Сервопривод для отопления – основа «умной» отопительной системы

В прошлом к отопительным системам не выдвигались особо жесткие требования – достаточно было того, что в комнате тепло. Современная отопительная система должна помимо надежности обеспечивать еще и возможность регулировки температуры в широком диапазоне. Сервопривод как раз и предназначен для того, чтобы сделать отопление максимально отзывчивым, он позволяет регулировать температуру в комнате с точностью до градуса

Устройство отличается компактными размерами

Сфера применения

В отопительной системе его можно установить в разных местах, например, при необходимости регулирования поступления теплоносителя в отопительный прибор, он устанавливается на подающий трубопровод. А вот сервопривод заслонки отопителя позволит регулировать уже поступление воздуха в топку котла, то есть будет выполняться регулировка мощности отопителя (читайте также статью “Современное отопление Терем – высокое качество по доступной цене”).

На схеме трехходовой клапан установлен на обратке

Регулировка температуры в помещении чаще всего выполняется двумя способами:

• с помощью терморегуляторов – оптимальный вариант в случае, если используются радиаторы отопления. В таком случае регуляторы устанавливаются перед каждой батареей и автоматически регулируют поступление в радиатор теплоносителя;
• с помощью сервопривода – чаще всего используется при необходимости регулировки температуры теплых полов.

Обратите внимание! Сервоприводы можно установить на гребенку коллектора отопления вместо обычных термоголовок.

Один из вариантов схемы подключения теплого пола

В случае с теплыми полами особенно важно удерживать теплоноситель не выше определенной температуры. Если, например, регулировать подачу теплоносителя с помощью обычных терморегуляторов, то при пуске системы может возникнуть ситуация, когда в трубы пойдет горячая вода. В результате по полу будет просто некомфортно ходить какое-то время, а возможен и выход из строя части труб.

Установка сервопривода с 3-ходовым клапаном до коллектора позволит избежать этого. Обычно так и поступаю, тем более что цена такого устройства минимальна.

Подробнее о конструкции

Сервоприводы по конструкции можно разделить на 2 группы устройств – электромеханические и электротермические. В первых используется механическое зацепление для того, чтобы привести в движение какую-то деталь. В электротермических устройствах вместо этого используется свойство жидкости (газа, твердого вещества) изменять объем при нагревании, их и используют в системах отопления.

При выборе конкретной модели нужно знать используемые обозначения, могут встречаться такие варианты как:

• нормально открытый/закрытый;
• напряжение 230 или 24 В.

С напряжением все понятно – 230 В подразумевают питание устройства от сети, а 24 В – от батареек. А вот открытый/закрытый напрямую связаны с режимом работы и сферой применения прибора.

• нормально закрытый тип при замыкании цепи пускает воду по участку трубы, именно такой тип и используется в отоплении;
• нормально открытый – наоборот, при замыкании цепи перекрывает движение вещества по трубе, такие устройства используются в основном в кондиционерах, холодильном оборудовании.

Устройство и принцип действия

Основным элементом этого устройства можно назвать герметичную камеру с гофрированной стенкой. Внутри этой камеры может находиться газ, жидкость, либо твердое вещество – при нагревании оно будет изменять размеры сильфона (герметичной камеры) и регулировать ток вещества по трубе.

Во время работы термостат, расположенный в любой точке помещения сигнализирует сервоприводу о том, что температура превышает оптимальную. Цепь замыкается и через него начинает течь ток.

При этом происходит нагрев сильфона и его удлинение. При удлинении сильфон начинает давить на шток клапана, уменьшая проходное отверстие в трубе.

Основные элементы сервопривода: 1 – гайка; 2 – пружина; 3 – герметичная камера (сильфон); 4 – светодиоды; 5 – дополнительный контакт; 6 – кабель

Конструкция подпружинена, так что после того, как цепь опять разомкнется и сильфон остынет, пружина вернет толкатель в исходное положение, а проходное отверстие увеличится в размерах.

Особенности установки

При самостоятельной установке сервопривода инструкция будет выглядеть следующим образом:

• сперва в комнате устанавливается термостат – он будет фиксировать изменение температуры воздуха;
• затем устанавливается двух- или трехходовой клапан (особенности каждого из видов клапанов рассмотрены ниже);
• непосредственно на клапан устанавливается сервопривод и соединяется с термостатом. На устройство подается питание.

