Зачем устанавливать автоматизированный узел управления отоплением

Автоматизированный узел управления отоплением поможет вам решить две задачи:

• обеспечить оптимальную температуру внутри здания и
• сократить затраты на отопление.

В нашем обзоре узлов управления системой отопления вы узнаете:

Автоматизированный узел управления отоплением

Как это работает

Принцип действия узла управления системой отопления очень простой:

Когда температура снаружи понижается, например до -20 °С узел управления отоплением подает больше тепла в помещения, поддерживая, тем самым, температуру внутри помещений на необходимом уровне, например +20 °С.

Когда температура снаружи повышается, например до +5 °С, узел погодного регулирования, как его еще называют, подает меньше тепла в помещения.

Тем самым, потребления тепла сокращается, а температура в помещениях остается на необходимом нам уровне, например, +20 °С и не возрастает до +28 °С, как это часто бывает во время резкого потепления.

Температура не возрастает до +28 °С

А если по научному, то узел погодного регулирования предназначен для обеспечения и поддержания требуемой температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, в зависимости от температуры наружного воздуха.

Основные плюсы установки автоматизированного узла управления отоплением

Как мы уже говорили, целью данного энергосберегающего мероприятия является оптимизация потребления тепловой энергии в здании, а именно:

• существенное снижением затрат на теплоснабжение зданий и сооружений,
• повышении качества и надежности теплоснабжения,
• автоматическое регулирование подачи тепла в здания и сооружения,
• возможность дистанционного контроля параметров теплоносителя и режимов работы теплоснабжающего оборудования,
• возможность, без дополнительных затрат, перенастроить работу системы отопления, например, после утепления фасадов, замены окон, ремонта здания,
• автоматизация системы учета потребления тепловой энергии.

Как показывает практика, автоматизированный узел управления (АУУ) позволяет экономить около 25% – 37 % тепловой энергии и обеспечивать комфортные условия проживания в каждом помещении.

Когда целесообразно устанавливать АУУ — примеры и расчет срока окупаемости

Давайте рассмотрим 3 примера установки узла учета и рассчитаем срок окупаемости данного мероприятия.

Все примеры из реальной жизни и базируются на энергетических обследованиях, которые мы провели.

И так, у нас три административных здания (офисы):

• Здание 1 площадью 1300 м2
• Здание 2 площадью 4800 м2
• Здание 3 площадью 18500 м2

Все три здания находятся в Москве.

Вот основные итоги установки узла управления системы отопления:

Площадь м2	Общий расход тепла за отопительный период до установки АУУ	Общий расход тепла за отопительный период после установки АУУ	Сокращение потребления тепла Гкал	Стоимость Гкал тыс. руб. (2018 г.)	Экономия за отопительный период тыс. руб.
Здание №1	1 300	340	266	74	2,0	148
Здание №2	4 800	550	418	132	2,0	264
Здание №3	18 500	4 400	3 720	680	2,0	1 360

Как видно из таблицы, установка узла управления отоплением помогла сократить потребление тепла за отопительный период на:

• Здание №1 – 74 Гкал,
• Здание №2 – 132 Гкал,
• Здание №3 – 680 Гкал.

Столь существенная разница в сокращении потребления обусловлена, в основном:

• размером зданий (площадь и этажность)
• количеством часов эксплуатации,
• назначением.

В следующей таблице указаны:

• экономия тепла за отопительный период (из расчета стоимость 2 тыс. руб. за Гкал)
• стоимость установки и монтажа узла управления отоплением и
• срок окупаемости.

Экономия за отопительный период тыс. руб.	Стоимость АУУ (оборудование и монтаж)	Простой срок окупаемости лет
Здание №1	148	1 556	10,5
Здание №2	264	1 856	7,0
Здание №3	1 360	2 000	1,5

Основной вывод, который мы можем сделать из расчета срока окупаемости АУУ

Автоматизированный узел управления отоплением целесообразно устанавливать в зданиях со значительным потреблением тепловой энергии и в зданиях с перетопами.

В небольших зданиях и зданиях с малым потреблением тепловой энергии автоматизированный узел управления отоплением будет окупаться очень долго или не окупиться никогда.

