Приборы управления работой первично-вторичной системы для автоматизации работы отопительной системы
Погодозависимый контроллер
Для автоматизации работы системы используется уличный датчик, который фиксирует температуру наружного воздуха и передает данные на контроллер. В контроллере "зашита" специальная программа с «температурной кривой», в которой заданы значения температуры подачи теплоносителя в зависимости от наружной температуры.
Логика работы погодозависимого контроллера проста - он вычисляет, какая температура теплоносителя соответствует сегодняшней температуре "за бортом", а затем поддерживает эту температуру в ветке отопления, выдавая сигналы (импульсы) «направо» или «налево» сервомотору, который приводит в движение заслонку 3-х ходового крана. Чем больше разница между температурой теплоносителя, которую контроллер наблюдает через датчик, и той, которую он считает нужной, тем длиннее управляющий импульс. По мере достижения желаемой температуры управляющий импульс укорачивается и, наконец, исчезает.
Мощность системы отопления изначально рассчитывается на режим, соответствующий минимальной температуре воздуха на улице, но сколько таких дней в году? Максимум неделя, а все остальное время температуры наружного воздуха выше расчетной, так зачем же нам гонять котел с максимальной производительностью и жечь топливо, если его мощность превышает требуемую в данный момент. Для экономии топлива устанавливают трех- и четырехходовые, смесители и подключают их к автоматической системе регулирования.
Умное запрограммированное оборудование, используя датчики температуры на трубопроводах с теплоносителем и датчик наружного воздуха, регулирует работу котла и каждого кольца отопления.
Пользователю достаточно выбрать один из нескольких температурных графиков и контроллер будет посылать импульсы на горелку котла, регулируя высоту пламени в горелке.
Выбрать необходимый график теплового режима не сложно. Нужно исходить из условий, которым Ваша система должна удовлетворять в самый холодный (расчетный) день в году. Допустим, Вы подобрали уровень теплового излучения радиаторов таким, который бы поддерживал комфортную температуру в здании +21° С в расчетные сутки при наружной температуре воздуха -21° С. Чтобо это обеспечить, Вам, возможно, потребуется в самый холодный день поддерживать среднюю температуру воды в радиаторах +60°С.
Тогда Вы выберите такой график теплового режима, который проходил бы через точку пересечения температуры воды 60° C и температуры наружного воздуха -20° С (график 1 на рисунке 1).
Другая фиксированная точка температурного графика: температура теплоносителя 20° С при температуре внешнего воздуха 20° С (считается, что с этого момента в обогреве уже нет необходимости).
В любой другой день года система будет изменять температуру теплоносителя в зависимости от каждого отдельного дня.
1 градус повышения температуры теплоносителя нужен для компенсации теплопотерь стандартно утепленного дома, если температура на улице опустилась на 1 градус.
Если дом теплоизолирован хуже обычного или установлено меньше, чем нужно радиаторов, рассеивающих в помещении тепловую энергию, то Вам следует выбрать более "крутую" зависимость, так, чтобы, температура теплоносителя была уже не 60° C, а 80° C при температуре на улице минус 20°С (график 2 на рисунке 1).
Откуда контроллер знает, какая температура теплоносителя соответствует той наружной температуре, которую регистрирует датчик «улицы»?
Рисунок 1. Установка погодозависимого контроллера, датчиков температуры и сервоприводов трёхходового крана.
Эту информацию контроллер получает при настройке, когда Вы выбираете так называемый график теплового режима здания (иногда говорят "температурная кривая").
Рисунок 2. Различные графики температуры в дневное и ночьное время.
Но это еще не все. Допустим, в здании собралось много народу, и внутренняя температура повысилась. При подключению к контроллеру датчик внутренней температуры здания, он обнаружит это повышение, и чтобы его компенсировать, опустит график теплового режима вниз (график В). Другими словами, он скорректирует воздействие датчика наружной температуры воздуха и "сообразит": "Несмотря на то, что на улице холодно, здесь довольно тепло, по-этому я, пожалуй, снижу температуру теплоносителя!". Если кто-то внезапно откроет все окна и двери здания в очень холодный день, контроллер обнаружит и это, и мгновенно поднимит график, что компенсирует дополнительные теплопотери (график С на рисунке 2).
Запрограммировав такой график, можно быть уверенным, что в любой другой день года система будет изменять температуру теплоносителя в зависимости от тепловых потребностей для каждого отдельного дня. Если дом хорошо теплоизолирован или установлено нужное количество радиаторов, то выбирают менее крутую зависимость, так, чтобы температура теплоносителя бала 60 °С, а не 80 °С при минус 20 °С на улице. На контроллер подключаются все датчики отопительной системы, благодаря которым он управляет и котлом, и каждым вторичным отопительным кольцом.