Обратите внимание! В 4-жильных сервоприводах 1 контакт предусмотрен для возможного подключения других устройств.

Если все работы по подключению выполнены правильно, то на головке сервопривода должен загореться светодиод, по его цвету можно судить о положении:

• синий цвет говорит о том, что на данный момент устройство обесточено, то есть оно находится в открытом состоянии;
• зеленый индикатор сообщает о подаче напряжения на устройство, то есть сервопривод закрыт.

На схеме показан вариант, когда клапан открыт, то есть устройство обесточено

Использование двух- и трехходовых клапанов

Сервопривод может использоваться с двух-, трех- и четырехходовыми клапанами. В системах отопления чаще всего используются первые 2 типа клапанов.

Двухходовые клапаны с сервоприводом, как правило, устанавливаются перед радиаторами. Такое устройство имеет только вход и выход, а изменение проходного отверстия позволяет регулировать прохождение теплоносителя через клапан. Установка регулирующего устройства выполняется своими руками.

На фото – пример установки на 3-ходовой клапан

Трехходовые предоставляют гораздо больше возможностей. Установка сервопривода позволяет не только регулировать ток теплоносителя через него, но и при необходимости изолировать отопительные контуры друг от друга.

Принцип работы 3-ходового клапана с сервоприводом

Обратите внимание! Разделение отопительных контуров просто необходимо при использовании обычного радиаторного и низкотемпературного отопления (теплый пол).

На схеме показан подмес воды из обратки в подающую трубу

При терморегулировке сервопривод на 3-ходовом клапане может, например, организовать подмес в подающую трубу воды из обратки. Это дает 100%-ную гарантию, что слишком горячий теплоноситель не попадет в отопительный прибор.

Подведение итогов

Использование сервоприводов позволяет достичь высокой гибкости регулировки отопительной системы. При этом стоимость такого устройства невысока, а простота установки только добавляет ему популярности. Такая система отопления позволит адекватно и быстро реагировать на малейшее изменение температуры в доме (см.также статью “Установка отопления: советы по выбору компонентов автономной системы”).

На видео показан пример установки сервопривода на коллектор отопления.

Как выбрать распределительный коллектор отопления – виды, особенности, различия

Коллекторное отопление

В коллекторном отоплении каждый прибор имеет свою независимую подводку. Это дает возможность регулировать температуру отдельного взятого радиатора или вовсе исключить его из оборота теплоносителя (отключить). Узел системы – именно коллектор, который имеет вид гребенки. В нее входит главные магистрали подачи и обратки, и выходят второстепенные разводки трубопроводов. Коллекторная водяная система отопления может быть как одно-, так и двухконтурной.

• Возможность настройки оптимальных параметров воздуха в помещении. То есть, каждый отопительный прибор контура управляется независимо и централизовано. Если в помещении стало жарко, по каким – либо причинам (пришло много гостей, появился дополнительный источник тепла прочее), температуру в радиаторе можно снизить, при этом не нарушить микроклимат в других комнатах дома. Вообще в разных помещениях можно создать разные температуры. Это позволяет сэкономить на энергоресурсах.
• Применение в монтаже системы трубопроводов малых диаметров. Каждая ветка, которая выходит из коллектора, живит один отопительный прибор или малую группу. Из этого следует, что напор в трубопроводах не очень высокий (но допустимый). Небольшой диаметр трубопроводов определяет хорошую эстетичность отопительной системы. Ее элементы не выпирают и не загромождают помещение.

• Большая затрата расходного материала при монтаже (в отличие от последовательной схемы подключения отопительных приборов в системе обогрева). Чем сложнее конфигурация подключения отдельных элементов, тем меньше экономия.
• Сам узел коллектора выглядит не эстетично, громоздко. Чтобы он сильно не кидался в глаза, его нужно прятать.
• В коллекторной системе отопления без монтажа циркуляционных насосов (на подаче и обратке) не обойтись. Силы гравитации для нормального обращения теплоносителя в контуре не достаточно. Покупка и установка циркуляционных насосов – это также не малые дополнительные расходы.
• Энергозависимость. Мало того, что циркуляционные насосы ударят по бюджету, так это еще не все. Внеплановое выключение света на поселке может привести к сбою работы отопительной системы, а в зимнее время – замерзанию теплоносителя внутри трубопроводов. Это все из – за того, что насосы питаются от электричества.
• Специалисты не рекомендуют монтировать коллекторные системы отопления в городских квартирах.