В небольших зданиях более целесообразно произвести ревизию элеваторных узлов или их установку, а также установить систему балансировочных клапанов на главных стояках системы отопления.

Узел управления системы отопления

Почему более выгодно устанавливать АУУ в зданиях с большим потреблением тепла?

Узел управления отопления стоит примерно одинаково для больших и малых зданий (разница стоимости оборудования и монтажа – 20%-30%).

В то же время, в здании больших размеров можно сэкономить в 5-10 раз больше тепловой энергии, чем в здании малого размера.

В нашем примере мы видим:

• Узел управления отоплением окупается за 10,5 лет в здании №1, площадью 1 300 м2 и потреблением тепла 340 Гкал до установки АУУ.
• Такой же узел окупается за 1,5 лет в здании №3, площадью 18 500 м2 и потреблением тепла до установки АУУ 4 400 Гкал.

Наш анализ и расчет не являются универсальными.

Они лишь дают вам основное понимание, в каких зданиях целесообразней устанавливать автоматизированные узлы управления отопления.

Мы рекомендуем делать расчет целесообразности и срока окупаемости узла управления отоплением индивидуально для каждого здания, исходя из конкретных обстоятельств и условий.

Как происходит установка автоматизированного узла управления системой отопления

Принципиального изменения схемы теплоснабжения здания при установке автоматизированного узла управления системой отопления (АУУ) не происходит.

В отличие от элеваторных узлов, устанавливаемых на каждой секции дома, АУУ монтируется, как правило, один на здание.

Присоединение узла управления выполняется после узла учета тепловой энергии.

Узел погодного регулирования включает в себя следующие элементы:

• управляющий элемент,
• регулирующий клапан с исполнительным механизмом,
• циркуляционный насос,
• датчики температуры наружного воздуха,
• датчики температуры в помещении.

Управляющий элемент узла погодного регулирования позволяет вручную менять настройки, определяющие режим работы системы отопления, и позволяющие поддерживать различную температуру в здании в различное время.

Например, в административных зданиях в выходные и праздничные дни можно снижать температуру воздуха внутри до +12 °С.

В рабочие дни температуру можно повышать до +18 °С.

Схема и общий вид автоматизированного узла погодного регулирования представлены на рисунках ниже.

В схеме предусмотрено:

• автоматическое переключение между основным и резервным насосом при отказе одного из насосов,
• возможность введения гибкого графика регулирования температуры воздуха в помещениях с учётом ночного времени, выходных и праздничных дней на весь отопительный сезон,
• обязательный контроль температуры обратного теплоносителя,
• поддержание температурного графика.

Регулирование температуры системы отопления происходит путем изменения пропускной способности клапана и подмешивания сетевой воды при помощи циркуляционного насоса.

В процессе работы контроллер:

• периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, датчик воздуха внутри помещения (если он есть) и датчик наружного воздуха,
• обрабатывает полученную информацию и
• формирует управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму на открытие или закрытие.

Управляющее воздействие от контроллера изменяет величину открытия проходного сечения регулирующего клапана.

При отсутствии датчика воздуха внутри помещения главным приоритетом регулирования является поддержание температурного графика.

Эффективное применение автоматизированных узлов учета

Применение АУУ наиболее эффективно:

• в зданиях большого размера с существенным теплопотреблением,
• в домах присоединенными к городским тепловым сетям,
• в зданиях с недостаточным перепадом давления в системе центрального отопления и с обязательной установкой насосов центрального отопления,
• в зданиях с децентрализованным горячим водоснабжением и центральным отоплением.

Выводы

И так, автоматизированный узел управления отоплением позволит вам:

1. Использовать на нужды отопления только необходимую для этого тепловую нагрузку.

При этом, в случае ее избытка (в периоды «перетопа»), уменьшать подачу теплоносителя вплоть до полной остановки расхода с обеспечением циркуляции горячей воды во внутреннем контуре за счет насоса.

В эти периоды УУТЭ будет фиксировать отсутствие внешнего теплопотребления.

2. Выровнять температуру нагрева радиаторов на всех этажах здания при любой схеме разводки трубопроводов за счет принудительной циркуляции.

3. Обеспечить более равномерный прогрев стояков отопления за счет сохранения насосом требуемого уровня циркуляции при проведении постоянной регулировки.

