Как осуществляется регулировка температуры водяного теплого пола? В том числе по контурам.

Водяной теплый пол регулировка температуры несколькими способами в том числе раздельно по нескольким контурам. Здесь расскажу, как можно реализовать управление водяным теплым полом в частном доме.

Если с радиаторным отоплением всё более-менее понятно. Управлять температурой на них можно раздельно с помощью термоголовок. То регулировка температуры водяного теплого пола осуществляется гораздо сложнее с точки зрения монтажа. Просто убавив температуру на котле, мы ничего не добьемся. Почему так происходит?

Водяной теплый пол, как происходит регулировка температуры?

Водяной теплый пол является низкотемпературной системой отопления. В нём течёт теплоноситель, температура которого редко превышает 41 °C. Таким образом если мы будем уменьшать температуру на котле до 50 °C, то радиаторы (привожу как пример) на втором этаже уже будут холодными, а на первом этаже, где у нас проложена система теплого пола, будет всё также жарко. Так работает узел подмеса водяного теплого пола. О том, что это такое и как сделать водяной теплый пол здесь.

Всё дело в том, что узел управления водяного теплого пола не связан с автоматикой котла и реализован на трехходовом термостатическом клапане. Он и отвечает за подачу в систему теплоносителя определенной температуры. Если его не будет, то мы сможем ходить по полу только в тапочках с толстой подошвой и чувствовать себя как на сковородке.

Блок управления водяным теплым полом регулирует количество горячего теплоносителя, поступающего из котла, и смешивает его с уже остывшим теплоносителем, который вернулся по системе охлажденным. Таким образом происходить регулировка температуры всех водяных контуров теплого пола. Этот блок управления водяным теплым полом принято называть узлом подмеса. Как понятно из названия он подмешивает в горячую воду холодную и создает оптимальную температуру.

Если у вас уже смонтирована система такого отопления, то чтобы отрегулировать температуру вам необходимо найти тот самый блок управления водяным теплым полом (узел подмеса) и повернуть имеющийся терморегулятор (обычно по часовой стрелке, чтобы уменьшить температуру и против часовой стрелки, чтобы прибавить) (на картинке регулятор зеленого цвета дискретное значение +/- 1 °C).

Важно! Регулировка температуры системы водяного теплого пола происходит постепенно. Прибавили 1 – 2 °C, необходимо ждать не меньше чем 2 часа. Это обусловлено большой инерционностью системы. Быстрого изменения не произойдет. Имейте это ввиду.

Стандартный узел подмеса имеет дискретное значение в регулировке и составляет обычно 1 °C. Т.е. один щелчок 1 °C прибавили или уменьшили — ждём.

Регулировка температуры водяного теплого пола раздельно по комнатам

В случае, когда вы только планируете сделать отопление в доме с водяным теплым полом, можно организовать раздельное управление температурой по комнатам.

Для этого следует спроектировать укладку контуров теплого пола зонировано. Т.е. труба контура водяного пола должна быть проложена только в одной комнате. Если площадь комнаты больше, чем 12 кв. м. следует уложить два или три контура трубы.

При этом смесительный узел будет общим, температура теплоносителя будет также регулироваться на весь коллектор одновременно. Т.е. во всей системе теплого пола температура будет задана узлом подмеса и не будет отличаться.

Как же сделать управление теплым полом водяным с несколькими контурами? Для этого нам необходимо будет приобрести сервоприводы «нормально открытые» (желательно, но не обязательно). По одному на каждый контур, которым мы собираемся управлять.

Установить в каждой комнате термодатчик (терморегулятор). В продаже имеются как проводные, так и беспроводные варианты. Функционал может быть также различным. От простого механического вкл./выкл. До сложного управление температурой по времени дня и ночи. Стоимость будет различаться.

Проводная регулировка температуры по комнатам

Если термодатчики проводные, то необходимо будет проложить трехжильные провода от них к коллектору. В этом случае управление будет идти непосредственно на сервопривод и никакой контроллер дополнительно не требуется.

Беспроводная регулировка температуры ТП

Если термодатчики беспроводные, то никаких коммуникаций больше не потребуется. Такое решение будет актуально если ремонт уже закончен, и вы хотите сделать управление температурой водяного теплого пола в конце ремонта.

