Терморегуляторы для отопления

В зависимости от вида основного сигнала, различают три способа регулирования работы отопительной системы: по температуре теплоносителя, воздуха в помещении и погодозависимое – по температуре наружного воздуха.

В первом случае термостат включает и выключает котел или управляет подачей теплоносителя в зависимости от показаний погружного или накладного датчика температуры. При этом регулирование режима отопительного контура происходит без учета реальной температуры в помещении. Отсюда – высокая инертность и неэкономичность таких систем, низкий уровень комфортности. Второй способ реализуют термостаты, управляющие работой отопления по показаниям датчика температуры, установленного в помещении.

Системы, в которых применяются такие регуляторы, более экономичны и комфортабельны, поскольку оперативно реагируют на изменение комнатной температуры. Регулирование работы отопления по температуре наружного воздуха – наиболее прогрессивный способ. Реализующие его устройства повышают или понижают температуру (или/и) расход теплоносителя в зависимости от изменения температуры на улице. Управление происходит на основании показателей датчиков, установленных снаружи здания. Плюсом отопительных систем с погодозависимыми регуляторами является то, что меры по поддержанию температуры в помещении принимаются еще до того, как она изменится вследствие перемены погоды, а следовательно, может быть существенно снижен расход топлива и электроэнергии. Наличие погодозависимого регулирования не исключает одновременного применения двух других способов регулирования.

Терморегуляторы прямого действия

Начать обзор элементов автоматического управления для бытовых систем логично именно с этих устройств. Принцип их действия прост: управляемый термостатической головкой со встроенным или выносным чувствительным элементом клапан (рис. 1) перекрывает проход теплоносителю, когда поступления тепла не требуется, и открывает его при охлаждении контролируемой среды ниже заданного значения. Одновременно чувствительным (во встроенном варианте) и командным элементом терморегулятора прямого действия является сильфон, заполненный рабочим телом (парафин, жидкость или газ), объем которого увеличивается или уменьшается пропорционально степени нагрева.

Сильфон сам реагирует на изменение температуры и перемещает шток клапана терморегулятора без использования посторонней энергии. (Отсюда и общее название устройств данного класса.) Температура срабатывания регулятора задается положением термостатической головки.

Чаще всего терморегуляторы прямого действия используются в системах радиаторного отопления. В этом случае они устанавливаются непосредственно на отопительные приборы и регулируют их работу в зависимости от температуры воздуха в помещении. Иногда, чтобы обеспечить точное регулирование, используют терморегуляторы с выносным сенсором (наполненная рабочим веществом капсула устанавливается на некотором расстоянии от регулятора и соединяется с ним тонкой металлической трубкой). Другие области применения терморегуляторов прямого действия – узлы управления контурами напольного отопления и приготовления горячей воды. В последнем случае параметром регулирова ния является температура нагретой воды, и в качестве чувствительного элемента используются выносные погружные или накладные датчики. (Подробнее о терморегуляторах прямого действия читайте на с. 46 этого выпуска.)


Терморегуляторы с электроуправлением

Во многих случаях (например, при лучевой разводке, когда от одного узла распределения и регулирования отходят контуры, обогревающие разные помещения) используются клапаны с электрическим приводом. Обычно каждый из них управляется отдельным электромеханическим или электронным термостатом, установленным в соответствующей комнате.

При изменении объема чувствительного элемента (например, сдвоенной диафрагмы) простейшего электромеханического термостата (рис. 2) происходит замыкание или размыкание контактов цепи управления клапана. Иногда в конструкции присутствует терморезистор, подогревающий чувствительный элемент в режиме нагрузки (так называемый антисипатор). В этом случае размыкание контакта происходит с небольшим опережением, что позволяет сократить температурный выбег системы. Наиболее простые электронные термостаты также имеют только функцию поддержания заданной температуры; сигнал на их выходе может быть дискретным или модулированным.

По мере усложнения и у электронных, и у электромеханических моделей появляются возможности переключения режимов («комфортный-экономный» или «день-ночь»), их суточного и недельного программирования. Термостаты, оснащенные таймером для программирования режимов, называют хронотермостатами (рис. 3).

Электрические терморегуляторы

находят применение в различных схемах – для управления горелками газового или жидкотопливного котла, отапливающего небольшое здание, циркуляционными насосами, зонными клапанами, элементами электротопления, узлом приготовления горячей воды и т.д.

Контроллеры

Наиболее широкие возможности по созданию систем управления отоплением коттеджей и других зданий предоставляют модульные устройства, контроллеры, способные воспринимать сигналы от нескольких датчиков и в соответствии с ними регулировать работу различных элементов схемы.

Самые простые контроллеры – аналоговые. Пример такого устройства – модуль ECL Comfort 100 фирмы Danfoss (рис. 4), осуществляющий управление одноступенчатой горелкой котла и циркуляционным насосом по показаниям датчиков температуры наружного воздуха и теплоносителя на выходе из котла. В теплое время он отключает систему отопления, осуществляя периодические прогоны насоса. Когда здание временно не эксплуатируется или в ночные часы контроллер может быть переключен на режим поддержания пониженной температуры воздуха в отапливаемых помещениях.

Для автоматического переключения режимов по часам суток и дням недели модуль может быть укомплектован электромеханическим таймером, а для повышения качества регулирования – датчиком температуры внутреннего воздуха. Набор функций цифрового контроллера существенно шире.

