Термостат и автоматика управления циркуляционным насосом отопления

Выбор варианта системы отопления для частного или загородного дома – это довольно серьезный и ответственный момент. Если вы выбрали отопительную систему с естественной циркуляцией, то нужно знать, что потребуется установить котел, зависимый от электроэнергии. Однако для их работы совсем не обязательна бесперебойная подача электричества, которую сможет обеспечить бесперебойник для насоса отопления. В наших условиях внезапное отключение электричества может происходить не так уж и редко, и энергозависимость отопительной системы может быть довольно существенным и важным аргументом. Именно поэтому важным становится такой вопрос, как автоматика для циркуляционного насоса отопления и специальные приспособления для обеспечения его энергией.

Автоматика для циркуляционного насоса отопления

Схема и принцип работы циркуляционного насоса отопления

Тепловой насос – прибор, в котором есть основные узлы и вспомогательные элементы:

• рабочее колесо (крыльчатка) обеспечивает транспортировку, перекачку жидкого носителя по трубам;
• электрический двигатель запускает работу оборудования;
• перекачивающая камера с патрубками подачи и напора, которые подключаются к магистральным трубопроводам;
• корпус, защищающий прибор от механического воздействия;
• клеммная коробка для подключений электрических органов и регулирующих приборов.

Принцип работы прост:

1. В перекачивающую камеру поступает теплоноситель. Для этого есть впускной патрубок.
2. Поток захватывается крыльчаткой, которая приводится в действие при запуске электродвигателя.
3. За счет повышения давления теплоноситель отправляется в патрубок выпуска теплоносителя, присоединенный к магистрали.

Таким образом, схема для насоса для отопления становится предельно понятной, никаких сложностей с функционалом нет. Важно лишь выбрать вид оборудования, предназначенный для типа системы, установленной дома.

Схема подключения электронных термостатов.

У электронного термостата внутри вместо биметаллической пластины находится электронная схема. Для этой электронной схемы необходимо подвести напряжение питания. Оно может быть равно 220 или 24 вольта и подводится по проводу.

Здесь управляющим сигналом является потенциал (напряжение), которое подводится на клеммную коробку котла или специального хаба. Чтоб было понятней смотрите ниже на картинку:

Из картинки видно, что к электронному термостату идет не 2, а 3 провода:

• L — напряжение питания.
• N — провод нейтрали.
• I — выходной сигнал.

Неподключенный порт используется для включения «ночного» режима работы, при котором температура в помещении снижается на 4 градуса без регулировки термостатов.

Электронные термостаты используются для организации сложных систем управления климатом в доме, такие системы в народе называют «Умный дом«. С их помощью можно управлять насосами и сервоприводами клапанов в системах отопления. Как это выглядит можно увидеть на рисунке выше.

Автоматика для циркуляционного насоса

Общее определение включает несколько видов элементов – терморегулятор, реле, блок бесперебойного питания. Все эти узлы необходимы для регулировки температуры теплоносителя, подаваемого в магистраль, а также обеспечения бесперебойной работы насоса.

Схемы открытой системы отопления с циркуляционным насосом и баком

Стоит знать, что термостат для циркуляционного насоса может пригодиться и для квартиры – прибор подключается к радиатору и применяется для регулировки циркуляции теплоносителя через батарею. В некоторых квартирах такой вариант управления считается единственно возможным.

Термостат

Соединяет в себе функции вентиля и термоэлемента, контролирует температуру теплоносителя.

Как работает насос циркуляционный с датчиком температуры:

1. Сначала определяется информация с температурного датчика, на котором выстроен весь принцип работы.
2. Показатели сравниваются с выставленными настройками. Их нужно вводить в побочном меню устройства. Здесь различается сама температура включения насоса и гистерезис – так называется интервал запаздывания температуры при запуске и отключении оборудования.
3. Как только пошел процесс нагревания, гистерезис добавляется к показателям температуры запуска насоса в работу, а при остывании теплоносителя гистерезис отнимается.

