Автоматика для циркуляционного насоса отопления, обзор

Циркуляционный насос для отопления, снабженный автоматическим реле отключения, контроллером скорости и другими полезными опциями станет отличным помощником занятым владельцам, которым некогда несколько раз в день проверять работу системы. Датчики температуры и скорости самостоятельно проконтролируют заданные параметры, а при возникновении аварийной ситуации плавно остановят работу схемы. Автоматика для циркуляционного насоса отопления обеспечит постоянную и безопасную функцию контура.

Схема и принцип работы циркуляционного насоса отопления

Принудительная циркуляция теплоносителя ускоряет поток жидкости в схеме, тем самым снижая тепловые потери и экономя расход топлива. Благодаря постоянной скорости потока, нагрев батарей происходит равномерно. Если нет завоздушенных участков в контуре, то самая последняя батарея, так же горяча, как и первая. Агрегат подает горячую воду к верхним этажам с постоянным напором.

Составляющие циркуляционного насоса:

• Прочный корпус, устойчивый к механическим воздействиям.
• Крыльчатка для обеспечения перекачки теплоносителя в системе.
• Электродвигатель для запуска контура в работу.
• Камера, обеспечивающая подачу и напор через патрубки, подключенные к магистрали.
• Коробка с клеммами для подсоединения автоматики управления циркуляционными насосами.

• Теплоноситель через впускной патрубок поступает в рабочую камеру.
• Запускается электродвигатель, включающий действие крыльчатки. Она захватывает струю, усиливая давление в схеме.
• Усиленный поток устремляется к патрубку, соединенному с магистралью и передает теплоноситель в трубу.

Никаких трудностей с функционированием системы не возникает. Необходимо только правильно подобрать агрегат, и комплект датчиков, призванных контролировать бесперебойное и безопасное функционирование контура.

Автоматизация циркуляционного насоса

Автоматика для циркуляционного насоса включает в себя несколько приборов:

• Источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей.
• Контроллеры температурного режима.
• Реле давления с выносным манометром.
• Реле сухого хода.

Названые приборы дают возможность функционировать системе отопления после настройки на заданные параметры. После этого не требуется постоянное присутствие человека в доме. Хозяин может уехать на целый день работать или взять несколько выходных. Автоматическое управление циркуляционным насосом проследит за уровнем давления или температуры в системе, аварийно отключив если показатели превысят допустимые.

Источник бесперебойного питания

Для подбора ИБП вначале подсчитывают суммарную мощность всех приборов отопительной системы, чтобы выбрать подходящую мощность питания.

Термостаты и автоматика для управления циркуляционным насосом отопления

Автономные системы отопления в частном доме могут быть открытыми и закрытыми, с гравитационной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Оптимальными и более практичными считаются схемы закрытого типа с принудительным движением воды. Энергозависимые тепловые магистрали обеспечивают равномерность подачи теплоносителя во все приборы без снижения температуры нагрева воды. А вот чтобы схема работала бесперебойно, нужна автоматика для циркуляционного насоса отопления – что это и зачем, следует разобраться подробнее.

Схема и принципы работы тепловых насосов

Конструктивно прибор представляет собой комплекс основных и вспомогательных элементов:

1. Рабочее колесо или крыльчатка. Детали с лопастями, которые захватывают жидкость, направляют ее в приборы отопительной системы.
2. Электрический двигатель. Элемент нужен для запуска оборудования в работу.
3. Камера перекачивания. Отсек оснащается патрубками подачи теплоносителя и напора, которые присоединены к трубопроводам системы.
4. Корпус. Служит для защиты прибора от порчи при механическом воздействии, может изготавливаться из чугуна или термостойкого пластика.
5. Клеммы. Коробка с клеммами нужна для подключения агрегата к электрической сети, для получения питания для всех элементов и регулирующих деталей.

Как работает насос: по патрубку подачи в перекачивающую камеру оборудования поступает теплоноситель, далее электромотор запускает работу крыльчатки, лопасти которой захватывают жидкость. После этого давление на теплоноситель повышается, он направляется в патрубок выпуска, который присоединен к трубопроводу магистрали.

Простая схема для насоса для отопления не требует особых умений при монтаже, также не будет проблем с выяснением причины остановки оборудования – нет питания, засорилась крыльчатка. Никаких дополнительных функциональных особенностей нагнетатель не несет, давление в системе не повышает, нужен только для обеспечения нормальной циркуляции жидкости в приборах.