В таком случае автоматика будет располагаться в непосредственной близости от блока регулировки температуры и приводить в действие сервоприводы. А с датчиков будет только передаваться сигнал о включении и/или выключении на контроллер автоматики. А контроллер в свою очередь будет подавать или снимать напряжение с привода.

Как работает сервопривод для теплого пола?

Сервопривод — это электромеханическое устройство, которое позволяет открывать и перекрывать линию на обратке теплоносителя отдельного контура.

Как работает сервопривод для теплого пола? Он состоит из электропривода и нажимного штока — этот шток воздействует на клапан, который находится в коллекторе теплого пола и в зависимости от состояния терморегулятора принимает открытое или закрытое положение.

Регулировка расхода по контуру осуществляется со стороны подачи теплоносителя.

Сервопривод накручивается на обратный коллектор. На тот контур, которым следует управлять (т.е. вы должны знать где какой контур на коллекторе куда идет труба от него). У коллекторов для теплого пола (если вы ставили именно такой) резьба для установки сервопривода унифицирована. Т.е. подойдет любой.

Для установки сервопривода необходимо снять штатный колпачок и накрутить сам сервопривод.

После установки сервоприводов на все контуры, необходимо соединить их с управляющим блоком (в случае беспроводной системы). Настроить сигналы с терморегуляторов. Т.е. определить каналы, по которым они будут управлять тем или иным сервоприводом. Или подключить их напрямую к термодатчикам если они проводные. И тогда управление будет осуществляться напрямую подачей или отсутствием питания на сервоприводе.

Сервоприводы могут быть «нормально открытые» или «нормально закрытые». Это значит, когда напряжение отсутствует он позволяет теплоносителю циркулировать (нормально открытый). Или не позволяет (нормально закрытый).

Какой сервопривод ставить на управление температурой водяного теплого пола?

Логичнее выбрать «нормально открытый». При таком варианте на сервопривод в большем %-ном соотношении по времени напряжение подаваться не будет и теплоноситель будет циркулировать (т.е. отопление будет работать). Однако большинство (если не все) терморегуляторы или блоки управления температурой теплого пола позволяют управлять как нормально открытыми, так и нормально закрытыми сервоприводами в зависимости от клемм к которым их подключат.

Водяной теплый пол регулировка температуры

Узел подмеса всегда работает в одном режиме с заданной комфортной температурой теплоносителя (например, 36 °C). В комнатах, где нам важно регулировать отдельно температуру, устанавливаем терморегуляторы. Завязываем это всё с блоком управления или напрямую с сервоприводами (в случае проводной системы). По командам с терморегуляторов происходит закрытие или открытие ветки теплого пола и тем самым происходит регуляция.

Важно размещать терморегуляторы не на солнце и не рядом с источником тепла.

Есть еще один способ убавить температуру в отдельном помещении, для этого следует немного уменьшить расход теплоносителя по контуру задушив ветку с помощью клапана на подаче. Однако этот метод не позволяет сделать это плавно и точно. Если у вас не стоят расходомеры, то делайте отметки и запоминайте на сколько градусов вы повернули клапан. Иначе придётся все балансировать заново, а это не всегда просто.

Регулирование температуры в системах напольного отопления

Конструирование систем комфортного обогрева помещений – достаточно сложная задача. Требования к этим системам возрастают. Сегодня потребители не хотят получать просто абстрактную нормативную температуру воздуха в помещении, а стремятся к тому, чтобы комфортные условия поддерживались вне зависимости от внешних и внутренних факторов. В этом случае не обойтись без использования водяного теплого пола, который перестал быть диковинкой и широко применяется как в коттеджах, так и в многоэтажных домах.

Комфортность нахождения в помещении, обогреваемом с помощью напольного отопления, обеспечивается за счет равномерного распределения тепла по всей поверхности пола и способности системы к саморегулированию. Для понимания сути явления «саморегулирование теплого пола» рассмотрим абстрактную систему напольного отопления и проанализируем, как ведет себя эта система при изменении параметров наружного и внутреннего воздуха (рис. 1а–1г).

Рис. 1а

На улице холодно, солнца нет. Температура поверхности пола составляет 24, воздуха в помещении – 20 °С. Из-за разности этих значений происходит теплообмен между поверхностью пола и внутренним воздухом. Тепловой поток составляет ≈ 45 Вт/м 2 .