Производители предлагают на строительном рынке множество различных моделей коллекторов. Среди них есть приборы с максимальным набором элементов. Часть подачи теплоносителя оснащена расходомерами. С помощью этих приборов можно регулировать поток воды в контуре. Это делают для того, чтобы уравновесить давление в системе. Часть обратки теплоносителя оснащена термодатчиками. С помощью данных приборов регулируется температура в радиаторах отопления. Система позволяет автоматически контролировать нагрев каждого отопительного прибора. Термодатчики для коллекторной системы могут быть также разными. Часто используют латунные элементы с дюймовым проходом. Термодатчики имеют заглушки на обратке. Это позволяет, если возникла такая необходимость, подключить к системе дополнительные элементы.

Есть люди, которые изготавливают гребенки своими руками. Этого делать настоятельно не рекомендовано. Гребенки должны монтировать квалифицированные специалисты, которые имеют достаточно знаний и навыков, и выполнят работу согласно действующим на данный момент строительным нормам и правилам. После установки системы проводят гидравлические испытания. Игнорирование строительных норм и правил при монтаже приводит к негативным последствиям, вплоть до порывов системы и несчастных случаев.

Место для установки коллектора определяется на этапе проектирования отопительной системы. Если в доме несколько этажей, на каждом отводиться место для коллекторного блока. Чаще всего в стене делают для этого специальную нишу на небольшой высоте от уровня пола, но так, чтобы маленькие дети или животные не могли добраться в нее. Гребенка должна устанавливаться в помещении с допустимой влажностью воздуха (кладовая, коридор прочее).

Устройство может быть прикреплено прямо на стену, если оно монтируется в подсобном помещении или размещается в специально отведенном для этого шкафу (имеется ввиду металлический ящик с дверкой).

Вертикальная разводка

Такой тип разводки всё ещё используется в многоквартирных домах, поскольку именно этот тип наиболее подходит для отопления большого количества этажей. Также вертикальная разводка позволяет экономить материалы, и её легче монтировать. Данный тип схемы бывает однотрубным и двухтрубным, и двухтрубный тип более предпочтительный. Двухтрубная разводка отопления вертикального типа также позволяет менять отопительные приборы без остановки всей системы отопления. На отопители можно устанавливать автоматические или ручные вентили регулировки температуры.

Однотрубная схема вертикального типа не позволяет отключать радиаторы по отдельности, но зато на монтаж такой системы уходит гораздо меньше труб, чем на двухтрубную схему. Вертикальный тип разводки позволяет равномерно распределить тепло по всему помещению, но отапливаемая площадь комнат несколько ограничена. Вертикальную разводку целесообразно применять в том случае, если здание имеет от трёх этажей и выше.

Вертикальная разводка также позволяет организовать систему отопления, которая не будет оборудована циркуляционным насосом. Такое техническое решение применимо к частным домостроениям. Главным недостатком вертикальной схемы отопления является то, что её невозможно масштабировать. Также может вызвать неудобства тот факт, что регулировать температуру в каждой отдельной комнате – не удастся.

Разводка отопления вертикального типа может иметь верхнее или нижнее расположение. Эти два типа обладают некоторыми особенностями. Если используется однотрубная вертикальная разводка верхнего типа, то в ней подача осуществляется с чердачного помещения, где установлен специальный резервуар (лежак). Далее из резервуара теплоноситель распределяется по стоякам, которые подводят тепло к отопительным приборам.

Разводка вертикального типа с нижней подачей оборудована резервуаром в подвальном помещении, из которого вода поступает в стояки. По стоякам теплоноситель движется вверх, попутно проходя через отопительные приборы в каждой квартире. Если вертикальная разводка смонтирована по двухтрубной схеме, то в её контуре можно использовать регулируемые отопительные приборы. Также к такой системе можно подключать и приборы учета тепла.