Приборы автоматики для насосов

Комплекс включает несколько отдельных агрегатов – терморегулятор, реле, источник бесперебойного питания (ИБП). Оборудование требуется для поддержания бесперебойной работы тепловых насосов, а также определения режима нагрева теплоносителя, который транспортируется по магистрали.

Совет! Термостат для циркуляционного насоса отопления пригодится не только в автономной системе, но и централизованной (в квартирах). Устройство устанавливается на радиатор, служит для коррекции интенсивности транспортировки теплоносителя в радиаторе.

Особенности и назначение термостатов

Прибор предназначен для контроля нагрева теплоносителя и совмещает функции запорного вентиля и термоэлемента.

Принцип работы термодатчика:

• считывание информации с температурного датчика, который нужен для определения режима нагрева;
• сравнение показателей датчика с заранее установленными настройками нагрева, которые пользователь вводит в меню устройства, определяя температуру включения и отключения насоса;
• осуществление запуска оборудования в работу или отключение насоса.

Основной момент в определении режима – гистерезис. Это интервал запаздывания показателя температуры при запуске и остановке прибора. Как только начинается процесс нагрева теплоносителя, гистерезис плюсуется к показателям температуры, определяющим запуск насоса в работу, а при остывании жидкости установленный гистерезис отнимается.

Задается гистерезис в ручном режиме, хозяин сам может установить интервал в 5 и более градусов. Например, в настройках режима есть заданный уровень температуры +50 С, гистерезис в +7 С, то сначала теплоноситель прогревается до +57 С, затем блок автоматики, осуществляющий управление циркуляционным насосом, запускает агрегат в работу. А вот для отключения нагнетателя нужно остывание теплоносителя до +43 С (50-7).

Совет! Гистерезис следует устанавливать от +5 С, чтобы прибор не запускался и отключался поминутно, поддерживая точность нагрева в 1 градус. При подборе насоса нужно смотреть установки гистерезиса в прошивке, удобнее работать +/-1 градус минимум и +/-10 градусов максимум.

Термодатчик устанавливается рядом с котлом, а если термостат выставляется с учетом данных температуры в комнате, то приборы регулировки котла должны предусматривать внесение изменений в температуру нагрева теплоносителя.

Возможности и принцип работы бесперебойного блока питания

Циркуляционный насос – энергозависимое оборудование, поэтому при отключении электропитания прибор работать не будет. Чтобы не остаться без тепла, хозяину нужно позаботиться о дополнительном источнике питания, которым может стать бесперебойник (ИБП) или генератор. Но генератор работает шумно, а вот блок обеспечения гарантирует тишину, при этом не уступает генераторам по функциональным возможностям. Главное – правильно подобрать источник обеспечения постоянного тока с учетом индивидуальных особенностей системы.

Можно обойтись без дополнительного источника энергии, если сформировать схему отопления с уклоном трубопроводов в сторону котла – так теплоноситель будет циркулировать самотеком, то есть при отключении электроэнергии дом не останется без тепла. Однако самотечные схемы не подходят для строений более 1 этажа и площадью более 25 м2. На высоту самотеком вода не поднимется, а пока теплоноситель самотеком дойдет до крайнего радиатора, температура снизится, в комнатах будет холодно. Поэтому без насоса, а соответственно, источника дополнительного питания в таких тепловых магистралях не обойтись.

Монтаж ИБП не доставляет сложностей, оборудование оснащено автоматической системой управления, аккумулятором для нагнетателя – такой комплекс обеспечивает энергией блок управления циркуляционным насосом отопления и другие элементы системы, работающие от электричества.

На заметку! В техническом паспорте бесперебойника прописывается объем аккумулятора, стандартное время работы прибора. При выборе ИБП в расчет принимается мощность циркуляционного насоса. А чтобы обеспечить энергией все элементы схемы, источник питания нужно брать с запасом.

Характеристики реле включения и отключения насоса

Реле запуска и отключения необходимо для поддержания работы системы в автоматическом режиме. Если в схему встроен насос циркуляционный с датчиком температуры, то при понижении уровня давления в магистрали реле включает прибор в работу, а при увеличении давления отключает.

На заметку! Реле включения насоса отопления пригодится в однотрубных и двухтрубных системах с раздачей ГВС. При окончании разбора воды давление поднимается, прибор отключается. Как только потребление теплоносителя возобновляется, нагнетатель снова запускается в работу.

Установленный таймер для насоса отопления позволяет неплохо сэкономить на топливе, продлить срок эксплуатации оборудования. Отключение насоса – снижение затрат на обслуживание, оплату электроэнергии и износа деталей. Как правило, производители агрегатов выпускают оборудование сразу с полным оснащением или дают точные рекомендации по подбору типов комплекса автоматического управления.