4. Поддерживать более высокую температуру в помещениях при температуре наружного воздуха ниже расчетного минимума и не выдерживании требуемого при этом температурного графика теплоисточником за счет увеличения расхода на внутреннем контуре.

Обзор способов организации управления отоплением: программаторы, контроль через интернет и СМС оповещения

Отопительная система любого типа в обязательном порядке должна содержать управляющие компоненты. Это могут быть простые механические устройства, стабилизирующие давление и температуру. Но они малоэффективны для автоматизации теплоснабжения. Поэтому рекомендуется рассмотреть управление системой отопления дома разными способами: с помощью электронных контроллеров и специализированных аппаратных средств.

Принципы организации «умного» отопления

Современный блок управления отоплением дома – это сложный электронный комплекс, соединенный в единую сеть со всеми компонентами системы. Он выполняет регулировку их параметров с помощью встроенных блоков контроля.

Для того чтобы система управления отоплением дома была по-настоящему эффективной необходимо правильно подобрать ее элементы. Они характеризуются набором опций и возможностью организации трехсторонней связи между пользователем, электронным блоком контроля и отопительными компонентами.

Что нужно учитывать при выборе конкретной системы контроля? Существует несколько основополагающих параметров, которые характеризуют любое управление отоплением:

• Возможность подключения к электронным блокам котла электрических термостатов, датчиков температуры и давления;
• Гибкость настройки. Так, система Arduino управления отоплением имеет открытый программный код, что дает возможность адаптировать ее для конкретного автономного теплоснабжения;
• Изменение текущих значений отопления в зависимости от внешних факторов – температуры в помещении на улице, возникновение аварийной ситуации, отсутствие теплоносителя;
• Установленное дистанционное управление отоплением для удаленного изменения параметров в системе.

Правильно составленная схема узла управления системы отопления имеет централизованный характер. Т.е. на ответственных участках магистрали, котле и радиаторах отопления останавливаются управляющие элементы – терморегуляторы, контроллеры. Они же подключаются к единому управляющему узлу. Он называется программатором или устройством для контроля работы теплоснабжения.

Для создания эффективной системы управления у котла должен быть электронный блок работы, который содержит клеммы для подключения к внешнему программатору.

Программаторы и терморегуляторы – основные элементы управления отоплением

Для организации автономного теплоснабжения понадобятся электронные устройства. Они могут иметь пульт управления котлом отопления, возможность одновременного изменения паромеров в нескольких подключаемых компонентах.

Эти устройства называются программаторами или электронными терморегуляторами. Как и другие аналогичные приборы, они могут иметь управление отоплением по СМС или интернет. Но это лишь дополнительные функции. Для выбора оптимальной модели необходимо знать основные функциональные качества программатора:

• Число подключаемых контуров. Может варьировать от 1-го до 12. Дополнительно устанавливается модуль для увеличения количества разъемов;
• Режимы работы системы. В зависимости от настроек можно устанавливать управление радиаторами отопления в экономичном режиме, нормальном и комфортном;
• Подключаемый модуль — управление отоплением по телефону. GSM станция передает требуемую информацию через СМС — температуру теплоносителя, оповещение об аварийном режиме и т.д.;
• Наличие радиопередатчиков для создания беспроводных каналов связи между подключаемыми компонентами отопления.

В совокупности установленное оборудование называется рамка управления отоплением. Она может состоять из компонентов с различным функционалом. Одинаковым остается назначение – возможность автоматического или полуавтоматического изменения параметров теплоснабжения.

Но помимо локальных устройств есть и зональные, устанавливаемые на конкретные компоненты — котлы, радиаторы. Осуществляя управление отоплением через интернет с помощью этих приборов, можно регулировать степень нагрева воды в системе, температурный режим в конкретной батарее. Зачастую такие устройства называют не программаторами, а электронными терморегуляторами.

Они отличаются более доступной стоимостью и простотой монтажа. Для терморегуляторов не нужен шкаф управления отоплением, что снижает трудоемкость обустройства. В некоторых случаях возможно подключение нескольких терморегуляторов к единому блоку управления.

