Погодозависимая автоматика для систем отопления: принцип действия и настройка

В поисках путей снижения негативной нагрузки на окружающую среду ученые и инженеры разрабатывают новые способы повышения эффективности отопительных систем. Один из них- погодозависимая автоматика для систем отопления. Она позволяет управлять расходом топлива в отопительном котле с учетом текущих погодных условий, прогнозировать похолодание или перегрев в жилых помещениях и оперативно их компенсировать. При этом соблюдается разумный баланс между комфортными условиями проживания и экономией энергоресурсов.

Устройство и принцип работы автоматических систем

Система управления отоплением на основе текущих погодных условий состоит из нескольких основных компонентов:

• управляющий контроллер,
• датчики температуры,
• элеватор, или регулирующий клапан с насосом.

Принцип работы контроллера основан на анализе данных с четырех температурных датчиков:

• внутри дома,
• снаружи,
• на прямом трубопроводе,
• на возврате.

При настройке контроллера погодозависимой автоматики задается алгоритм его работы. Он определяется в виде температурной кривой, выражающей зависимость температуры жидкости в контуре системы обогрева здания от наружной температуры.

У кривой есть две опорные, или базовые точки. Первая соответствует наружной температуре +20С, температура теплоносителя на входе и на выходе, а также в комнате также будет равна +20С. Вторая опорная точка соответствует температуре теплоносителя в выходном патрубке +80С, в этой точке при максимальном морозе в комнатах все равно будет +20С. Уклон соединяющей эти точки кривой зависит от качества термоизоляции строения, чем лучше утеплено здание, тем более отлогой будет кривая.

В долговременной памяти управляющего компьютера содержится несколько таких алгоритмов, при настройке из них выбирают наиболее подходящий к климатической зоне и конструкции дома.

Внутренний датчик монтируют в помещении, имеющем среднюю температуру по дому. Оно должно быть защищено от сквозняков и прямых солнечных лучей. Как правило, такими комнатами становятся спальни.

Как выглядит погодозависимая автоматика для систем отопления

Активация режима обучения позволяет контроллеру накапливать данные о суточном и недельном изменении температуры и формировать собственные, приспособленные к конкретному дому и климатической зоне алгоритмы управления режимом работы котла.

Система задает среднюю, эталонную температуру в доме. Локальная температура в каждом помещении поддерживается с помощью балансировки системы отопления и локальных либо привязанных к местным отопительным контурам термостатов и регулировочных клапанов.

Методика управления погодозависимой автоматикой

Управление отоплением на основании показаний датчиков температуры только внутри дома означает большую инерционность. При резком похолодании, особенно при качественной теплоизоляции, снижение температуры в доме произойдет с заметной задержкой. Когда автоматическая система управления отреагирует, ей придется запускать котел на максимальной мощности, чтобы скомпенсировать падение температуры. При потеплении будет наблюдаться обратный эффект- котел будет выведен на режим малой мощности с запозданием, а в доме наступит жара.

Погодозависимая автоматика управляет работой системы отопления с учетом показаний четырех датчиков. Это позволяет достичь существенной (до 20%) экономии энергоресурсов за счет заблаговременного плавного изменения температурного режима. При этом практически полностью исключаются:

• работа котла в режиме максимальной мощности,
• вредные выбросы в атмосферу на этом режиме,
• заметные перепады температуры в доме,
• неоправданный перерасход топлива при похолодании или потеплении.

Эффективность работы такой системы управления отоплением сильно зависит от выбора т.н. эталонной комнаты, в которой будет установлен внутренний датчик. Если установить его, например, в гостиной, то во время приема гостей, да еще если хозяин решит растопить камин, температура в помещении (и на датчике) резко возрастет. Система воспримет это как управляющий сигнал и снизит мощность котла. А в это время на улице может ударить мороз, в результате чего во всем доме похолодает.

Далее, если гостям станет жарко, они решат открыть окно и проветрить комнату, система воспримет это как сигнал к выведению котла на большую мощность. В комнате станет тепло, а во всем доме — слишком жарко.

Во избежание подобных ситуаций следует тщательно выбирать место для монтажа внутреннего датчика.

Для погодозависимой автоматики для системы отопления нужно правильно подобрать место

При использовании метода прямого контроля инерционность системы чрезвычайно мала, и она мгновенно реагирует на изменение температурного режима коррекцией мощности бойлера. Это не всегда удобно, и поэтому в работу системы вводят дополнительную задержку, чтобы сглаживать эффект от незапланированных кратковременных перепадов внутренних температур.

Управление контроллером осуществляется либо кнопками с его панели, либо с помощью сенсорного дисплея. Современные системы имеют выход в сеть Интернет, ими можно управлять с планшета или смартфона с помощью мобильного приложения. Доступ возможен как из самого дома, так и из дальней поездки. Владелец может изменить алгоритм работы системы, выбрать другую базовую кривую, задать другие базовые значения для внутренней температуры или изменить такую температуру для отдельно взятого помещения.