Получается, что если хозяин задает показатель температуры в +50 С, гистерезис в +5 С, то вода должна сначала прогреться до отметки в +55 С, чтобы блок управления циркуляционным насосом отопления запустил прибор в работу. А для выключения оборудования теплоноситель должен остыть до +45 С.

Прибор, дополненный гистерезисом, считается удобным в работе. Получается, что оборудование не будет постоянно включаться и выключаться для поддержания точности прогрева до одного градуса. Выбирая термостат, лучше отдать предпочтение минимальному показателю гистерезиса в прошивке +/- 1 градус, а максимальному +/- 10 градусов.

Важно! Если термостат для циркуляционного насоса отопления настраивается с учетом данных о внешней температуре в комнате, то и регулировка котла должна предусматривать изменения в температуре теплоносителя. Прибор монтировать рядом с котлом.

Бесперебойный блок питания

Управление циркуляционным насосом без подачи электропитания невозможно, поэтому обеспечение поступления постоянного тока – основная задача хозяина. Самый простой способ – установить блок бесперебойного питания (ИБП) или озаботиться генератором.

Автоматика для управления работой насоса

Многие хозяева стараются обойтись без дополнительного оборудования, формируя теплосистему с возможностью самотечной циркуляции теплоносителя. Это хороший выход, но при малейшем нарушении технологии выкладки трубопровода, система встанет. К тому же при оборудовании тепломагистрали в 2-х и более этажном доме самотечная схема может дать сбой, поэтому без насоса тут не обойтись.

При установке блока питания можно не беспокоиться за работу системы – оборудование оснащается автоматическим управлением, аккумулятором для теплового насоса. Комплекс поддержки обеспечит работу как самого насоса, так и других энергозависимых компонентов системы.

Важно лишь подобрать ИБП с нужным объемом аккумулятора, для чего следует читать информацию в техпаспорте. Как правило, производители указывают объем накопителя и возможную продолжительность работы приборов. Для выяснения точной информации следует брать в расчет мощность насоса для теплосистемы.

Реле включения и выключения

Устанавливается реле включения насоса отопления для поддержания работы прибора в автоматическом режиме. Принцип простой – при снижении уровня давления в тепломагистрали реле запустит прибор в работу, а при повышении показателя давления – отключит. Получается, что как только потребитель перестает разбирать воду, то уровень давления в системе поднимается до верхнего предела и таймер для насоса отопления отключает агрегат. Как только разбор воды запускается, давление в магистрали снижается до нижнего предельного уровня, насос снова включается в работу.

Как правило, производители оборудования, на котором не установлена автоматика, дают рекомендации по выбору комплектующих, но есть вариант купить тепловой насос с наличием всех дополнительных приборов. Для облегчения регулировки поступления теплоносителя в батареи, специалисты рекомендуют установить терморегуляторы на все радиаторы. Кроме поддержания комфортной температуры в доме, своевременная регулировка поможет снизить расходы на энергоносители.

Важно! Выбирая терморегуляторы следует оценивать шкалу настройки. Чем меньше градации делений (по 1-5 градусам), тем точнее будет выставлена температура жидкости, циркулирующей по магистрали.

Источник бесперебойного питания

Обеспечение бесперебойного питания для автоматики циркуляционного насоса — это залог оптимальной температуры помещения и стабильной работы всех устройств. Но прежде чем выбрать схему нагревания помещения необходимо изучить положительные и отрицательные стороны существующих предложений на рынке. При выборе концепции нагревания с естественным оборотом теплоносителя, надо учитывать, что её основной минус заключается в следующем:

• Подогрев в помещении может отключиться, или комплекс приборов будет работать не на полную мощность, если не установлены специальные механизмы.
• Расход топлива может быть весьма значительным при неправильно настроенной схеме функционирования системы, что влечет за собой финансовые потери.

Выходом из данной ситуации является приобретение источника бесперебойного питания. Тогда даже при неожиданном отключении энергоснабжения система циркуляционного насоса продолжит работать, так как она оснащена автоматическими приборами. На аккумуляторе установлена автоматическая система, обеспечивающая непрерывную работу всех компонентов, входящих в неё, если неожиданно произойдёт отключение электропитания.