Что касается терморегуляторов, то их следует установить на все батареи, в том числе в квартире. В этом случае хозяин получает возможность задавать режим прогрева в каждой комнате, а владельцы автономных систем снижают затраты на топливо, энергоносители. Например, можно задать минимальный прогрев теплоносителя в дневное время, пока все на работе, запускать оборудование на полный прогрев только в вечерние и утренние часы. При таком режиме экономия достигает 35-40%.

Совет! Для нормальной работы радиаторов нужны термодатчики с тонкой шкалой настройки. Это значит, что деления должны быть не более 1-5 градусов, чтобы выставление режима нагрева теплоносителя было как можно более точным.

Регулирование параметров циркуляционного насоса в зависимости от нагрузки системы отопления

В нашем климатическом поясе наблюдаются значительные колебания температуры наружного воздуха. Летом столбик термометра поднимается до температуры плюс 20 °C – 30 °C, а зимой падает до минус 15 °C – 30 °C и даже ниже. Однако такие колебания совершенно неприемлемы для температуры воздуха в жилых помещениях. Сначала был огонь, которым обогревали пещеры, позднее были изобретены системы отопления.

В зависимости от сезонных колебаний температуры наружного воздуха изменяется потребность в тепловой энергии. В те времена, когда все самые распространенные виды топлива (дрова, уголь и даже масло на заре развития систем отопления) стоили очень дешево, а также когда отопление субсидировалось государством (в бывшей ГДР), было все равно, сколько тратить на отопление. В крайнем случаеможно было просто открыть окно. Такой способ регулирования температуры в помещении можно в шутку назвать «двухпозиционным регулированием»: «окно открыто/окнозакрыто».

Первый нефтяной кризис, произошедший в 1973 г., показал необходимость экономного использования энергоресурсов. С тех пор особое значение приобрел вопрос хорошей теплоизоляции зданий. Появлялись новые технологии в строительстве, постоянно изменялись законодательные требования. Разумеется, параллельно с этим совершенствовалась и отопительная техника.

Сначала широкое распространение получили термостатические вентили, позволяющие индивидуально регулировать температуру в помещении. Однако на практике это означало ограничение подачи горячей воды, что вызывало повышение давления в насосах с фиксированной частотой вращения (вдоль характеристики насоса) и, как следствие, возникновение шумов в клапанах. Тогда были изобретены перепускные клапаны, предназначенные для сброса избыточного давления.

Переключение частоты вращения насоса

Производители насосов предлагают насосы с мокрым ротором с ручным регулированием частоты вращения. По мере уменьшения частоты вращения уменьшается и объемный расход (подача) — в зависимости от пропускной способности термостатических и регулирующих клапанов. Благодаря таким свойствам циркуляционный насос можно переключить на меньшую частоту вращения, когда нужно уменьшить температуру в помещении, и наоборот.

Чтобы частоту вращения моторов можно было изменять, в их конструкции использовались многосекционные обмотки. Если через трубопроводы системы отопления проходит небольшое количество воды, то сопротивление внутри труб низкое, поэтому насос может работать в режиме минимальной частоты вращения. Одновременно значительно уменьшается потребление электрической мощности.

Между тем было разработано большое количество приборов управления, предназначенных для плавного бесступенчатого регулирования циркуляционными насосами систем отопления. Эти приборы управления изменяют частоту вращения автоматически в зависимости от следующих параметров:

• времени,
• температуры воды,
• перепада давления,
• других факторов, влияющих на работу системы отопления.

Бесступенчатое регулирование частоты вращения насосов

Возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения насосов с сухим ротором, оснащенных моторами большой мощности, в зависимости от отопительной нагрузки появилась еще в первой половине 80-х годов. Для этой цели использовались электронные преобразователи частоты.

Для понимания этой насосной технологии можно вспомнить о том, что в обычной электросети переменный ток имеет частоту 50 Гц. С пропорциональной частотой вращается ротор в моторе насоса. С помощью электронных приборов можно повышатьили понижать частоту переменного тока, т. е. непрерывно регулировать частоту, например, между 100 Гц и 0 Гц.

Однако, в связи с конструктивными особенностями моторов, частота тока в системах отопления не может быть менее 20 Гц или 40 % от максимальной частоты вращения. Так как максимальная теплопроизводительность рассчитывается для самых холодных дней, необходимость эксплуатации моторов с максимальной частотой вращения может возникнуть только в исключительных случаях.

