределительной и связующей функции, коммутатор играет еще роль и предохранителя. В ситуациях, когда закрыты все отсекающие клапаны водяных контуров, коммутатор отключает питание циркуляционного насоса.

Коммутатор очень удобен в тех случаях, когда теплые полы работают от автоматизированного автономного газового котла. Рисунок показывает, каким образом подключаются термостаты и сервоприводы к единой системе управления.

Место установки сервопривода, термостатический клапан, устанавливаемый на коллектор.

Важно! При работе системы отопления теплые полы от твердотопливного котла, такая функция коммутатора, как отключение насоса, чревата остановкой самого нагревательного прибора. Установка байпаса и перепускного клапана позволит вам избежать остановки насоса и работы нагревательного прибора в холостую.

Выводы

Следует отметить, что благодаря появлению современных устройств и приспособлений, управление и регулировка теплых полов стала обыденным и простым процессом. Конструкция многих приборов, используемых для работы отопительных контуров, особой сложностью не отличается. Понятен и принцип работы многих узлов и агрегатов. Это можно с уверенностью сказать и о сервоприводах. Приборы в большинстве своем надежны, практичны и удобны в эксплуатации. Благодаря сервомоторам стало возможным полностью автоматизировать систему управления теплыми полами, сделать условия использования отопительного оборудования простым и понятным.

Выбирая вариант попроще, можно обойтись установкой обычных регулирующих кранов. Автоматические регуляторы, термодатчики и сервоприводы, категория устройств, работающих на ваш комфорт и безопасность. Установка дополнительных приборов, таких как коммутатор и перепускной клапан, сделают вашу систему отопления максимально эффективной и безопасной.