Схемы управления нагреваемым полом, приборы автоматики, принципы работы

Производители предлагают ряд устройств, которые позволяют управлять теплыми полами дистанционно или в автоматическом режиме. В том числе и программируя требуемую температуру, или подстраиваясь под состояние погоды. Но какое управление предпочесть, какая автоматика окажется полезней, комфортней?

Теплый пол без автоматики

Теплый пол может вообще не оснащаться автоматическим оборудованием. Чтобы он заработал достаточно включить циркуляционный насос, например, вставить вилку в розетку.

Настройки по температуре могут выполняться вручную. При этом вручную задается общая температура с помощью термоголовки смесительного узла. Затем, при необходимости, балансировочными кранами на коллекторе теплого пола настраивается поток (отдаваемая мощность) по каждому контуру.

При этом пользователи руководствуются субъективными ощущениями тепла в комнатах и степени нагрева полов, комнатными термометрами, а также термометрами, встроенными в подачу и обратку на коллекторе.

При настройке теплых полов, как вручную, так и с помощью дистанционного управления, необходимо учитывать большую тепловую инертность тяжелой стяжки. Поэтому настройки могут происходить постепенно в течении нескольких дней.

Обязательная защита в управлении

В цепи включения циркуляционного насоса теплого пола должно присутствовать реле тепловой защиты. Это температурное реле обычно размещается на подающем трубопроводе из смесительного узла на коллектор, и настраивается на размыкание цепи при достижении температуры +55 градусов.

Если термоголовка смесительного узла по каким-то причинам работает ошибочно и дает слишком высокую температуру на выходе, то указанное реле выключает насос, защищая стяжку.

Указанное реле может не устанавливаться если температурная защита осуществляется термоклапаном (термоголовкой) механического действия.

Еще одна механическая защита — байпас между гребенками подачи и обратки коллектора теплого пола. Байпас оборудуется встроенным дифференциальным клапаном. При закрытии (прикрытии) кранов на коллекторе значительно ограничивается расход жидкости через насос, возникают перегрузки, появляется шум жидкости. Разгрузить насос и снизить давление, стабилизировать работу, поможет этот байпас.

Также отдельные производители предлагают и модуль управления насосом теплого пола, который включает насос только тогда, когда открыт хотя бы один из сервоприводов на коллекторе.

Далее рассмотрим приборы и оборудование автоматики. С помощью следующих средств теплым полом можно управлять в дистанционном режиме или полностью автоматизировать его работу.

Комнатный термостат управляющий аппаратурой

Комнатный термостат предназначен для управления оборудованием обогреваемых водяных полов, которое осуществляется в 2-х позициях, — «да», «нет».

При достижении задаваемой температуры термостат либо замыкает, либо размыкает электрическую цепь. Это зависит от принятой производителем схемы управления.

Но чаще комнатный термостат управляет нормально закрытым сервоприводом. Т.е. при достижении заданного порога подается напряжение и сервопривод включается до снятия напряжения.

Обычно пару термостат-сервопривод приобретают от одного производителя, тогда вопроса согласования оборудования не возникает.

Комнатный термостат может размещаться в стандартной распределительной коробке электросети, заделанной в стену и подключается к скрытой проводке. Сам же термостат может быть разных модификаций, в т.ч. электронный или со встроенным механическим датчиком (обычно с большой погрешностью), с выносными датчиками встраиваемыми в стяжку теплого пола.

Пользователь управляет термостатом вращением ручки (настройка температуры), клавишами настройки, а также включения и выключения, прибор снабжается индикатором работы или табло с информацией.
Производитель прилагает и схему подключения термостата к другому оборудованию.

Хронотермостат

Хронотермостат — электронный программируемый прибор с датчиками температуры воздуха в комнате. В отличие от простого термостата снабжен программируемым процессором.

Этим прибором можно задавать температуру в помещении на некоторый период времени вперед, обычно на сутки или на неделю.
Как правило снабжен вшитыми настройками на режимы отопления «комфортный» и «эконом», а также защитой от замерзания теплоносителя.

Управляет, как и обычный термостат, сервоприводом, насосом, выдавая команды «да», «нет».

Термостатическая головка

Термостатическая головка управляет клапаном регулировки температуры смесительного узла, путем воздействия на его шток.
Головка устанавливается на клапане, снабжается выносным датчиком жидкостного типа, с которым соединяется гибкой медной капиллярной трубкой.

Модификации могут быть разные, датчик чаще снимает показания с обратного коллектора теплого пола. Диапазон измеряемых температур чаще в пределах 20 — 60 градусов. Могут настраиваться вручную вращением ручки или сервоприводом по командам термостата.
Как устроен смесительный узел

Сервоприводы

Конструкции могут быть разные, но в системе теплого пола для управления термоголовкой или настроечным вентилем, часто используется импульсный сервопривод. Приводится в движение расширением жидкости в сильфоне при ее нагреве встроенными нагревательным элементом. Рабочее напряжение 220 или 24 В.

