Таймер для циркуляционного насоса в системе отопления

Сейчас во многих частных домах используют жидкостную систему отопления, состоящую из отопительного котла иотопительных радиаторов (батарей). Сделать систему жидкостного отопления на самотоке так, чтобы все радиаторы нагревались равномерно довольно сложно (нужны трубы большого диаметра, нужно соблюсти все уклоны и прочие важные мелочи).

Поэтому, обычно идут более простым путем, и устанавливают циркуляционный насос на подводящую к отопительному котлу трубу. Насос создает напор воды, обеспечивая равномерный нагрев всех радиаторов.

Обычно, цикруляционный насос работает постоянно, но это не всегда имеет смысл, особенно если отапливаемый дом маленький и одноэтажный. Достаточно включать насос на 10-15 минут один раз в 1-2 часа, чтобы поддерживать равномерную температуру нагрева отопительных батарей.

Принципиальная схема

На рисунке 1 показана схема таймера, с помощью которого можно таким образом организовать работу насоса. Впрочем, этот таймер можно применить и по другому назначению. Таймер позволяет выставить интервал от 30 минут до 1 часа 30 минут, и время работы насоса от 10 минут до 30 минут.

На выходе — реле, которое и служит для включения насоса.

Рис. 1. Схема реле времени (таймера) для управления насосом системы отопления.

Схема построена на двух микросхемах CD4060B. Это 14-разрядные двоичные счетчики со схемами задающих генераторов.

Интервал отмеряет схема на микросхеме D1. Примем за исходную точку нулевое состояние счетчика микросхемы D1. При этом, на всех её выходах нули, в том числе и на старшем выходе — выводе 3. Нуль с вывода 3 D1 подается на составной транзистор VT2-VT3, который нагружен на обмотку реле К1.

Кроме того, нуль с вывода 3 D1 поступает на базу транзистора VT1, и он закрывается. При этом, на его коллекторе напряжение высокого уровня, и оно поступает на вывод 12 счетчика D2, который отмеряет продолжительность работы насоса. Значит D2 тоже в нулевом состоянии, и нуль с его старшего выхода (вывод 3) поступает на вывод 12 D1.

Элементами задающего генератора микросхемы D1 являются конденсатор С1 и резисторы R2 и R3, которыми задается частота его работы. Генератор работает и импульсы с него поступают внутри микросхемы D1 на счетчик. То, как быстро появится логическая единица на выводе 3 D1 зависит от частоты генератора. А частоту можно регулировать переменным резистором R1. Величины R2, R3, С1

такие, что регулировка получается примерно таким образом, что время появления единицы на выводе 3 D1 можно установить от 30 минут до 1 часа 30 минут. Так вот, спустя это время, на выводе 3 D1 появляется логическая единица. Транзисторы VT2 и VT3 открываются и чрез них поступает ток на обмотке реле К1.

Это реле должно включать насос. В то же время, единица с вывода 3 D1 поступает на базу транзистора VТ1, он открывается, и напряжение на его коллекторе падает. Теперь на выводе 12 D2 логический ноль, и этот счетчик начинает считать импульсы, вырабатываемые его генератором.

Элементами задающего генератора микросхемы D2 являются конденсатор С2 и резисторы R7 и R8, которыми задается частота его работы. Частоту можно регулировать переменным резистором R1. Величины R7, R8, С2 такие, что регулировка получается примерно таким образом, что время появления единицы на выводе 3 D2 можно установить от 10 минут до 30 минут.

Так вот, спустя это время, на выводе 3 D2 появляется логическая единица. Эта единица поступает сразу же на вывод 12 D1, и обнуляет счетчик микросхемы D1. При этом на её старшем выходе — выводе 3 будет ноль. Ноль с вывода 3 D1 подается на транзисторы VТ2-VT3, они закрываются и перестают подавать ток на обмотку реле К1. Реле К1 отключает циркуляционный насос. Кроме того, нуль с вывода 3 D1 поступает на базу транзистора VТ1, и он закрывается.

