Защита системы отопления от замораживания при авариях в электросети
В. Ф. Гершкович, руководитель Центра энергосбережения КиевЗНИИЭП
Проблемы защиты системы отопления от замораживания при временном отсутствии электрической энергии возникли после того, как вместо водоструйных насосов (элеваторов) в тепловых пунктах стали применять циркуляционные насосы с электроприводом. Острота проблемы стала очевидной после аварии в Москве в мае 2005 года, когда значительная часть города была отключена от системы электроснабжения в течение нескольких часов. Можно только приблизительно вообразить себе масштабы катастрофы, случись эта авария в разгар зимы.
В системах отопления с зависимым присоединением к тепловой сети (рис. 1) опасность замерзания возникнет при остановке циркуляционного насоса (8).
Теплоноситель из тепловой сети (1) будет при этом по-прежнему поступать в систему отопления (2) через регулирующие клапаны (3, 4), но расход сетевой воды будет недостаточным, и отопительные приборы самых протяженных циркуляционных колец прогреваться не будут, что при сильных морозах приведет к их размораживанию. В то же время температура теплоносителя в коротких циркуляционных кольцах будет чрезмерно высокой, и это может вызвать разрушение участков трубопроводов, выполненных из полимерных труб.
Ситуация будет усугубляться, если регулятор теплового потока (5) будет настроен, как это чаще всего бывает, на поддержание температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления на уровне, соответствующем температурному графику. Как только циркуляционный насос (8) остановится и прекратится подмешивание, температура воды, поступающей в систему отопления, возрастет, и датчик температуры теплоносителя (6) выдаст команду на закрытие клапана (4). При этом расход воды в системе будет уменьшаться, что ускорит процесс замораживания системы.
Система отопления с зависимым присоединением к тепловой сети.
Вероятность замораживания уменьшится, если регулятор теплового потока будет настроен на поддержание нужной температуры воды не в подающем, а в обратном трубопроводе. В этом случае после остановки циркуляционного насоса клапан (4) останется в открытом положении, и теплоноситель будет по-прежнему поступать в систему отопления.
Для полного устранения опасности замораживания рекомендуется выполнять узел приготовления теплоносителя по схеме, показанной на рис. 2.
В схеме применен нормально открытый электромагнитный клапан (9). Применительно к электромагнитным клапанам термин «нормально открытый» означает, что в обесточенном состоянии он находится в открытом положении, а при подаче напряжения клапан закроется. Таким образом, при нормальном электроснабжении, когда система отопления работает в обычном режиме, клапан (9) будет всегда закрыт, а через теплообменник (10) будет протекать вода только из обратного трубопровода без какого-либо теплообмена в нем.
Система отопления с зависимым присоединением к тепловой сети.
Обозначения: 1–8 – то же, что на рис. 1; 9 – электромагнитный клапан; 10 – теплообменник системы защиты; 11 – дроссельная шайба
При отключении электроэнергии одновременно с остановкой циркуляционного насоса (8) нормально открытый электромагнитный клапан (9) автоматически откроется, и теплоноситель из подающего трубопровода тепловой сети устремится в систему отопления после охлаждения в теплообменнике (10) водой из обратного трубопровода системы отопления. Охлаждение необходимо для того, чтобы исключить попадание в систему отопления воды с температурой выше 95 °C и предотвратить тем самым повреждение полимерных трубопроводов, которые теряют свою прочность при высокой температуре воды в них.
Для того чтобы надежно защитить систему отопления от замораживания, расход сетевой воды должен быть примерно вдвое больше расчетного (для нормальных условий работы) значения. Вместе с тем, фактический расход может оказаться чрезмерно большим, поскольку регулятор перепада давления (3), выполняющий роль дросселирующего устройства, в аварийном режиме окажется вне контура циркуляции. Чтобы избежать излишних расходов сетевой воды, предусматривается дроссельная шайба (11), которую рассчитывают на пропуск удвоенного количества сетевой воды с учетом располагаемой разности давлений в подающем и обратном трубопроводах.
После восстановления электроснабжения нормально открытый электромагнитный клапан закроется, и система отопления вернется к нормальному эксплуатационному режиму без какого-либо вмешательства обслуживающего персонала.
