Погодозависимая автоматика для систем отопления: особенности

Погодозависимая автоматика для управления системами отопления

Представляет собой систему, направленную на контроль обогрева помещения. Аппаратное устройство измеряет температуру на улице.

Обнаружив изменение, программа заставляет котел увеличить или ослабить прогрев теплоносителя. Постоянное изучение перепадов температурного режима приводит к экономии: устройство не расходует топливо для поддержания работы котла, если в этом нет нужды.

Пока вода нагреется, пройдет некоторое время. Помещение успеет частично остыть, хотя затем восполнит потерю тепла. Учитывая данный факт, не рекомендуется подключать к устройству теплые полы. Погодозависимая автоматика успешно справляется с поставленной задачей, но может некорректно работать при резких перепадах температур.

Особенности использования

Погодозависимая автоматика (ПА) применяется в двух видах котлов.

Настенный

В большинство подобных приборов автоматика встроена производителем. Их навешивают на вертикальную поверхность во время установки, отчего они и получили соответствующее название. Средний по размерам аппарат занимает немного места. Рекомендуется использовать в небольших частных домах, где нельзя выделить отдельную комнату для котельной. В сравнении с напольным исполнением, настенное дешевле. ПА предполагает установку датчика, измеряющего уличную температуру.

Фото 1. Настенный котел, установленный на кухне. Обычно такие устройства оснащены погодозависимой автоматикой.

Напольный

Применение напольного котла оправдано в крупном загородном доме. Себестоимость устройства выше, чем у настенного аналога, но эксплуатация обходится дешевле.

В редких моделях есть встроенный контроллер – его придется купить отдельно. Также потребуется приобрести и установить много дополнительного оборудования: смесительные узлы, клеммы, систему гидравлики. Для обвязки необходимо место, желательно отдельная комната. Кроме того, понадобится нанять специалиста для подключения и отладки. Итоговая сумма выйдет в 100 – 150 тысяч рублей.

Достоинства

Аппаратное устройство обладает двумя преимуществами:

• Система автоматизирована – не требуется внешнее вмешательство, кроме экстренных случаев.
• Считается, что автоматика позволяет сэкономить на электроснабжении.

Недостатки

Их у системы три:

• Высокая стоимость устройства.
• Необходимость полной замены узлов в случае возникновения проблем с электроникой.
• Обслуживание автоматики осуществляется только специалистом.

Устройство и принцип работы погодозависимой автоматики

Механическая часть отопительной автоматики – насос с клапаном регулировки. Управляет оборудованием компьютер на основе данных с 4 температурных датчиков, реагирующих на температуру на улице и в помещении. Программа умного регулирования погодозависимого управления котлом вшита в контроллер. Контур настраивается по условиям эксплуатации и типу помещения.

Существующие схемы регулирования основаны на трех принципах:

1. Гидравлический элеватор использует обратную воду, смешивая с нагретой в котле. Управляет прибором погодозависимый регулятор отопления, подавая команду на перемещение конусного затвора по показаниям датчиков.
2. Схема с циркуляционным насосом и клапаном на три положения ограничивает нагретый поток и возвращает в систему отработанный теплоноситель. Управление трехходовым краном выполняет процессор по заданной программе.
3. Запорный кран на обратном трубопроводе перекрывается клапаном. Управляет прибором погодозависимый контроллер системы отопления по данным температурных датчиков.

Датчики погодозависимой автоматики для систем отопления многоквартирного дома (МКД) устанавливают в жилой комнате.

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) находится в подвальном помещении, где легче обслуживать оборудование.

Типы систем автоматического управления

У владельцев квартир при использовании индивидуального обогрева часто встречается проблема с регулировкой температурного режима. Ручной способ настройки неточен, избыточно расходует топливо. Применение автоматического погодозависимого регулирования системы отопления экономит ресурсы и освобождает личное время.

Типы автоматики:

• термостат, соединенный проводом с зависимым механизмом;
• беспроводное управление системой сохранения тепла в зависимости от погоды.

Функции приборов регулирования:

• удержание термостатом температуры в помещении на заданном уровне;
• программная установка уровня отопления по времени суток на срок до одной недели.

Типы приборов:

• механический термостат – включает электрическую сеть при изменении окружающей температуры;
• электронный прибор – точно регулирует нагрев по сигналам датчиков;
• электромеханический аппарат – температурное реле управляет приводом клапана.

