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…

Эффективные решения для систем жизнеобеспечения: электронные циркуляционные насосы и ГБМ

Партнерский материал

В стране, где отопительный сезон на большей части территорий длится около семи месяцев, а на остальных еще дольше, сложно переоценить важность сбалансированной системы отопления. Независимо от региона проживания, уровень комфорта, что в квартире, что в частном доме, базируется на эффективности систем жизнеобеспечения. С той разницей, что в собственном доме нет управляющей компании и все расходы по созданию и эксплуатации коммуникаций, ложатся исключительно на владельцев. И если еще пару десятилетий назад вопросы энергосбережения мало кого волновали, сегодня они во главе угла и с каждым повышением тарифов на энергоносители становятся все злободневнее.

В частном секторе наиболее востребованы инженерные системы с принудительной циркуляцией теплоносителя, важнейшим элементом которых является циркуляционный насос. Успешно обогревать дом будет и система с примитивным агрегатом предыдущего поколения. Но добиться максимальной эффективности с минимальными затратами энергоносителя можно только при использовании более совершенных и экономичных «умных» циркуляционных насосов. А за счет чего повышается экономичность инженерных систем с электронными циркуляционными насосами и как оптимизировать монтаж – объяснит специалист компании DAB.

Содержание

Функционал электронных циркуляционных насосов с мокрым ротором

В среднем, площадь современного загородного коттеджа варьируется в пределах 100-150 м², которые отапливаются либо радиаторной системой, либо теплым полом, либо их комбинацией. При любой компоновке магистраль, по которой циркулирует теплоноситель, получается не только длинной, но и «сложной». Для прокачки теплоносителя (хладагента, когда речь о кондиционировании) по отопительному контуру в систему встраивается циркуляционный насос. Изначально это были простейшие агрегаты, постоянно работающие в одном режиме, позднее появились чуть усовершенствованные приборы, со ступенчатой регулировкой напора теплоносителя в нескольких диапазонах.

Но и первое, и второе поколение насосов характеризовалось недостаточной эффективностью вкупе с высоким энергопотреблением. Последнее связано как с особенностями работы мотора в постоянном режиме, так и с отсутствием возможности более тонкой настройки. Сравнительно недавно производители реши обе этих проблемы, и вывели на рынок модернизированное оборудование – «умные» электронные циркуляционные насосы с интеллектуальной системой управления. Однако и спустя несколько лет после их появления на рынке, у потребителей остается масса вопросов.

Каким образом циркуляционный насос с управляющей автоматикой вообще экономит, кроме того что привод более экономичный? Измеряет поток жидкости и подстраивает мощность под это дело? Ведь по температуре насосу регулироваться незачем, за это отвечает котел, а в рекламе как раз упор делают на тепловые колебания суточные и сезонные.

Сейчас имеем простой дешевый насос с тремя ступенями мощности, жрет электричества он реально многовато. Хочу еще теплый пол сделать, и тут вообще в раздумьях, ставить второй насос очень не хочется, это неэффективно, подумываю даже собрать контуры на отдельных клапанах (по типу унибоксов). Но вот если есть насос, который около 45 кВт сожрет за год, то проблема, как с эффективностью, так и с шумом, решена сама собой.

Циркуляционные насосы Evosta 2 и Evosta 3 с частотным преобразователем помимо экономии электроэнергии позволяют выбрать режим работы насоса, в зависимости от системы, в которую он установлен.

При работе запорно-регулирующей арматуры в системе отопления, насос должен менять напор и расход (в радиаторной системе отопления) и расход в системе теплого пола. При использовании стандартного трехскоростного насоса, после срабатывания термоголовок или другой регулирующей арматуры, насос не адаптируясь, работает в предустановленном режиме. Это повышает шумность системы, энергопотребление, и отрицательно влияет на комфорт использования системы. Циркуляционные насосы Evosta 2 (установленные в ГБМ) или Evosta 3 при правильном выборе режима (теплый пол – радиаторы) адаптируются под систему, снижают или повышают производительность. Минимальное энергопотребление такого насоса 3,9 Ватт. Как показывает статистика, использование таких насосов позволяет за 1 год использования сэкономить более 50 % расходов на электроэнергию.

Преимущества «умных» циркуляционных насосов серии Evosta

Линейка электронных циркуляционных насосов с мокрым ротором Evosta разработана специально для частных систем отопления и охлаждения. Это оборудование с интеллектуальным управлением, характеризующееся не только усовершенствованными рабочими параметрами на фоне минимального энергопотребления, но и простотой монтажа. И первичная установка, и замена устаревшего трехскоростного агрегата на «умный» Evosta 2 или Evosta 3 отнимет минимум времени и не потребует сложного инструмента или специфичных навыков. Удобству монтажа способствуют компактные габариты, плата управления на передней части и универсальный штекер под питающий кабель. Насосы рассчитаны на интеграцию в любую систему отопления (охлаждения), так как могут работать в трех режимах.

