Тепло ли тебе, дорогой товарищ? Коротко об автоматизированных системах отопления

Для современного человека одной из важнейших составляющих комфорта в помещениях, где он проживает или трудится, является стабильная температура воздуха. Для её поддержания в современные климатические системы внедряются различные средства автоматизации, которые в системах отопления одновременно способны обеспечить ощутимую экономию энергозатрат. Данная статья знакомит читателей с преимуществами автоматизированных систем отопления и способами повышения их энергоэффективности, с необходимыми техническими требованиями к отдельным компонентам отопительного оборудования, а также содержит рекомендации по их выбору.

Назначение и преимущества средств автоматизации

Автоматизированные системы отопления призваны поддерживать в зданиях и помещениях микроклимат, наиболее комфортный для работы и отдыха. Кроме того, благодаря возможности более рационально расходовать энергоресурсы, такие системы являются гораздо более эффективными, чем традиционные.

Установку комфортной температуры в помещениях обеспечивают термостаты или термодатчики, которые постоянно отслеживают её изменения и позволяют отопительной системе учитывать все текущие факторы, влияющие на температуру в помещении: человеческое тепло, солнечное тепло, нагрев от осветительных приборов, излучение других электроприборов и др.

Если непосредственно в тепловом пункте здания применяются средства автоматического регулирования подачи теплоносителя, которые отслеживают температуру наружного воздуха, то это дает экономию в энергопотреблении примерно 15–20%. Использование термостатических клапанов на радиаторах отопления дополнительно снижает энергопотребление ещё на 5–7%.

Автоматика также позволяет гибко изменять температурный режим в помещениях в различное время суток. В переходные календарные периоды (осень/весна), характеризующиеся нестабильностью температуры, автоматизированная система позволит снизить отпуск тепла в те часы/дни, когда температура воздуха существенно поднимается.

Если же система отопления оснащена GSM-модулями, то это дает возможность осуществлять мониторинг теплового режима здания/помещения удалённо, например, при помощи мобильных устройств.

Советы по экономии энергоресурсов

Эффективным способом экономии энергии является применение устройств автоматизации, которые позволяют поддерживать в помещениях разную дневную и ночную температуру. Так, в нежилых помещениях можно понижать температуру ночью, а днём — устанавливать её точно на комфортном уровне, но не более высоком. Это важно, поскольку повышение температуры всего на один лишний градус приводит к увеличению расхода энергии на 5–7%.

Экономить тепло можно и в жилых помещениях. Автоматика с таймером-программатором в соответствии с индивидуальными потребностями пользователя будет регулировать температуру обогрева и время работы системы отопления в том или ином заданном режиме. Пока жильцы дома, система будет поддерживать комфортную температуру, а когда они находятся на работе, учебе, в отъезде и т.п. — перейдёт в экономный режим и обеспечит минимально необходимую температуру (например, для растений или домашних животных).

Серьёзным средством экономии при эксплуатации систем отопления также является применение таких энергоэффективных технологий, как тепловые насосы и конденсационные паровые котлы.

Типы устройств автоматизации

Для изменения температуры в системах отопления используют двухпозиционные устройства регулирования (термостаты) и устройства плавного регулирования (термодатчики).

Термостаты служат для поддержания в помещении постоянной заданной температуры. Работают они по принципу отключения нагрева котла системы отопления при достижении нужной температуры и соответственно — включения при снижении температуры ниже заданного уровня. Это самые простые и надежные устройства для управления микроклиматом в помещениях. Термостаты обеспечивают достаточно выс окий уровень комфорта и экономию топлива до 20%. Они идеальны для использования при отдельном отоплении квартир и других помещений небольшой площади.

Устройства плавного регулирования — термодатчики — позволяют поддерживать температуру в помещении на заданном уровне вне зависимости от изменения температуры на улице, а также снизить потребление энергоресурсов. Они подключаются к системе парового котла и передают ей значения температур, по которым автоматика самостоятельно выбирает необходимую температуру теплоносителя. Термодатчики обладают более высокой точностью, чем термостаты, а благодаря функции таймера с модулем дистанционного управления и программирования, также способны обеспечить повышенный уровень комфорта в помещении и экономию энергии.

Требования к радиаторам для автоматизированных систем отопления

Эффективная работа автоматизированных систем отопления невозможна без применения радиаторов отопления, обладающих рядом необходимых свойств. Во-первых, такие радиаторы должны иметь малую тепловую инертность, т.е. быстро нагреваться и остывать, что позволит автоматике гибко управлять температурным режимом в помещении. Во-вторых, радиаторы должны обладать высокой теплоотдачей, что дает возможность использовать в системе отопления относительно небольшие объёмы жидкости-теплоносителя. Как результат — дополнительное снижение инертности системы, а также повышение её энергоэффективности.