Преимущества и недостатки

Поскольку обходится такая система недешево, то нужно точно знать, какие же преимущества она даст владельцу, решившемуся на установку. Среди них:

• возможность поддерживать постоянную температуру в доме независимо от резких изменений внешней температуры,
• достигается заметная экономия топливных ресурсов,
• заблаговременное управление мощностью котла исключает его функционирование на предельных режимах,
• снижаются вредные выбросы в атмосферу, особенно заметные на предельных режимах,
• повышается ресурс работы отопительного оборудования.

Особенная заметна экономия энергоресурсов в многоквартирных домах с большой площадью обдуваемых ветром фасадов.

Существуют у системы и недостатки:

• высокая цена,
• сложность с выбором места установки внутреннего датчика и тонкой настройкой балансировкой отопления,
• необходимость привлечения специалистов для ремонта и периодического обслуживания.

Погодозависимая автоматика гарантировано окупается в многоэтажных домах и больших коттеджах. В небольших частных домах экономическая эффективность сильно варьируется в зависимости от местных условий.

Сфера использования

В небольших и средних частных домах такие системы имеет смысл ставить, если владельцы часто и подолгу отсутствуют. При постоянном проживании проще подойти к колу (или войти в приложение на смартфоне) и подкорректировать мощность в случае похолодания, сильного ветра или потепления.

В крупных коттеджах, особняках, многоквартирных, коммерческих или общественных зданиях автоматизация управления отоплением на основе погодозависимого контроллера становится насущной необходимость. В общественных зданиях с большой площадью остекления удавалось добиваться двукратной и более экономии энергоресурсов, затрачиваемых на отопление.

Рекомендуется применять такие системы и в централизованных котельных, обслуживающих несколько территориально распределенных объектов.

Особенности установки

Погодозависимая автоматика имеет ряд особенностей установки. Главные из них- это выбор места монтажа внешнего и внутреннего датчика температуры.

Внешний датчик монтируют так, чтобы он был защищен от прямых солнечных лучей. Он также не должен быть закрыт от ветра какими-либо строительными конструкциями. Чаще всего выбирают северо-восточную сторона здания, на высоте приблизительно метр-полтора от земли. Датчик должен быть вынесен со стены дома, чтобы теплопотери не влияли на его показания.

Внутренний датчик устанавливают в так называемом эталонном помещении. В нем должна быть средняя по дому температура, и колебания ее должны быть минимальными. В помещении не должно находится много людей, нежелательно пользоваться камином. Оно не должно находиться под прямыми солнечными лучами или рядом с входной дверью. Лучше всего под эти условия подходит спальня или детская комната.

Внутренний датчик нужно монтировать в эталонном помещении

Если в частных домах система напрямую управляет мощностью котла, то в больших многоквартирных или общественных зданиях система управляет работой возвратного клапана, пускающего большую или меньшую часть отработанного теплоносителя снова в отопительный контур.

Правила эксплуатации

При эксплуатации необходимо соблюдать все требования и рекомендации завода- изготовителя. В современные системы встраиваются средства самодиагностики, и они сами могут сообщить владельцу о возникших неполадках. Это не отменяет необходимости периодических осмотров и профилактических работ. В ходе профилактики следует проверять надежность крепления и чистоту датчиков, особенно внешнего, и тестировать исполнительные механизмы системы. В ходе ежеквартальной профилактики удобно также менять сезонный алгоритм работы устройства.

Автоматика системы отопления — в чем проблемы, нужна ли она, когда применять

Нужна ли вам в систему отопления автоматика, в том числе и реагирующая на изменения погоды? Не лишнее ли это удорожание? Ознакомьтесь с независимым мнением об автоматике в системе отопления. Это совсем не то, что будут навязывать продавцы и установщики.

Многие специалисты, занимающиеся отоплением, относятся в целом к автоматическим средствам, управляющим отоплением в зависимости от погоды, весьма скептически.

И есть за что.
Подробней о том, что получается на практике с автоматикой системы отопления, в каких случаях она нужна, и в чем собственно дело.

Как работает погодозависимая автоматика

Принцип работы автоматических средств изменяющих работу отопления в зависимости от погоды довольно простой – если понижается температура на улице, то увеличивается температура теплоносителя. И на оборот, — если на улице теплеет, то температура теплоносителя снижается.

Этим упреждаются колебания температуры внутри помещения, – теплопотери компенсируются с опережением, без изменения внутреннего микроклимата (по задумке).

Можно регулировать настройки, менять упреждения и температуру. Но не всегда гибко и широко, как хотелось бы. Далеко не всегда проявляется эффективность этой системы. А скорее наоборот – автоматика доставляет только неудобства. Почему?

Как и когда проявляется недостаток автоматического управления

Имеется множество современных домов, у которых внутренняя теплоемкость весьма большая, а снаружи они отличны утеплены. Тогда тяжелые стены почти полностью являются аккумуляторами тепла.

Отдельные образцы погодозависиомой автоматики не могут достаточно эффективно подстраиваться под такое положение вещей. Возникает ситуация, когда суточные колебания температуры отрабатываются автоматикой весьма плохо. Хоть при контроле можно увидеть, что все работает на ура.

