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

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.

Автоматика для управления теплым полом

Задача автоматики — обеспечить пользователю комфорт, связанный с автоматическим поддержанием температуры теплого пола, система отопления становится максимально экономичной и легкой в управлении.
Существует два способа управления теплым полом: ручной и автоматический. Ручное управление системами отопления, естественно, самое дешевое, но это совсем не значит, что оно самое экономичное и удобное. Регулировка осуществляется, исходя из собственных ощущений: жарко — значит вентиль нужно немного прикрутить, а если холодно – то, наоборот, открутить. Но, если Вам не хочется без конца заниматься этой работой, и к тому же есть желание сэкономить на расходах на отопление — без автоматики никак не обойтись.

Автоматика для водяных теплых полов гораздо дороже автоматики для электрического теплого пола, так как она требует более сложных технических решений и принимает участие в управлении: циркуляционными насосами, термостатическими головками, сервоприводами, термостатическими клапанами, отопительным котлом и т.д.

Преимущества использования систем автоматики для теплого пола:

• После установки блоков управления теплым полом режим их работы оптимизируется с учетом заданных пользователем параметров
• Прямая экономия энергоресурсов, так как без автоматики обогревательные устройства работают непрерывно, что далеко не всегда требуется их владельцу
• Обеспечивается защита напольных покрытий, так как они плохо выдерживают значительные перепады температуры и могут попросту растрескаться. Автоматика позволяет установить верхнюю границу температуры и тем самым предотвратить деформацию отделочных материалов.
• Обеспечивается комфортное управление и контроль параметров теплого пола. Автоматика теплого пола позволяет один раз выставить необходимый температурный режим и в дальнейшем не вмешиваться в работу оборудования. А с помощью беспроводного управления теплым полом контроль за работой системы отопления и изменение ее настроек становятся доступны даже с мобильных устройств — удаленно по сети Интернет. Для этого требуется лишь установить специальное приложение от производителя и зарегистрироваться на его сайте.

Оборудование, обычно используемое для регулировки температуры водяного теплого пола:

• электронные или механические терморегуляторы (проводные или беспроводные)
• индивидуальные и групповые контроллеры отопления
• центры коммутации (центральные планки)
• датчики температуры теплого пола
• датчики наружной температуры воздуха
• сервоприводы коллектора теплого пола
• термостатические головки

Способы автоматического управления водяным теплым полом

Управление циркуляционным насосом – это самый простой способ регулировки температуры водяного теплого пола, отлично подходит для помещений, где стоит несколько насосов. Они включаются или отключаются в зависимости от температуры воздуха в помещении, измеряемой комнатным терморегулятором. Если в системе отопления смонтирован один общий циркуляционник, то этот способ не подходит, поскольку отопление будет отключаться или включаться сразу во всем доме, а не только в нужном помещении.
Управление с помощью термоголовки – это полуавтоматическая система управления, которая позволяет регулировать температуру отопления при определенных условиях. Термоголовка с установленным на ней датчиком монтируется на смесительном узле с трехходовым клапаном и замеряет температуру воды системе. Например, термоголовка закрывает трехходовой клапан, если температура теплоносителя в трубах превысит установленную и, наоборот, термоголовка приоткрывает трехходовой клапан трубы с горячей водой, как только температура снизится ниже установленной.
Управление сервоприводами. В этом случае на коллектор теплого пола монтируются сервоприводы, с помощью которых регулируется подача теплоносителя в разные отопительные контуры. В зависимости от данных датчиков температуры теплого пола или терморегуляторов увеличивается расход горячего теплоносителя по отдельным контурам. Такая система отлично подходит для регулирования температуры в нескольких помещениях одновременно.
Управление трехходовым клапаном теплого пола. В этом случае на трехходовой клапан устанавливается сервопривод, управляемый комнатным термостатом. Треххходовой клапан обеспечивает в необходимых пропорциях подмес более холодного теплоносителя из обратки к горячему, обеспечивая, тем самым, необходимую температуру.
Погодозависимый контроллер регулирует температуру теплого пола в зависимости от погодных условий, заранее снижая или повышая температуру теплоносителя в зависимости от динамики изменения наружной температуры воздуха. Система состоит из сложного комплекса датчиков и контроллеров, часть из которых устанавливается снаружи, а другие – внутри дома. Такой способ позволяет сэкономить до 20–30% расходов на обогрев помещения.
Индивидуальные и групповые контроллеры отопления позволяют регулировать температуру теплоносителя, подающегося к нескольким коллекторам теплого пола. Это наиболее сложные и многофункциональные устройства.
Групповое регулирование – это управление температурой теплоносителя, которое реализуется за счет:

• группировки разных смесительных узлов, что позволяет регулировать параметры теплоносителя воды сразу в нескольких зонах или коллекторах;
• подключения индивидуальных смесительных узлов, за счет чего можно обеспечить разветвление группового подключения. Разветвление на индивидуальные смесительные узлы позволяет управлять теплым полом через один управляющий блок автоматики;
• поддержания постоянной температуры во всех комнатах с помощью термостатической головки, установленной на двух- или трехходовой клапан;
  контроля климата с использованием сложной системы из нескольких датчиков для поддержания температуры теплоносителя по заданным параметрам.

Пример схемы управления водяным теплым полом

Все эти способы автоматического управления теплыми полами обеспечивают комфортную и экономичную эксплуатацию обогревательного оборудования, оптимизируют его работу, точно поддерживают заданные температурные показатели и упрощают процесс их регулировки

Наши специалисты помогут Вам подобрать, а также смонтировать автоматику теплого пола, найдут приемлемое решение по цене.
Вы останетесь довольны, сотрудничая с нами!