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.

Виды управления теплым полом

Устанавливая в доме современную систему отопления, хочется одновременно получить понятное и удобное управление теплым полом. Кроме того, что такая система обеспечит комфорт и поддержание заданных параметров микроклимата, она сможет зонировать пространство, чтобы в каждой комнате была своя температура. Потраченные на контрольные системы деньги быстро окупятся, поскольку внедрение автоматической регулировки позволит экономить до 30% энергоресурсов.

Дистанционное управление

Общее описание достоинств и возможностей регулирования

Терморегулирующие блоки представляют собой простое контрольное устройство, оснащенное двумя датчиками. Изменение температуры в комнате может производиться:

• методом включения нагревательных кабелей или пленок, если используется электрический теплый пол;
• методом пуска циркуляционного насоса, если рассматривать простейшую систему управления водяным полом;
• контроллер может управлять трехходовыми клапанами для подмешивания горячего теплоносителя в систему или отдельный контур теплых полов.

Самая простая схема, по которой осуществляется управление теплым полом водяным, построена на перекрывающей арматуре. В контуры отопления установлены краны. Хозяин квартиры самостоятельно регулирует температуру в комнатах, управляя количеством жидкости, циркулирующей в системе. О точном поддержании параметров микроклимата речь не идет – все управляется по принципу “еще холодно – нормально – уже жарко”.

Применять управление теплыми полами на кранах не рекомендуется. По отзывам владельцев, может возникать завоздушивание системы и снижение ее эффективности. Вероятность развития такого процесса не поддается точной оценке. Все зависит от сложности системы и мощности нагревательного оборудования.

Более сложная система управления теплым полом обязательно включает средства автоматического контроля. Если речь идет об электрическом отоплении – применяются двухдатчиковые регуляторы, определяющие одновременно температуру кабеля или пленочного нагревателя, а также – воздуха в комнате на расстоянии от пола (рекомендуется – не менее 120 см). Управление теплым полом водяным строится на использовании разных методик, некоторые из которых основаны на применении простейших коммутаций включения – выключения циркуляционных насосов.

Кроме контроля внутреннего микроклимата, блок управления теплым полом может подстраивать параметры теплоотдачи согласно температуре воздуха снаружи. Подобная система дорогая и включает в себя группы датчиков, расположенных вне дома или квартиры. Однако после того, как произведена настройка блока управления – можно наслаждаться комфортом в комнатах в любую погоду, в любое время года.

Контроллер, управляющий температурой в комнате или регулирующий микроклимат в квартире, может программироваться. К примеру, давать команду на интенсивный прогрев помещений к моменту прихода хозяев с работы, а в определенные часы переводить теплый пол в минимальный режим.

Управление электрическими теплыми полами

Рассмотрим, как регулировать теплый пол, построенный на электрических пленочных нагревателях или кабелях. У такой системы есть особенности управления:

• кабель или другой нагреватель должны работать в определенных температурных режимах (за исключением случаев, когда используется саморегулирующийся кабель). Перегревы ведут к сокращению срока службы, а недогрев – к снижению эффективности системы отопления;
• регуляторы теплых полов электрического типа рассчитаны на определенную мощность нагревательных элементов. Если применить датчик с низким порогом контроля, он не даст полам достаточно хорошо прогреваться. Для охвата большой площади можно использовать несколько регуляторов, их показатели мощности суммируются;
• терморегуляторы чувствительны к влаге. Поэтому для управления микроклиматом в ванной или другом сыром помещении рекомендуется основной блок выносить наружу, протягивая трассы датчиков через стену.

Принцип регулирования достаточно прост. Управляющий блок, в зависимости от показаний контрольных датчиков, подает или прерывает цепь питания нагревательных элементов. Рационально проектировать систему электрического пола сразу с терморегуляторами. Каждый из них потребует укладки одного из датчиков внутрь структуры теплого пола в зоне нагревательных элементов.

На основании главных особенностей и требований для электрического отопления, можно сформировать список советов к установке и организации системы управления обогревом.

1. Терморегуляторы выбираются по показателю мощности пола. Если она велика, рационально расположить несколько приборов в разных точках комнаты для суммирования их характеристик.
2. В случае, если система электрических теплых полов уже имеет блок регулировки нагрева кабеля, можно применять для управления простые терморегуляторы, имеющие один датчик контроля температуры воздуха.
3. Подключать регулятор следует, строго соблюдая инструкцию, в том числе – в разрезе типа применяемых проводов.