При этом, на его коллекторе напряжение высокого уровня, и оно поступает на вывод 12 счетчика D2, обнуляя его. Далее, все повторяется циклически.

Таймер управляет циркуляционным насосом

В индивидуальной системе жидкостного отопления для равномерного распределения тепла по отопительным радиаторам применяют циркуляционные насосы, которые ускоряют циркуляцию нагретой воды по трубам и радиаторам.

Насос питается от электросети, потребляя значительную мощность. Но в небольшом одноэтажном здании нет никакой необходимости в том, что насос работал постоянно, круглосуточно. Вполне достаточно его включать минут на 8-10 один раз в час-полтора.

Здесь приводится схема несложного в повторении таймера, который включает насос на 9 минут 30 секунд через каждые 1 час 15 минут. Временные интервалы именно такие не потому что именно только так надо, а потому что так было легче сделать в схемотехническом смысле, используя в качестве основы схемы популярный двоичный счетчик К561ИЕ16 (CD4020) и мигающий индикаторный красный светодиод в качестве тактового генератора импульсов.

HL1 – мигающий светодиод, неизвестной автору марки. Он красный и мигает с частотой около 1,8 Hz (как и большинство других мигающих светодиодов). Когда светодиод мигает, напряжение на нем меняется от 1,7V до напряжения питания схемы 5V. Получаются импульсы, которые поступают на вход счетчика D1. При частоте 1,8 Hz логическая единица на выводе 3 микросхемы появляется примерно через 1 час 15 минут после нулевого состояния всего счетчика.

При этом единица с вывода 3 поступает на затвор полевого транзистора VT1, и он открывается. Реле К1 включает циркуляционный насос. В тот момент, когда на выводе 3 D1 появляется единица, на всех его других выходах нули. Теперь, еще примерно через 9 минут 30 секунд появляется логическая единица на выводе 15 D1. Оба диода VD1 и VD2 оказываются открытыми, и на вывод 11 D1 через R3 поступает напряжение питания. Счетчик обнуляется и транзистор VT1 закрывается. а реле К1 выключает насос.

Конденсатор С1 вместе с резистором R2 служит фильтром, который подавляет короткие помеховые импульсы, которые могут быть на светодиоде в моменты его зажигания и гашения. Конденсатор С2 вместе с прямым сопротивлением диодов VD1 и VD2 подавляет короткие помеховые импульсы, которые могут быть на выходах счетчика.

Резистор R4 служит для подавления помеховых импульсов от заряда и разряда затвора полевого транзистора при его открытии/закрытии. Диод VD3 подавляет помеховые импульсы от индукции обмотки катушки реле. Цепь C3-R5 подавляет помеховые импульсы от скачка тока при включении / выключении реле. Реле с обмоткой на 5V. Источник питания – стандартный сетевой адаптер для зарядки сотового телефона.

Монтаж и налаживание

Монтаж схемы, за исключением реле и переменных резисторов, выполнен на печатной плате, показанной на рис.2. Реле К1 — РЭС-22 с обмоткой на 12V.

Рис. 2. Печатная плата схемы управления насосом для системы отопления.

Все его четыре контактные группы включены параллельно. Можно применить и современное реле, при этом важно чтобы его обмотка была на 12V, а контакты на 220V и ток, достаточный для включения насоса (обычно циркуляционный насос небольшой мощности, 35-65W, так что, тока контактов в 1А вполне достаточно). Налаживание сводится к разметке вокруг ручек переменных резисторов.

Мазимов Д. Д. РК-12-16.