Работа системы отопления в аварийном режиме будет сопряжена с увеличением расхода сетевой воды и с повышением температуры в обратном трубопроводе тепловой сети относительно обычного значения. Но эти неблагоприятные для работы тепловой сети кратковременные факторы могут рассматриваться лишь как слабая реакция новой защитной системы, способной оградить тепловую сеть и отопительную систему от гораздо более серьезных неприятностей.
Какую температуру выставлять на газовом котле?
Часто владельцы частных домов сталкиваются с вопросом: а какую оптимальную температуру выставить на газовом котле, чтобы было тепло и экономно? Разумеется, четко ответить по цифрам на этот вопрос будет невозможно, ведь достаточно много неизвестных переменных: сколько м² нужно отапливать, на сколько хорошо утеплен сам дом, какие погодные условия на улице, модель котла и степень изношенности всей системы отопления.
Поэтому лучшим решением будет обратиться к услугам специалистов, которые не только проведут тщательный анализ, но и сами настроят автоматику котла отопления для максимальной эффективности при низких затратах топлива.
Но можно дать общие рекомендации. После проведенных экспериментов можно точно сказать, что при минимальной температуре расход газа будет самым большим. Почему? Читайте дальше.
Максимальная и минимальная температура газового котла: что лучше?
Стоит оговориться, что для расчета был взят обычный деревянный дом на две комнаты с общей площадью в 40 м². Качество утепления среднее, работает котел мощностью на 24 кВт. Предлагается, что в комнаты должны прогреваться до 21 градуса тепла.
40 градусов
Самый экономически неэффективный режим. Во-первых, котел будет недогревать комнаты примерно на градус-полтора. Из-за этого насос и горелка работать будут постоянно, что приведет не только перерасходу газа, но и к повышенному электропотреблению. Замеры показывают, что электричества может понадобиться примерно в 3 раза больше, чем при режиме в 70 градусов! Поэтому, если наблюдаются проблемы с электроснабжением или котел работает от генератора, от этого режима стоит воздержаться.
В таком режиме батареи начинают остывать буквально через нескольких часов. Стоит также отметить, что при высокой изношенности системы отопления высокая вероятность образования конденсата, который вредит котлу.
50 градусов
Обычно при таких настройках котел показывает самый низкий расход газа, однако циркулярный насос в этом случае работает практически без остановок. Из-за высокой цены на электричество этот режим оказывается дороже следующего.
Батареи остывают гораздо дольше, котел полностью прогревает помещение до необходимых температур.
60 градусов
Оптимальные настройки для большинства котлов. При такой температуре теплоносителя газа требуется больше, чем при 50 градусах, однако насос работает реже. Помещение обогревается полностью, батареи остывают долго, а суммарные расходы ниже других режимов.
70 градусов
Электричества требуется еще меньше, чем при 60 градусах, но необходимо гораздо больше газа. Хотя на первый взгляд и кажется, что подобные настройки выгоднее, опасность таится в другом. При таком режиме работы батареи предложат нагреваться, даже при выключенном котле. Таким образом в помещении возможны скачки температуры, которые негативно скажутся не только на комфорте, но и на состоянии всей системы отопления, в частности труб.
80 градусов и выше
Подобные настройки выставлять не рекомендуется. Во-первых, такие настройки нужны в лютые морозы, если проживаете в северных регионах страны. Во-вторых, из-за воздействия высоких температур трубы быстро приходят в негодность, а также может появиться неприятный запах.
Оптимальные настройки температуры для газового котла
Рекомендуем при температуре до -25 градусов тепла выставлять на газовом котле 60-65 градусов. Если за окном около нуля, тогда можно настроить на 50-55. При температуре ниже 30 градусов – смело выставляйте на котле 70 градусов.
Как сэкономить при отоплении, и какая температура должна быть в помещении?
Согласно нормативным требованиям в жилых помещениях температура воздуха должна быть в пределах от 18 до 25 градусов тепла. Поэкспериментируйте с настройками, переключайте режимы, подберите комфортную температуру именно для вас.