Рис. 1б

На улице холодно, появилось солнце. Температура поверхности пола составляет 24 °С, а температура воздуха в помещении поднялась за счет солнечной радиации до 22 °С. Разность температур уменьшилась, и соответственно снизился тепловой поток в помещение: ≈ 21 Вт/м 2 .

Рис. 1в

На улице тепло. Температура поверхности пола составляет 24 °С, а температура воздуха в помещении поднялась за счет солнечной радиации до 24 °С. Разность температур отсутствует. Поэтому теплообмена нет. Тепловой поток равен 0 Вт/м 2 .

Рис. 1г

На улице холодно, солнца нет, открыто окно. Температура поверхности пола составляет 24 °С, а температура воздуха в помещении снизилась до 16 °С за счет увеличения теплопотерь и поступления через окно холодного воздуха. Разность температур между поверхностью пола и внутренним воздухом значительно возросла. Тепловой поток составляет 86 Вт/м 2 .

Однако из-за инерционности системы поверхностного обогрева процесс изменения температуры воздуха в помещении достаточно продолжителен. Повысить оперативность реакции водяного теплого пола можно с помощью грамотного применения средств автоматики и управления.

При использовании напольного отопления в качестве основной системы обогрева вопрос регулирования решается установкой теплогенератора с погодозависимой автоматикой в связке с комнатными термостатами и сервоприводами на каждой петле. Однако в климатических условиях России теплый пол не всегда способен обеспечить компенсацию теплопотерь помещениями. Поэтому в большинстве случаев система отопления проектируется комбинированной, например, водяной теплый пол дополняется радиаторами. При таком подходе система отопления условно делится на два температурных контура: первичный (высокотемпературный, радиаторный) и вторичный (низкотемпературный, теплый пол). Это требует более сложной системы управления отоплением, но в результате получается гибкая, оперативная и надежная схема.

Примером технического совмещения контура радиаторного отопления и водяного теплого пола может служить схема с использованием насосно-смесительного узла VALTEC COMBI (COMBIMIX).

Работа комбинированной системы отопления основана на базе готового смесительного узла COMBI (рис. 2, каталожный артикул VT.COMBI) в сочетании с коллекторными блоками VT.594 и VT.596.

Рис. 2. Внешний вид и схема работы узла VALTEC COMBI (COMBIMIX)

№	Наименование
1	Термоголовка жидкостная с выносным датчиком погружного типа, установленная на термостатическом клапане
1а	Капиллярная трубка термоголовки
1b	Гильза с установленным датчиком температуры термоголовки
1с	Гильза под датчик температуры
2	Балансировочный клапан вторичного контура
3	Автоматический поплавковый воздухоотводчик
4	Перепускной клапан для предотвращения работы насоса в тупиковую сеть
5	Термометр
6	Шаровой клапан для отключения циркуляционного насоса
7	Перепускной байпас для поддержания циркуляции во вторичном контуре
8	Дренажный клапан
9	Циркуляционный насос (в комплект не входит)
10	Обратный трубопровод вторичного контура для возврата излишнего теплоносителя в первичный контур
11	Запорно-балансировочный клапан вторичного контура
Т1	Присоединение подающего трубопровода первичного (высокотемпературного или радиаторного) контура
Т2	Присоединение обратного трубопровода первичного (высокотемпературного или радиаторного) контура
Т11	Присоединение подающего трубопровода или коллектора вторичного (низкотемпературного или теплого пола) контура
Т21	Присоединение обратного трубопровода или коллектора вторичного (низкотемпературного или теплого пола) контура

Узел предназначен для поддержания заданной температуры и расхода теплоносителя во вторичном контуре системы отопления, гидравлическую увязку первичного и вторичного контуров. Он оснащен всей необходимой запорно-регулировочной арматурой и сервисными элементами и обеспечивает стабильную работу вторичного контура и предохраняет насос от работы «на закрытую задвижку», что увеличивает срок его безаварийной службы.

Ключевым для данного узла является реализация управления смесительным клапаном теплого пола. Вариантов можно предложить несколько.

Вариант 1. Термостатический клапан с чувствительным элементом (термостатической головкой), рис. 3.