Что нужно учитывать при составлении бюджета «умного» отопления? Помимо стоимости управляющего элемента нужно знать ориентировочную цену на расходные материалы – коммуникационные провода, щит управления отоплением. Последний необходим при установке системы из нескольких блоков – программатора, GSM модуля, расширительных планок для дополнительных контакторов.

Модель	Назначение	Стоимость, руб.
Computherm Q3	Проводной терморегулятор	1625
Computherm Q3 RF	Беспроводной терморегулятор	3367
PROTHERM Kromschroder E8.4401	Программатор. Управление 4-мя котлами, ГВС, 15 контурами отопления	34533
Щит управления отоплением	УЗО, блоки контроля котла, подключение к датчикам температуры	От 7000

Также важно учитывать месторасположение — ящик управления отоплением должен быть установлен в доступном месте. Не рекомендуется его монтаж в котельной, хотя по трудоемкости это самый простой вариант. Лучше всего выполнить монтаж в жилой комнате. Тогда будет возможность намного чаще контролировать и изменять параметры системы.

Модели программаторов отличаются количеством подключаемых компонентов системы. Они называются управляющими контурами.

Модули для дистанционного контроля теплоснабжения

Для организации системы управления отоплением дома необходимо позаботиться о возможности удаленного контроля. Обеспечить эту функцию помогут специальные модули. Чаще всего они не входят в стандартную комплектацию программаторов и терморегуляторов.

После приобретения блока управления отоплением дома следует правильно выбрать коммуникационное устройство. В зависимости от технических требований оно может обеспечивать следующие виды связи пользователя и управляющего элемента:

• GSM контроль. Данные передаются с помощью сотовой связи. Фактически это стационарный телефон с функциями формирования, отправки, получения и обработки СМС сообщений;
• Подключение через интернет. Характеризуется более расширенным функционалом и практически не ограничивается территориально. В этом случае пультом управления котлом отопления может быть планшет, ноутбук или любой ПК с установленным специальным программным комплексом.

Для этого программатор должен иметь гибкую настройку. Такой возможностью обладают системы Arduino, осуществляемые управление отоплением. Фактически они могут быть адаптированы для любой схемы, начиная от контроля работы вентиляции и заканчивая сложными производственными комплексами.

При выезде за границу не рекомендуется активировать роуминг для контроля отопления через GSM модуль. Это повлечет большие затраты. Лучше всего перепоручить контроль за теплоснабжением знакомому или родственнику.

GSM блок управления котлом

Самый простой и относительно доступный способ контролировать работу котла – установка управления отоплением по СМС. Для этого приобретается отдельный блок, который подключается к программатору или терморегулятору. Некоторые модели уже имеют подобную функцию.

На этапе выбора дистанционного управления отоплением следует определиться со способом передачи данных через сеть GSM. Это во многом зависит от возможностей конкретной модели телефона, а также встроенных функций блока передачи данных.

Проще всего можно получать сообщения в виде СМС. Установленный в рамку управления отоплением блок будет передавать следующие данные:

• Падение температуры и давления ниже (выше) критического уровня;
• Аварийный отказ в работе котла – отключение электропитания, отсутствие энергоносителя. При этом возможна передача кода ошибки и ее описания.

Блок со встроенным модулем СМС оповещений

Для обратного управления отоплением по телефону необходимо отправлять СМС определенного формата. С их помощью можно настраивать уровень температуры, инициировать запуск котла после аварийного отключения. Также во многих моделях встроена функция отсрочки команды. Т.е. передается значение какого-либо параметра, и указывается время активации котла для его достижения.

При этом важно помнить, что полученные данные могут расходиться с фактическими. Для эффективного управления радиаторами отопления необходимо знать степени погрешности следующих устройств:

• Температурных датчиков. Показания большинства электронных моделей имеют погрешность ±0,5°С;
• Шаг изменения температуры в терморегуляторе. Он может составлять от 0,2°С до 0,5°С.

На практике это действительно необходимо при установке отопления в режим анти замерзания, когда уровень нагрева теплоносителя поддерживается на уровне +5°С. Это позволяет сэкономить на затратах энергоносителя и при этом избежать аварийных ситуаций.

Для установки блока GSM не нужно приобретать специальный шкаф управления теплоснабжением. Управление этим устройством выполняется редко – поэтому можно ограничиться монтажом закрытого щита.

