Зачем устанавливать автоматизированный узел управления отоплением

Подключение радиаторов к системе

После того, как выбран способ разводки труб, к контуру подключаются батареи отопления схема при этом регламентирует порядок подключения и тип используемых радиаторов. На данном этапе схема отопления трехэтажного дома не будет кардинально отличаться от схемы обогрева высотки.

Поскольку система центрального теплоснабжения отличается стабильной работой, универсальностью и имеет приемлемое соотношение температуры и давления теплоносителя, то схема подключения радиаторов отопления в квартире может подразумевать использование батарей из различных металлов. В многоэтажных домах могут использоваться чугунные, биметаллические, алюминиевые и стальные радиаторы. которые дополнят систему центрального отопления и предоставят владельцам квартир возможность проживать в комфортных температурных условиях.

Перспективы на 10 лет

В ЮАО реализовали пилотный проект: с 2021 года здесь заключили более 450 энергосервисных договоров по тепловой энергии. Программа действует во всех округах. В ТиНАО из-за большого количества частных домов и Зеленограде из-за технических особенностей системы теплоснабжения энергосервис развивается менее динамично.

Энергосберегающее оборудование можно установить как в многоподъездных, так и в небольших домах, время постройки здания тоже не важно. Это может быть дом как 1960-х, так и 2000-х годов, имеющий элеваторные узлы — важный элемент системы отопления, позволяющий снизить температуру поступающего с ТЭЦ теплоносителя до оптимального уровня

Проект не актуален для новостроек и зданий, построенных по программе реновации, в которых уже устанавливается энергоэффективное оборудование.

Для продвижения идей энергосбережения на сайте ГКУ «Энергетика» или на отдельном портале появится раздел, в котором каждый житель дома, заключивший энергосервисный договор, сможет увидеть копию этого договора, акты достижения экономии и прочие документы, рассказывающие о динамике достижения экономии.

Когда включают и отключают отопление в МосквеКак начисляется плата за ЖКУ

Преимущества автоматического управления

Сейчас современную котельную сложно себе представить без систем автоматики, объединивших все новые достижения в области управления тепловыми потоками. Характерно, что для большинства потребителей до сих пор основным критерием качества отопительной системы является принцип «греет-не греет». Не смотря на то, что он совершенно не применим к автоматизированным системам отопления, мало кто признаёт значимость применения в своей котельной специальной автоматики, которая бы обеспечивала максимальный уровень теплового комфорта в доме.

В настоящее время существенно снизить затраты на отопление и заодно создать наиболее благоприятный температурный фон в доме под силу лишь современной системе терморегулирования. Такой эффект достигается благодаря оптимизации работы всех компонентов системы отопления. Отметим, что практически все современные котлы в их штатной комплектации оснащены стандартной автоматикой, которая контролирует работу горелки, принимает сигналы от датчиков и устройств безопасности, а также поддерживает установленную температуру теплоносителя в контуре

Важно заметить: именно «котловую» температуру, а не комнатную. Что не избавляет пользователя от необходимости постоянно регулировать эту температуру в зависимости от потребности в тепле

Используя столь несовершенное оборудование, вы невольно обрекаете себя на вечную «прикованность» к ручке терморегулятора: при понижении уличной температуры воду в системе будет необходимо нагреть сильнее, а когда на улице потеплеет — понизить. И проделывать эти манипуляции с терморегулятором можно до бесконечности. Но если при похолодании «раскочегаривать» котел приходится волей-неволей , то при потеплении, как это нередко бывает, снижать температуру котловой воды вроде бы и не обязательно. Ведь, как известно, жар костей не ломит. Да и не перевелись еще среди нас любители распахнуть форточку пошире, когда в комнате становится слишком жарко.