Выбор материала радиатора

Среди радиаторов, представленных на рынке, перечисленным выше требованиям отвечают только те, что полностью изготовлены из алюминиевых сплавов. Из всех материалов, используемых в производстве радиаторов, алюминий обладает наименьшей тепловой инертностью и наибольшей теплоотдачей при малом удельном весе. Кроме того, его высокая технологичность (простота изготовления конструкций с большой площадью оребрения) позволяет дополнительно и существенно повысить теплоотдачу готовых радиаторов.

Биметаллические и стальные экранные радиаторы, незначительно уступая алюминиевым в теплоотдаче, проигрывают из-за большей тепловой инертности и большего удельного веса (затрудняет монтаж). Чугунные радиаторы ещё сильнее отстают по этим двум показателям. К тому же, из этого материала гораздо сложнее изготовить прочную и компактную конструкцию с большим количеством ребер, а по необходимому расходу теплоносителя традиционные чугунные радиаторы являются абсолютными «антирекордсменами».

К уже перечисленным преимуществам алюминиевых радиаторов следует добавить простоту монтажа (малый вес конструкций) и доступные цены (алюминий — широко распространённый и простой в обработке металл).

Алюминиевые радиаторы Global

Рекомендации по подбору алюминиевых радиаторов

Итак, алюминиевые радиаторы — единственный правильный выбор для автоматизированных систем отопления. Но все ли они одинаково пригодны для этой цели? Наш ответ — нет. Дело в том, что российский рынок наводнён дешевой продукцией из азиатского региона, которая имеет ряд недостатков, не позволяющих рекомендовать её для построения надежных отопительных систем.

Первым делом, стоит сказать о том, что на многих китайских заводах при производстве радиаторов не обеспечивается стабильность такой важной характеристики, как теплоотдача. К тому же, в техпаспорте этот показатель часто оказывается завышенным, что приводит к ошибкам в расчетах систем отопления. Второй серьезной проблемой является недостаточная прочность и надежность конструкции радиаторов, изготовленных на небольших производствах без отлаженной системы контроля качества. Немаловажную роль в обеспечении долговечности радиаторов играет их коррозионная защита внутри и качественная покраска снаружи. Но и этими средствами азиатские производители часто пренебрегают ради удешевления производства.

Чтобы избежать неприятных сюрпризов при эксплуатации, для систем отопления следует выбирать продукцию крупных компаний, хорошо себя зарекомендовавших на отечественном рынке и имеющих разветвленную сеть официальных торговых партнеров. Одна из таких компаний — итальянская Global, производящая радиаторы отопления с 70-х годов ХХ века и уже более 20 лет присутствующая на рынке России и стран СНГ. Высокотехнологичное производство и собственная исследовательская база этой компании являются гарантией надежности и долговечности продукции. Кроме того, применение в производстве только качественного сертифицированного алюминиевого сплава обеспечивает такое дополнительное преимущество радиаторов Global над конкурентами, как более высокая теплоотдача при пониженной температуре теплоносителя. Это становится особенно актуальным при использовании в системе отопления тепловых насосов и конденсационных паровых котлов.

Выводы

Система отопления — это одна из важнейших составляющих поддержания необходимых условий домашнего быта или труда, особенно в суровых российских климатических условиях. Грамотно спроектированная и построенная система обеспечит не только необходимый уровень комфорта, но и серьезную экономию в долгосрочной перспективе. Поэтому нет смысла экономить на каких-либо составляющих, будь то оборудование для теплогенерации, средства автоматизации управления или конечные приборы — радиаторы отопления. Наибольший эффект может быть достигнут и сможет поддерживаться в течение продолжительного времени только при соблюдении баланса.

Системы управления отоплением – от ручного к погодозависимому

В настоящей статье мы решили выяснить, в чем заключаются преимущества современной погодозависимой автоматики, управляющей отопительным котлом. В силу того, что объективно оценить достигнутый в этой области прогресс возможно только в сравнении, рассмотрим основные существующие системы, а заодно познакомимся с протоколом OpenTherm и модулирующими газовыми горелками. Как говорится, вперёд, а выбор уже будет за вами!

Ручное управление отопительным котлом

Самым распространённым способом управления отопительным котлом было ручное регулирование температуры теплоносителя (надо сказать, что многие котлы до сих пор управляются именно так). Автоматизация была простая, но эффективная – встроенный в котёл термостат вручную настраивался на определенную температуру циркулирующего в системе теплоносителя, например 50 градусов (см. рис.1).