Рис. 3. Управление смесительным узлом с помощью
термостатического клапана с чувствительным элементом

Приведенная на рис. 3 схема является наиболее простой в реализации и соответственно самой дешевой. Она содержит:

• коллекторный блок VT.594, обслуживающий высокотемпературный контур (радиаторный или конвекторный);
• насосно-смесительный узел VT.COMBI, обеспечивающий поддержания расчетной температуры и циркуляции теплоносителя в низкотемпературном контуре – теплого пола;
• коллекторный блок VT.596 оборудованный ручными регулировочными расходомерами для балансировки контуров теплого пола.

Температура теплоносителя в подающем коллекторе теплого пола поддерживается термостатической головкой (диапазон настройки 20–60 °С), которая выставляется на расчетное значение заложенное проектом системы, соответствующее максимально отрицательной температуре наружного воздуха в отопительный период. В таком случае во всех помещениях будет поддерживаться постоянно максимально-расчетная температура.

Аварийное ограничение превышения температуры во вторичном контуре обеспечивается термостатом с выносным датчиком VT.AC616 I (рис. 4). Этот термостат включается в цепь питания циркуляционного насоса и отключает его при превышении настроечного значения температуры теплоносителя.

Рис. 4. Термостат с выносным
датчиком AC 616 I

Однако температура наружного воздуха претерпевает постоянные изменения, что влияет на тепловой режим помещений. Для того чтобы соответствующим образом изменить температуру в каком-либо отдельном помещении, потребителю необходимо с помощью ручного регулировочного клапана, установленного на обратном коллекторе теплого пола, откорректировать количество проходящего теплоносителя. При такой схеме получается, что при каждом существенном изменении внешней температуры потребитель вынужден «бегать» к узлу для корректировки настроек. Получается, что отопление есть, а комфорта нет.

Вариант 2. Термостатический клапан с чувствительным элементом (термостатической головкой) и сервоприводы на петлях, работающие по команде комнатных термостатов (рис. 5).

Избавиться от ручного регулирования работы контуров теплого пола можно с помощью комнатных термостатов, расположенных в отапливаемых помещениях. Каждый термостат управляет электротермическим сервоприводом, установленным на соответствующем термостатическом клапане обратного коллектора теплого пола.

Рис. 5. Управление теплым полом с помощью термостатического
клапана с чувствительным элементом и комнатных термостатов

Рис. 6. Импульсные сервоприводы VT.TE3040 (слева) и VT.TE3042 (справа)

В предложенной схеме используются импульсные нормально закрытые сервоприводы VT.TE3040 или VT.TE3042 (рис. 6). Нормально закрытый привод – это привод, который находится в закрытом положении при отсутствии электропитания, а при подаче напряжения переходит в положение «Открыто». Отличие приводов заключается только в дизайне, при одинаковых эксплуатационных характеристиках.

В качестве комнатных термостатов могут использоваться следующие приборы:

Рис. 7. Комнатный термостат VT.AC601

1) Термостат VT.AC601 (рис. 7), работающий от встроенного датчика температуры окружающего воздуха. При снижении температуры воздуха в помещении термостат подает питание на привод, который открывает клапан.

Рис. 8. Комнатный термостат VT.AC602

2) Термостат VT.AC602 (рис. 8), оснащенный выносным датчиком температуры пола и выключателем, полностью прекращающим работу термостата. Этот прибор может работать в трех режимах: а) по датчику температуры воздуха (диапазон настройки 5–40 °С); б) по датчику температуры пола; в) по двум датчикам одновременно. В качестве основного датчика выступает датчик температуры воздуха, а датчик температуры пола работает в качестве ограничителя с заводской настройкой 30 °С. Термостат имеет также возможность подключения через внешний таймер, который управляет включением и отключением термостата по заданной временной программе.

Рис. 9. Комнатный хронотермостат VT.AC 709

3) Хронотермостат VT.AC709 (рис. 9) работает по алгоритму, аналогичному алгоритму работы термостата VT.AC602. В отличие от двух предыдущих термостатов, он обладает функцией недельного программирования, что позволяет пользователю задавать различные температурные режимы в определенное время суток и в определенные дни недели.

Рассматриваемые в статье комнатные термостаты VT.AC601, 602, 709 работают только от сети 220 В и управляют в системах отопления только нормально закрытыми сервоприводами.

Автоматизация с помощью комнатных термостатов и электротермических сервоприводов избавляет потребителя от ручного управления системой, но весь контур теплого пола по-прежнему будет работать на полную тепловую мощность, с постоянной температурой теплоносителя, независящей от колебаний температуры наружного воздуха.

