Управление комбинированной системой отопления

Под комбинированной системой подразумевается проектное решение, при котором помещение отапливается и водяным теплым полом и радиаторами. Такая система в основном используется в том случае, когда одно напольное отопление не может компенсировать расчетные теплопотери помещения даже при максимально допустимой температуре теплоносителя. Дело в том, что в соответствии с п. 6.4.9. СП 60.13330.2016, температура поверхности пола в помещениях с постоянным пребыванием людей не должна превышать 26 °С. Если учесть, что средний коэффициент теплоотдачи пола составляет 10,8 м 2 /°С • Вт, а средняя расчетная температура воздуха в помещении 20 °С, то с поверхности теплого пола можно по- лучить удельный тепловой поток, не превышающий 10,8 (26-20) = 64,8 Вт/м 2 .

Установив у себя дома комбинированную систему отопления, мы сразу же столкнемся с вопросом: каким образом выполнять ее регулировку?

Классическим методом управления системой отопления является использование электронных комнатных термостатов совместно с электротермическими сервоприводами, устанавливаемыми на отопительном коллекторе. Принцип этого управления прост: на комнатном термостате пользователем устанавливается желаемая температура воздуха в помещении, например 20 °С. В случае, если фактическая температура воздуха превышает установленную, термостат находится в положении «выключить» и сервопривод перекрывает подачу теплоносителя к радиатору или петле теплого пола. Когда фактическая температура воздуха опускается ниже настроечной величины более чем на величину гистерезиса (0,5 °С), термостат переключается в положение «включить». Сервоприводы открываются, и поток теплоносителя начинает вновь циркулировать. Гистерезис необходим для кор- ректной работы термостата. В противном случае, при достижении требуемой величины в 20 °С термостат начал бы постоянно включаться и выключаться, то есть — вошел в режим «дребезга».

Работа системы управления теплым полом при помощи обычного комнатного термостата приведена на рис. 1.

Рис. 1. Управление системой отопления с помощью термостата и сервопривода

С управлением обычной системой отопления все достаточно ясно, однако как быть в случае использования комбинированной системы?

Конечно, можно от комнатного термостата одновременно подавать сигнал на включение или выключение и теплого пола и радиаторов. Однако, такой вид регулирования не всегда удобен. Дело в том, что в течение отопительного периода существуют так называемые периоды межсезонья — осень и весна. В эти периоды как раз и возникает ситуация, при которой отопление должно работать лишь на 10—15 % своей расчетной мощности. В это время теплового потока от теплых полов вполне достаточно для обогрева помещений. При понижении температуры наружного воздуха к компенсации теплопотерь уже должна подключаться система радиаторного отопления. То есть при комбинированной системе отопления схема управления отоплением тоже должна быть комбинированной. Пример такой схемы приведен на рис. 2.

Рис. 2. Двухконтурное управление комбинированной системой отопления

Как видно из рисунка, термостат уже управляет не одним, а двумя контурами отопления при помощи дополнительного реле. В меню настроек такого термостата введена величина dT, которая определяет зону температур выше уставки, при которой включено только одно реле. В примере, приведенном на рис. 2, эта величина составляет dT = 3 °С. Рассмотрим более подробно принцип работы данного устройства. На термостате задаются две величины: первая — уставка самого термостата (20 °С), и вторая величина — dT, которая настраивается один раз и применима при любых значениях уставки. Если фактическая температура воздуха в помещении ниже уставки, то это означает, что в помещении холодно, и необходимо систему отопления включить на все 100 % для его прогрева. Этот режим обозначен на рисунке как зона 1. В этом случае термостат включает оба реле, тем самым обеспечивая отопление теплым полом и радиатором. Такая ситуация возникает, как правило, в пиковые периоды холода, когда на улице устанавливается минимальная температура.