Помните, что ночью температура ниже, чем днем. В этом случае идеально будет использование программаторов, которые в автоматическом режиме будут регулировать работу газового котла при температурных изменениях. Таким образом, вы сэкономите, не потеряв в комфорте.
Если ваш дом подключен к газовой магистрали, тогда установите счетчик. Так вы сможете точно контролировать расход топлива и платить только за израсходованный объем, а не по нормативу.
Выводы по теме
Итак, выставляйте температуру на газовом котле от 55 до 65 градусов. Если сильные морозы, то можно установить 70 градусов. Если на улице около нуля – подойдет и 55 градусов.
Обязательно прочтите инструкцию производителя, максимально используйте автоматику вашего оборудования. Установите газовый счетчик. Таким образом, вы сможете сэкономить, не потеряв в комфорте.
Терморегуляторы для газовых и твердотопливных котлов
Устанавливая автоматический терморегулятор, пользователь надеется сэкономить энергоносители, расходуемые на отопление квартиры либо частного дома. Правда, покупка и монтаж прибора иногда дает противоположный результат – потребление газа или электроэнергии возрастает. Поэтому предлагаем разъяснить ряд моментов: как работает комнатный термостат для газового котла, разновидности регуляторов температуры, способы подключения и правильной настройки.
Кратко о принципе работы
Для лучшего понимания принципа действия комнатных терморегуляторов сначала поясним алгоритм работы водогрейного котла в базовой комплектации:
Пользователь разжигает отопитель, с помощью кнопок или рукояток управления задает желаемую температуру теплоносителя.
Каждый аппарат оборудован погружным либо накладным датчиком, информирующим блок управления о степени нагрева воды. Когда температура теплоносителя достигает заданного порога, срабатывает газовый клапан и перекрывает подачу топлива к основной горелке. Циркуляционный насос продолжает «гонять» воду по системе.
После остывания теплоносителя до нижнего температурного предела подача газа возобновляется, горелка снова разжигается и подогревает воду.
Справка. В турбированных дровяных котлах автоматика отключает вентилятор–нагнетатель. Поступление воздуха и процесс горения в топке приостанавливается, агрегат переходит в режим ожидания.
Без внешнего термодатчика отопитель «не видит» температуру воздуха в помещениях и тупо греет воду до указанного предела. Результат: в переходной осенне-весенний период наблюдается так называемое тактование — частый старт/стоп горелки (1 раз в 2—3 минуты), сокращающее ресурс агрегата в целом.
Теперь о главном. Выносной терморегулятор продлевает интервалы между включением/выключением газового котла, поскольку ориентируется на температуру воздуха, который остывает медленнее. Прибор включается в разрыв цепи электропитания газового клапана (на ТТ-котлах – турбины) и встроенного насоса.
Установка автоматического терморегулятора позволяет убить сразу трех зайцев:
снизить потребление энергоносителей;
сделать управление котлом более удобным;
продлить срок службы источника тепла.
Важное замечание. Перечисленные пункты относятся не только к газовым отопителям. С термостатом коммутируется любой теплогенератор, оснащенный электронным либо электрическим блоком управления: твердотопливный, дизельный, электрокотел и так далее.
Когда комната прогревается до указанной температуры, термостат разрывает цепь, горелка и встроенный насос теплогенератора останавливаются. Запуск агрегата происходит после охлаждения воздуха на 1—2 градуса, что увеличивает длительность интервала между отключением и розжигом до 15—20 мин.
Отметим 2 значимых нюанса:
При использовании комнатного регулятора штатная функция старт / стоп по температуре воды в котловой рубашке продолжает действовать. Когда теплоноситель в котле нагреется до установленного предела, газогорелочное устройство отключится.
Если горелка гасится по команде внутреннего термодатчика, штатный циркуляционный насос продолжает работать. Когда срабатывает выносной термостат, останавливаются оба устройства – горелка и насосный агрегат.
Вот почему важно правильно настроить связку котел — внешний термостат.