Как правило, контроллеры с функцией погодной компенсации вычисляют необходимую температуру теплоносителя в зависимости от выбранного температурного графика. При их программировании задается так называемая температурная кривая, определяющая график теплового режима здания.

Как правило, для хорошо утепленного помещения повышение внешней температуры на 1 °С влечет за собой необходимость увеличения температуры теплоносителя на такую же величину. При совместном использовании внешних и комнатных датчиков тепловой режим может быть скорректирован с учетом дополнительных источников тепла в помещении. Проще говоря, если на кухне включена плита, и за счет этого там стало теплее, контроллер «учтет» этот факт и скорректирует показатели внешних датчиков.

При использовании модульной автоматики в домах с большим числом комнат не обязательно устанавливать отдельный контроллер в каждом помещении. Можно построить управление на базе единого программируемого блока с соответствующим числом входов и выходов. К нему будет стекаться информация от комнатных датчиков емпературы, а от него – раздаваться, в соответствии с заданной программой, команды исполнительным устройствам отдельных контуров и общих элементов системы отопления. Такой обмен данными может осуществляться по радиоканалам.

В настоящий момент производители устройств автоматического управления для отопительных систем (Danfoss, Honeywell, Kromschroder и др.) изготавливают контроллеры различной сложности и с различным набором функций. Выбор между ними зависит, прежде всего, от конфигурации отопительных систем, которыми должен управлять модуль, от требований пользователя к условиям комфорта и экономичности оборудования, от готовности покупателя платить за более сложную автоматику.

Как правило, ведущие изготовители котельного оборудования (Baxi, Buderus, De Dietrich, Viessmann, Wolf и т.д.) комплектуют свои котлы модульной автоматикой (рис. 5), способной упра влять всей системой отопления объекта, предлагая различные по сложности, возможностям и стоимости варианты.

Наиболее простое из предложений – блок, способный, управляя работой одноступенчатой горелки, регулировать работу одного контура радиаторного отопления по температуре теплоносителя. Такой автоматикой комплектуется газовый котел с атмосферной горелкой. Как правило, такая система оснащена регулятором температуры котловой воды, предохранительным ограничителем температуры и предназначена для отопительных систем в домах с малым и средним теплопотреблением.

По мере удорожания автоматики к ее возможностям добавляется способность управлять более сложными горелками (со ступенчатым, ступенчато-прогрессивным и модуляционным регулированием), узлом приготовления горячей воды, одним или несколькими (число радиаторных контуров также растет) низкотемпературными («теплый пол») контурами, реализовывать различные программы изменения режимов работы, выполнять защитные функции и т.д.

В список возможностей наиболее высокотехнологичного контроллера входит и управление каскадом котлов; как правило, исходную информацию для него поставляют датчики всех трех типов: аружной температуры, температуры теплоносителя и температуры в помещении.

Например, погодозависимая автоматика Logamatic 4311 (Buderus) включает регулятор температуры котельной воды на 50–90/105 °С и регулируемый предохранительный ограничитель температуры на 95/100/110/120 °С. Блок управляет работой двухступенчатой горелки, котловым контуром и может употребляться при каскадной схеме котельной. Подключаемые модули позволяют данной системе регулировать работу двух контуров отопления, оборудованных и необорудованных смесителями, управлять циркуляционными насосами первичного и вторичного контуров, реализовать подключение регулятора к системе централизованного управления оборудованием здания. Система имеет таймер работы котла и насосов, переносной модуль-контроллер с жидкокристаллическим дисплеем, систему самодиагностики.

Показанная на рис. 6 схема демонстрирует возможности системы регулирования RK-2 DigiCascade (Wolf), включающей два базовых модуля автоматики и шкаф управления. Автоматика осуществляет каскадное регулирование работы двух котлов с двухступенчатыми горелками, двух прямых (радиаторных)

и двух смесительных контуров отопления, двух емкостных бойлеров с подогревом горячей воды от солнечных коллекторов и защитой от легионелл. Для каждого контура отопления возможно задание 8 режимов работы.

Температура обратной воды на входе в котлы автоматически поддерживается с помощью смесительных клапанов. Каскадное управление предусматривает включение котлов с периодической сменой функций «ведущий-ведомый» и переключение ступеней горелок в зависимости от нагрузки.

С помощью терморегуляторов регулирование отопительных систем можно осуществлять как непосредственно с пультов, встроенных в котлы или вынесенных в виде отдельных блоков, так и дистанционно. В последнем случае сигналы запроса и управления могут поступать с портативных компьютеров, мобильных телефонов или через Интернет. Разработаны системы телеконтроля и телефонной проверки состояния отопительного комплекса здания.

Контролировать правильность следования системы заданному режиму может и сам хозяин помещения, и специально создаваемые для этого сервисные службы.

Надо сказать, что наиболее высокотехнологичная автоматика от западных производителей не предназначена для работы в условиях перебоев электроэнергии и скачков напряжения. Пользоваться этими «плодами технического прогресса» в наших условиях можно, предусмотрев устройства бесперебойного электрического питания.

ИСТОЧНИК: Журнал АКВА-ТЕРМ (Выпуск №2 от 03.2006)

По материалам сайта: http://www.airweek.ru