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.

Как выбрать терморегулятор для электрического и водяного теплого пола

Электрические и водяные системы напольного обогрева неспособны самостоятельно поддерживать заданную температуру в помещениях частного дома. Хозяин приспосабливается регулировать мощность котла или греющих контуров вручную, добиваясь комфортной температуры воздуха. Чтобы организовать автоматическое управление микроклиматом, нужны терморегуляторы для теплого пола (ТП), устанавливаемые в каждой комнате. Цель публикации – описать существующие виды термостатов, способы установки и схемы подключения регулирующих устройств.

Как работает терморегулятор

Выносной термостат напольного отопления – это автоматический выключатель, который разрывает либо замыкает электрическую цепь после достижения установленной пользователем температуры. В результате нагрев прекращается или же возобновляется. По принципу работы регуляторы теплого пола делятся на 2 вида:

1. Механические с термодатчиком в виде биметаллической пластины. От нагрева данный элемент изгибается и в определенный момент разрывает цепь. Затем пластинка охлаждается, выпрямляется и снова замыкает контакты.
2. В электронных (релейных) регуляторах датчиком температуры выступает терморезистор, меняющий сопротивление электрическому току в зависимости от нагрева. Микросхема-контроллер фиксирует это изменение и отдает команду реле, обмотка размыкает контакты, цепь разрывается.

Устройство простейшего терморегулятора с биметаллической пластиной

Справка. Электронные приборы оснащаются собственным источником (батарейками) либо подключаются к домовой сети. Простейшие механические терморегуляторы работают без внешнего электропитания. Это не является преимуществом, поскольку для управления водяными ТП все равно требуется электричество.

Теперь поясним, как с помощью комнатных термостатов реализуется автоматическое регулирование теплого пола. Электрические греющие контуры (кабельные секции, инфракрасная пленка) работают так:

1. Установленный в помещении термостат подключается в разрыв главной силовой линии электропитания. Пока в комнате холодно, цепь замкнута.
2. Домовладелец настраивает на приборе желаемую температуру, включается нагрев. Когда она достигает требуемого значения, срабатывает термодатчик, цепь размыкается, силовая линия обесточивается.
3. После охлаждения на 0.5–1 градус подача электропитания возобновляется, нагрев продолжается. Кстати, разница между температурами включения/выключения зовется гистерезисом.

Термоэлектрические приводы, работающие с комнатными термостатами, накручиваются на клапаны распределительного коллектора

Принцип работы терморегулятора для водяного теплого пола такой же. Только реле размыкает цепь питания термоэлектрического привода (иначе – сервопривода). Он стоит на распределительном коллекторе ТП и закрывает/открывает подачу теплоносителя в греющий контур.

Сервоприводы ставятся на каждую петлю, подключаются к отдельным регуляторам, расположенным в разных комнатах. Как работает автоматизированная система водяного напольного отопления, смотрим на видео:

Термостаты для электрических и водяных ТП – в чем разница

На самом деле разницы никакой нет, в обоих случаях терморегулятор выполняет одну функцию – включает либо выключает нагрев, прерывая подачу напряжения к исполнительному элементу – нагревательному кабелю или сервоприводу. Но для работы с электрическими полами подойдет не каждый прибор, например, чисто механическое устройство применять нельзя. Поясним почему:

1. Нагрев электрического ТП контролирует выносной датчик, расположенный в полу между петлями резистивного кабеля. Он позволяет ограничить максимальную температуру напольного покрытия, защитить кабельную секцию от перегрева.
2. В механических терморегуляторах стоит пластина, реагирующая на изменение температуры воздуха. Прибор не рассчитан на подключение внешнего термодатчика, поэтому «не видит» степень нагрева стяжки пола.
3. Пленочный теплый пол работает аналогичным образом. Когда требуется регулировать температуру воздушной среды, выбирается релейный термостат, оснащенный внутренним датчиком и клеммами для подключения внешнего.

Электронагревательные ТП всегда монтируются с датчиком-терморезистором, измеряющим температуру пола

Примечание. Контроллер терморегулятора одновременно обрабатывает сигналы напольного и встроенного датчика. Когда 1 из 2 терморезисторов показывает достижение установленного порога температуры, электрический подогрев выключается.