Виды комнатных регуляторов
Для автоматической регулировки горения котла по температуре комнатного воздуха применяется 2 разновидности термостатов:
Механические. Разрыв и замыкание электрической цепи производится биметаллической пластиной, изгибающейся от нагрева. Чтобы изменить желаемую температуру, пользователь вращает рукоятку, которая увеличивает либо уменьшает зазор между пластиной и вторым контактом.
Электронные (цифровые). Здесь роль чувствительного к нагреву элемента играет терморезистор, изменяющий сопротивление в зависимости от температуры. Схема, куда входит указанная деталь, замыкает контакты реле, ориентируясь по изменению сопротивления и пользовательским настройкам.
Справка. Механический и электронный термодатчик используется не только для котла. Терморегуляторы успешно применяются на других участках системы отопления, например, для отключения циркуляционного насоса отдельной радиаторной ветви либо для зонального управления теплыми полами.
Механический прибор подключается к теплогенератору посредством кабеля. В большинстве электронных моделей предусматривается беспроводное присоединение. По отзывам, радиоуправляемые термостаты приобретают широкую популярность благодаря удобству монтажа и эксплуатации. Как работает беспроводной терморегулятор котла:
Аппарат состоит из двух блоков, оснащенных радиомодулями.
Первый блок, включающий исполнительное реле, ставится непосредственно возле отопителя и подсоединяется к нужному разъему. Питание – от домовой электросети 220 вольт.
Второй блок с дисплеем и кнопками управления питается от батареек и устанавливается в удобном месте жилища.
Размещенный внутри дистанционного пульта термодатчик реагирует на температуру воздушной среды. В нужный момент радиомодуль посылает первому блоку сигналы о включении/остановке котла. Тот размыкает контакты реле, нагрев и циркуляция теплоносителя прекращается или возобновляется.
Беспроводные терморегуляторы состоят из 2 блоков, обменивающихся радиосигналами
Обычно электронные модели оснащаются программаторами, позволяющими задавать график работы котла на неделю. Температуру в помещениях можно изменять несколько раз в течение суток. Отдельные экземпляры программируются на 90 дней и управляются посредством мобильной связи, например, через СМС либо интернет-приложение смартфона.
Какой термостат лучше выбрать
Чтобы сделать правильный выбор комнатного регулятора, предлагаем рассмотреть плюсы и минусы двух типов бытовых приборов. Недостатки механических моделей:
низкая точность поддерживаемой температуры;
проводное подключение – кабель придется тянуть из котельной в нужную комнату;
отсутствие различных удобных функций, имеющихся в программаторах.
Примечание. Судя по отзывам реальных владельцев на форумах, точность поддержания температуры не является критической проблемой и не слишком волнует пользователей. Другое дело – провода, которые нужно прятать под плинтусами, в бороздах стен и так далее.
Явных преимуществ у биметаллических термостатов тоже три:
невысокая цена и доступность;
надежность в работе – в простейших моделях нечему ломаться;
простота управления котлом с помощью одной рукоятки, что актуально для домовладельцев пожилого возраста.
Негативные стороны электронных регуляторов — более высокая цена, не всегда понятный интерфейс и необходимость своевременной замены батареек. У дешевых китайских моделей встречается дополнительная проблема – нарушение связи с релейным блоком при установке управляющей панели за 1—2 перегородками.
Безусловный плюс цифровых терморегуляторов – комфортная эксплуатация. Достаточно один раз заложить недельную и ежедневную программу работы теплогенератора, больше никаких действий не потребуется.
В беспроводных программаторах нужно вовремя менять элементы питания
Типичный набор функций перечислим на примере термостата Baxi Magic Plus:
диапазон регулирования температуры – 5…35 °С;
защита от замораживания системы отопления, по умолчанию запускает котел при остывании жилища до +3 градусов;
ЖК-дисплей с подсветкой, управление – кнопочное;
сдвиг показаний датчика температуры ±5 °С (пояснение читайте в следующем разделе публикации);
2 режима работы – экономичный и комфортный;
часовой / суточный / недельный программатор.
Справка. Подобные устройства производители зачастую именуют цифровыми хронотермостатами. Слабое место приборов – низкая ремонтопригодность в случае поломки, особенно китайских изделий, для которых нелегко отыскать запчасти.