Принцип работы ИБП котла

Виды автономных систем

Внутри своего класса по характеру циркуляции теплоносителя различают: конвекционная (естественная) и принудительная циркуляции.

Естественная циркуляция теплоносителя происходит за счет перемещения теплых масс вещества к более холодным. Это довольно старый метод. У него существует одно единственное достоинство – автономность.

Данный вид не зависит от сторонних источников энергии. Но применение ее довольно ограничено, распределение тепла по жилым комнатам происходит крайне неравномерно. К тому же трубопроводы имеют внушительные размеры, что негативно сказывается на эстетике помещения.

Системы отопления

Эта система довольно дешевая, но ее монтаж требует определенных навыков и знаний законов термодинамики. Их повсеместно устанавливались в прошлом столетии в сельской местности. На смену ей пришла концепция принудительной циркуляции теплоносителя внутри контура.

Принудительная циркуляция стала доступна относительно недавно. Появились надежные и качественные насосы. Благодаря современным системам автоматики, отапливать частный дом стало намного безопасней и эффективней.

Тепловые насосы – классификация

Работа теплового насоса для отопления дома возможна в широком температурном диапазоне – от -30 до +35 градусов по Цельсию. Наиболее распространены приборы абсорбционные (переносят тепло посредством его источника) и компрессионные (циркуляция рабочей жидкости происходит за счет электроэнергии). Наиболее экономичны абсорбционные устройства, однако они более дорогостоящие и обладают сложной конструкцией.

Классификация насосов по типу источников тепла:

1. Геотермальные. Забирают тепло воды или земли.
2. Воздушные. Забирают тепло атмосферного воздуха.
3. Вторичного тепла. Забирают так называемое производственное тепло – образующееся на производстве, при отоплении, прочих промышленных процессах.

Теплоносителем может выступать:

• Вода из искусственного или естественного водоема, грунтовые воды.
• Грунт.
• Воздушные массы.
• Комбинации вышеперечисленных носителей.

Насос геотермального типа – принципы устройства и работы

Насос геотермальный для отопления дома использует тепло грунта, которое он отбирает вертикальными зондами или горизонтальным коллектором. Зонды размещаются на глубине до 70 метров, зонд находится на небольшом удалении от поверхности. Такой тип устройства наиболее эффективен, поскольку у источника тепла довольно высокая постоянная в течение всего года температура. Поэтому необходимо затратить меньше энергии на транспортировку тепла.

Тепловой насос геотермального типа

Такое оборудование требует больших затрат на установку. Высокой стоимостью отличаются работы по бурению скважин. Кроме того, площадь, отведенная под коллектор, должна быть в несколько раз больше площади отапливаемого дома либо коттеджа. Важно помнить: земля, где находится коллектор, не может использоваться для посадки овощей или плодовых деревьев – корни растений будут переохлаждены.

Использование воды в качестве источника тепла

Водоем – источник большого количества тепла. Для насоса можно использовать незамерзающие водоемы от 3 метров глубиной либо грунтовые воды при их высоком уровне. Реализовать систему можно следующим образом: трубу теплообменника, отягощенную грузом из расчета 5 кг на 1 метр погонный, укладывают на дно водоема. Протяженность трубы зависит от метража дома. Для помещения в 100 м.кв. оптимальная протяженность трубы – 300 метров.

В случае использования грунтовых вод необходимо пробурить две скважины, расположенные одна за другой по направлению грунтовых вод. В первую скважину помещают насос, подающий воду на теплообменник. Во вторую скважину поступает уже охлажденная вода. Это так называемая открытая схема сбора тепла. Ее основной недостаток в том, что уровень грунтовых вод нестабилен и может значительно меняться.

Воздух – наиболее доступный источник тепла

В случае использования воздуха в качестве источника тепла теплообменником выступает радиатор, принудительно обдуваемый вентилятором. Если работает тепловой насос для отопления дома по системе «воздух-вода», пользователь получает преимущества:

• Возможность обогреть весь дом. Вода, выступающая в качестве теплоносителя, разводится по приборам отопления.
• При минимальных затратах электроэнергии – возможность обеспечить жильцов горячим водоснабжением. Это возможно за счет наличия дополнительного теплоизолированного теплообменника с емкостью накопительной.
• Насосы аналогичного типа могут использоваться для нагрева воды в бассейнах.