Наиболее устойчивыми и надежными считаются механические терморегуляторы. Популярные цифровые могут иметь проблемы с блоком управления, а также – отклонения в рабочих параметрах, которые сильно влияют на эффективность управления. Уровень погрешности, например, дельты сопротивления в 5% уже заставляет менять терморегулятор цифрового типа.

Терморегулятор электрического пола

Регулировка водяных теплых полов

Если рассматривать, как регулировать теплый пол водяного типа, можно сразу отметить сложность применяемых методик, в сравнении с электрическим отоплением. В частности:

• используется метод плавной регулировки температуры воды в системе, поскольку резкие броски приводят к завоздушиванию;
• есть несколько схем подмешивания горячего теплоносителя в контур отопления;
• предполагается устройство отдельной системы циркуляции для каждой контрольной зоны квартиры или дома;
• есть вариант использования полуавтоматических средств поддержания температуры теплоносителя одновременно с терморегуляторами.

Рассмотрим несколько схем управления теплыми полами водяными, начиная от самой простой.

1. Изменение потока теплоносителя механическим способом. Эта система регулировки представляет собой (со стороны пользователя) простой кран. Путем его открывания или неполного закрывания меняют общую отдачу тепла. Фактически, механическая система регулирования сложнее, чем кран, но принцип управления – аналогичен его работе. Приведенная схема мало пригодна, если в доме один главный циркуляционный насос. Механическая система будет влиять на эффективность отопления всех помещений.
2. Управление нагнетателем. Путем включения и выключения циркуляционного насоса поддерживаются необходимые параметры теплоносителя в трубах. Коммутация может происходить как по сигналу терморегуляторов, так и в соответствии с параметрами датчика, установленного в контуре отопления. Для того, чтобы добиться отдельной регулировки микроклимата в отдельно взятой комнате, придется обустроить собственные структуры прохода воды в каждой из них, оснащенные нагнетателями. Если этого не сделать, главный циркуляционный насос в некоторые моменты времени способен отключать отопление во всем доме.
3. Термоголовка может выступать эффективным полуавтоматическим средством регулировки температуры. Она неудобнее в сравнении с настенным терморегулятором, работает по следующему принципу: открывает подачу нагретой воды, если показатели температуры в контрольном контуре падают и наоборот – перекрывает ее при достижении установленного предела. Термоголовка управляет трехходовым клапаном.

Перечисленные методики относятся к так называемым одноточечным схемам управления. Они регулируют работу отдельной трассы циркуляции или зоны отопительной системы. К более продвинутым методам относятся сервоприводные распределители. В зависимости от показателей датчиков, такие устройства могут перераспределять поток нагретой воды в отдельные контролируемые зоны.

Какие бывают терморегуляторы

Перечислим тезисно, какие бывают терморегуляторы.

1. Снабженные одним датчиком, предназначенные для контроля теплоносителя (термоголовки) или температуры воздуха.
2. Двухдатчиковые, определяющие нагрев пола (полезно для предотвращения и перегрева напольных покрытий, к примеру, ламината) и воздуха в комнате.
3. Многодатчиковые, имеющие точки контроля внешней среды, расположенные вне дома или квартиры.
4. Механические и цифровые, предназначенные для точной установки значения контрольного параметра или пределов его изменения.
5. Программируемые, позволяющие задать временные интервалы применения тех или иных значений контрольных параметров.
6. Блоки управления или терморегуляторы, допускающие объединения в общую сеть.
7. Накладные, монтируемые на поверхность стены.
8. Врезные, подразумевающие расположение в коробке, встроенной в стену.

Виды терморегуляторов

К перечисленным общим категориям разделения терморегуляторов, можно добавить наличие дистанционного управления инфракрасными излучателями, радиосигналом, модулями беспроводной связи, в том числе – с использованием компьютерных протоколов.

Самые современные системы принимают параметры и обмениваются данными с смартфонами, имеют доступ в интернет. Сложность и функциональность управления можно наращивать до бесконечности.

Однако, даже применяя простые средства контроля и регулировки – легко добиться не только отличного уровня комфорта в комнатах, но и значительно экономить на оплате электричества или газа.