Основы регулирования системы отопления

Данная статья открывает цикл материалов, который буден посвящен различным аспектам регулирования систем отопления — проектированию, расчетам, используемому оборудованию и сферам его применения. В этой статье остановимся на целях, общих принципах и особенностях регулирования систем водяного отопления.

Задачи регулирования в системах отопления.

Основной целью регулирования отопления является поддержание заданной температуры в помещении при изменяющихся внешних условиях. То есть, вне зависимости от уличной температуры, силы ветра, влажности и прочих условий, в нашем доме должен поддерживаться заданный тепловой комфорт.

Упрощенно, понятие процесса регулирования системы отопления можно охарактеризовать следующим образом:

Регулирование системы отопления – это комплекс мер по максимальному приближению теплоотдачи отопительных приборов к текущей потребности объекта в тепле для поддержания требуемой внутренней температуры при постоянном изменении внешних условий.

Так как в системах водяного отопления нужную нам температуру, как правило, обеспечивают приборы отопления (радиаторы, конвекторы, водяные теплые полы и т.д.), то для поддержания заданной температуры теплоотдача отопительных приборов должна иметь возможность изменяться в зависимости от изменений внешних условий. Если не рассматривать механическое ограничение теплоотдачи отопительного прибора, которое до сих пор иногда применяется в конструкции конвекторов (воздушная заслонка на конвекторе с кожухом), основными способами изменения теплоотдачи являются изменение расхода теплоносителя через прибор и/или изменение температуры теплоносителя.

Таким образом, главная цель регулирования — поддержание требуемой температуры в помещении трансформируется в две основные частные задачи:
— обеспечение расчетного расхода теплоносителя через приборы отопления;
— задание требуемой температуры теплоносителя.

Кроме того, нужно иметь в виду, что в процессе регулирования, как правило, меняются гидравлические режимы работы системы, что может приводить к нарушению стабильности работы и появлению нежелательных шумов. Поэтому в системе регулирования должны быть предусмотрены меры по предотвращению этих негативных явлений.

Суть процесса регулирования отопления.

В общих чертах, процесс регулирования заключается в том, что величина регулируемого параметра находится под постоянным контролем и сравнивается с каким-то заданным значением этого параметра или величиной другого параметра. И в зависимости от их значения подвергается регулированию. Назовем совокупность элементов и алгоритмов регулирования, участвующих в этом процессе регулировочным контуром. Стоит сразу отметить, что таких контуров в системе отопления может быть достаточно много. Примерами таких регулировочных контуров являются поддержание температуры в помещении с помощью отопительного прибора по комнатному термостату или с помощью термостатического клапана на радиаторе отопления, регулирование котловой температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, поддержание заданной температуры теплоносителя в водяном теплом поле и так далее.

Замкнутый регулировочный контур

Рассмотрим простейший замкнутый регулировочный контур, состоящий из прибора отопления, комнатного термостата, выполняющего функции измерительного устройства и контроллера, а также сервопривода с термостатическим клапаном, в качестве исполнительного устройства.

Рис. Замкнутый процесс регулирования в системе отопления

В рассматриваемом контуре регулируемый параметр – температура воздуха в помещении (х), которая формируется под воздействием прибора отопления и некого возмущающего воздействия, например, открытого окна. Для примера, заданное на термостате значение температуры (w) примем равным 23°С, а значение временно сформировавшейся температуры – равным 21°С. Температура воздуха постоянно контролируется измерительным устройством, в качестве которого может служить датчик температуры, встроенный в комнатный термостат. Результат измерения передается на контроллер, который в нашем примере также встроен в термостат. Контроллер сравнивает измеренное значение (21°С) с заданным (23°С) и при наличии рассогласования, подаёт управляющий сигнал на сервопривод на открытие, либо закрытие термостатического клапана. Исполнительное устройство формирует управляющее воздействие (в нашем случае увеличение расхода теплоносителя) на радиатор отопления, вследствие чего его теплоотдача увеличивается и повышает температуру воздуха в помещении. Таким образом образовался замкнутый регулировочный контур, в котором температура в помещении является и регулируемым и контролируемым параметром, и в процессе регулирования влияет сама на себя.

Открытый регулировочный контур

Рассмотрим другой пример контура регулирования, достаточно распространенного в современных системах отопления. Это — так называемый, открытый контур.