Термостаты, управляющие обогревом, могут подключаться к насосу, котлу или механическому запирающему приводу.

Правила эксплуатации погодозависимого отопления

Системы управления отоплением имеют функцию самодиагностики. Сообщения об ошибках поступают на дисплей, и владельцу остается выбрать способ их устранения.

Если не работает регулятор температуры, сначала нужно проверить электричество.

Частые проблемы:

• потрескивание при работе – плохой контакт с электропитанием;
• слабый прогрев помещения при высоком заданном уровне – возможно постороннее тепловое воздействие на датчик;
• подключенный по правилам прибор не включается – причина в конструкции, потребуется замена;
• мигание светодиода – сломался датчик температуры;
• терморегулятор не обеспечивает заданный режим – прибор неисправный.

Для продолжительной работы без отказов достаточно соблюдать требования эксплуатации, установленные изготовителем. Монтаж и настройка системы производятся по инструкции.

Использование автоматического управления отоплением

Системы регулировки отопления отличаются по функциям и цене. Простые модели управляются пультом или сенсорным дисплеем. Сложные системы имеют свое программное обеспечение с удаленным доступом к управлению. Погодозависимая автоматика имеется в разных типах отопительных котлов:

• настенный, находится в одной из комнат;
• напольный, устанавливается в котельной;
• электрокотел.

В настройке программы контроллера задается начальное значение, когда внутри и снаружи температуры совпадают. Потом производится калибровка, выбираются параметры теплоносителя для каждого типа погоды. Изготовитель по умолчанию программирует собственные варианты, один из которых можно выбрать для работы.

Для настройки системы нужно установить температурные датчики на улице и в комнате так, чтобы данные передавались без искажений.

Преимущества управления – наличие автономной работы, экономия ресурсов. Недостатки погодозависимой автоматики – обслуживание и ремонт могут дорого стоить из-за замены неисправной электроники.

Сфера использования

В небольших и средних частных домах такие системы имеет смысл ставить, если владельцы часто и подолгу отсутствуют. При постоянном проживании проще подойти к колу (или войти в приложение на смартфоне) и подкорректировать мощность в случае похолодания, сильного ветра или потепления.

В крупных коттеджах, особняках, многоквартирных, коммерческих или общественных зданиях автоматизация управления отоплением на основе погодозависимого контроллера становится насущной необходимость. В общественных зданиях с большой площадью остекления удавалось добиваться двукратной и более экономии энергоресурсов, затрачиваемых на отопление.

Рекомендуется применять такие системы и в централизованных котельных, обслуживающих несколько территориально распределенных объектов.

Особенности установки

Погодозависимая автоматика имеет ряд особенностей установки. Главные из них- это выбор места монтажа внешнего и внутреннего датчика температуры.

Внешний датчик монтируют так, чтобы он был защищен от прямых солнечных лучей. Он также не должен быть закрыт от ветра какими-либо строительными конструкциями. Чаще всего выбирают северо-восточную сторона здания, на высоте приблизительно метр-полтора от земли. Датчик должен быть вынесен со стены дома, чтобы теплопотери не влияли на его показания.

Внутренний датчик устанавливают в так называемом эталонном помещении. В нем должна быть средняя по дому температура, и колебания ее должны быть минимальными. В помещении не должно находится много людей, нежелательно пользоваться камином. Оно не должно находиться под прямыми солнечными лучами или рядом с входной дверью. Лучше всего под эти условия подходит спальня или детская комната.

Внутренний датчик нужно монтировать в эталонном помещении

Если в частных домах система напрямую управляет мощностью котла, то в больших многоквартирных или общественных зданиях система управляет работой возвратного клапана, пускающего большую или меньшую часть отработанного теплоносителя снова в отопительный контур.

Ситуации, в которых нельзя обойтись без погодозависимой автоматики

Первая ситуация — когда заказчик любит крутить ручки, что-то настраивать, то есть он любит «поиграться». Из-за своей любви он требует установки погодозависимой автоматики.

Вторая ситуация — когда есть необходимость оборудования котельной, которая обеспечивает много различных объектов. Например, основной дом, домик охраны, отдельный гараж, баня, бассейн, вентиляция и так далее. Здесь, кроме как погодозависимой автоматикой, задачу не решить. Этот случай нетипичный, так как обычно дома до 500 квадратных метров не требуют никакой погодозависимой автоматики.