Температура значительно снижается вечером, — начинается разогрев в соответствии с настройками. Но здание и само бы не остыло до утра, – в результате к утру жарковато. Наступает день, отопление отключается, и дом остывает к ночи так, что становится прохладно.

Автоматика не настраивается на теплоемкие дома и в результате внутри температура прыгает невпопад. Положение хуже, чем если бы это было простое реагирование на внутреннюю температуру жилища.

Ситуация значительно усугубляется, если погодозависимой аппаратурой управляются еще и теплые полы – самая теплоинерционная система в доме. Это является серьезной ошибкой в монтаже отопления.

В результате владельцы, разуверившись в настройках, попросту отключают аппаратуру, чтобы не мешала жить. Система работает как обычно — по температуре теплоносителя или воздуха внутри.

Таким образом, часто погодозависимая автоматика может нормально реагировать только на сезонные колебания, – когда определенно изменяется среднесуточная температура.

Но не проще ли самостоятельно подрегулировать отопление в соответствии с сезоном? Ведь это не затруднит.

Какие бывают системы и как они работают

В настенных автоматизированных котлах чаще имеются запрограммированы варианты работы в зависимости от погоды. Тогда нужно всего лишь приобрести наружный датчик и подключить его к котлу, и автоматика зависимости от погоды готова. Это просто, недорого, доступно, и поэтому используется повсеместно.

Но с котлом напольным погодозависимая автоматика хоть и возможна, но обойдется в копеечку. Она обеспечивается целым комплексом дополнительного дорогостоящего оборудования.

• Два смесительных узла в комплекте.
• Коллектор для монтажа этих узлов.
• Запорная арматура и фитинги для этого монтажа.
• Контроллер управления.
• Датчик с проводами

Вместе с работой и наладкой все это удовольствие дотягивает до 2000 у.е.

Но это еще не все. Ведь оборудование ломается, его нужно обслуживать. Чем сложнее система, тем больше вероятность поломки. А здесь электроника, устранить поломки которой невозможно, нужно менять блок. И это все происходит среди зимы. При этом отопление не работает, ждет ремонта этой аппаратуры….

Все это говорит о том, что даже для человека, который не хочет вникать в свою котельную и что-то там регулировать, чтобы подстроить отопление по сезону, такая автоматика не нужна. Лучше и безопаснее вникнуть в регуляцию и сделать ее раз в два месяца, чем беспокоится подобным образом.

Так же подробней ознакомьтесь – нужна ли гидрострелка в системе отопления
Но, тем не менее, указанная аппаратура монтируется. В каких же случаях в системе отопления ставится аппаратура реагирования на погоду?

Когда применяется автоматика на погоду

• Не редко жильцы просто любят все автоматическое. Им нравится разобраться, сделать настройки. В общем, аппаратура управления системой отопления в данном случае является, как и большой автомобиль – дорогим удовольствием, которым можно заняться в свободное от работы время (наладка отопления в доме – новое хобби).
• Второй случай – весьма сложные системы отопления со многими контурами. Если от одного котла (группы котлов) питаются несколько объектов – дом, домик, гараж, сауна, оранжерея…. то вручную всем управлять невозможно и нужно ставить полностью автоматический комплекс. Но на таких объектах, как правило, имеется и штатный специалист для обслуживания, а владелец в нюансы работы отопления не вникает.
• Еще вариант – большие площади отопления, производственные цеха, со сменными режимами работы и т.д… При таких объемах, даже малейшая экономия на отоплении – большие деньги. Поэтому автоматикой регулируется все.

Но в подавляющем большинстве случаев, обычный дом до 400 м кв. не требует никакой погодозависимой автоматики. Если жильцы самостоятельно смогут подстроить котел при похолодании (потеплении) на улице, то эта аппаратура теряет всякий смысл.

Нюансы работы и выводы по автоматике системы отопления

Электронный контроллер в системе отопления управляет не только изменениям на погоду, но и другими функциями. В частности, важнейшая – управление системой горячего водоснабжения. При нагреве бойлера, отопление отключается – правило приоритета ГВС в любой системе. Это выполняется внешним контроллером с напольным котлом, или эта функция вшита в автоматизированные котлы.

Если от аппаратуры отказались, то приоритетность бойлера должна обеспечиваться какими-то другими средствами. И это можно сделать, установив группу реле и другую не сложную аппаратуру в схему, что на порядок дешевле, чем «городить» автоматику.
Читайте подробнее – как подключить бойлер к не автоматизированному котлу

Если вопрос работы бойлера с твердотопливным котлом решен, то можно полностью отказаться от автоматики. Остается сделать выводы. Погодозависимая автоматика может быть встроена в настенный котел. Тогда запросто можно включить ее в работу путем приобретения дополнительного наружного датчика температуры – весьма просто и функционально.

Но если у вас неавтоматизированный котел, то устанавливать кучу сложной аппаратуры дополнительно к нему не нужно – слишком дорого и малоэффективно. Гораздо проще и дешевле подстроиться под погоду «вручную». Исключение составляют весьма большие дома и объемные отапливаемые хозяйства, где без автоматики просто не обойтись.