Преимущества и недостатки

Главным преимуществом вертикальной схемы является то, что она легко монтируется. Также на постройку системы отопления вертикального типа уходит гораздо меньше материала и арматуры. Недостатками вертикальной схемы можно считать – неравномерное распределение тепла и невозможность регулирования температуры в отдельно взятом помещении или квартире, а также её более низкую теплоотдачу.

Любая отопительная система должна быть спроектирована и построена таким образом, чтобы обеспечить максимально эффективную теплоотдачу. У системы отопления любого типа есть свои преимущества и недостатки, которые нужно учитывать при проектировании отопительной системы под конкретные условия эксплуатации.

Как устроен коллектор отопления.

Самый распространенный горизонтальный вариант балансировочного коллектора устроен так:

На данный момент на рынке можно встретить множество различных конструкций коллекторов. Выше на рисунке изображен горизонтальный коллектор с гидрострелкой, но существуют вертикальные варианты подобной конструкции и выглядит это примерно вот так:

Суть здесь аналогичная той, что реализована в вертикальной конструкции. Но есть небольшая разница в подводке труб. Тут кому, что удобнее надо смотреть по месту. Такой коллектор вполне можно изготовить из полипропиленовой трубы большого диаметра. При этом желательно сохранять указанные на рисунке пропорции.

Если же вы стеснены в пространстве, то есть еще одна очень интересная конструкция. Её можно назвать коаксиальной:

Здесь две трубы вставлены одна в другую. Гидрострелка в данном случае может быть подключена только отдельно.

Ладно, поговорили о коллекторах, а теперь давайте рассмотрим систему отопления на его основе. Двигаемся дальше!

Цель использования коллектора

Коллектор – это устройство, с помощью которого поток теплоносителя распределяется по отдельным контурам водяного пола, а затем возвращается обратно для нагрева. Выглядит коллекторный узел как две трубы с отверстиями, к которым подключают контуры системы.

Наличие распределительного коллектора в схеме организации теплого пола предоставляет возможность контролировать объем потока теплоносителя. Одна из труб коллектора – подающая, на нее поступает горячая вода и к ней подключают входы контуров водяного пола.

Обратку контуров подключают к обратной трубе коллектора. Отверстия, к которым выполняется такое подключение, обычно оборудованы резьбовыми, фитинговыми или другими соединениями.

Коллектор состоит из ряда таких элементов, как собственно коллектор (1 и 2),переходник для крана Маевского (3); сливной кран (4); воздухоотводчик (5); клапан (6); кронштейн (7); евроконус (8)

Здесь же устанавливают различные устройства, при помощи которых можно регулировать показатели потока теплоносителя. Простейший вариант коллектора промышленного производства – это труба с соединителем, который называют евроконусом. Это вполне удобный и надежный узел, но он не позволяет управлять потоком воды.

Чтобы эффективно использовать такое устройство, придется дополнительно приобрести и установить ряд элементов.

Чуть сложнее устроен коллектор производства КНДР. Помимо соединений на выходных отверстиях здесь установлены вентильные краны, никаких автоматических средств регулирования потока не предусмотрено. Это отличный и недорогой вариант для водяного пола на небольшой площади с двумя-тремя контурами одинаковой длины.

Такая система не требует сложного управления. Но на больших площадях коллектор этого типа придется дополнить автоматикой.

Кроме того, межосевое расстояние между подающей и обратной секцией у китайских устройств не соответствует стандартам, принятым в Европе, что может вызвать проблемы при соединении его с приборами европейского производства.

Шаровые краны в таких устройствах чувствительны к воде низкого качества, со временем они начинают протекать. Чтобы устранить проблему, достаточно заменить уплотнительные кольца, но нужно считаться с тем, что необходимость в таком ремонте периодически будет возникать.

Если работу системы водяного пола предполагается автоматизировать, имеет смысл приобрести как минимум коллектор с регулировочными вентилями.

На такие вентили можно установить сервоприводы, соединенные с термостатами в комнатах. Это обеспечит автоматическое управление потоком теплоносителя в соответствии с данными о температуре воздуха в конкретном помещении.