Рис. Пример открытого регулировочного контура

Особенность открытого регулировочного контура заключается в том, что, в отличие от закрытого контура, контролируемая и регулируемая величины относятся к различным параметрам. В данном примере контролируемая величина — это температура наружного воздуха, регулируемая — температура теплоносителя, подаваемая в контур теплого пола.

Принцип работы такой схемы регулирования заключается в следующем. Температура наружного воздуха (контролируемая величина) регистрируется датчиком (1), в результате чего формируется сигнал (Y), уровень которого зависит от измеренной температуры. Сигнал поступает на измерительный модуль контроллера (2) (в нашем примере контроллер встроен в котел отопления). Одновременно с помощью датчика (3) регистрируется температура теплоносителя в контуре теплого теплого пола (регулируемая величина), сигнал (х) от которого также передается в измерительное устройство. В контролерре происходит оценка того, насколько температуры (уровни сигналов) соответствуют настройкам. Обычно, соответствие контролируемой и регулируемой температур задается с помощью диаграмм. И в случае выявления несоответствия, подается управляющий сигнал (Z) на сервопривод трехходового клапана (4), в результате чего изменяются пропорции смешения горячего и остывшего теплоносителя и, таким образом, изменяется температура в контуре теплого пола.

Индивидуальная система отопления — лучший выбор для дома и квартиры

Централизованная подача тепла в зимний период все больше теряет свою актуальность по сравнению с индивидуальной системой отопления. Если раньше автономное оборудование устанавливалось преимущественно в частных домах, то сейчас на него стали переходить и жители многоэтажек. Обустроить собственную небольшую котельную сможет каждый желающий, но сначала нужно узнать про все нюансы, связанные с этим процессом.

Особенности индивидуальной отопительной системы

В зависимости от топлива, предназначенного для обогрева помещения, можно установить систему отопления, работающую на электричестве, газе, воде или твердом топливе. Выбор определяется типом жилища, стоимостью оборудования и особенностью эксплуатации. Учитываются также интересы соседей в многоквартирном доме.

Хотя вариантов для обустройства автономного отопления в квартире меньше, чем для частного дома, выбор остается достаточно большим. Оптимальным вариантом, в котором идеально сочетается соотношение цена-качество, остается монтаж двухконтурного газового котла и подключение его к централизованной системе газа и воды. Если нужды в горячей воде нет, то рациональней будет отдать предпочтение одноконтурному устройству. Такое отопление работает полностью автономно и экономно.

Электрическое отопление также подойдет для установки в квартире. Кроме котла на электричестве могут работать тепловой насос, система «теплый пол» или конвектор. Эти варианты можно совмещать, включать попеременно или все вместе.

По варианту монтажа котлы делятся на напольные и настенные. Первые работают более эффективно, но требуют отдельного помещения, поэтому для квартиры это не лучший вариант. Рекомендуется отдать предпочтение настенному оборудованию с коаксиальным дымоходом.

Достоинства и недостатки системы индивидуального отопления в квартире

Основной плюс автономного отопления — полная независимость от центрального отопления. Общие котельные не могут похвастаться эффективностью и бесперебойностью. Индивидуальная система работает «на хозяина» и обладает следующими преимуществами:

• возможность отапливать дом даже в период межсезонья, когда центральная котельная или еще не включилась, или уже отключилась, а температура за окном далека от высокой;
• выбор комфортной температуры и поддержание ее на установленном уровне;
• некоторые модели котлов оснащены несколькими режимами работы и дистанционным управлением. Например, снижение градуса, когда дома никого нет и его повышение как раз к приходу жильцов;
• оптимальный расход энергии, что позволяет значительно экономить на оплате коммунальных услуг;
• установка двухконтурного котла увеличит экономию и даст возможность отказаться от централизованной подачи горячей воды, которая часто подается с перебоями.

Индивидуальная система отопления позволить экономить на тепле

Есть у автономного обогрева свои недостатки и касаются они в основном его подключения. Переход на индивидуальную систему отопления должен согласовываться со специальными службами. Кроме этого, необходимо подготовить определенный пакет документов для отказа от централизованной подачи тепла, создать проект на подключение собственной системы и получить разрешение на установку соответствующего оборудования. В частном доме для монтажа котла потребуется оборудовать отдельное помещение с хорошей вентиляцией. Главный минус состоит в стоимости перехода на индивидуальное отопление. В смету войдет оформление документов, покупка котла и сопутствующих коммуникаций, а также расходы на установку и подключение оборудования.