При возрастании температуры выше уставки (20 + 0,5 °С = 20,5 °С) реле, управляющее радиатором, отключается. Таким образом, при оптимальном диапазоне температур будет выключен радиатор, но теплый пол для обеспечения комфорта в помещении останется включенным. Если температура воздуха начинает снижаться, то термостат опять включает реле и радиаторное отопление вновь работает. Однако в случае, если температура воздуха продолжает расти (мощности теплого пола хватает с избытком), то при нагреве воздуха на величину dT (3 °С) термостат отключает также и контур напольного отопления. После остывания системы и падения температуры внутреннего воздуха ниже 23 °С термостат включает теплый пол и, если его мощности оказывается недостаточно, и температура продолжает падать, то включается и радиаторное отопление. Таким образом, мы получаем диапазон температур от 20 °С до 23 °С, в котором наша система работает с максимальной эффективностью.

Для выполнения такого регулирования компанией VALTEC на основе имеющегося хронотермостата VT.AC709 был разработан двухконтурный хронотермостат VT.АС711 (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Передняя панель двухконтурного хронотермостата VT.AC711

Рис. 4. Задняя панель двухконтурного хронотермостата VT.АС711

Как видно из рис. 4, в приборе появилось дополнительное реле, при этом весь спектр функциональных возможностей хронотермостата VT.AC709 остался прежним. В меню расширенных настроек поя- вился отдельный пункт настройки величины dT (рис. 5).

Рис. 5. Меню настройки параметра dT

Данная величина по умолчанию составляет 3 °С, однако задавать ее рекомендуется исходя из особенностей конкретной системы и ее тепловой инерционности.

Таким образом, мы имеем полноценный двухконтурный регулятор, который может управлять нашей системой отопления как в ручном режиме, так и по суточному и недельному графикам.

Схемы подключения сервоприводов различного типа показаны на рис. 6.

Рис. 6. Схемы подключения сервоприводов

Следует обратить внимание, что при подключении сервоприводов в соответствии с рис. 6 необходимо установить перемычку между клеммами 1 и 3. Подключение приводов также может осуществляться по схеме, приведенной на рис. 7.

Рис. 7. Альтернативная схема подключения сервопривода

Описанная в статье система двухконтурного регулирования может также применяться в многоквартирном доме, в случае использования термостатов совместно с сервоприводами вместо традиционных термостатических головок. Такой алгоритм работы рекомендуется задавать в случае, когда есть необходимость управлять двумя отопительными приборами, расположенными в одном помещении. То есть при достижении величины уставки сначала отключается один отопительный прибор, а затем, если температура внутреннего воздуха продолжает расти, отключается и второй прибор. Это позволяет не просто экономить тепловую энергию, но и поддерживать более комфортные условия для жильцов.

Автор: Бобров А.А., инженер по автоматизации

Комбинированная система отопления: плюсы и минусы

На правах рекламы

Она востребована, если в доме нет газа, существуют проблемы с электроснабжением или владельцы не хотят переплачивать за отопление и подведение коммуникаций.

Газовые + электрокотлы

При выходе из строя одного котла всегда можно вручную включить второй. При установке двухтарифного счетчика электроэнергия оплачивается по льготному тарифу, если включать электрокотел ночью. Из-за высокой стоимости в обычное время этот вид обогрева используется как резервный.

Установка системы

Параллельно: если котлы сравнимой мощности, и газовый котел — основной. Их соединяют при помощи трехходового вентиля или обратных клапанов. Краны на неработающий котел можно не перекрывать, а просто включать требуемый агрегат.

Последовательно: если электрокотел не оснащен встроенным насосом и используется, например, для дополнительного подогрева системы отопления.

Примеры комбинированной системы

В линейке газовых котлов «Бош Термотехника» есть высокотехнологичные и надежные настенные модели Buderus Logamax UО72 и UО052/054 мощностью 12–35 кВт и напольные Buderus Logano мощностью от 20 до 270 кВт.

Buderus Logamax U072

Настенные котлы Buderus Logamax U072 разработаны для российских условий. Оснащены медным теплообменником, не подверженным коррозии. Настраиваются за пару кликов.

Напольные котлы Buderus Logano предназначены для плавного регулирования температуры котловой воды без цокольной температуры. Могут работать на природном или сжиженном газе. Имеют новый «промышленный» дизайн от Buderus и высокий стандартизированный коэффициент использования (92%) при низких эмиссиях вредных веществ.