Третий случай —  производство. Например,12 метров высота потолков, 5 тысяч квадратов площадь, 60 тысяч кубов нужно было обогреть. Никаких иных энергоносителей, кроме как солярки, там не было. Расход был огромный, пришлось ставить погодозависимую автоматику. Расход сократился втрое, там это жизненно необходимо.

В обычном доме автоматика не очень нужна, если Вам не лень зайти в котельную и повернуть ручку температуры. Совсем простая операция.

Когда погодозависимая автоматика будет полезна?

Есть такие приборы, которые называются конвекторы. Внешне сильно похожи на радиаторы, но по свойствам разительно отличаются.

Основной плюс конвекторов – быстрая реакция на изменение температуры. За 3-5 минут они способны прогреть помещение. За это же время способны и изменить температуру.

При наличии конвекторов отопления погодозависимая автоматика будет максимально эффективно реализовывать свою функцию.

Теперь непосредственно о том, как устроена погодозависимая автоматика – схемы.

Существует всего три принципиальных схемы погодозависимой автоматики, все остальные схемы это их разновидности.

Погодозависимая автоматика с регулирующим гидроэлеватором.

Погодозависимая автоматика с регулирующим гидроэлеватором, в техническом и ценовом плане самая простая и дешевая, между тем проверенная временем и потому очень надежная. Как видно из ее названия в основе данной погодозависимой автоматики лежит регулирующий элеватор. Здесь все о том, как устроен и работает простой и регулирующий элеватор. Подробно останавливаться на данной схеме не будем. На рисунке все прекрасно видно. Напомню только, что экономим мы за счет того, что повторно используем воду, еще не совсем отдавшую тепло из дома смешивая ее с водой из тепловой сети. Регулирующий элеватор работает как насос. За счет струи и разряжение создающегося в его камере смешения он подсасывает воду из обратного трубопровода, смешивает с горячей водой и заново подает в батареи отопления квартир. При этом элеватор в данном случае сердце погодозависимой автоматики, а контроллер — компьютер мозг, управляющий его работой.

Принцип действия погодозависимой автоматики с регулирующим гидроэлеватором.

Регулирование температуры в системе отопления жилого дома в зависимости от температуры на улице происходит при перемещении конусной иглы в элеваторе и соответственно изменении площади проходного сечения отверстия его воронки. В процессе работы контроллер компьютер периодически, с определенным интервалом времени, опрашивает датчики температуры, измеряющие температуру теплоносителя, наружного воздуха и (или) воздуха внутри помещения при его наличии.

При увеличении или уменьшении температуры на улице контроллер дает команду исполнительному механизму элеватора (шаговому двигателю) на закрытие или открытие и соответственно увеличение или уменьшение поступления горячей воды из тепловой сети. Шаговый двигатель приводит в движение конусную иглу, которая, перемещаясь, уменьшает или увеличивает площадь прохода теплоносителя.

В результате в элеватор и соответственно в систему отопления квартир поступает больше охлажденного (использованного) теплоносителя из обратного трубопровода, если необходимо уменьшить температуру или меньше, если необходимо температуру в систему отопления дома увеличить.

Если вы решили датчик воздуха в помещении не устанавливать, погодозависимая автоматика поддерживает температуру по температурному графику.

Преимущества погодозависимой автоматики с регулирующим гидроэлеватором.

— В схеме с регулирующим элеватором не нужен насос, так как он сам является водоструйным насосом. Исключение, если у вас давление перед элеватором меньше 0,7 кгс/см2. Но и в этом случае установленный насос будет значительно дешевле и экономичнее используемого в схемах погодозависимой автоматики с регулирующим трехходовым краном и ли запорно-регулирующим клапаном.

— Применение регулирующих гидроэлеваторов экономически более выгодно из-за более низкой стоимости оборудования, снижения стоимости монтажных и что особенно важно эксплуатационных расходов.

— Нештатные ситуации при сбоях в работе контроллера, отсутствии электропитании, аварийных остановках насоса не требуют мгновенного принятия мер, и соответственно полностью отсутствует возможность не только замораживания системы отопления, но и просто дискомфорта в квартирах. Расход теплоносителя через элеватор элементарно, практически без каких либо специальных знаний и навыков регулируется в ручную, главное чтобы клапан был первоначально подобран правильно.