Еще один недостаток заключается в возможном сбое в работе котла. Перепады напряжения в электросети, некачественный теплоноситель и снижение давления в газовом контуре становятся причинами отключения или поломки оборудования.

Несмотря на большие затраты и риски, автономная система отопления гораздо выгодней централизованной и очень быстро себя окупает. При соблюдении правил безопасности и эксплуатации, отопительный котел прослужит не один десяток лет.

Пакет необходимых документов

Функциональные показатели централизованной подачи тепла, постоянные аварии в теплосетях, теплоноситель одинаковой температуры независимо от уличных погодный условий и все это наравне с достаточно высокими тарифами толкает людей переходить на индивидуальные системы. Потребитель имеет полное право на отказ от услуг государства, если у него нет долгов пред коммунальными службами. Владельцам частных домов намного проще, т. к. переход на автономный обогрев никак не скажется на соседях. К тому же разработать схему подключения можно уже на этапе строительства дома.

Первое, что нужно сделать хозяину квартиры, получить одобрение газовой и отопительной служб об отключении конкретной квартиры от централизованной подачи услуг. Далее у специалистов заказывается проект с расчетами и заключениями, подтверждающими, что отключение централизованного отопления в квартире не отразится на работе всей системы. Далее в местную администрацию подается следующий пакет документов:

• ходатайство о проведении перепланировки в жилище;
• документ, подтверждающий владение квартирой;
• техпаспорт на квартиру;
• справка о составе семьи;
• разработанный проект;
• пакет технической документации на подключение индивидуальной системы.

В случае отказа административные органы руководствуются действующими нормами и правилами. Если перепланировка нарушает комфортное проживание других жильцов дома, разрешение на подключение индивидуального отопления в квартире не выдается.

Газовое отопление в квартире

Отопление газом на сегодняшний день считается самым выгодным в связи с его низкой стоимостью в сравнении с другим видом топлива. Для установки в квартире самый оптимальный вариант — настенный двухконтурный котел с закрытой камерой сгорания.

В газовом агрегате в обязательном порядке должно присутствовать автоматическое отключение в случае затухания пламени, отсутствия электропитания, снижения давления в системе или неполадках в дымоотводе. Также рекомендуется отдавать предпочтение устройствам, которые работают при максимальной температуре теплоносителя в 95 градусов и мощности не более 1 мПа.

При подаче заявления на подключение автономного отопления должен быть указан тип котла — одноконтурный или двухконтурный. В выборе места установки предпочтение отдается внешней стене с окном. Так будет легче обеспечить вентиляцию и обустроить горизонтальный дымоотвод.

Отдельного внимания заслуживает помещение, в котором планируется устанавливать газовый котел. Есть несколько требований, обязательных к соблюдению:

• оборудование устанавливается только в нежилом помещении с площадью не менее 4 кв. м.;
• должна присутствовать дверь шириной не меньше 80 см, ограждающая комнату с котлом от других помещений;
• должно присутствовать окно, выходящее на улицу;
• между котлом и мебелью должно быть определенное расстояние. То же самое касается и других газовых приборов, например, плиты, которая должна быть удалена от агрегата на 30 см;
• поверхности, соприкасающиеся с котлом, должны быть из негорючих материалов.

Несоблюдение данных требований приведет к отказу комиссии на ввод в эксплуатацию отопительного оборудования.

Варианты автономного электрического отопления

Работа индивидуальной системы отопления на электричестве возможна в двух вариантах: прямом и опосредованном. Выбор того или иного должен быть основан на характеристиках каждого.

Электрическое отопление прямого обогрева

При прямом обогреве электрическая энергия напрямую будет преобразовываться в тепловую. Есть несколько систем, которые возможно обустроить в квартире.

