Управление водяным теплым полом: блок управления, автоматика

Система теплого водяного пола сегодня является одним из самых популярных средств дополнительного обогрева в частных домах. По сравнению с электрическими напольными матами такие коммуникации обходятся дешевле в плане расхода теплоносителя, но зато требуют больших усилий для технического устройства. Организация системы управления водяным теплым полом является ключевым этапом монтажных мероприятий, предусматривая выполнение целого ряда электротехнических и пуско-наладочных операций.

Структура водяного пола

Типовую систему пола с водяным обогревом можно условно разделить на две части, одну из которых составит непосредственно отопительный блок, а вторую – контрольно-управляющая инфраструктура. Рабочая часть с теплоносителем содержит следующие элементы:

• Подложка на черновой поверхности, которая образует конструкционную основу для укладки контуров распределения тепла.
• Гидроизоляция с демпферной лентой.
• Теплоизоляция, которая препятствует уходу тепла в тыл.
• Теплопроводящие трубы.
• Финишный слой конструкционного покрытия.

Регуляция работы теплопроводящих контуров обеспечивается посредством узла управления водяным теплым полом, который также состоит из нескольких функциональных частей, заслуживающих отдельного внимания.

Устройство управляющего узла

В комплектации теплового пола с водяным трубопроводом поставляется смесительно-нагревательный узел, который в зависимости от конструкции может подключаться к одному или нескольким отопительным контурам. Его основу формирует нагревательный элемент мощностью от 1000 до 1500 Вт, коллекторная группа и циркуляционный насос. В дополнение к этому узлу можно подключать интеллектуальную систему управления водяным теплым полом.

Совет от специалистов: систему регуляции следует делать как можно более сегментированной с точки зрения уровней подключения запорной арматуры. Это значит, что управление должно обеспечиваться и механическими элементами контроля, и термостатом в комбинированном варианте. Причем запорно-пусковую арматуру желательно размещать по всем контурам в отдельном порядке, что сделает систему более громоздкой, но зато повысит надежность управления в аварийных режимах.

Функция циркуляционного насоса

Рабочий процесс водяного пола начинается с доставки воды из центрального водопровода и повышения ее температуры в нагревателе. Далее уже готовый теплоноситель необходимо распределить по проложенным контурам. Эту задачу и выполняет циркуляционный насос. В системе управления водяным теплым полом у данного оборудования есть свои вспомогательные задачи, выходящие за рамки регуляции скорости распределения потоков. К примеру, насос может обеспечиваться датчиками расхода воды, фиксировать критические показатели давления и в некоторых конфигурациях выполнять задачи запорной арматуры. Этот набор функций зависит от устройства насоса и способа его размещения. К слову, комплексные системы, в которых один узел управления охватывает несколько отопительных систем (бойлеры, радиаторы, ГВС), имеют в составе несколько циркуляционных насосов для обеспечения достаточной мощности распределения в нескольких зонах доставки теплоносителя.

Управление с сервоприводом

Механическая контрольно-управляющая инфраструктура сегодня реализуется на базе сервопривода, позволяющего регулировать потоки теплоносителя путем закрытия и открытия коллекторных вентилей. Существует два типа данных регуляторов – с нормально закрытым и нормально открытым клапаном. Разница между ними заключается в принципе взаимодействия устройства с электрическим напряжением. В системе закрытого типа клапан открывается только при подаче напряжения, а нормально открытый механизм контроля закрывается, когда подается аналогичный электрический сигнал.

Наибольшее распространение получили системы управления водяным теплым полом сервоприводом с датчиком температуры, которые позволяют в одном механическом узле отслеживать и показатели нагрева. Однако дополнение опцией термометра носит скорее косметический характер, так как в автоматических термостатах такие же датчики реализуются с более широким функционалом. Сама по себе концепция механического регулятора с интегрированными приборами измерения устарела.

Но так ли хорош принцип управления водяным теплым полом с сервоприводом без датчика температуры? Несмотря на отсутствие функции температурного индикатора, приводной механизм вполне может выполнять основную задачу, принимая сигналы о температурных показаниях от термостата. Главное, что должен выполнять сервопривод – это точная механическая регуляция состояния клапанов.