Очевидно, что, подобный подход к энергосбережению уже через короткое время ощутимо ударит по карману даже самого обеспеченного домовладельца. И прежде всего из-за перерасхода топлива. А ведь тенденция роста цен на основные энергоносители, отчетливо проявившаяся в последние годы, по прогнозам специалистов, сохранится и в будущем. Естественно, ни о каком тепловом комфорте при таких способах терморегулирования не может быть и речи. По подсчетам специалистов, пользователь котла, не оснащенного системой автоматики, тратит более 210 часов личного времени в год только на настройку температуры теплоносителя в котле! Другое дело — современные микропроцессорные панели управления. Они позволяют поддерживать разную температуру сразу в нескольких нагревательных контурах. Под таким контуром понимается часть системы, работающая со своими температурными и гидравлическими характеристиками и имеющая возможность их регулировки. Это, скажем, контур радиаторного отопления или один контур водяных теплых полов. Например, система Immergas для линейки котлов Victrix управляет тремя независимыми контурами (двумя смесительными и одним прямым) и контуром ГВС, а Color Matic от VAILLANT имеет возможность контролировать работу сразу пятнадцати, причем температура теплоносителя внутри их напрямую зависит от состояния погоды на улице.

Системы с таким принципом регулирования называются метеоуправляемыми или, как говорят специалисты, погодозависимыми (о принципе погодозависимого управления мы поговорим ниже). Для контроля наружной температуры в этих системах используется уличный датчик температуры, устанавливаемый на здании снаружи, с северной стороны. Контроллер (программатор) системы также полностью отвечает за процесс приготовления горячей воды в бойлере косвенного нагрева.

В некоторых системах используют принцип модульного построения. Он позволяет укомплектовывать систему под конкретную ситуацию и требования заказчика, а также подключать дополнительные контуры и контролировать их работу с помощью установки соответствующего модуля — без замены панели управления в целом, что дает значительную экономию средств.

Сервопривод для трехходового клапана

Сервопривод — это электродвигатель, управляемый через отрицательную обратную связь. В данном случае отрицательной обратной связью будет датчик угла поворота вала, который прекращает движение вала при достижении нужного угла.

Для наглядности рассмотрим устройство сервопривода по рисунку:

Как видно, внутри сервопривода расположены следующие составные части:
Электрический мотор.
Редуктор, состоящий из нескольких шестеренок.
Выходной вал, которым привод вращает клапан или другое устройство.
Потенциометр — эта та самая отрицательная обратная связь, с помощью которой осуществляется управление углом поворота вала.
Управляющая электроника, которая расположена на печатной плате.
Провод, по которому подводятся напряжение питания (220 или 24 В) и управляющий сигнал.

Давайте теперь подробно остановимся на управляющем сигнале. Сервопривод управляется импульсным сигналом с изменяемой шириной импульса. Для тех кто не знает о чем идет речь, привожу еще одну картинку:

То есть ширина импульса (по времени) определяет величину угла поворота вала. Настройка таких управляющих сигналов дело нетривиальное и зависит от конкретного привода. Количество управляющих сигналов зависит от того, сколько положений может занимать выходной вал.

Сервопривод может быть двухпозиционным (2 управляющих сигнала), трехпозиционным (3 управляющих сигнала) и так далее.

Клапан трехходовой регулирующий с электроприводом

В качестве электрического привода трехходовых регулирующих кранов с электроприводом выступают различные элементы.

Существует две разновидности:
трехходовые краны для отопления с электроприводом в виде электрического магнита;
трехходовые клапаны с сервоприводом на базе электрического мотора.

Исполнительный механизм получает команду прямиком от температурных датчиков или от управляющего контроллера. Модели трехходовых кранов для отопления с электроприводом наиболее эффективны, так как позволяют обеспечивать максимально точную регулировку тепловых потоков.

Трёхходовой регулирующий клапан — предназначен для смешения или разделения потока теплоносителя, поэтому их ещё называют смесительными и разделительными клапанами. Трёхходовые регулирующие клапаны имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу.

Наиболее широкое распространение получили в системах теплоснабжения подключённых от автономных котельных, в которых нет необходимости в ограничении расхода при сохранении коэффициента смешения.

Они устанавливаются для управления теплоотдачей калориферов системы вентиляции, теплообменных аппаратов систем горячего водоснабжения и отопления подключённых по независимой схеме, управления процессом смешения в системах отопления с зависимым подключением в котельной.

Управляют клапаном с помощью электропривода, по сигналу электронного регулятора, либо от центральной системы диспетчеризации. Работа трёхходового клапана основана на создании в циркуляционном кольце контуров с постоянным и переменным гидравлическим режимом, за счёт разделения одного потока или смешения двух потоков теплоносителя.