Чтобы автоматизировать работу системы водяного теплого пола на подаче коллектора устанавливают расходомеры (обозначены рамкой), а на обратке ставят разъемы для сервоприводов (синие колпачки внизу)

Сложнее всего управлять системой водяного пола, в которой отдельные контуры заметно различаются по длине, но в сложных системах обычно так и бывает. В такой ситуации оптимальным выбором станет коллектор, на подаче которого установлены расходомеры, а на обратке – гнезда, предназначенные для монтажа сервоприводов.

С помощью расходомеров можно будет отрегулировать интенсивность потока теплоносителя, а сервоприводы в связке с термостатами позволяют установить подходящую температуру на каждом контуре.

Если необходимости в автоматическом регулировании нет, можно приобрести коллектор подачи с расходомерами, а обратный – с обычными вентильными кранами.

Бывает так, что не получается выбрать коллектор с количеством гнезд для подключения, которое соответствует проекту. Тогда можно взять устройство “с запасом”. А лишние отверстия просто закрывают заглушками.

Такое решение может оказаться полезным, если позднее понадобится добавить к системе водяного пола еще пару петель.

Выбор труб для системы отопления

При создании коллекторной схемы разводки для отопления малоэтажного жилого дома или другой частной постройки необходимо учитывать способ прокладки труб по дому. Если трубная разводка будет проходить под полом, в бетонной стяжке, то трубы отопления рекомендуется покупать бухтой, чтобы не делать соединений в полу, как и указывалось выше.

Пластиковые трубы должны иметь достаточную гибкость, материал труб не должен подвергаться коррозии и влиянию агрессивных сред, не должен разрушаться при низких или слишком высоких температурах, срок службы труб должен быть предельно высоким.

Требования к температурной устойчивости и прочности труб на разрыв определяются рабочими характеристиками монтируемой системы отопления в доме или в квартире. Для индивидуальной застройки давление в трубах не должно превышать 1,5 атм., а предельный температурный режим должен лежать в диапазоне 500С -750С. Если в доме будет работать система «теплый пол», то температура теплоносителя в трубах не должна подниматься выше 300С -400С.

Коллектор для комбинированного отопления

При монтаже коллекторной схемы отопления в многоквартирном доме давление в трубах будет всегда высоким, и материал труб должен выдерживать ≥ 10-15 атм. при температуре теплоносителя до 110-1200С. Поэтому при разводке труб отопления в многоквартирном доме рекомендуется применять гофрированные трубы, изготовленные из нержавеющей стали, а не металлопластик или ПВХ изделия. В качестве действующего примера можно привести марку труб Kofulso, которые выдерживают давление более 15 атм. при температуре теплоносителя ≥ 1100С. Сила давления, которая вызывает разрушение этого материала – 215 кгс/см², что является превосходным показателем.

Коллекторная разводка в квартире

Радиус изгиба таких нержавеющих труб равен их диаметру, что позволяет укладывать их практически в любых местах и с любым изгибом, не опасаясь, что труба в месте перегиба даст утечку. Соединения при такой трубной разводке выполняются при помощи специальных фитингов, а места скруток фиксируются контрагайкой, обеспечивающей герметичность соединения гофрированных труб силиконовыми уплотнителями.

Но нержавеющая сталь – не самый дешевый материал, и при коллекторной разводке труб в двух- или трехэтажном доме такой проект обойдется довольно дорого. По\этому имеет смысл использовать трубы из сшитого полиэтилена, например, марки PE-X. Эти трубы, как и другая ПВХ продукция, выпускается в продажу в бухтах, длина одной трубы – 200 метров, материал способен выдержать давление до 10 кгс/см² при температуре теплоносителя в системе до 950С. Допускается кратковременное повышение температуры до 1100С.

Гофрированные трубы из нержавеющей стали

Водопроводные трубы из сшитого полиэтилена соединяются между собой также при помощи специальных фитингов в виде пластмассовых или металлических (бронзовых, латунных, медных) штуцеров со стопорным кольцом, которое плотно надевается на трубу и герметично обжимает ее. Преимущество таких труб в том, что сшитый полиэтилен имеет механическую память, то есть, сборка проводится по такой схеме: специальным экстендером труба растягивается, чтобы можно было вставить штуцер, а через некоторое время (до минуты) труба принимает исходный диаметр и плотно обжимает штуцер. Дополнительно герметичность обеспечивается стопорным кольцом.