Блок управления для водяного пола

Базовый электронный компонент управления, обеспечивающий эргономичное взаимодействие пользователя с функционалом водяного пола. В основу данного блока заложен принцип регуляции температуры воды, который реализуется за счет нагревательного элемента. В отзывах об управлении водяным теплым полом через температурные регуляторы многие подчеркивают удобство работы с моделями, обеспеченными ЖК-дисплеем и сенсорными кнопками. Обычно электронные термостаты критикуют за низкую точность регуляции даже по сравнению с механическими аналогами, однако современные модификации блока управления позволяют осуществлять настройку вплоть до 1 градуса.

Реализация автоматики

Системы автоматического управления являются своего рода надстройкой на электронных термостатах, расширяющей их базовые возможности. Ключевое отличие автоматической регуляции заключается в возможности автономной эксплуатации системы. В частности, современные регуляторы работают по принципу пропорционально-интегрального управления, что означает независимый учет и принятие решений об установке температурного режима на основе текущих исходных данных по температуре и давлению. Вместе с этим сохраняется и полный инструментарий контролирующих функций со стороны пользователя. Наряду с прямой механической или электронной регуляцией владелец может использовать средства дистанционного управления водяным теплым полом с телефона по каналу Wi-Fi или по сотовой связи. Сам же автоматический термостат может вести статистику показателей по сезонам, делая прогнозы о возможных будущих изменениях в настройках по заданным алгоритмам.

Управление в системе Fibaro

Компания Fibaro предлагает специализированное решение для управления функциями водяного пола в виде комплекта Z-Wave. Система включает в себя контрольную панель, термостатический блок и программный ПИД-регулятор, в котором можно настраивать график работы напольного обогревателя по дням и неделям в определенных режимах. Разумеется, никуда не девалась и функция интеллектуального контроля температурного режима, которая выполняется на основе информации комплектного датчика на проводе. К рабочим особенностям системы управления водяным теплым полом от Fibaro можно отнести расширенные возможности охлаждения и опцию «Антифриз», которая активизирует нагрев автоматически, даже если он был выключен принудительно. Эта возможность реализована из соображений безопасности, так как при определенных (крайне низких) температурах возможна заморозка контуров с теплоносителем.

Управление в системе Danfoss

Производитель отопительного оборудования и комплектующих Danfoss также предлагает специальные комплекты для управления напольным обогревом. В данном семействе особенно удачно реализуются механическая инфраструктура организации водяного отопления с узлом смешения и коллекторной группой. Это решение подойдет для домов, где планируется организовывать комплексный обогрев вместе с радиаторами. Техническую основу для управление водяным теплым полом Danfoss представляет распределительная гребенка, к которой подключается узел смешения. Такая конфигурация выгодна тем, что в процессе эксплуатации пола оптимальная температура работы теплоносителя составляет 35-40 ˚С. В процессе смешивания горячей воды от котла и отработанных охлажденных потоков от радиаторного блока достигается оптимальный режим нагрева, не требующий корректировки. Конкретные параметры пользователь также устанавливает с помощью электронного термостата, в том числе идущего в комплекте с водяным полом.

Управление через контроллер Arduino

Использование контроллеров себя оправдывает в домах, где предусматривается многофункциональное управление целыми группами отопительных систем. Программатор микроконтроллера Arduino является наиболее приемлемым для использования с бытовыми устройствами напольного обогрева. Посредством специальных настроек пользователь составляет алгоритм управления с учетом перечня входных показателей. В современных системах такого типа широко используются и возможности регуляции в удаленном режиме. Так, управление водяным теплым полом Arduino можно организовать через тот же смартфон, скачав соответствующее приложение для Android с графическим интерфейсом. В числе основных задач, которые можно решить посредством такого инструментария, следующие:

• Установка температуры и ее регуляция.
• Мониторинг данных, которые исходят от температурных датчиков.
• Информирование о техническом состоянии системы.
• Включение аварийных режимов с сигнализацией при обнаружении признаков утечки или нехарактерного изменения основных рабочих показателей.

Монтаж управляющего узла

Устройства регуляции желательно размещать как можно ближе к месту эксплуатации обогревательного трубопровода. Крепежные операции с помощью комплектного набора фиксаторов и монтажных панелей несложно выполнить без помощи специалистов, своими руками. Управление водяным теплым полом может осуществляться и от монтажного шкафа, и дистанционно. Поэтому важно заранее продумать наиболее удобные места установки с точки зрения доступа. При этом не рекомендуется монтировать узел с коллекторной группой прямо к несущим конструкциям, так как работа теплого пола способствует распространению вибраций и шума. Желательно крепить систему шурупами к установочной панели через демпферную прокладку, которая будет гасить колебания и звуковые эффекты.