Внешние факторы, влияющие на систему управления отопления

Детально рассмотреть преимущества погодозависимых систем управления отоплением частного дома поможет оценка всех факторов влияния на работу оборудования. Классический блок управления с зависимостью от температуры внутри помещения имеет недостатки, которые невозможно исправить даже самой современной электроникой.

Инертность системы отопления

Это связано с тепловой инертностью здания. Толстые стены и массивная теплоизоляция не дают возможности быстро влиять на температуру внутри помещения, должен пройти определенный временной промежуток, прежде чем в помещении будет ощущаться снижение комфортной температуры. Также обстоят дела и во время потепления или оттепели, когда на улице температура повышается, а внутри термореле еще несколько часов будет требовать поддержания установленного верхнего порога нагрева воздуха. Именно с инертностью системы отопления и связан один из основных факторов, негативно влияющих на работу приборов.

Специфика построения системы отопления

Второй момент заключается в специфике построения самой системы отопления. Погодозависимые датчики в самой простой системе отопления частного дома фиксируют и передают в управляющий модуль данные об изменении температуры в помещениях. Автоматика блока управления после обработки полученных данных проводит регулировку режима работы отопительного котла – повышая или снижая температуру нагреве теплоносителя. Это не самый эффективный способ поддержания оптимальной температуры в доме, датчики зачастую работают с опозданием, а блок управления грешит значительными задержками подачи команд. Но даже если отбросить погрешности автоматики и допустить что она работает просто идеально, корректировка осуществляется путем регулировки работы газовой горелки, постепенно увеличивая риск поломки самого котла.

Единый комплекс оборудования

Другое дело, если вся система построена как единый комплекс оборудования, изначально конструировавшийся как погодозависимая система отопления. В этом случае можно говорить о действительно экономном расходовании энергоносителей и учете внешних факторов влияющих на работу системы.

В число факторов учитываемых в работе автоматики входит:

• Суточное изменение температуры воздуха внутри и снаружи здания;
• Учет влажности воздуха;
• Скорость ветра, его направление, характер движения воздуха;
• Кроме этого может учитываться влияние солнечного света, и то, насколько солнце прогревает стены здания;

Самые современные системы, кроме того, учитывают результаты изменения погоды не только в том месте, где расположено здание, а и получают информацию из сети и корректируют работы в зависимости от средне и краткосрочных прогнозов погоды на 1, 3 и 6 суток.

Регулировка системы отопления при помощи работы насосов

Среди известных схем устройства систем отопления с управлением от блока автоматики погодозависимых система оптимальным вариантом регулирования температуры прогрева помещений выступает схема с использованием циркуляционных насосов. Данная схема больше используется для теплоснабжения зданий централизованного теплоснабжения, когда на тепловых пунктах устанавливаются дополнительные насосы для прокачки теплоносителя от магистрали к конкретному потребителю. В такой схеме используется кроме самих насосов еще и другие не менее важные элементы, например, тепло аккумулятор и гидравлический разделитель – гидрострелка.

Суть этого способа заключается в оперативном увеличении скорости потока теплоносителя к радиаторам путем переключения работы насоса. После поступления информации с наружных и внутренних датчиков блок управления согласно программе выдирает режим работы циркуляционного насоса. Повышая или понижая скорость подачи теплоносителя, автоматика регулирует поток, нагнетаемого в радиаторы. Для достижения нужной температуры автоматика открывает, или наоборот, закрывает трёхходовой смесительный клапан и нагретая до нужной температуры жидкость под действием насоса попадает в контур батареи.

Данный вариант управления системой отопления при помощи насосов позволяет в очень короткие сроки довести температуру в помещении до нужного показателя без регулировки горелки отопительного котла. Он прост и надежен, при этом отопительные котлы не требуется постоянно подстраивать, выставляя температуру до 40- 45 градусов.

Управление насосом от внешнего сигнала

Подключение контроллера к системе «умный дом» значительно расширяет возможности управления отоплением. Кроме работы отопления под управлением контроллера погодозависимой автоматики система у владельцев появляется возможность удаленно корректировать температурный режим в помещениях.

Главным условием здесь выступает подключение контроллера к сети интернет и установке на мобильные устройства специального приложения для управления системами жизнеобеспечения дома.

Характеристики автоматических систем управления отопительной системой

На данный момент на рынке представлена широкая номенклатура отопительной автоматики. Несмотря на отличия в конструкции, функционале и параметрах, ко всей автоматике предъявляются одни и те же требования, выполнение которых является обязательным.