Вне зависимости от положения штока в трехходовом клапане, циркуляция не прекращается, поэтому такой тип устройства не годится для уменьшения расхода теплоносителя. В этом основное отличие шарового трехходового крана с электроприводом от двухходовых кранов, регуляторов и других устройств.

Данный клапан предназначен для смешивания или разделения, распределения потоков. Разделительный клапан регулирует количество воды, пуская часть жидкости по байпасному пути вместо прямого. Два патрубка устройства служат для выхода, а один – для входа.

Принцип действия трехходового смесительного клапана с термоголовкой основан на подмешивании к горячему теплоносителю более холодного или к холодному более горячего. В результате качественная характеристика, а именно температура теплового потока изменяется, при этом уровень этого изменения зависит от установленной пропорции соединяемых струй.

Два порта для входа и один для выхода могут также выполнять разделительную функцию. Такие клапаны могут использоваться в различных съемах.

Часто актуально использование трехходовых клапанов для твердотопливных котлов, в камере которых выпадает конденсат в начале топки. В таком случае клапан помогает временно отсечь холодную воду, а по короткому контуру пустить часть нагретой жидкости.

Функциональные основы и базовые разновидности коллекторов

Схема работы коллектора для теплого пола достаточно проста. Теплоноситель от котла отопления поступает в подающий распределитель. Его рекомендуют размещать сверху (над возвратной гребенкой), однако, в зависимости от местных монтажных особенностей, а также разновидности подключаемого смесительного узла, он может устанавливаться и внизу. Корпус коллектора имеет от двух и более ответвлений, оборудованных соответствующей запорно-регулирующей арматурой. По каждой из веток теплоноситель перенаправляется в определенные трубопроводы ТП. Выходной конец трубной петли замыкается на возвратной гребенке, направляющей собранный общий поток к котлу отопления.

Очевидно, что в самом простом случае коллектор для водяного теплого пола представляет собой кусок трубы с неким количеством резьбовых отводов. Однако, в зависимости от того какую конечную комплектацию он получит, сложность его сборки, настройки и стоимость могут изменяться в разы. Рассмотрим для начала наиболее популярные базовые модели распределителей для водяного ТП.

С фитингами для подключения контуров

Одной из самых бюджетных, но полностью готовой к использованию является гребенка с входной/выходной резьбами и фитингами для подсоединения металлопластиковых или труб из цельносшитого полиэтилена. Одна из таких моделей изображена на фото ниже.

Рисунок 2.

С интегрированными кранами

В минимальной комплектации можно также встретить коллектор на теплый пол оборудованный двухходовыми шаровыми кранами (Рис. 3). Такие устройства не предусматривают поконтурную регулировку – они рассчитаны только включить или выключить отдельные отопительные ветки. Учитывая, что система теплый пол приобретается и устанавливается для повышения комфорта проживающих, который обеспечивается точной подстройкой системы, целесообразность использования таких гребёнок имеет сугубо выборочный характер. На фото представлен подобный коллектор на три контура с интегрированными двухходовыми шаровыми кранами.

Приобретая указанные бюджетные варианты распределителей, следует учитывать, что их использование требует фундаментальных знаний, а также большого опыта в монтаже систем отопления. Кроме того, закупочная экономия является довольно условной, так как всё дополнительное оборудование придется докупать отдельно. Практически упрощенные коллектора для теплого водяного пола без доработки подходят только для вспомогательных систем на одну-две петли небольшой протяженности. Годятся они и для нескольких контуров, но имеющих идентичные тепловые и гидравлические характеристики. Ведь конструкции таких гребенок не предоставляет технической возможности установки контрольно-регулирующего оборудования непосредственно на каждую ветку.

Рисунок 3.

С регулировочными вентилями

Следующий уровень, как по стоимости, так и по функциональности – это распределительный коллектор для тёплого пола с регулировочными вентилями. Такие устройства, эксплуатируясь в ручном режиме, уже могут обеспечить настройку интенсивности подачи теплоносителя по отдельным отопительным контурам. Для них в большинстве случаев существует техническая возможность установки на них вместо ручных вентилей исполнительные устройства с сервоприводами. Приводы могут подключаться либо непосредственно к электронным термодатчикам, установленным в помещениях, либо к центральному программируемому устройству контроля. На рисунке 4 показан пример гребенки с регулировочными вентилями.