20 лет назад приходилось использовать огромные трансформаторные блоки, сейчас преобразователи частоты настолько малы, что легко могут поместиться в клеммных коробках непосредственно на корпусе насоса. Встроенная система бесступенчатого регулирования частоты вращения гарантирует поддержание установленного напора насоса на постоянном уровне независимо от того, какой должна быть подача, определяемая погодными условиями и особенностями эксплуатации.

В 2001 г. был сделан еще один шаг вперед в плане развития насосов с мокрым ротором. Преимущество последнего поколения этих насосов, называемых также высокоэффективными насосами, состоит в существенной экономии электроэнергии благодаря новейшей технологии ECM (мотор с электронной системой связи, или мотор с постоянным магнитом) в сочетании с высоким КПД.

Способы регулирования насосов

Представленные на сегодняшний день на рынке насосы с электронным управлением позволяют выбирать различные способы регулирования и рабочие режимы с помощью электронного блока управления. При этом следует провести различие между способами регулирования, при которых насос регулируется автоматически, и рабочими режимами, при которых насос не регулируется автоматически, а настраивается на определенную рабочую точку с помощью команд.

Ниже дан обзор наиболее часто используемых способов регулирования и рабочих режимов насоса. Благодаря дополнительным приборам управления и регулирования можно обрабатывать и передавать также целый ряд другой информации.

p-c — Постоянный перепад давления
Электроника поддерживает создаваемый насосом перепад давления в пределах допустимого диапазона на уровне установленного заданного значения перепада давления HS до достижения максимальной характеристики.

p-v — Переменный перепад давления
Электроника выполняет заданное изменение перепада давления, которое должно поддерживаться насосом, например, линейно в диапазоне от HS до 1/2HS. Заданное значение перепада давления (H) уменьшается или увеличивается в зависимости от подачи (Q).

p-cv — Переменный/постоянный перепаддавления
При этом способе регулирования электроника поддерживает создаваемый насосом перепад давления на уровне установленного значения перепада давления до достижения определенной подачи (HS 100 %). При дальнейшем снижении подачи электроника линейно изменяет перепад давления, который должен поддерживаться насосом, в диапазоне от HS 100 % до HS75 %.

p-T — Регулирование перепада давления от температуры
При этом способе регулирования электро-ника изменяет заданное значение перепада давления, которое должно поддерживаться насосом, в зависимости от измеренной температуры среды.

Для этого способа регулирования возможны два варианта настроек:

• регулирование насоса в положительном направлении. По мере повышения температуры перекачиваемой среды заданное значение перепада давления линейно увеличивается в диапазоне от Hмин до Hмакс. Этот вариант применяется, например, в стандартных котлах с постоянно изменяющейся температурой в прямом трубопроводе.
• регулирование насоса в отрицательном направлении. По мере повышения температуры перекачиваемой среды заданное значение перепада давления линейно уменьшается в диапазоне от H макс до Hмин. Этот вариант применяется, например, в котлах, использующих теплоту сгорания, в которых должна поддерживаться определенная минимальная температура на выходе с целью достижения максимально высокого коэффициента использования теплоносителя. Для этого насос должен быть обязательно установлен на обратном трубопроводе системы отопления.

Автоматическое уменьшение частоты вращения (автопилот) насоса

Новые насосы с мокрым ротором и электронной системой управления оснащены функцией автоматического уменьшения частоты вращения (автопилот). При снижении температуры в прямом трубопроводе насос автоматически уменьшает частоту вращения (режим низкой нагрузки). Такой способ регулирования обеспечивает снижение энергопотребления насоса до минимального уровня и в большинстве случаев является оптимальным.

Ручное регулирование насоса

Этот рабочий режим предусмотрен в насосах с электронной системой управления определенной мощности. Частота вращения насоса устанавливается на постоянном уровне в диапазоне между nмин и nмакс с помощью электронного модуля насоса. При выборе режима «Ручное регулирование» функция регулирования перепада давления на электронном модуле деактивизируется.

DDC (Прямое цифровое управление) и соединение насоса с АСУ (Автоматизированной системой управления здания)

В этих рабочих режимах заданное значение передается на электронный модуль насоса через соответствующую систему АСУ здания. Заданное значение рассчитывается в данной системе путем сравнения заданного и фактического значений и передается в виде аналогового сигнала 0 – 10 В/0 — 20 мА или 2 – 10 В/4 – 20 мА либо цифрового сигнала (интерфейс PLR или LON насоса).

Насосы без посредников и наценок ООО «НАСОСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» © 2001-2019
125635 , г. Москва , ул. Учинская, д. 7 Телефон/Факс: +7 (495) 984-80-95