Для регулировки водяных греющих контуров применяется воздушный датчик теплого пола, выносной измеритель ставится по желанию или в случае необходимости. Например, для контроля краевых зон, которые сильно охлаждаются. Температуру теплоносителя ограничивает регулирующая арматура на коллекторе – термоголовки RTL либо смесительный клапан с накладным/погружным датчиком.

4 вида регуляторов теплого пола

По функциональности терморегуляторы можно условно разделить на 4 разновидности:

• механические, работающие по температуре воздуха;
• релейные с минимальным набором функций и встроенным воздушным датчиком;
• электронные устройства на 2 термодатчика с дисплеем и возможностью программирования;
• то же, с wi-fi модулем дистанционного управления.

Дополнение. По способу подключения терморегуляторы делятся на проводные и беспроводные. В первом случае прибор присоединяется к цепи электропитания напрямую, во втором – через специальный релейный блок с ресивером – приемником радиосигналов.

Любой из перечисленных термостатов может иметь 2 или 3 коммутационных контакта. В чем разница:

1. 2-контактный регулятор «умеет» только разрывать цепь (отключать питание) при достижении температурного порога.
2. Универсальный 3-контактный прибор одновременно замыкает первую линию и размыкает вторую.

Последний пункт требует разъяснения. Если терморегулятор управляет сервоприводом типа NO (нормально открытый), то для перекрывания теплоносителя нужно наоборот подать напряжение, а не отключить. Значит, при достаточном нагреве помещения цепь должна замыкаться, провода подключаются к клеммам №2 и №3 термостата.

Термоэлектрический привод для водяного пола типа NC нормально закрыт при отсутствии напряжения. Чтобы прекратить подачу теплоносителя в контур ТП, регулятор должен обесточить сервопривод. Тогда кабель присоединяется к контактам №1 и №3, как показано на схеме.

Когда реле срабатывает, третий контакт замыкается со вторым, а линия на первой клемме обесточивается

Простейший механический термостат способен лишь поддерживать температуру помещения на одном заданном уровне, работая в паре с сервоприводом NC теплого водяного пола. Более продвинутые электронные регуляторы имеют множество дополнительных функций:

• возможность подключения 2 температурных датчиков;
• 3 коммутационных контакта;
• режим защиты от замерзания – включение нагрева в случае охлаждения дома до +3…5 °C;
• регулирование величины гистерезиса;
• сенсорный дисплей управления, показывающий время, дату и контролируемую температуру;
• термостат программируется на сутки/неделю вперед, количество событий в день – 6 и более;
• индикация неполадок, самодиагностика, самообучение;
• встроенный модуль wi-fi для управления термостатом через приложение смартфона.

Первые 3 функции имеются практически во всех релейных терморегуляторах. Если хотите получить больше, придется купить цифровую модель прибора.

Справка. Цена электронного термостата с кнопочным управлением BasicPlus от бренда Danfoss составляет 20 евро. Аналогичный прибор с ЖК-дисплеем обойдется уже в 40 €, программируемая модификация WT-P стоит 54 €. Китайские аналоги в 2–3 раза дешевле.

Советы по выбору прибора

Мы считаем, устанавливать механические терморегуляторы на теплые полы бессмысленно. Эти устройства несколько устарели, число функций ограничено, точность поддерживаемой температуры оставляет желать лучшего. Приборы можно использовать в подсобных либо технических помещениях, где надо поддерживать +15…18 °C круглосуточно.

Тип микропроцессорного термостата выбираем в зависимости от способа нагрева, условий эксплуатации и собственных пожеланий:

1. Регулятор для электрического пола лучше брать вместе с нагревательным кабелем (пленкой) и датчиками у одного производителя. Например, фирмы Devi, Caleo и «Теплолюкс» продают собственные регулирующие устройства.
2. Если вам приходится покупать термостат для электрических ТП отдельно, следует выбрать любой двухконтактный прибор, оснащенный клеммами подключения внешнего датчика. Обратите внимание на показатель максимальной мощности, которую способен коммутировать регулятор (обычно лежит в пределах 2…4 кВт).

Пример технических характеристик регуляторов бренда «Теплолюкс»

Под водяные теплые полы лучше взять универсальный (3-контактный) терморегулятор, внешний температурный датчик – по необходимости. Коммутируемая мощность роли не играет, поскольку сервоприводы потребляют 1…3 Вт электричества.