Работает по сигналам (выполняет команды) термостатов, контроллеров, или отдельных встроенных датчиков.

Контроллер

Программируемое управляющее устройство. Может выполнять множество функций по обеспечению автоматизации управления теплым полом, в том числе:

• измерение и индикация температуры воздуха в комнатах и теплоносителя;
• обеспечение питания сервоприводов переменным напряжением 24 В и управление ими.

Но главной способностью контролера является обеспечение погодозависимого управления, — вычисление требуемой величины выходного сигнала управления в соответствии с показаниями датчика наружной температуры по заданному пользователем графику зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха.

Впрочем, надобность подобной автоматики для теплого пола (установки контроллера) многими специалистами и пользователями с опытом ставится под сомнение. Насколько нужна погодозависимая автоматика, подробней об автоматизации отопления

А если надобности в подобном управлении нет, то и дорогой контроллер соответственно не нужен.

Схемы управления теплыми полами

Приведена типичная схема теплых полов с элементами автоматики — выносными термостатами расположенными в разных комнатах и сервоприводами установленными на балансировочных кранах коллектора.

При этом термостаты подключены к общему коммутационному устройству, сблокированному с контроллером (защитным) насоса.

Указан байпас с дифференциальным клапаном, который предохраняет насос от поломки, и защитное термореле

На следующих схемах показаны несколько обычных вариантов автоматизации теплых полов.

Термостат, расположенный в комнате, управляет включением насоса теплых полов —

Как будет управляться теплый пол желательно решить заранее, чтобы провести необходимую скрытую проводку по комнатам до завершения строительства.

Выбираем терморегулятор для водяного теплого пола

Теплые полы бывают не только электрическими, но и водяными. Последние целесообразны к выполнению при наличии централизованной системы отопления здания. Но, независимо от метода обогрева, регулировка температуры напольного покрытия требуется всегда. Терморегулятор для водяного теплого пола, речь о котором пойдет в этой статье, позволяет поддерживать оптимальный и экономичный режим работы системы наиболее эффективно.

Как регулируется температура водяных полов

Без понимания устройства водяного пола понять назначение и принцип работы такого регулятора сложно.

Для нагрева напольного покрытия под ним равномерно укладываются трубы, по которым циркулирует теплоноситель. Концы каждой трубы подсоединяются к входу и выходу отопительного коллектора. При наличии радиаторов отопления они подключены туда же.

В помещении может быть один или два контура для нагрева пола. Каждый из них на входе или выходе снабжен вентилем. С помощью него можно изменять количество прохождения по трубе теплоносителя в единицу времени, тем самым регулируя температуру пола.

Горячая вода по трубам движется за счет напора, создаваемого циркуляционным насосом. Манипулируя общим магистральным вентилем можно также регулировать температуру, но это приведет к ее изменению во всех контурах одновременно. Поскольку не все они работают в одинаковых условиях, то такой метод не применяется на практике.

Зачем нужен терморегулятор для теплых полов

Регулированию подлежат все контуры индивидуально. При наличии нескольких помещений, а также нескольких отдельных контуров в одном помещении, задача усложняется. Ее нельзя решить обычными методами – регулированием напора теплоносителя вручную.

Во-первых, системы отопления инерционны. С момента поворота вентиля до стабилизации установившегося значения температуры пола проходит определенное время. Если степень нагрева пользователя не устраивает, придется снова идти и крутить вентиль. А если их много?

К тому же на ощущение комфортной температуры влияют и дополнительные факторы. Общая температура в помещении, наличие сквозняков при его проветривании требуют постоянного внесения корректировок. При недостаточной теплоизоляции пола и стен работа систем отопления зависит от погодных условий. На все это трудно оперативно реагировать владельцу теплого пола.

Коллектор для домашнего отопления

Во-вторых, постоянные резкие действия по ручной регулировке могут приводить к образованию воздушных пробок в системе. При этом часть ее перестает функционировать целиком.

И, наконец, в-третьих: при ручном регулировании никому не придет в голову, уходя на работу, уменьшить температуру, чтобы сэкономить. Ведь по возвращении процесс настройки придется начинать сначала. Даже если запомнить положение вентилей, после месяца таких регулировок владелец смириться с неизбежными потерями и перестанет заниматься экономией.

Работа регулятора для водяного теплого пола

Регулятор температуры для теплого пола механически выполняет те же самые операции. Но делает это непрерывно, основываясь на показаниях датчиков температуры. В итоге малейшее ее изменение безотлагательно парируется незначительным поворотом вентиля, что исключает появление воздушных пробок в системе.