Как происходит управление системы без контроллера?
Предположим, в доме забыли закрыть окна и температура воздуха в помещениях, обслуживаемых одним из вторичных колец резко упала. Датчик отопительной системы установленной на смесителе, фиксирует повьшенную теплоотдачу (по резкому снижению температуры воды на смесителе) и отдает команду на запрос тепла из первичного кольца. Как вы уже, наверно, поняли, запрос тепла - это открытие трех- или четырехходового смесителя на вторичное кольцо. Циркуляционный насос начинает гонять воду по контуру, но не может поднять температуру и выбрасывает в первичное кольцо чрезмерно охлажденную воду, которая попадает в обратку котла. Датчик, измеряющий температуру теплоносителя на котле, "считывает" пониженную температуру и увеличивает высоту пламени на горелке котла. При использовании контроллера происходит примерно то же самое, но быстрее. Датчик на системе отопления фиксирует запрос тепла вторичным кольцом и «сообщает» об этом контроллеру, а контроллер, в соответствии со своей программой, отдает команду на горелку котла - поднимая факел на горелке, и на смеситель вторичного кольца - открывая его. Причем, делает он это не одновременно, а в соответствии с заданной программой, чтобы подъем температуры воздуха в помещении происходил незаметно для людей. В другой ситуации, например, если, в доме много народу, температура внутреннего воздуха повышается, контроллер фиксирует несоответствие температуры внутреннего и наружного воздуха и снижает мощность работы котла.
Другими словами, чтобы не происходило в доме, контроллер отслеживает все изменения и регулирует систему таким образом, чтобы поддерживался постоянный микроклимат и при этом люди не замечали, что на улице ударил мороз или потеплело, забыли закрыть форточку или, наоборот, в доме появились другие источники тепла.
Для отопительных схем, представленных на рисунках, можно применять оба типа автоматики: простую, на датчиках и более сложную, с использованием контроллера.
Простая автоматика сводится к монтажу на трех- четырехходовые смесители сервоприводов, управляемых датчиками,установленными на трубах системы отопления. Управление скоростью работы циркуляционных насосов можно производить вручную, а управление котлом производится его собственной автоматикой. Такая схема управления вполне жизнеспособна и не очень дорога. По сути, её настройка сводится к единовременной установке оборудования и настройке скорости насосов. Дополнительно каждый отопительный прибор (радиатор) в доме может быть оборудован терморегулирующими кранами.
Применение контроллеров, это более дорогой вариант, но все управления производится в автоматическом режиме. Ручную подстройку системы отопления можно производить с пульта управления, установленного в одной из комнат дома. Более того, эта автоматика позволяет "руководить" собой с пульта дистанционного управления, с компьютера или сотового телефона. Например, при поездке на дачу, Вы отдаете контроллеру команду с сотового телефона и по приезду находите, что контроллер и комнаты прогрел (находившиеся до этого на экономичном режиме отопления), и баню истопил.
Приобрести систему автоматики можно в одном комплекте вместе с установленными гидроколлекторами, смесителями и насосами. Такие системы называются установочными отопительными модулями.
Модуль оснащен двумя насосно-смесительными группами и встроенной автоматикой погодозависимого управления. Сервоприводы и датчики подключены до контроллера.
Температурные графики, временные программы и параметры контуров "зашиты" в программу контроллера. После приобретения и установки такого модуля к нему присоединяют котел, бойлер-водонагреватель косвенного нагрева системы горячего водоснабжения, разводку радиаторного отопления и разводку напольного отопления. Датчик уличной температуры, входящий в комплект поставки, устанавливается на северной или северо-восточной стене дома в стороне от окон и дверей в защищенном от солнца и атмосферных осадков месте. Датчик бойлера погружается в гильзу на корпусе бойлера. Компактный модуль контроля температуры воздуха устанавливается в помещении на высоте 1,5 м от уровня пола, вдали от нагревательных приборов и паразитных источников тепла. В самом боксе контроллера предусмотрен автомат защиты сети для подключения цепи питания котла. Автоматика модуля позволяет управлять двумя ступенями горения, рабочий термостат котла при этом устанавливают на значение 85-90°С. Насос котла, он же насос первичного кольца, он же насос контроллера, подключается либо от автоматики котла, либо от автоматики модуля, для чего на модуле предусмотрена специальная клеммная колодка.