1. Установка радиаторов или конвекторов. Первые представляют собой устройства, функционирующие на минеральном масле. Их работу можно контролировать за счет установленного регулятора температуры. Некоторые модели оснащены автоматикой. Преимущества радиаторов отопления в быстром нагреве, что позволяет за достаточно короткий срок отопить помещение. Также устанавливать их можно в любом месте, где есть подвод к электричеству. В отличие от радиаторов конвекторы работают на воздухе, разогреваемом встроенными ТЭНами. Монтировать такие устройства можно как на стене, так и на полу.
2. «Теплый пол». Представляет собой специальные маты или кабеля, уложенные под напольное покрытие или стяжку. При включении, происходит обогрев всей площади пола, что позволяет распространяться теплу равномерней. Система оснащена датчиками, которые следят за температурным режимом в помещении. Как только градус поднимется до заданного, обогрев автоматически отключается и, наоборот, когда температура снижается, система включает отопление. Также возможно установить в разных комнатах свой уровень тепла. Преимущества «теплых полов» в их безопасности, быстром нагреве и простом монтаже в любое напольное основание. Из минусов можно выделить большое потребление электроэнергии, поэтому такую систему отопления рекомендуется использовать как дополнительную.
3. Инфракрасное отопление. Представляет собой собранные из специальной пленки поверхности с графитовой пастой, которые укладываются на пол или потолок. При прохождении тока через пасту появляется инфракрасное излучение.Лучи движутся до тех пор, пока не встречают на пути непреодолимую преграду в виде мебели, пола или потолка. Они задерживаются и начинают нагревать предмет, преградивший им путь. Разогревшись, пол или потолок отдают тепло в воздух и температура в помещении быстро поднимается. Главное достоинство инфракрасного отопления в максимально комфортном для человека распределении температур, при котором снизу помещения всегда будет теплее, чем вверху. В систему встроены датчики регулирования температуры, способные включать и отключать отопление по мере надобности. Пленка монтируется в отделку пола или потолка и совершенно не портит внешний вид комнаты.
4. Водяное электроотопление. Представляет собой замкнутый контур, в котором теплоноситель нагревается электрическим котлом. Экономичность системы зависит от типа используемого котла. Самый распространенный вариант с ТЭНом, когда для работы оборудования используются трубчатые электронагреватели. Недостаток подобных в маленьком КПД и большом потреблении электроэнергии. Есть также электродные котлы. Расход электроэнергии в них тот же, но прослужат они гораздо дольше ТЭНовых.

«Теплый пол» – один из вариантов индивидуальной системы отопления

Покупать отопительное оборудование, работающее на электричестве можно как в качестве основного, так и в дополнение к газовому или твердотопливному котлу.

Электрическое отопление опосредованного обогрева

Представляет собой насосное тепловое оборудование разного типа. Электричество в таких системах расходуется только лишь для поддержания работы насоса, который аккумулирует тепло из воздушных масс в помещении. Использовать такой вариант обогрева лучше в той местности, где нет сильных морозов, а температурный режим относительно стабилен.

Для обогрева квартиры используются насосы типа «воздух-воздух» или «воздух-вода». Первые по функциональности похожи на кондиционеры, поэтому могут летом использоваться для охлаждения воздуха внутри помещения. Недостаток опосредованного обогрева в высокой стоимости оборудования и монтажа, но в будущем оно себя окупит.

Выбор необходимого оборудования и материалов

Наиболее распространенные алюминиевые секции, из которых можно собрать батарею любой длины. Особое внимание требует выбор труб. Они должны выдерживать максимальную температуру теплоносителя и давление в системе. В частном одноэтажном доме давление в трубопроводе небольшое, поэтому можно использовать полипропиленовые металлопластиковые трубы. В зависимости от типа труб подбираются соединительные элементы и фурнитура.

Для самостоятельного монтажа системы индивидуального отопления понадобятся следующие инструменты:

• перфоратор;
• болгарка;
• дрель;
• молоток;
• рулетка;
• карандаш;
• емкость для замешивания растворов.

Для монтажа индивидуальной системы отопления понадобится перфоратор

Установку котла и прокладку труб лучше предоставить специалистам, дабы исключить любые ошибки при подключении.

Нюансы монтажа

После выбора оборудования и всех необходимых материалов, необходимо продумать схему подключения. Одноконтурная отличается простотой обустройства и малой стоимостью работ. Если же индивидуальная отопительная система состоит из двух контуров, потребуется подсоединение котла отдельно к водопроводу и газовой магистрали.

Перед подключением автономного отопления необходимо провести отключение квартиры от централизованного обогрева и горячего водоснабжения. Последующую установку выбранного котла также выполняет специалист энергетической компании, имеющий задокументированный доступ к подобным работам.

Самостоятельно можно проложить трубы и разместить радиаторы, но только, если есть навыки в проведении таких манипуляций. Независимо от типа котла разводка трубопровода и установка других элементов выглядит одинаково.