Для данной системы также подойдут бесшумные малогабаритные электрокотлы Bosch Tronic Heat мощностью от 4 до 24 кВт. Ступенчатое включение мощности позволяет настроить агрегат для разных случаев применения. Для увеличения срока службы использована технология ротации включения нагревательных стержней.

1. Цена электрокотла относительно невысока.
2. Удобство в монтаже.
3. Экономия на отоплении за счет чередования работы котлов.

1. Если газовый котел имеет электророзжиг, насос для циркуляции воды и систему отвода продуктов сгорания, при отсутствии электроэнергии прибор не работает.
2. Электрические котлы мощностью свыше 10 кВт работают, как правило, от трехфазной сети, которая есть не у всех.
3. Для подключения электрического котла иногда требуется переложить проводку, чтобы она выдержала увеличение мощности.

Твердотопливные + электрокотлы

Комбинация твердотопливного и электрического котла снизит остроту проблемы энергоснабжения. Электрокотел можно включать по льготному тарифу с вечера до утра, если установлен двухтарифный счетчик. Дрова используются, когда есть возможность регулярно закладывать их в топку и выгребать золу. Такое сочетание подходит для домов, где нет газа.

В начале процесса стоит использовать твердотопливный котел. После достижения необходимой температуры можно настроить систему на автовключение электрокотла. В результате вы получите быстрый нагрев и сэкономите.

Установка системы

Параллельно или последовательно. Взаимная увязка двух разных агрегатов требует навыков. Между котлами можно установить дополнительный тепловой аккумулятор, который рационализирует использование энергии твердотопливного нагревателя и позволит реже включать электрический. Подключать твердотопливный котел к системе отопления необходимо стальной трубой длиной не менее метра на входе и выходе трубопровода.

Твердотопливные котлы устанавливаются на ровный поддон из бетона, камня, кирпича или стали. Вокруг должно быть пространство — от 0,5 метра с трех сторон, 1 метр со стороны топки и не менее 2,5 метра до потолка.

Подключение в электрической сети подразумевает обязательное заземление.

Для всех теплогенераторных устройств желательно предусмотреть отдельное помещение, закрытое для доступа посторонних и детей.

Примеры комбинированной системы

В линейке котлов Buderus Logano есть твердотопливные котлы S131, S171W, S181E и S111-2, отвечающие всем требованиям по энергоэффективности и безопасности. Они имеют мощность от 12 до 50 кВт, большую загрузочную камеру и зольник. Их топят дровами, углем или пеллетами, в зависимости от модели. Продолжительный процесс горения обеспечивается за счет высокого КПД для котлов с ручной загрузкой, а в пиролизных или автоматических — за счет современных технологий сжигания.

Buderus Logano S171W

Котлы имеют различные габариты и подходят под котельные разной площади и конфигурации.

Из электрокотлов заслуживает внимания модель Bosch Tronic Heat 3000/3500. Она отличается простым монтажом и легкостью настройки. Возможно дооснастить котел внешним модулем для управления через интернет или датчиком уличной температуры. Электрокотлы не требуют отдельного помещения и установки дымохода — они не выделяют вредных веществ, поэтому нет необходимости в очистке и утилизации продуктов сгорания.

Bosch Tronic Heat 3000/3500

1. Когда не работает один котел, включается другой, и система продолжает функционировать.
2. Через дополнительные выходы можно подключить несколько отопительных систем для дома, гаража, бани, теплого пола.
3. Изготовлены из чугуна или жаропрочной стали. Эти материалы обеспечивают высокую прочность и длительный срок службы.
4. Древесное топливо нетоксично.
5. Невысокая стоимость при электроснабжении дома в ночное время.

1. Ручная загрузка твердого топлива.
2. Необходимость регулярно чистить котел.
3. Высокая стоимость электричества.

Комбинированная система отопления — удобное в использовании и экономически целесообразное решение. Даже если один из котлов выйдет из строя, или возникнут перебои с электричеством, в вашем доме всегда будет тепло.