Вариант 3. Термостатический клапан с чувствительным элементом (термический сервопривод с аналоговым управлением), сервоприводы на петлях, работающие по команде комнатных термостатов и контроллер с функцией погодной компенсации, управляющий сервоприводом термостатического клапана смесительного узла (рис. 10).

Рис. 10. Управление теплым полом с помощью комнатных термостатов и погодозависимой автоматики.

Адаптация теплопроизводительности системы напольного отопления к наружной температуре воздуха возможна при использовании погодозависимой автоматики, такой, например, как контроллер VALTEC VT.K200 (рис. 11). Контроллер позволит обеспечить не только энергоэффективную работу напольного отопления, но и продлить рабочий ресурс системы в целом.

Рис. 11. Контроллер VT.К200

Контроллер VALTEC VT.K200 позволяет по заданному графику корректировать температуру теплоносителя в соответствии с температурой наружного воздуха. Температура теплоносителя в подающем коллекторе теплого пола регулируется с помощью аналогового сервопривода VT.TE3061, посредством управляющего сигнала от контроллера. Управляющий сигнал контроллера рассчитывается по пропорционально-интегрально- дифференциальному (ПИД) закону регулирования.

Величина управляющего сигнала определяется по формуле:

Пропорциональная составляющая (Р) прямо пропорциональна «невязке», которая определяется выражением:

где Т_ус – температура уставки; Т – текущее значение температуры.

При пропорциональном регулировании фактическое отклонение температуры вызывает пропорциональное изменение управляющего сигнала.

Однако при таком регулировании значение температуры никогда не стабилизируется на уставке, и процесс превращается в колебательный с постоянными перегревами и охлаждениями. Величина этих отклонений от уставки называется статической ошибкой. Для устранения данной ошибки контроллером учитывается интегральная составляющая (I), которая равна интегралу «невязок». Она позволяет контроллеру учитывать эту статическую ошибку.

Если система работает в стабильном режиме, то через некоторое время температура теплоносителя устанавливается на заданном значении. Однако время, за которое система достигает заданного уровня температуры, достаточно велико. Для сокращения времени выхода на уставку используется дифференциальная составляющая. Она пропорциональна темпу (скорости) изменения отклонения температуры от уставки.

ПИД-регулирование дает возможность контроллеру оперативно устанавливать в системе требуемый уровень температуры теплоносителя при малейших колебаниях температуры наружного воздуха.

Коэффициенты K_p, K_i и K_d определяются в процессе автонастройки, предусмотренной в приборе, но также могут быть заданы или скорректированы вручную в ходе эксплуатации.

Необходимая температура теплоносителя определяется контроллером по пользовательскому температурному графику. Данный график устанавливается на стадии наладки системы отопления и определяется заданными пользователем точками (от 2 до 10).

Крайняя левая точка графика (рис. 12, точка А или С) задает максимальную температуру теплоносителя в системе теплого пола, которой соответствует расчетная отрицательная температура наружного воздуха.

Максимальная температура теплоносителя теплого пола определяется проектом системы отопления.

Рис. 12. График регулирования

Крайняя правая точка (рис. 12, точка В или D) определяется по личностным теплоощущениям конкретного потребителя и далее корректируется на основании опыта эксплуатации.

На графике (рис. 12) приведен пример для двух разных температурных режимов, приведенных в таблице.

Температура,°С	Точки температурного графика
	Режим 1		Режим 2
	A	B	C	D
Наружного воздуха	-26	10	-32	6
Теплоносителя	40	20	35	18

Рис. 13. Подключение насоса

Встроенная функция ограничения температуры в контуре теплого пола позволяет отказаться от использования внешнего предохранительного термостата. В этом случае питание насоса подается через контроллер (рис. 13).

Контроллер обладает функцией адаптивности, которая позволяет в процессе эксплуатации вырабатывать наиболее эффективный алгоритм работы, соответствующий конкретной системе, объекту и динамике изменения теплового режима.

Настройка контроллера проста и занимает у пользователя не более 10–15 минут.

Благодаря наличию встроенного цифрового интерфейса RS-485 контроллер может быть внедрен в сеть диспетчеризации и контроля данных.

Подробные пошаговые инструкции по настройкам смесительного узла VALTEC COMBI (COMBIMIX) и термостатов вы найдете на нашем сайте.