• Режим постоянной скорости – потребление энергии в два раза ниже, чем у обычных циркуляционных насосов.
• Режим постоянного перепада – для теплого пола.
• Режим пропорционального перепада – для систем, оснащенных термоголовками.

Технические характеристики Evosta 2 и Evosta 3

• Температурный рабочий диапазон: от -10 до +110 ˚С (Evosta 3 комплектуется теплоизоляционным кожухом).
• Производительность: 0,4-3,6 м³/час; 0,4-4,2 м³/час.
• Напор: до 6,9 м; до 8 м.
• Класс защиты от воды: IPX5.
• Степень энергоэффективности: ≤0,18; ≤0,19.
• Защита от перегрузок: встроенная.
• Удаление воздуха: ревизионная пробка (не только отвод газов, но и доступ к валу); автоматическая дегазация через воздухоотводящую пробку. Для насосов серии Evosta3 предусмотрена функция сброса воздуха из гидравлической части «дальше по магистрали», до ближайшего воздухоотводчика.

Управление насосами максимально упрощено – одна кнопка для всех настроек, но у Evosta 2 три индикатора для отображения текущего состояния, а у Evosta 3 более информативный дисплей с цифровыми показателями по всем рабочим параметрам (режим, потребление, напор, производительность).

Долговечность даже самого совершенного оборудования, применяемого в инженерных системах, зависит не только от его исходных параметров, но и от качества перекачиваемой жидкости. Чтобы насосы Evosta прослужили как можно дольше, производитель рекомендует использовать дополнительное устройство – магнитный фильтр.

По результатам исследований, причиной около 70 % поломок и протечек циркуляционных насосов, а также возникновения шума при работе системы, становится попадание в теплоноситель соединений железа (магнетит, окись). При использовании магнитных фильтров D.Mag содержание примесей снижается на 90 %. Использование магнитных фильтров уменьшает расходы на техобслуживание и позволяет насосам работать в режиме минимального энегропотребления.

Еще одна новинка, значительно облегчающая жизнь, как профессионалам, так и домашним мастерам – ГБМ (группы быстрого монтажа).

Группы быстрого монтажа

Группы быстрого монтажа или насосные группы, можно использовать и в простых системах отопления, в сложных же, многоконтурных системах, ГБМ незаменимы. Они продаются в собранном, полностью готовом к монтажу виде и включают не только циркуляционный насос, но и элементы обвязки, необходимые для осуществления установки. Как и в отношении всего нового, пользователей, в том числе и участников нашего портала, волнует целесообразность применения насосных групп.

Сейчас задался вопросом, а так уж ли нужно/важно использовать группы быстрого монтажа в обвязке котла? Не переплата ли это? Какие достоинства у группы быстрого монтажа? Если делать обвязку без группы быстрого монтажа, какие могут быть проблемы?

Группы быстрого монтажа помимо быстрой, компактной и правильной обвязки циркуляционного насоса несут в себе еще несколько важных функций, как для системы отопления, – так и для пользователя. Обо всем по порядку.

— Во-первых, как я уже говорил – это правильная обвязка циркуляционного насоса, подразумевающая правильность его установки, простоту обслуживания и, при необходимости – замены.

Во-вторых – это полный контроль над каждым контуром отопления. На подающей и обратных магистралях в шаровые краны установлены контактные термометры. Они выдают температуру подачи и обратки, показывая, какой теплосъем обеспечивает данный контур. Это позволяет понять, – достаточно ли утеплено помещение, правильно ли рассчитана система (контур), и правильно ли подобраны отопительные приборы (по мощности).

В-третьих – это возможность управлять контуром отопления. Если установлен насосно-смесительный модуль, для низкотемпературных контуров отопления нет необходимости устанавливать дополнительные смесительные группы. Это экономит бюджет заказчика, и позволяет управлять температурой контура вручную, сервоприводом со встроенным термостатом, или сервоприводом, которым управляет котловая автоматика (то есть – это универсальное решение для любой системы).

В-четвертых: ГБМ от DAB DN20 имея производительность до 55 кВт (на коллекторе) и до 26 кВт на каждом насосном модуле, имеют компактные размеры и экономят до 30 % места в отличие от стандартных ГБМ DN25. За счет перехода на меньший диаметр (вместо стандартного 1 дюйма на 3/4 дюйма). При всем этом, пропускная способность данных ГБМ позволяет легко обвязать до 5-ти контуров отопления в доме, площадью до 350 м квадратных.

Что касается переплаты – она если и есть, то незначительная, так как для правильной обвязки циркуляционного насоса необходимо купить всю запорную арматуру, входящую в группу быстрого монтажа. Ну и конечно, насосные модули в ГБМ скрыты специальными пенополиуретановыми кожухами, предотвращающими выделение тепла в котельную, защищающие насос от внешних повреждений и случайное воздействие на запорную арматуру и автоматику.

Учитывая, что система создается не на один год и даже не на одно десятилетие, первоначальные вложения гарантированно окупятся. А «умный» насос в составе группы быстрого монтажа – залог эффективности и экономичности системы отопления (охлаждения) в частном доме.