Рисунок 4.

Сборка из подающего и обратного коллекторов

К эконом варианту коллектора для теплого водяного пола относятся также и спаренные сборки из подающего и обратного распределителей (Рис. 5). В них уже могут быть предусмотрены дополнительные монтажные отверстия или установлены краны Маевского, группы безопасности, быстроразъемные резьбовые «американки» для удобства подключения к первичным контурам отопления или смесительному узлу.

Рисунок 5.

Какие узлы входят в систему погодного регулирования отопления

В составе погодной автоматики используют следующие составляющие элементы:

насосное оборудование;
предохранительный клапан;
привод;
определенную разновидность контроллера;
наружный датчик температуры;
датчик температуры для отопительной системы;
обратный клапан;
запорную арматуру;
коллектор;
фитинги;
смесительные узлы;
клеммы.

Самым главным элементом системы, управляющим работой другого оборудования, является контроллер.

Существуют следующие типы погодозависимых агрегатов управления:

Основной контроллер имеет специальные клеммы и может контролировать работу одного или сразу двух котлов. Есть вмонтированный таймер. В прибор заложено 6 схем управления нагревательными приборами и 2 схемы независимых контуров.
Контроллер расширения запрограммирован на 2 гидравлические схемы. Он идет без встроенного таймера и не регулирует работу котла. Обычно его используют в качестве дополнительного прибора, если основной не справляется с возложенными на него функциями.
Агрегат смесительного контура запрограммирован только на одну гидравлическую схему, работающую автономно. Есть встроенный таймер и возможность организации погодозависимого управления одним единственным контуром.
Главный контроллер для буферной емкости имеет клеммы для управления одним котлом, который подключен к отопительной системе через буферный бак. Он укомплектован таймером.

Устройство трехходового клапана для отопления

Чтобы понять, как работают трехходовые клапаны в системе отопления, важно разобраться в его устройстве. Конструкция трехходового клапана для отопления

Конструкция трехходового клапана для отопления

Визуально данный прибор выглядит как обычный металлический тройник. В качестве материала для изготовления клапана обычно используют латунь, иногда берется чугун или сталь. В корпусе прибора три патрубка.

Однако, внутри тройника находится механизм, на котором и основан принцип работы трехходовых клапанов. Он автоматически регулирует тепловые потоки, позволяя поддерживать в комнате комфортный микроклимат.

Как происходит регулировка системы отопления?

Погодозависимая автоматическая регулировка по температурному графику зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха;
Регулировка теплопотребления для поддержания заданных параметров температуры воздуха в помещениях с центральным отоплением.
Программное снижение расхода теплоносителя на отопление в ночное время, выходные и праздничные дни.
Ограничение температуры обратной сетевой воды по графику ее зависимости от температуры наружного воздуха в соответствии с требованиями теплоснабжающей организации в системах отопления

Теплоноситель от системы центрального теплоснабжения поступает к вам в ИПТ, на узел управления. Далее теплоноситель поступает в систему отопления дома. Пройдя по всем батареям, теплоноситель со всех стояков собирается в трубу обратки и попадает вновь в ваш узел управления. Контролер автоматики анализирует параметры температуры на улице, подающем трубопроводе (подаче), обратном трубопроводе (обратке) и в автоматическом режиме производит регулировку потребления теплоносителя, определяя, какой объём теплоносителя и какой температуры необходимо подать в систему отопления дома, согласно выстроенным ПИД-коэффициентам. ПИД-коэффициенты настраиваются инженерами сервисной службы, при настройки системы.

ПИД коэффициент – Пропорционально-интегрально-дифференцирующий коэффициент. Используется в системах автоматического регулирования для расчёта управляющего сигнала с целью получения высокой точности процесса.

Схемы автоматизации тепловых сетей.

Первый контур отопления – 150/70 °C

Варианты расположения датчиков температуры САР.