Схема таймера

Сетевое напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора ТС-6/63, снижается до эффективного значения около 12 В. Выпрямительные диоды D1, D2, D3, D4 — это мост диодный, в котором происходит выпрямление. Интегральная микросхема 7809 стабилизирует напряжение до 9 В, конденсаторы С1, С2, С3, С4 идут для фильтрации напряжения. Резистор R1 ограничивает ток светодиода LED1, который информирует о включенном контроллере. Основным элементом контроллера является микросхема NE555. Видно, что тут он адаптирован к нестабильной работе. Конденсаторы C6, C10 заряжаются резисторами R4, R2, P1, P2, поэтому время срабатывания будет зависеть от значения обоих регулируемых резисторов.

График сигнала на 3 выводе м/с выглядит следующим образом:

Элементы R5, D5, R6, Q1 выполняют функцию инвертора, выход которого выглядит уже так:

Значение резистора R7 устанавливает значение тока базы транзистора Q2. Резистор R8 ограничивает ток светодиода LED2, который информирует о включенном насосе. Диод D6 имеет связь с катушкой реле для поддержания непрерывности тока катушки и защиты от высокого напряжения.

Схема подключения циркуляционного насоса через термостат выглядит следующим образом

Сама отопительная система на схеме примитивная, представлена для общего понимания работы термостата, но из нее видно, что на трубу отопления, у котла, устанавливается трубный термостат, измеряющий температуру трубы, и в зависимости от неё включает или выключает циркуляционный насос.

Так же, если вы не найдете специальный трубный термостат (как на схеме), можно использовать обычный, комнатный термостат, с выносным датчиком температуры, который закрепляется на трубе.

Другие схемы подключения циркуляционного насоса через термостат, например, для регулировки температуры в помещении, чаще всего использовать нельзя. И хотя кажется логичным отключать циркуляцию горячей воды (или другого теплоносителя) когда в помещении становится слишком жарко и наоборот включать, когда холодно, такой подход неверный. В этом случае термостат должен управлять котлом, включая и выключая его в случае необходимости, а не насосами, гоняющими теплоноситель по системе.

Схема подключение циркуляционного насоса через источник бесперебойного питания (ИБП)

Еще одна важная задача при создании системы отопления дома — это обеспечение её максимальной автономности и общей надежности работы.
Для энергонезависимых систем отопления, сердцем которых являются газовые или твердотопливные котлы, потребляющие мало электроэнергии, такое решение кроется в реализации схемы подключения циркуляционных насосов через источники бесперебойного питания.

При этом автономность системы повышается многократно. Знакомые многим отключения электроэнергии в частном секторе, которые как назло случаются самыми холодными, темными ночами и приводят к замораживанию и часто разрушению как системы отопления, так и всего дома, теперь вам практически не страшны.

Зачем нужен термостат для отопления (терморегулятор, комнатный термостат)?

Термостат для котла отопления — прибор, регулирующий работу котла в зависимости от температуры воздуха в помещении, именно воздуха, а не температуры теплоносителя в системе. Ну и в чем же разница? А в том, что частота включений котла сокращается на порядок, т.к. воздух в помещении остывает намного медленнее, чем вода в системе отопления, соответственно котел от команды терморегулятора включается гораздо реже, т.е. увеличивается срок эксплуатации отопительного котла, к тому же терморегулятор отключает не только горелку, а и циркуляционный насос — прямая экономия! Если использовать термостаты для системы отопления то экономия энергоресурсов (топливо,электроэнергия т.д.) составит от 15% до 30%. Как обычно регулируют температуру в помещении с котлом, не оборудованным термостатом? Правильно, вручную, увеличивая или уменьшая температуру теплоносителя в системе отопления. Котел включается или выключается в зависимости от того, достигла ли вода в системе отопления заданной температуры. При изменении температуры на улице опять необходимо подрегулировать температуру на котле вручную. Следствие — очень частые пуски котла на небольшой период времени, при этом циркуляционный насос котла работает постоянно, в не зависимости от того работает горелка или нет, соответственно увеличивая расход электроэнергии. Рассмотрим обычные ситуации, когда температура в помещении становится некомфортной из-за того, что в системе генерации тепла не установлен терморегулятор для котла отопления. Изменилась погода на улице, собралось много людей в доме, солнце начало греть комнату через окно и т.д. – надо регулировать котел, т.к. в помещении станет или слишком жарко или слишком холодно. При применении термостата для отопления котел и циркуляционный насос не включаются, т.к. терморегулятор не дает команды на включение горелки, ведь он измеряет температуру воздуха, а не теплоносителя в системе! Термостаты для системы отопления работают очень просто. При понижении температуры воздуха на 0,25 — 1°С от заданной Вами (порог срабатывания зависиит от конкретной модели), термостат дает команду на включение котла или насоса, при достижении заданной температуры воздуха термостат отключает котел и насос. Котлы, необорудованные термостатом, бесполезно расходуют до 15 — 30% энергии! При использовании термостатов экономия по расходу газа составляет около 25%, плюс еще 30 — 40 кВт экономии электроэнергии в месяц, плюс уменьшение износа котла. Выводы делать Вам…