Автоматическое регулирование напольного отопления. Часть 2

Если рассмотреть классическую схему простого автоматического управления комбинированной системой отопления (рис. 1), в которой комнатные термостаты управляют сервоприводами термостатических клапанов коллекторных блоков, то возникает вопрос: что случится, когда все клапаны окажутся закрытыми?

Рис. 1. Регулирование комбинированной системы отопления с помощью комнатных термостатов и сервоприводов

Очевидно, что в этой ситуации откроются перепускные клапаны на контурах и теплоноситель будет циркулировать по малым циркуляционным кольцам через байпасы. При этом насосы будут расходовать электроэнергию впустую. Если же контуры не оборудованы байпасами с перепускными клапанами, то циркуляционные насосы будут работать «на закрытую задвижку», тратя энергию только на нагрев самих себя и теплоносителя в ограниченном пространстве. Циркуляционные насосы VT.RS оборудованы встроенными датчиками перегрева, которые отключат насос при нагреве обмотки статора свыше 150 °С, однако это является аварийным режимом, и его регулярное повторение всё-таки приведёт к межвитковому замыканию обмоток.

В насосно-смесительном узле VT.DUAL на этот случай предусмотрен предохранительный термостат, который отключает насос при достижении заданной пользователем температуры (от 30 до 90 °С), но у остальных узлов такого термостата нет.

Для предотвращения работы насоса «вхолостую» и «на закрытую задвижку», а также для удобной увязки работы сервоприводов с остальным оборудованием системы отопления разработан зональный коммуникатор VT.ZC8 (рис. 2).

Рис. 2. Зональный коммуникатор VT.ZC8

К коммуникатору подводятся провода от каждого комнатного термостата, и он передаёт принимаемые сигналы на соответствующий сервопривод или группу сервоприводов. При отсутствии запроса на отопление (все термостатические клапаны коллектора находятся в закрытом положении), коммуникатор отключает циркуляционный насос или теплогенератор (в зависимости от тепломеханической схемы системы).

Коммуникаторы выпускаются двух типов: для сервоприводов с питающим напряжением 24 и 220 В.

Рис. 3. Пример схемы подключения коммуникатора VT.ZC8

Назначение клеммных пар, переключателей и светодиодов в коммуникаторе следующее (рис. 3):
К1 – подача электропитания (220 В или 24 В в зависимости от модификации коммуникатора;
К2–K9 – подключение комнатных термостатов. К одному коммуникатору можно подключить восемь термостатов;
J1–J8 – переключатели передачи сигнала. В положении OFF управляющий сигнал передаётся на клеммную пару управления сервоприводами, расположенную напротив (K2–K13–C1; K3–K14–C2 и т.д.). В положении ON сигнал на клеммную пару управления сервоприводами передаётся от соседнего (расположенного cлева) термостата. Это позволяет одним термостатом управлять сразу несколькими сервоприводами. Например, на рисунке 3 сервоприводами С2, С3 и С4 управляет один термостат Т2 через клеммную пару К3, а сервоприводами С5, С6 и С7 управляет термостат Т3 через клеммную пару К6;
К10 – передаёт питание на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
К11 – при объединении нескольких коммуникаторов принимает информацию о состоянии сервоприводов от соседнего коммуникатора для управления циркуляционным насосом;
К12 – управление циркуляционным насосом. При подаче команды закрытия сервоприводов на всех клеммных парах насос отключается;
К13–K20 – подключение сервоприводов термостатических клапанов коллектора;
J9–J16 – переключатели типа сервопривода. В положении OFF подключаются нормально закрытые приводы, в положении ON – нормально открытые;
К21 – передача информации о состоянии сервоприводов на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
G1 – переключатель принудительного отключения насоса (ON – насос включён для управления коммуникатором; OFF – насос принудительно выключен);
S1–S8 – индикаторы горят при подаче питания на привод;
S9 – индикатор горит при подаче питания на клеммную пару K1;
S10 – индикатор горит при включённом циркуляционном насосе.

Рис. 4. Схема соединения двух коммуникаторов