Рис.1. Ручное регулирование температуры теплоносителя

Предположим, при стабильных внешних условиях при этом значении в помещении достигается температура 23°С. В случае постепенного разогрева теплоносителя термостат подаёт команду на выключение газовой горелки, а если теплоноситель остывает – то на включение. Этот циклический процесс объясняет «волнистость» оранжевого графика температуры теплоносителя и зеленого графика комнатной температуры. Если же температура на улице резко упадёт, а термостат продолжит работать в прежнем режиме (50°С), то температура в помещении неизбежно понизится. Для исправления этой ситуации требуется вмешательство человека, который должен повысить значения температуры теплоносителя до более высоких значений.

Неудобство этого способа регулирования налицо – это вовлеченность человека в работу системы отопления и непрерывная работа автоматики розжига горелки.

Плюсы:

• Не нужно доплачивать за автоматику управления, т.к. она входит в стоимость котла;
• Высокая точность поддержания стабильной температуры в доме при неизменной температуре на улице.

Минусы:

• Необходимость регулярной ручной регулировки температурного режима работы котла;
• Из-за постоянно работающего насоса происходит повышенный расход электроэнергии;
• Частые циклы включения/выключения быстрее изнашивают автоматику котла.

Управление работой котла комнатным термостатом

Другим известным, но более современным способом автоматизировать работу отопительного оборудования и освободить от контролирующих функций человека, является применение в отопительной системе релейного комнатного термостата.

В настоящее время существует огромное количество моделей комнатных термостатов, но всех их объединяет один общий принцип работы – прибор измеряет температуру в жилом помещении и, в зависимости от окружающих условий и заданного целевого значения температуры, управляет розжигом и выключением газовой горелки котла. Однако инерционность тепловой системы вызывает большие задержки в реагировании на команды комнатного термостата. И часто температура в жилом помещении существенно отличается от заданной (в сторону повышения или понижения), что и отображается на зеленом графике комнатной температуры в виде появления красных (перегрев) и синих (недогрев) сегментов (см. рис.2).

Рис.2. Регулирование температуры релейным термостатом

Следует заметить, что для более быстрого нагрева на котле выставляют более высокую температуру теплоносителя (в нашем случае 80°С). Отсюда и некая «серповидность» формы оранжевого графика – мы видим быстрый нагрев до 80°С, а затем отключение горелки и постепенное остывание до момента, когда комнатный термостат снова подаст команду на включение горелки. Если внешняя температура начнет падать, то термостат начнет чаще включать горелку, и нижняя граница температуры теплоносителя (красная точка «ВКЛ.» на оранжевом графике) будет расти, что компенсирует понижение уличной температуры. Таким образом, созданная обратная связь позволила стабилизировать комнатную температуру без участия человека, хотя и возможны её кратковременные циклические «перегревы» и «недогревы».

В случае применения релейного комнатного термостата автоматика розжига работает значительно меньше, чем при ручном управлении, но из-за высокого порогового значения температуры теплоносителя происходит перерасход газового топлива. Остаётся добавить, что компенсировать этот недостаток удаётся «интеллектуализацией» комнатных термостатов. Так, современные программируемые модели этих приборов позволяют запрограммировать различные суточные и недельные режимы работы. Например, ночью целевая температура в комнатах может понижаться, а днём – повышаться. Аналогично в будни и выходные дни. Наличие гибкого графика целевой температуры позволяет добиться значительной экономии газа. Яркими представителями приборов этого семейства являются термостаты от компании БАСТИОН серии TEPLOCOM TS.

Программируемый комнатный термостат автоматически изменяет температуру по графику, установленному пользователем

Плюсы:

• Нет необходимости ручного управления работы котла;
• По сравнению с ручным управлением, уменьшается количество циклов включения/выключения котла, что благотворно сказывается на увеличении ресурса автоматики розжига;
• Автоматическое отключение насоса при выключенной горелке приводит к существенной экономии электроэнергии.

Минусы:

• Необходимо дополнительно покупать и монтировать термостат;
• В доме возможны ощутимые колебания температуры воздуха.

Модулирующие горелки, протокол OpenTherm и погодозависимая автоматика

На сегодняшний день самыми современными и технологически совершенными системами управления отоплением являются приборы, работающие под управлением протокола OpenTherm.

Не вдаваясь в узкоспециализированные подробности, рассмотрим три главных особенности, которые отличают оборудование с OpenTherm от описанного выше.

Особенность первая: управление модуляцией пламени

Появление новых газовых котлов с горелками, способными управлять модуляцией пламени, открыло новые возможности в организации экономичного и эффективного отопления. Поясним, что модуляцией пламени называется регулирование мощности нагрева. При слишком большой мощности происходит частое включение и выключение котла (тактование), а при малой – достижение заданной температуры делается невозможным. Т.е. наилучшей модуляцией пламени считается уровень горения, при котором котел не выключается, и достигнуто заданное значение температуры. Иными словами, управление модуляцией пламени – это способность автоматики котла, в зависимости от внешних условий, оптимально изменять интенсивность горения пламени горелки, не выключая её. Ни один из описанных выше способов управления котлом не может управлять модуляцией пламени. Для работы с новыми горелками был придуман протокол OpenTherm, который позволил эффективно объединить функционирование новых горелок с возможностями «умной» погодозависимой автоматики и электроники.