Зная особенности электронных и механических регуляторов, нетрудно выбрать подходящую модель. Ориентируясь на свой бюджет, в первую очередь рассматривайте надежные изделия европейских, японских и корейских производителей. Среди «китайцев» тоже встречаются приличные бренды, но в среднем качество продукции оставляет желать лучшего.
Установка и подключение прибора
Монтаж бытового регулятора состоит из двух этапов – крепление в удобном месте и присоединение к газовому (твердотопливному) котлу. Чтобы термостат фиксировал температуру без отклонений, располагайте регулирующий элемент согласно рекомендациям:
минимальная высота от пола – 1.5 м, максимальная – 1.7 м;
в пределах 1 м от прибора не должны стоять радиаторы отопления, обогреватели или другая бытовая техника, искажающая тепловую картину (включая кондиционеры);
Регулятор температуры нужно ставить подальше от различных источников тепла или холода
нежелательно ставить датчик в отдалении от обогреваемых комнат.
Совет. Для частного дома с теплыми полами стоит купить модель термостата, укомплектованную дополнительным термодатчиком. Последний размещается над поверхностью пола и измеряет температуру в нижней зоне помещения.
После крепления прибора на стене согласно указаниям производителя проложите провод до источника тепла скрытым либо открытым способом (при наличии проводного подключения). Как подключить регулятор к котлу:
Один конец управляющего кабеля подсоедините к контактам с маркировкой COM (общий) и NO (нормально открытый) термостата. На беспроводной модификации эти клеммы находятся в релейном блоке.
В инструкции по эксплуатации теплогенератора отыщите схему подключения выносного термостата, маркировку и местонахождение контактов.
Снимите или откиньте переднюю панель газового отопителя, закрывающую доступ к плате управления и разъемам.
Извлеките перемычку, вставленную между указанными в паспорте клеммами. Не выбрасывайте деталь, впоследствии она может понадобиться.
Подсоедините к освобожденным клеммам провода, идущие от контактов регулятора. Соблюдать полярность не нужно.
При монтаже беспроводного термостата подведите к релейному блоку трехжильный кабель питания 220 В с заземляющим проводом.
Совет. Если на контактах вашего прибора вместо указанной маркировки нанесены цифры или непонятные буквы, отыщите 2 нужных клеммы с помощью тестера (цепь между ними должна быть разомкнута). Всего контактов – три, пара COM и NC изначально замкнута, как показано выше на схеме.
Подробности установки терморегулятора беспроводного типа демонстрируются на видео:
Энергонезависимые напольные котлы, оборудованные газовой автоматикой 630 SIT, 710 MiniSIT, САБК, «Орион» и подобными, несовместимы с дистанционными регуляторами. Причина – полностью механическая конструкция газового клапана и отсутствие электрических цепей, куда можно включить реле–прерыватель.
Схема присоединения регулятора к клапану SIT 820 NOVA
Исключение – газовые теплогенераторы, оборудованные автоматикой «Каре» и последним поколением итальянских клапанов EuroSIT – 820 NOVA. В указанных блоках предусмотрены электромагнитные клапаны и специальные контакты для присоединения наружных термостатов двух типов – механического и цифрового.
В автоматике «Каре» задействован электромагнитный клапан, куда подключается терморегулятор
Порядок настройки
Для настройки системы и подбора комфортной температуры выполните следующие действия:
Запустите котел и выведите его в оптимальный режим работы, при котором агрегат достигает наибольшего КПД.
Когда во всех комнатах установится комфортное тепло, возьмите электронный термометр и замерьте температуру возле вашего регулятора.
Выберите измеренное значение на термостате в качестве порога отключения отопителя. В программатор заложите требуемые установки.
Важное уточнение. Газовый котел работает с максимальным КПД при температурном режиме 80/60 °С (подача/обратка).
Разъясним цель перечисленных манипуляций. Из-за различных площадей и тепловых потерь температура в помещениях может отличаться на 1—3 градуса, поэтому лучше ориентироваться по степени нагрева воздуха около самого датчика.