Как сэкономить на электроотоплении? Реле времени.

Решил монтировать систему отопления на базе электро-котла, ведь в ночное время тарифы на электроэнергию существенно ниже. Но тут возникла другая проблема: как регулировать работу оборудования по ночам?

Здравствуйте, уважаемые читатели. Я долго шел к реализации проекта по отоплению загородного дома, но все как-то не получалось – то другие заботы, то лень-матушка. На прошлой неделе я все-таки завершил монтаж (жена достала) и спешу поделиться опытом.

Так как в поселок наш «любимый» гАЗПРОМ до сих пор не провел этот самый газ, пришлось решать проблему самостоятельно. Выбирая между электричеством, соляркой или дровами/углем, остановился на первом варианте: с сжиженным газом связываться не хочу – боюсь, солярка в наше время дорожает и становится не выгодно ее использовать, а уголь/дрова – вечная пыль и сажа, осевшая зола на вещах, да и постоянно надо топить, топливо подбрасывать! Решил монтировать систему отопления на базе электро-котла, ведь в ночное время тарифы на электроэнергию существенно ниже.

Но тут возникла другая проблема: как регулировать работу оборудования по ночам? Постоянно к нему бегать включая и выключая? Решение нашлось после небольшого штудирования интернета и оказалось довольно простым – использовать цифровой таймер.

Коттедж у меня небольшой (100 м2), рассчитали электрический котел мощностью 12 кВт, работающий на 380V, для 100 м2 достаточно.

Следующим шагом было определиться с конкретными моделями оборудования и тут я крякнул…. Слишком большой ассортимент товаров — пришлось долго сортировать. В итоге, из белорусских, польских и французских комплектующих ничего не подошло – что-то дорого, что-то не качественно. Совсем отчаявшись, натолкнулся на нижегородскую фирму по производству котлов и автоматику от чешской Elko ep и сейчас доволен, как слон!

Итак, я остановился на оборудовании: Электро котел – Эван стандарт на 12кВт Эван С1-12 380V к нему еще насос; Цифровой таймер – Elko Ep SHT-1/230V; Контактор – VS440-40/230V для коммутации нагрузки 380 в.

Ниже я расскажу о схеме подключения электрической составляющей: силовой кабель подключаем через контактор VS440-40/230V к котлу, а контактором управляет реле времени. Для экономии, реле будет включать котел с 23.00 по 7.00, в ночное время стоимость киловатта в 3 раза дешевле. Конечно, котел можно было выбрать и подороже с внешним управление, тогда не пришлось бы использовать контактор, но моя комбинация получилась дешевле.

В итоге потратив время, силы и средства я наконец то оборудовал в загородном доме систему отопления. Примененные решения позволили неплохо сэкономить семейный бюджет, жена довольна, а я счастлив. Надеюсь мой опыт пригодиться тем, кто задумывается об отоплении дома. Всем удачи!