Схема отопления дома воздушным тепловым насосом.

Если насос работает по системе «воздух-воздух», теплоноситель для нагрева помещения не используется. Обогрев производится за счет полученной тепловой энергии. Примером реализации такой схемы может служить обычный кондиционер, установленный на режим обогрева. Сегодня все устройства, использующие воздух как источник тепла, – инверторные. В них переменный ток в постоянный преобразуется, обеспечивая гибкое управление компрессором и его работу без остановок. А это увеличивает ресурс устройства.

Структура с циркуляцией теплоносителя

Система отопления

Сердцем системы является котел. Он преобразует водородное топливо в тепловую энергию путем открытого горения. Внутри котла происходит нагрев теплоносителя, и далее по системе трубопроводов данный вид энергии распределяется по квартире или дому.

За равномерное распределение отвечает насос. В эту систему так же входят клапана различного назначения, радиаторы отопления, трубопроводы типа «теплый пол», бойлер для нагрева воды в кране, бак расширитель, счетчики и автоматика.

Схема подключения беспроводного термостата.

В данный момент беспроводные термостаты получили широкое распространение и серьезно потеснили своих проводных собратьев. С ними проще работать, не нужно тянуть через весь дом провода от термостата до датчика. Достаточно просто настроить адрес датчика и установить его в месте с устойчивым приемом сигнала от термостата. Что касаемо схем подключения таких устройств, то их может быть две:

Схема соединения по разрыву цепи.

Схема ничем не отличается от схемы подключения механического термостата. Включение котла, насоса или сервопривода происходит по появлению тока в цепи.

Схема соединения по потенциалу (напряжению).

В данной схем при соединении цепи термостат передает на вход котла напряжение, которое включает котел, насос или сервопривод.

Система отопления

Отопительная система

• корпусная деталь;
• латунная крыльчатка;
• перегородка, которая изолирует отделение крыльчатки (мокрое) и исполнительные механизмы насоса (сухое);
• сам двигатель;
• клеммная плата подключения проводки питания;
• микросхема с управляющими элементами двигателя насоса.

Корпус, как правило, изготавливается из чугуна, крыльчатка крепится на вал насоса. Так же есть приспособление, через которое из системы удаляется попавший в него воздух.

Функциональное назначение термостатов

Электронный термостат

В большинстве случаев при работе теплоснабжения наблюдается неравномерное распределение тепла в радиаторах и тубах. Это связано с его остыванием во время продвижения по транспортным магистралям. Для стабилизации и своевременной регулировки устанавливают комнатные термостаты для отопления.

Их задача заключается в ограничении притока горячей воды в определенный элемент отопления – отдельный контур, радиатор или батарею. Конструктивно они состоят из запорной части (задвижка-шток) и управляющего компонента. Установленный термостат для батареи или отдельного контура отопления улучшает следующие параметры системы:

• Контроль степени нагрева радиатора. Регулируя приток горячей воды, изменяется температура на поверхности отопительного прибора;
• Оптимизация затрат на нагрев теплоносителя. Накладной термостат для отопления снижает расходы на нагрев горячей воды, уменьшая разницу температуры теплоносителя между подающей и обратной трубами;
• Автоматизация работы отопления. Практически все модели терморегулирующих устройств работают в автономном режиме. Важно изначально правильно установить исходные параметры функционирования.

Чем отличается термостат для котла отопления от аналогичной модели для радиатора или циркуляционного насоса? Прежде всего – скоростью срабатывания управляющего элемента и температурным режимом работы. Поэтому рекомендуется подбирать оптимальную модель для каждого компонента отопления. А для этого следует рассмотреть их типы и особенности конструкции.

Любой термостат для отопления дома имеет индивидуальные эксплуатационные параметры – особенность установки, степень регулирования температуры и т.д. Они должны соответствовать характеристикам отопительного элемента, на который будет установлен прибор.