Если в точке установки регулятора температура сильно отличается от остальных комнат, при настройке нужно делать поправку на величину этой разницы. В некоторых моделях, например, Baxi Magic Plus, предусмотрена функция подобной корректировки (называется – температурный сдвиг). Тогда остается лишь ввести в память прибора нужную величину, составляющую от 1 до 5 градусов.
Когда терморегулятор не экономит газ?
В интернете встречается немало отзывов такого плана: «Повелся на заверения продавцов об экономии 30%, купил и поставил регулятор температуры, теперь котел расходует больше газа. Зачем он вообще нужен?». Давайте разберемся, за счет чего данный прибор экономит энергоносители (не только газ, но и твердое топливо, солярку и электроэнергию):
Увеличивается интервал между запусками теплогенератора. Причина – остывание и нагрев воздуха происходит медленнее, чем воды в батареях.
Вместе с горелкой отключается циркуляционный насос, потребляющий до 100 Вт электричества. В ТТ-котлах останавливается вентилятор (турбонагнетатель либо дымосос).
Помещения полноценно обогреваются в нужное время, когда жильцы пребывают дома. В остальные часы поддерживается разумно-допустимая температура. Нагрев рекомендуется уменьшать и ночью – для комфортного сна достаточно топить комнаты на уровне 18—19 °С.
Пояснение. Под разумно-допустимой понимается температура, с которой котел быстро прогреет комнаты до комфортного уровня без особых затрат энергоносителей. Определяется опытным путем и лежит в пределах 15—18 градусов.
Теперь рассмотрим ситуации, когда вместо экономии наблюдается повышенный расход либо ухудшение обогрева:
На котле выставлена минимальная температура теплоносителя (40—45 °С), потому что контуры напольного отопления подключены напрямую. Отопитель работает с низким КПД, расход газа не уменьшается.
Когда жилище отапливается исключительно теплыми полами, а терморегулятор не делает замер в нижней зоне комнаты. Стяжка и воздух прогревается медленно, в момент срабатывания датчика полы становятся слишком горячими. При остывании наблюдается обратная картина.
Теплопотери здания чересчур велики. Здесь никакие термостаты не помогут, требуется утепление.
Связка термодатчик – котел неверно настроена, неправильно подобран гистерезис (перепад температур между запуском и остановкой теплогенератора).
В каждом терморегуляторе предусмотрена разница температур между отключением и включением котла. Значение можно изменять в пределах 0.5—2 градуса. Если выбран максимальный гистерезис, а дом отапливается теплыми полами, перепад температур воздуха сильно увеличится, пребывание в помещении станет некомфортным, а теплогенератор израсходует больше топлива для нагрева.
О тонкостях настройки термостата расскажет мастер-монтажник на видео:
Заключение
По заверениям продавцов, термостаты для газовых котлов снижают потребление голубого топлива на 25—50%. Цифры несколько завышены с целью продать пользователю отопительное оборудование. На практике величина экономии укладывается в диапазон 10—25% в зависимости от многих условий. Но при нынешних тарифах и ценах энергоносителей 10 процентов дадут ощутимый эффект, поэтому терморегуляторы однозначно рекомендованы к применению.
2 Replies to “Терморегуляторы для газовых и твердотопливных котлов”
На каждую комнату стоит программируемый регулятор температуры, который управляет своим насосом-часто при выключении насоса происходит сбой программы. Стандартная схема управления, к датчику подходит 3-и провода L, N и от внутреннего реле на насос L1. Буду благодарен за совет как это устранить. P.S. С Новым годом и всего самого хорошего. С уважением Александр.
Честно говоря, затрудняюсь дать адекватный ответ, поскольку не очень понимаю ситуацию. На расстоянии я эту загадку не отгадаю, извините, пожалуйста 😊. Вас тоже с наступившим Новым Годом и Рождеством.
Беспроводные терморегуляторы состоят из 2 блоков, обменивающихся радиосигналами
В беспроводных программаторах нужно вовремя менять элементы питания
Регулятор температуры нужно ставить подальше от различных источников тепла или холода 
Схема присоединения регулятора к клапану SIT 820 NOVA
В автоматике «Каре» задействован электромагнитный клапан, куда подключается терморегулятор