Возможных мест расположения датчиков температуры два. Одно из них – в бетонной стяжке пола рядом с трубами. При таком расположении регулятор стабилизирует температуру поверхности пола, поддерживая ее заданное значение.

Такой метод регулирования подходит для систем, где полы подогреваются дополнительно, а поддержания температуры воздуха в помещении используется отдельный контур с радиаторами отопления. Для мощных и протяженных систем обогрева пола этот метод неэффективен.

Если же отопление полов является единственным средством обогрева помещения, а также при значительном влиянии внешних факторов на ощущение комфорта от теплых полов, то используются терморегуляторы с датчиком температуры наружного воздуха. Поскольку он встроен в корпус регулятора, то к высоте установки устройства управления предъявляются определенные требования.

Датчик температуры воздуха используется в составе мощных систем отопления. Но следует учитывать, что подобная регулировка подразумевает отсутствие сильных потерь тепла.

Совет: Для повышения эффективности теплого пола помещение должно иметь соответствующую теплоизоляцию.

В некоторых моделях используются оба метода контроля температуры: и пола, и воздуха в помещении. Приоритетным для регулятора являются показания комнатного датчика.

Исполнительные устройства

Датчики передают данные о текущей температуре терморегулятору. Он вырабатывает сигнал управления, который по кабелю отправляется на исполнительное устройство – сервопривод.

В этом и есть основное отличие системы управления водяным полом от электрического. Здесь регулятор формирует не постоянный сигнал включения нагревателя, а изменяющееся напряжение управления, поступающее на сервопривод.

Внутри сервопривода находится нагревательный элемент, помещенный в замкнутую емкость, заполненную специальной жидкостью. При повышении температуры она увеличивается в объеме. При этом давление внутри резервуара повышается. Это усилие передается на шток, перекрывающий проточную часть вентиля. При остывании процессы происходят в обратном направлении.

Двухходовой кран с сервоприводом

Таким образом, сервопривод преобразует напряжение управления в степень закрытия вентиля и управляет потоком теплоносителя.

Различают сервоприводы нормально закрытого и нормально открытого типа. Смысл названия в том, какое положение исполнительный механизм займет при отсутствии сигнала управления.

Трехходовой клапан

Есть еще один метод регулирования с использованием трехходового клапана. Он так называется из-за того, что имеет три отверстия для подключения труб. Управление также производится при помощи сервопривода.

В отличие от применения вентилей, управляемых сервоприводами, трехходовой клапан не перекрывает основной поток теплоносителя. Он отводит его часть в обратный коллектор. Какая часть теплоносителя будет уходить в обратку, зависит от положения клапана, заданного сервоприводом.

Трехходовой кран

Система с такими устройствами управления немного сложнее, так как к каждому регулируемому контуру добавляется трубопровод для перелива теплоносителя. При наличии одного единственного водяного теплого пола она вполне себя оправдывает.

Виды терморегуляторов

На пути от датчика до сервопривода устанавливается самый сложный прибор системы – терморегулятор для управления температурой водяного теплого пола. На этом месте могут стоять как простые, так и достаточно сложные и дорогие устройства.

Электромеханические терморегуляторы

Самый простейший вид терморегуляторов. Соответственно – самый дешевый. Из органов управления в них минимум возможного: диск, по окружности которого нанесена цифровая шкала со значениями температуры. Никакой индикации текущего значения регулируемого параметра не предусмотрено. Поэтому увидеть, насколько температура пола или воздуха в помещении соответствует действительности не представляется возможным.

Иногда на панели регулятора присутствует рычажок, переключением которого отопление выключается полностью.

Электронные терморегуляторы

Эти приборы подороже электромеханических. У них имеется дисплей, на котором показывается либо текущее, либо заданное значение температуры. Задание производится путем нажатия на кнопки уменьшения или увеличения параметра.

Отдельный подвид этих изделий – сенсорные устройства. Отличаются они от обычных кнопками, срабатывающими не от надавливания, а от легкого касания. И увеличенной ценой.

Программируемые терморегуляторы

Внешне они похожи на электронные терморегуляторы, так как на передней панели тоже имеется дисплей. Но для управления используется больше кнопок, так как в них заложено множество функций.

Терморегулятор для теплого пола программируемый позволяет изменять заданную температуру в зависимости от времени суток или дней недели. Это дает возможность снижать интенсивность или даже полностью выключать отопление тогда, когда оно не требуется.

Например, утром по будним дням вся семья покидает дом: дети отправляются в садик или школу, взрослые – на работу. Нет смысла тратить тепловую энергию на поддержание рабочей температуры в помещении, она никому не нужна.

В установленное время, незадолго до возвращения жильцов в родные стены, таймер регулятора снова вернет систему в требуемый режим работы. Манипулируя установками температуры в разные времена года, можно добиться максимально возможной экономии.