Количество дополнительных «наворотов» зависит от ваших потребностей и кошелька. Но если нужна реальная экономия энергоносителей, рассматривайте программируемые модели, включающие отопление по графику. В рабочее время либо ночью температуру в доме можно понизить до 18…20 °C.

Установка терморегуляторов предусматривается в каждой комнате. Значит, придется оттуда тянуть провода к гребенке ТП, где располагаются сервоприводы водяных контуров. Подобная «электрификация» неуместна в квартирах со свежим дизайнерским ремонтом. Решение: установите возле коллектора коммутационный блок с ресивером, а в помещениях – беспроводные термостаты на батарейках.

Справка. Обычно блоки-коммутаторы имеют 1–2 релейных выхода для подключения циркуляционного насоса либо горелки котла. Коммутационное устройство компании Danfoss стоит около 100 евро, беспроводной регулятор TP5001A-RF – 82 €, ресивер типа RX на 3 термостата – 95 €.

Монтаж и подключение терморегулятора

Перед установкой внимательно прочитайте инструкцию по эксплуатации прибора. Обычно там содержатся следующие указания по монтажу:

• высота термостата над уровнем пола – 1.5…1.7 м;
• не размещайте регулятор с воздушным датчиком вблизи источников тепла или холода – радиаторов отопления, кондиционеров, вентиляционных отверстий;
• технологический отступ от оконных и дверных проемов – 1 м (минимум);
• соблюдайте максимальное расстояние между терморегулятором и распределительным коллектором водяных ТП (длина кабеля указывается в инструкции);
• внешний датчик располагается ровно посередине между петлями напольного обогрева на расстоянии 500 мм от стены;
• термодатчик пола монтируется внутри гофротрубы, он должен легко вытягиваться после заливки стяжки.

Приборы накладного типа прикручиваются напрямую к стене, проводка закладывается в штробах. Под встраиваемые термостаты делается углубление, ставится обычный подрозетник.

Совет. Для присоединения регулятора используйте двухжильный медный кабель сечением 0.75 мм². Схема подключения контура электрического теплого пола с наружным датчиком выглядит так:

Если кабельная нагревательная секция потребляет больше мощности, чем способен коммутировать терморегулятор, нужно задействовать в схеме модульный контактор. Указанный исполнительный элемент устанавливается на стандартную DIN-рейку.

Здесь терморегулятор подает управляющий сигнал на контактор, а тот размыкает силовую линию

Некоторые версии термостатов имеют контакт для подсоединения таймера. Такое решение позволяет 1 раз в сутки снижать температуру в комнате на 5 градусов, не приобретая дорогой цифровой модели прибора. Схема с таймером представлена ниже.

Латинская буква L на схеме обозначает фазный провод, N – нулевой (нейтраль)

Перейдем к водяным теплым полам. Простейший способ – подключить терморегулятор к сервоприводу напрямую (последовательно). Только сначала выясните тип привода, «нормально открытый» нужно стыковать с замыкающим контактом прибора, «нормально закрытый» – с размыкающим. Зачастую производители ставят на клеммах соответствующую маркировку – NO или NC. Контакт COM – общий.

Чтобы реализовать многозональное напольное отопление частного дома с беспроводными терморегуляторами, воспользуйтесь следующей принципиальной схемой. Здесь не указаны номера клемм и другие подробности, поскольку оборудование разных производителей отличается маркировкой.

Справка. Коммутационные панели, ресиверы-приемники и модули wi-fi выпускают многие известные производители – Legrand, Danfoss и прочие. Как функционирует связка термостат – коммутационный блок, рассказывается на видео.

Напоследок о настройке температуры

Чтобы настроить каждый терморегулятор теплого пола и проверить работоспособность системы в целом, следует включить нагрев и выставить на всех приборах желаемую температуру. Учтите, дом нужно прогреть полностью. Оптимальный режим работы котла – 60 °C, если теплогенератор начнет «тактовать» (часто отключаться и стартовать), лучше снизить мощность.

Суть настройки заключается в подборе комфортной температуры во всех жилых помещениях. Показания дисплея термостата не всегда соответствуют нашим ощущениям, так что установки придется корректировать в процессе эксплуатации. Отдельный вопрос – программирование нагрева по графику, данная процедура описывается в инструкции конкретного прибора.