Оптимальный вариант установки датчиков температуры

Не корректный вариант установки датчиков температуры

Сервисное и техническое обслуживание САР, АСУ ТП.

корректировка настроек день/ночь, выходной/рабочий день
смазка подвижных механизмов клапанов
проверка работы обратных клапанов, запорной арматуры
в ручном режиме контрольное управление клапанами, насосами
сверка показаний датчиков температуры с эталонным
анализ архивных данных
поддержание настоек системы автоматики в заданных техническими условиями пределах
диагностика технического состояния и предупреждение отказов систем управления и оборудования

Рядом с узлом располагается схема теплового пункта формата А3 и инструкция по эксплуатации САР.

При грамотной организации процесса обслуживания АСУ ТП возможен переход от системы планово-предупредительных ремонтов к проведению работ в соответствии с реальным состоянием оборудования.

Схемы обвязки котельной и принципы управления контурами

Для того чтобы организовать работу одного или нескольких отопительных контуров в гидравлической системе, их необходимо присоединить к теплогенератору-котлу. Эту задачу можно решить разными способами, специалисты называют их схемами обвязки котельных. Рассмотрим наиболее распространенные из них, а также принципы организации соответствующего процесса управления со всеми их достоинствами и недостатками.

Отопительные контуры по способу достижения температуры в них разделяются на прямой и смесительный. Температура воды в прямом контуре достигается только за счет горелки и зависит от продолжительности ее работы.

В смесительном контуре температура теплоносителя определяется как работой горелки, так и положением заслонки исполнительного устройства — трёхходового смесительного клапана с сервоприводом. Прибегнув к первому варианту, можно без проблем связать низкотемпературный котел с одним контуром радиаторного отопления и обеспечить автоматизированное управление им в зависимости от наружной температуры. Дело это совсем несложное и относительно недорогое. Если же требуется организовать, помимо отопления, и горячее водоснабжение, причем не прибегая к смесительным узлам, применяют два типа схем. Первая — с трехходовым краном, вторая схема — с двумя насосами.

Самой простой является схема с трехходовым переключающим краном, оснащенным сервоприводом. Вода от котла направляется к крану, который, в свою очередь, направляет ее либо в отопительный контур, либо в контур подогрева бойлера. Переключение может осуществляться по команде панели управления котла. Контроль температуры воды в бойлере осуществляет автоматика с помощью установленного в нем датчика температуры. Как только вода остынет ниже необходимого уровня, подается команда на переключение трехходового крана. Необходимо учесть, что при такой схеме обвязки и управления во время нагревания воды в бойлере отопление отключается (то есть нельзя организовать управление горячим водоснабжением со смешанным приоритетом).

Коллекторная схема, как следует из названия, предполагает использование для обвязки котельной коллекторов, представляющих собой трубы с выводами на необходимое количество контуров. Такая схема, будучи довольно простой, получила широкое распространение благодаря появлению так называемых компонентов быстрого монтажа. В их состав входят насосно-смесительные группы. Эти устройства позволяют достаточно быстро (обвязка котельной занимает считанные дни) собрать систему с несколькими нагревательными контурами. Однако необходимо отметить, что подобные модули применяются главным образом для котельных небольшой мощности — до 85 кВт.

Тем не менее они чрезвычайно удобны при монтаже и заметно снижают риск ошибки из-за пресловутого человеческого фактора, поскольку собраны и проверены на работоспособность и герметичность в заводских условиях.

Существует интересный вариант для обвязки котельных с применением гидравлического разделителя (гидрострелки). Имеется в виду схема первичного и вторичных колец, принцип действия которой таков: котловая вода постоянно циркулирует по малому контуру (первичному кольцу), из которого с помощью циркуляционных насосов отбирают теплоноситель уже другие потребители тепла (различные контуры). Достоинством этой схемы является возможность подключения большого количества вторичных контуров при обеспечении номинальной скорости протока через котел и относительной простоте конструкции.

Компания DE DIETRICH (Франция) рекомендует применять для обвязки своих котлов термогидравлический распределитель (сокращенно — ТГР). При его использовании достигается постоянный расход теплоносителя через нагревательное устройство — независимо от значения расхода воды в отопительных контурах, где этот показатель может быть разным. В результате удается добиться оптимальной сбалансированной работы котла и контуров отопления.