Особенность вторая: работа с автоматикой

По сути дела, OpenTherm – это мост, который был проложен между производителями котлов и производителями прочей электроники и автоматики. Единый, не зависящий ни от кого, протокол стандартно описывает все основные команды по работе с модулирующими горелками. Это позволяет подключить к нему самое разнообразное оборудование: от термостата до программируемых термоконтроллеров, к которым может быть присоединено большое количество термодатчиков. Современные термоконтроллеры представляют собой программируемые приборы, которые в состоянии обрабатывать показания термодатчиков, расположенных как в различных зонах отапливаемого объекта, так и на улице. Теплоконтроллер поддерживает заданное значение целевой температуры и может его изменять в зависимости от команд пользователя, времени суток или дня недели. Анализируя полученные данные температуры снаружи и внутри помещения, контроллер задает погодозависящий режим работы для модулирующей горелки котла и насосов (см. рис.3).

Рис.3. Регулирование температуры теплоинформатором Teplocom Cloud

На графике мы можем видеть, что горелка практически не выключается, а только меняет интенсивность своего горения. При этом, вне зависимости от внешних условий, график целевой температуры меняется крайне незначительно и лежит в границах гистерезиса теплосистемы. Дополнительными преимуществами этой системы управления является заметное повышение ресурса работы горелки (отсутствуют циклы розжига, быстрого нагрева и остывания), а также достигается существенная экономия газового топлива.

Особенность третья: доступ к настройкам автоматики и фиксирование ошибок

Наличие «умного» управления и существование обратной связи между котлом и управляющим оборудованием открывает третью особенность протокола OpenTherm – возможность по одному протоколу получить полный доступ к настройкам автоматики котла и произвести их изменение с любого управляющего устройства (смартфона). Дополнительно открывается доступ к информации обо всех ошибках, случившихся при работе тепловой системы, что даёт неоценимый инструмент для обслуживающего и контролирующего работу оборудования персонала.

Плюсы:

• Минимальное колебание температуры воздуха в доме вне зависимости от температуры на улице, что обеспечивает максимальный комфорт;
• Минимальный расход топлива по сравнению с другими методами управления;
• Корректировка температуры идет за счет изменения модуляции пламени горелки, что минимизирует количество циклов включения/выключения;
• Возможность удаленного мониторинга состояния котла и изменения его настроек.

Минусы:

• Более высокая цена по сравнению с другим оборудованием, что компенсируется за счет меньшего потребления газа.

Теплоинформатор TEPLOCOM CLOUD

В этой статье мы рассмотрели основные способы управления отопительным котлом – от ручного до автоматического, при помощи модулирующих горелок с OpenTherm. Одним из современных устройств, которые способны реализовать новейшие технологии по управлению системой отопления, является теплоинформатор TEPLOCOM CLOUD. Это электронный прибор, расширенный функционал которого далеко выходит за рамки простого поддержания стабильной температуры в доме. На основе «облачной технологии» в нём реализован механизм передачи информации от подключенного оборудования и удалённое управление им через смартфон.

TEPLOCOM CLOUD — тепло вашего дома всегда под контролем!

Возможности теплоинформатора TEPLOCOM CLOUD:

• Информирование об авариях и состоянии системы отопления. Управление котлом через смартфон из любой точки мира.
• Постоянный контроль состояния газового котла, температуры на улице и в доме, температуры теплоносителя, возникновения протечки, наличие сети 220В. Существует возможность подключения контактных датчиков для дополнительного оповещения.
• Управление температурой производится в зависимости от уличной температуры по технологии WeatControl, что минимизирует колебание температуры в доме в течение дня.
• Индивидуальное расписание комфортной температуры на всю неделю.
• Возможность размещения до 10 беспроводных датчиков температуры в радиусе 300 метров.
• Снижение потребления газа до 30% и борьба с вредными выбросами в атмосферу благодаря сокращению образующегося углекислого газа.
• Бесплатные приложения для работы с TEPLOCOM CLOUD на Android и iOS.
• В комплект поставки входит: теплоинформатор, беспроводный радиодатчик температуры, датчик протечки, уличный датчик температуры, датчик температуры теплоносителя, GSM SIM карта, встроенная Li-ion батарея.

Благодаря техннологии WaetControl управление системой отопления происходит с учётом изменений погоды на улице. Что минимизирует колебания температуры в доме в течение дня.

Таким образом, мы видим, что существует большое количество приборов, которое обеспечивает работу тепловых систем с той или иной степенью комфорта и экономичности. Выбор лучшего из них, как всегда, остаётся за потребителем