Среди программируемых устройств есть вариации с управлением от пульта ДУ, возможен также доступ к настройкам от компьютера, планшета или мобильного телефона через сеть Wi-Fi. Соответственно, с увеличением количества возможностей растет и цена, которая и без того превышает стоимость ранее описанных устройств.

На заметку: Комфорт всегда стоит денег. Чтобы начать на чем-то экономить, вначале потребуются дополнительные капиталовложения.

Кроме того, некоторые программируемые регуляторы позволяют управлять работой нескольких контуров обогрева одновременно. Причем стабилизация температуры происходит в каждом контуре независимо от других. Эти приборы называют мультизональными.

Радиоэлектронные устройства

Все перечисленные выше терморегуляторы являются проводными устройствами. Для связи датчика с регулятором, регулятора с сервоприводом, подачи питания на схему управления используются кабельные линии. А их нужно прокладывать по стенам или внутри них.

Но иногда это оказывается невозможным или не эстетичным. Специально для таких случаев разработаны устройства, в которых кабели заменены передатчиками и приемниками радиосигналов управления.

Электрические сигналы в такой системе передаются беспроводным путем. Стоимость оборудования очень высока, поэтому целесообразно использовать его только в тех случаях, когда прокладка кабельных линий действительно невозможна. Либо владелец способен значительно переплатить за комфорт.

Критерии выбора терморегуляторов

Если в единственном помещении для обогрева полов установлен только один контур отопления, мультизональный терморегулятор не нужен. Это небольшие по площади комнаты, к которым относятся, в основном, санузлы и ванные. Здесь достаточно и простого электромеханического регулятора.

Его же стоит применить и в случаях, когда устанавливать температуру будут неподготовленные пользователи, например, пожилые люди. Всего одна регулировка, да к тому же еще и механическая, позволит им управлять нагревом пола, не сильно вдаваясь в нюансы и тонкости работы с электронными устройствами.

Поскольку электромеханические регуляторы сложно сломать, их использование показано в семьях с маленькими детьми.

В случаях с обогревом больших площадей обойтись одним контуром для качественного прогрева пола невозможно. Поэтому и термостаты должны использоваться мультизональные.

Если к тому же предполагается греть полы в нескольких комнатах или во всем доме, впору задуматься о централизации управления системой. Но в этих случаях нужно заранее предусмотреть трассы для соединения датчиков температуры с блоком управления. Получается целый проект, который еще и должен стыковаться с расположением трасс электропроводки. Поэтому решение такой задачи возможно только во время строительства или капитального ремонта помещений. Интересна возможность интеграции управления нагревом теплых полов в систему «умного дома».

Но в централизации управления есть и свои минусы. Для людей, проживающих в каждой конкретной комнате, бывает более удобным наличие персонального терморегулятора только для нее.

Если вы хотите экономить, снижая температуру нагрева полов или отключая вовсе отопление в то время, когда в доме никого нет, нужно выбрать терморегуляторы с возможностью программирования этих событий. Но актуальным это будет только тогда, когда эти события случаются регулярно, а не эпизодически.

Монтаж системы управления подогревом полов

Система управления нагревом монтируется одновременно с трубопроводами и запорной арматурой. Связано это, в основном, с необходимостью установки датчика температуры в бетонную стяжку вместе с трубами.

Если терморегулятор работает только с датчиком температуры в полу, установить его можно в любом удобном месте, например, у входа в помещение рядом с выключателем освещения. Если же он при помощи встроенного датчика измеряет и температуру в помещении, то к месту его установки предъявляются дополнительные требования:

• рядом не должно быть локальных источников высокой или низкой температуры;
• на регулятор теплого пола не должен падать свет от солнца;
• при проветривании помещения мимо него не должен проходить поток воздуха;
• он не должен оказаться в зоне действия систем вентиляции или кондиционера;
• терморегулятор устанавливается на высоте от пола более 120 – 150 см.

Инструкция по установке и монтажу для конкретной модели даст более полную информацию о том, в каком месте и каким образом установить термодатчик для теплого пола. В любом случае ее стоит подробно изучить, чтобы избежать ненужных ошибок.

Почти все терморегуляторы устанавливаются в нишу в стене. Это означает, что провода к датчику и кабели к системе электропитания и к сервоприводам тоже придется укладывать в углубления в стенах – штробы. Этот процесс неплохо совмещается с монтажом скрытой электропроводки помещения.

Важно: В любом случае при прокладке штроб нужно четко знать расположение кабельных линий в стенах. Иначе вслед за монтажом теплого пола потянется и ремонт электропроводки!

Поэтому для выполнения монтажных работ по обустройству водяного теплого пола своими руками вам потребуются навыки как сантехника, так и электрика. Если какие-то из них отсутствуют, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Но, даже если всю эту работу будут выполнять специально обученные люди, сведения, полученные при прочтении этой статьи, помогут вас четко сформировать свои требования.