Важно заметить, что автоматика многих производителей позволяет осуществлять управление котлом и контурами в самых различных схемах обвязки котельной. Однако поиск наиболее подходящего варианта и подбор автоматики все же лучше поручить специалисту.

Поддержание комфортной температуры с помощью трехходового клапана для отопления

Есть два пути регулировки выделяемой радиатором энергии:

Качественное изменение свойств радиатора.
Количественное регулирование выделяемого тепла.

В обоих случаях необходимы манипуляции с циркулирующей по трубам жидкостью.

Качественное изменение свойств радиатора

Для того чтобы регулировать микроклимат в помещении, можно перевести генератор тепла в другой режим работы – в результате чего меняется температура поступающей к радиаторам воды.

Наличие трехходового клапана позволяет регулировать климат в помещении при любом типе отопления

Переключить режим можно на настенном котле, если речь идет о загородном доме. Однако, ситуация куда сложнее в случае с котельной городского микрорайона.

В случае когда вы не можете повлиять на температуру воды, поступающей к радиатору, можно регулировать ее количество. Для этого и необходимо купить трехходовые клапаны для отопления с терморегулятором. Эти устройства позволяют ограничить количество воды, проходящей через радиатор, и в результате при одной и той же площади батареи в комнату будет поступать больше или меньше тепла, разумеется, в пределах, ограниченных мощностью системы.

Устройство трехходового смесительного клапана с термостатом

Трехходовой клапан для отопительной системы и регулятор температуры, устанавливаемый на радиаторе, могут использоваться по отдельности, однако в автономных отопительных системах современных квартир и частных коттеджей зачастую применяют комбинированный способ для повышения эффективности. Таким образом, целесообразна покупка трехходового клапана для отопления с терморегулятором.

Предел регулировки теплового потока

Важно учитывать, что принцип работы трехходового смесительного клапана позволяет повышать или понижать температуру радиатора лишь в установленных границах. Пределы эти продиктованы техническими характеристиками теплового прибора, а именно, значением его максимальной теплоотдачи, и зависят от каждого конкретного радиатора

Особенности монтажа разделяющего клапана

Схема установки приведена в статье. Основная задача этого устройства заключается в том, чтобы выполнить количественную регулировку за счет изменения затраты теплоносителя. Ранее мы рассматривали принцип функционирования таких приборов, поэтому упоминать о них больше не будем. Установку следует производить в местах, где возможен переброс теплоносителя в обратку. При этом не допускается остановка циркуляции.

Обратите внимание, что потери на клапане-балансире байпаса и потребителя должны быть равны. Это позволит увязать гидроконтуры

Напор в системе создается за счет работы насоса. Установка 3-х ходового регулирующего клапана позволяет распределить потоки жидкости под напором в две магистрали. Но возможно реализовать такое исключительно в системах, в которых постоянно высокое давление. То есть, при условии наличия насоса.

Сферы применения

Современные клапаны пользуются широким спросом и активно применяются в разных сферах человеческой деятельности. Зачастую их устанавливают в современных отопительных магистралях, которые нуждаются в постоянной корректировке пропорций при смешивании различных потоков теплоносителя. Для таких целей принято задействовать электромагнитные приборы или модели с термоголовкой.

Что касается бытового использования, то в этом случае достаточно приобрести термостатический смесительный прибор, который позволит регулировать температуру теплоносителя. Ее подают как в систему трубопровода теплого пола, так и в отопительные радиаторы. А если бытовое устройство оснащено автоматическим управлением, то изменять температурный режим в помещении будет гораздо проще.

Применение трехходового крана в системе отопления выгодно и экономично

Следует отметить, что использование тройника в системе отопления для уравновешивания возможных температурных скачков не только выгодно, но и экономично. Устройство позволяет снизить объемы потребляемого топлива в несколько раз, при этом конечные показатели КПД системы заметно возрастут. В отдельных помещениях наличие такого прибора просто необходимо. Например, если в доме смонтирован теплый пол, то приспособление предотвратит чрезмерный прогрев напольного покрытия.