Проверка системы на герметичность

Перед первым пуском напольного обогревателя в работу следует испытать его на герметичность, то есть наличие возможных протечек. Для этого необходимо порядка 5-10 мин удерживать систему под давлением, в 1,5 раза превышающим нормальные рабочие показатели. При этом максимальное значение не должно превышать 3 бара. Если за этот промежуток времени давление не превысит 0,2 бар, это значит, что в соединениях нет течи. В зависимости от опционала конкретной системы управления водяным теплым полом, о критических перепадах давления может сообщать и автоматика через специальные индикаторы. Причем функции оповещения допускают и возможность включения в общие сигнализационные комплексы дома.

Заключение

Практика снабжения отопительных систем «умными» регуляторами и контроллерами существенно повысила комфортность эксплуатации оборудования. Достаточно вспомнить о возможности управления водяным теплым полом с телефона на расстоянии, чтобы оценить степень технологического развития термостатов. Но не только по причине удобства стали популярны автоматические системы управления. Оптимизация рабочих процессов также способствует экономии энергии и повышает уровень безопасности системы. Другое дело, что по-прежнему остается и фактор пользовательского влияния, от которого зависят алгоритмы работы программаторов и контроллеров для водяного пола.

Оборудование, используемое для регулировки температуры теплого пола

Автоматические и механические термостаты

Терморегуляторы для теплых полов

Существует несколько способов управления теплым полом. Все виды устройств условно можно поделить на два вида: автоматику и механику. В чем принципиальная разница между этими устройствами?

Автоматика для электрического пола дешевле автоматических контроллеров для водяной системы отопления. Средняя стоимость терморегулятора для электрического пола редко превышает 1000 рублей. Таким образом, автоматика для электрического пола редко обходится дороже 3000–4000 рублей;

Схема работы автоматики для электрических теплых полов

Автоматическая система регулирования температуры водяного теплого пола

Что же касается обычной механики, то она значительно дешевле и рассчитана на ручную корректировку работы теплого пола. Отсутствие экрана и термометров – главный недостаток механических терморегуляторов. С помощью устройств этого типа вы не сможете отрегулировать работу теплого пола до нужной отметки на термометре. Регулирование подобными системами отопления осуществляется, исходя из собственных ощущений: жарко – значит, кран нужно прикрутить, холодно – открутить.

Оборудование для теплого пола

Механический контроллер пользуется малым спросом на рынке терморегуляторов, поскольку значительно уступает в популярности электрическим термостатам с дисплеем. Кроме этого, электрическая автоматика настолько простая, что ею могут управлять даже дети и пожилые люди.

Возможности автоматики

Устройство коллектора для теплых полов на автоматике

• Управление циркуляционным насосом – это самый простой способ контроля над работой водяного пола. Устройство позволяет включать/отключать насос в зависимости от температуры воды в трубах. Этот способ управления не подходит для дома, где стоит один общий насос, поскольку система отключает отопление во всем помещении. Зато этот способ контролирования температуры в доме идеально подходит для помещений, где стоит несколько насосов;
• Управление с помощью термоголовки – это полуавтоматическая система управления, которая позволяет отключать отопление при определенных условиях. Например, термоголовка закрывает трехходовой клапан сразу, как только зафиксирует высокую температуру воды в трубах. Низкая температура теплоносителя запускает обратную реакцию – система открывает клапан трубы с горячей водой;

Смесительный узел для теплого пола Valtec на 2-4 контура

Что же касается частных домов с 2–3 комнатами, то для них необязательно устанавливать дорогие и сложные автоматические системы. Для эффективного управления достаточно автоматики для циркуляционного насоса или обычного механического вентиля.

Индивидуальные и групповые контроллеры отопления

Устройства этого типа относятся к отдельной категории, поскольку они позволяют регулировать температуру воды, подающейся к нескольким коллекторам. Работают от напряжения в 24–50 В и могут использоваться даже в комнатах с высоким уровнем влажности – банях или саунах.

Управление водяным теплым полом от температуры наружного воздуха

Как функционирует? Комплексное регулирование сочетает в себе групповую и зональную автоматику. Контроллер комплексного типа обычно учитывает технические характеристики, комбинации и схемы укладки пленок или труб.