Контроль отопления через интернет

Управление отоплением через интернет имеет все плюсы, свойственные контролю теплоснабжения с помощью СМС сообщений. Однако возможность получать большее количество информации сказывается на качестве теплоснабжения.

Функции блока управления отоплением коттеджа при подключении к сети интернет имеют ряд преимуществ. Главным из них является возможность установки специальных программных комплексов. Они интегрируются в ноутбук, смартфон или любой другой вид персонального ПК. При этом дистанционное управление теплоснабжением отличается следующими возможностями:

• Удобный интерфейс. Чаще всего он рассчитан под операционные системы смартфонов. Но при небольшой доработке может быть установлен и в компьютер;
• Нет ограничения по количеству подключаемых пользователей, как в СМС блоках;
• Возможность настройки параметров и любой точки, где есть интернет. В этом случае нет необходимости включать роуминг. Исключением составляют услуги интернет от мобильных операторов.

Важно правильно осуществить предварительную настройку пульта дистанционного управления котлом отопления. Для этого рекомендуется сначала сверить фактические показания системы после их изменения. Это необходимо для калибровки системы.

Некоторые модели интернет блоков, установленные в рамку управления отоплением, имеют ограничения по операционным системам. Чаще всего используется ОС Android или IOS.

Советы по организации дистанционного управления отоплением

В большинстве случаев можно сделать систему управления отоплением коттеджа самостоятельно. Это осуществимо только при правильном выборе компонентов системы. Т.е. сначала нужно проанализировать состояние и возможности уже установленного оборудования.

У классической схемы узла управления отопительной системой есть один блок контроля, который соединен со всеми элементами теплоснабжения. Программатор должен соответствовать следующим требованиям:

• Количество подключаемых клемм и их конфигурация должна совпадать с аналогичными узлами коммуникации котла и терморегуляторов. В противном случае управление теплоснабжением по СМС будет невозможно. В случае надобности приобретаются адаптеры;
• Максимальная удаленность пользователя от блока контроля. Если это расстояние не превышает 300 м – можно приобрести модели с рудоуправлением. Для увеличения площади связи рекомендуется пользоваться управлением отоплением по мобильному телефону или интернет;
• Возможность самостоятельно (или с помощью специалистов) устанавливать дополнительные параметры работы. Это осуществляется с котроллером на базе плат управления отоплением;
• Подключение блока автономного электропитания. Для этого необходим достаточно большой ящик управления системой отопления. Данный параметр учитывается при выборе места установки блока контроля в доме.

Не нужно забывать о возможности управления отопительными радиаторами. Это может осуществляться с помощью локальных устройств – механических терморегуляторов. Они имеют невысокую стоимость, но не могут быть подключены к общей электронной системе контроля.

Если отопление также выполняет функцию горячего теплоснабжения – необходимо, чтобы в программаторе была функция управления этим участком.

Управление централизованным отоплением

Для централизованного теплоснабжения схема управления будет намного сложнее. Она может включать в себя несколько узлов – обустроенный шкаф контроля отоплением в центральной котельной, блок распределения теплоносителя в многоквартирном доме.

В этом случае управление отоплением через сеть интернет практически не используется. Исключения составляют счетчики учета тепла, которые передают показания расхода теплоносителя непосредственно в управляющую компанию.

В свою очередь, для потребителя не важно знать особенности обустройства управления отоплением. Каждый потребитель тепла в многоквартирном доме должен быть ознакомлен с нормами обеспечения теплоснабжением жилых зданий:

• Диапазон температур в жилых помещения – от +18 до +22°С;
• Возможно превышение нагрева не должно быть более 4°С;
• Снижение температуры — не ниже 3°С.

Если эти показания выходят за значение нормы – необходимо обратиться в управляющую компанию. Систематическое нарушение режима работы отопления может быть связано с устаревшим оборудованием контроля. Единственный выход – установка электронного блока контроля централизованного теплоснабжения.

При выборе программатора для автономного отопления нужно учитывать, что подавляющее большинство моделей чувствительно к перепадам напряжения в сети. Поэтому рекомендуется установка стабилизатора напряжения.

С примером установленного управления отоплением можно ознакомиться при просмотре видеоролика: