Управление водяным теплым полом: способы реализации и используемое оборудование 27.07.2014 – Опубликовано в: Теплый пол – Метки: водяной пол, теплый пол, управление

Как можно реализовать управление теплым полом? В статье мы рассмотрим общие принципы реализации регулировки низкотемпературных систем отопления и используемые при этом приборы.

Автоматика против ручного управления

Начнем с решения базовой проблемы, которая встает перед любым владельцем системы теплого пола: нужна ли автоматизация? Или можно обойтись ручной регулировкой?

Давайте отделим, так сказать, мух от котлет.

Цена автоматизации будет очень сильно различаться для систем электрического и водяного теплого пола.

• В первом случае для поддержания постоянной температуры пола достаточно установить терморегулятор с выносным датчиком, стоимость которого начинается от вполне гуманных 900-1000 рублей. Хочется ориентироваться на температуру воздуха, а не напольного покрытия? Тоже не проблема: цифровой терморегулятор с встроенным термодатчиком стоит  лишь в два-три раза дороже.

Важный момент: терморегулятор с встроенным термодатчиком размещается на стене там, где нет воздушных потоков от открытых окон и прямых солнечных лучей. Если эти правила не соблюдены, вместо температуры воздуха в комнате он будет измерять что-то вроде уровня затененности спутников Марса.

• Для систем, использующих теплоноситель, проблема куда сложнее. Нам предстоит динамически менять расход теплоносителя в одном или нескольких контурах, ориентируясь на показания внешнего термодатчика. Реализация обходится, как правило, в сумму от 20000 рублей и более.

Есть ли альтернатива автоматике для водяного теплого пола? Разумеется. Реализовать ручное управление коллектором и контурами более чем несложно своими руками.

Инструкция довольно  проста:

• Между подачей и обратным трубопроводом перед коллектором монтируется перемычка.
• Вместо тройника между перемычкой и подачей  устанавливается трехходовой клапан, работающий по принципу “или-или”: открывая подачу, он одновременно перекрывает перемычку.
• Между перемычкой и коллектором монтируется дополнительный циркуляционный насос.
• Сам коллектор снабжается дросселями на обратке для независимой регулировки каждого контура. На подаче устанавливаются отсекающие вентиля.
• Кроме того, между подачей и обраткой после коллектора присутствует байпас – еще одна перемычка, которая не даст перегореть насосу, если расход теплоносителя будет перекрыт дросселями всех контуров сразу.

Понятно, что при использовании ручной схемы регулировки мы заметно экономим на стадии монтажа оборудования.

Какие проблемы экономия может создать нам в дальнейшем?

• Ручное управление имеет большую инерционность. Прикрыв дроссель отдельного контура, или изменив положение трехходового клапана, мы получим заново стабилизировавшуюся температуру лишь через 4 – 6 часов.

Дело не только в медленном изменении температуры теплоносителя, но и в том, что массивная стяжка с трубами водяного теплого пола тоже нагреется или остынет не так чтобы быстро. А ведь ей еще предстоит передать тепло напольному покрытию, которое, в свою очередь, должно прогреть воздух комнаты…

• Реальная температура воздуха и, соответственно, степень комфорта в помещении определяется не только тем, насколько нагрета вода в трубах. Освещенность стен и окон, температура и ветер на улице тоже сильно влияют на климат в доме.

Соответственно, подстраивать проходимость дросселирующей запорной арматуры придется как минимум несколько раз в сутки. Альтернатива – мириться с достаточно большим разбросом степени комфорта в течение дня.

Теперь, когда общая картина ясна, давайте выясним, что и как можно регулировать в автоматическом режиме.

Автоматизация

Общие принципы

Автоматическая регулировка расхода теплоносителя с контролем температуры может быть:

• Групповой. Автоматика выполняет согласование температуры теплоносителя на выходе котла или в системе ЦО с температурой подачи низкотемпературного отопления. Ей предстоит превратить 70-90 градусов в 35-45 и поддерживать это значение при непрерывном изменении теплоотдачи в контурах (оно неизбежно при изменениях погоды на улице).
• Индивидуальной. Расход теплоносителя через отдельный контур меняется таким образом, чтобы его обратка или воздух в комнате постоянно были прогреты до заданного нами значения.

Любопытно: если при радиаторном отоплении комфортное значение температуры воздуха лежит в диапазоне +22 – 24 градуса, то при использовании систем теплого пола оно снижается до +20. Этим, среди прочего, обусловлена экономичность низкотемпературного отопления: снижение средней температуры в помещении всего на 2С обеспечивает экономию тепла до 20%.

Как правило, автоматическое управление низкотемпературным отоплением включает устройства из обеих категорий. Таким образом, обеспечивается и максимальная экономия тепловой энергии, и максимальный комфорт, и возможность гибкой настройки температурных зон.

Оборудование

Теперь настала очередь типов оборудования, которые используются для автоматизации управления. Разумеется, перечислить все возможные модификации устройств в небольшой статье невозможно; мы отберем лишь несколько представителей из разных классов устройств.

Групповой контроллер отопления

Как следует из названия, это устройство позволяет регулировать температуру воды, подающуюся к коллектору.

Рассмотрим возможности типичного представителя – контроллера Valtec K-100.

• Устройство работает от напряжения в 24 вольта и может вполне безопасно использоваться в банях и саунах. Впрочем, защиты от повышенной влажности производитель не обещает. Адаптер для подключения к обычной сети (220 вольт переменного тока) прилагается.
• Регулировка обеспечивается подачей управляющего сигнала с напряжением до 10 вольт на сервопривод, приводящий в движение клапан регулировки проходимости. Сам клапан в комплект не входит. Подразумевается, что он будет смонтирован перед перемычкой на подающем трубопроводе и будет управлять поступлением горячей воды во вторичный контур, включающий коллекторы.
• Устройство комплектуется погружным датчиком для контроля температуры теплоносителя и выносным датчиком, измеряющим температуру воздуха. Максимальное количество подключаемых к прибору датчиков – 10.
• Прибор – программируемый и может подключаться к компьютеру через интерфейс RS-485. Этот же интерфейс предусматривает обмен данных с другими устройствами – разумеется, при наличии у них соответствующего разъема.
• Режим управления может быть не только автоматическим: благодаря возможности программирования его можно задать вручную. В частности, блок управления теплым полом способен отслеживать изменения температуры на уличном датчике и превентивно поднимать или опускать температуру теплоносителя.

Термостат

Выносное устройство способно измерять температуру в комнате и транслировать результат измерений блоку управления. Им же может осуществляется дистанционное управление заданной температурой (разумеется, при наличии управляемых клапанов с сервоприводами).

Термостаты могут быть проводными или соединяться с прочими устройствами по радиоканалу. Приборы монтируются с соблюдением уже упомянутых условий – вдали от сквозняков и прямых солнечных лучей.

Клапан

Этот класс устройств предназначен уже для непосредственного управления потоком теплоносителя: клапан устанавливается в разрыв трубопровода или вместо тройника на перемычке. Он управляется сервоприводом, который приводит в движение шток. Как правило, эти устройства изготавливаются из латуни и рассчитаны на рабочее давление до 16 атмосфер.

Полезно: в зависимости от исходного состояния клапаны подразделяются на нормально открытые и нормально закрытые. В зависимости от количества каналов для подключения – на трехпроходные и двухпроходные.

Сервопривод

Чтобы клапан открылся или закрылся, нужно нажать на его шток. Эта функция возлагается на сервопривод – несложный и довольно медлительный механизм, обеспечивающий, впрочем, довольно значительное для его размеров усилие в сотни ньютонов (10 и более кгс).

Внешний вид сервопривода производственникам, возможно, напомнит пульт, которым комплектуются электротельферы и другие ГПМ управляемые с пола – небольшая коробочка с длинным проводом.

Термоголовка

Термостатическая головка по сравнению с перечисленными выше приборами для автоматизации отопления обеспечивает минимум возможностей: она не программируется и не управляется дистанционно. Однако устройство привлекает свой дешевизной и полной энергонезависимостью.

Как работает термоголовка? Она использует свойство жидкостей и газов расширяться при нагреве.

При увеличении температуры внутри корпуса рабочее тело увеличивается в объеме и при посредничестве клапана перекрывает поток теплоносителя; при уменьшении температуры процесс инвертируется. Устройство может использовать выносной термодатчик, соединяющийся с корпусом тонкой трубкой.

Несложный винтовой механизм позволяет регулировать заданную степень нагрева корпуса или термодатчика. В большинстве случаев термостатические головки можно видеть в качестве дросселирующей арматуры на коллекторе обратки: с их помощью задается оптимальная температура теплоносителя на выходе контура.

Понятно, что их функциональность проигрывает комплекту из термостата, клапан и сервопривода; зато прибор куда дешевле и проще в монтаже.

Заключение

Как видите, в вашем распоряжении масса средств разной сложности, позволяющих автоматизировать низкотемпературное отопление. Несколько любопытных решений вы найдете в видео в этой статье. Успехов!