Комнатный термостат теплого пола, контроллер и сервопривод коллектора теплого пола

Сигнал от группового коллектора подается на сервопривод, который приводит в движение клапан регулировки прохождения. Таким образом, групповое регулирование – это управление температурой воды в трубах, которое реализуется за счет:

Беспроводная система управления теплым полом Uponor DEM

• Группировки смесительных узлов, что позволяет регулировать параметры циркулирующей в трубах воды сразу в нескольких зонах или коллекторах;
• Подключения индивидуальных смесительных узлов, за счет чего происходит разветвление группового подключения – создаются индивидуальные точки регулировки теплыми полами. Разветвление на индивидуальные смесительные узлы позволяет управлять теплым полом через один блок;
• Поддержания постоянной температуры во всех комнатах. Реализуется с помощью термостатической головки, установленной на двух- или трехходовой клапан;
• Контроля климата. В этом случае используется сложная система из нескольких датчиков для поддержания температуры теплоносителя по заданным параметрам.

Зональное (индивидуальное) регулирование реализуется за счет:

Автоматика теплого пола

• Установки комнатной автоматики, блок датчиков которой позволяет регулировать температуру воздуха в отдельно взятом помещении по заданным параметрам;
• Зональная автоматика теплого пола используется для автоматического регулирования температуры в комнате. Зональный блок регулирования устанавливается в помещениях, функционирование которых невозможно без поддержания температуры на постоянном уровне (бассейны, сауны, теплицы).

Зональное регулирование происходит следующим образом – пользователь задает термостату требуемые параметры. Отклонение температурного режима в большую или меньшую сторону влечет за собой соответствующую реакцию – устройство включает или отключает отопление с помощью теплого пола.

Схема зонального регулирования водного теплого пола

Проводные и беспроводные термостаты

Комнатные термостаты используются только для зонального управления отоплением в помещении. По типу подключения устройства этого типа делятся на две категории: проводные и беспроводные термостаты.

Подключение комнатного термостата

Подключение проводного контроллера для теплого пола

Беспроводной контроллер для водяного пола – это незаменимое устройство для квартир, в которых ремонт уже закончился, а владельцы не хотят прокладывать кабель к котлу. Беспроводные модели размещаются в непосредственной близости от котла (электрического или газового) или других регулируемых систем отопления.

Беспроводные термолегуляторы для водяного теплого пола

Регулирование термостатом осуществляется по радиочастотному каналу. Устройство питается от 2 батарей типа «АА», а приемник – от сети 220 В.

Обзор терморегуляторов

Thermoreg TI 2000 – механический регулятор со стандартным набором функций. Регуляция происходит путем поворота указателя на корпусе.

Присутствует режим установки параметров отопления;

Терморегулятор Thermo Thermoreg TI-2000

• Отсутствует поддержка беспроводных сетей;
• Производитель не предусмотрел защиту от детей;
• Устройство не сочетается с электрическими теплыми полами;
• Отсутствует гибкая система регулирования – один поворот стрелки добавляет или убирает целых 5 градусов.

Термостат Thermoreg TI 2000 устанавливается на высоте 40–60 сантиметров над полом, что позволяет минимизировать длину кабеля. Это свойство будет полезным, если в доме есть дети или люди с особыми потребностями. Блок имеет мощность 250 Вт, это означает, что его можно подключать к обычной розетке, следуя инструкции производителя.

Схема расположения термостата в системе теплого пола

Терморегулятор iWarm 710 – компактное устройство с пластиковым корпусом, большим набором функций и удобным интерфейсом управления.

Терморегулятор электронный I-WARM 710

• Имеет встроенные датчики контроля температуры пола и воздуха;
• Встроенный аккумулятор позволяет использовать терморегулятор в течение 6-7 часов без электричества;

Схема подключения к двухпроводной электрической сети терморегулятора iWarm 710

• Отсутствует программируемый контроль отопительных режимов;
• В устройстве нет карты памяти, поэтому оно не запоминает ранее сохраненные режимы управления;

Terneo Pro – автоматический программируемый терморегулятор. Устройство этого типа имеет гибкие настройки регулирования отопления.

Монтаж терморегулятора Terneo Pro и системы теплый пол

• Возможность устанавливать интервалы между циклами обогрева;
• Присутствует функция блокировки от детей;
• Программа «Экономия энергии» позволяет не только уменьшить расход топлива, но и увеличить КПД водяного пола;
• Настройки позволяют запрограммировать отопление на 7 дней вперед.

Технический паспорт Terneo Pro

• Высокая стоимость – 2000 рублей за 1 шт;
• Термостат не поддерживает групповую схему размещения теплого водяного пола. Его блок управления предназначен для управления только одной комнатой.

Видео: Терморегулятор для теплого пола, обзор и настройка