Первым и самым важным требованием является надежная и эффективная обратная связь, которая достигается за счет наличия высокочувствительных термодатчиков. При работе автоматики минимальные перепады температуры все же будут появляться, и задача датчиков – не допустить заметного перепада.

Кроме того, важным параметром при выборе автоматики для отопления является понятный и приятный интерфейс, который позволит осуществлять регулировку без каких-либо усилий и знаний (подробнее: «

Регулировка системы отопления — подробности из практики

«). За такую простоту придется заплатить, поскольку даже самая простая управляющая панель скрывает под собой сложный контроллер для системы отопления. Надежность этих устройств очень высока, но и стоимость соответствует высокому качеству.

Все устройства должны быть безопасными и надежными – это обязательное условие. Монтаж таких систем обычно выполняется квалифицированными специалистами, но есть и такие модели, которые можно установить самостоятельно.

Погодозависимое регулирование отопления

На первый взгляд все логично, но у меня возник вопрос о целесообразности именно постоянной корректировки температуры теплоносителя в системе отопления. Бытует мнение, что достаточно разовой подстройки системы отопления в течение какого-либо периода времени в случае резкого изменения температуры наружного воздуха.
В этом случае, регулировку можно производить вручную с использованием различных систем дистанционного управления, при этом избегая излишних «наворотов» в инженерных системах и тем самым упрощая их эксплуатацию. Для того чтобы в этом разобраться, давайте рассмотрим вторую функцию, для которой нужно погодозависимое регулирование отопления – экономию энергетических ресурсов.
Уверен, что не надо быть академиком, чтобы ответить на вопрос, какой вид регулирования подачи теплоносителя будет самым энергоэффективным. Естественно, что автоматический. Но сразу возникает вопрос, а на сколько уменьшаются затраты на выработку тепловой энергии если у вас применяется погодозависимое регулирование отопления, и насколько затраты на него целесообразны.

Саморегулирующая система отопления в зависимости от внешних температур

Основой этой системы выступает специальный контроллер обеспечивающий управление слаженной работой всех устройств отопления дома. Блок управления представляет собой небольшой компьютер, к которому подключены датчики, снимающие показания, влияющие на температурный режим в помещении и устройства которые исполняют команды блока управления непосредственно в ключевых устройствах.

Особенность системы заключается в том, что датчики располагаются не только во всех помещениях, но и снаружи здания. При этом это непросто приборы, фиксирующие температуру, это своего рода погодные станции, учитывающие и другие показатели, влияющие на обогрев помещения.

Еще одной важной составляющей системы выступают датчики температуры, расположенные внутри помещений. Если в обычной системе применяется электронный программатор, одновременно являющийся и датчиком и контроллером, то  в погодозависимой внутри помещения размещаются именно датчики. Они учитывают кроме температуры воздуха его влажность и атмосферное давление. Получаемая информация с внутреннего и внешнего источников сравнивается и обрабатывается. Такой подход позволяет наиболее точно определить разницу температур внутри и снаружи здания и выбрать оптимальную программу для управления остальным оборудованием.

Когда погодозависимая автоматика пригодится

В частных домах, если они имеют средний или меньший размер, необходимость установки указанной автоматики в основном появляется при длительных отсутствиях хозяев в доме. В остальных случаях корректировку не сложно произвести вручную или при посредстве гаджетов.

Другая ситуация складывается в габаритных коттеджах или особняках, а также в общественных зданиях обладающих большой площадью. Здесь организация автоматического управления отоплением при посредстве автоматики для котлов приобретает прямую необходимость.

По результатам контрольного теста, проверявшего работу новой системы, было установлено, что расход топлива на отопление в высотном многоквартирном здании, имеющем большое количество остекленных поверхностей, сократился в 2 раза.

Кроме этого, высокую эффективность погодозависимая автоматика произвела в котельной центрального отопления жилого сектора, настроенной на обслуживание ряда зданий.

[spoiler title=”Источники”]

• https://ogon.guru/otoplenie/aksessuari/pogodozavisimaya-avtomatika.html
• https://future2day.ru/pogodozavisimoe-otoplenie/
• https://pechiexpert.ru/pogodozavisimaya-avtomatika-dlya-sistem-otopleniya-01/
• https://eurosantehnik.ru/pogodozavisimaya-avtomatika-stoit-li-za-nee-pereplachivat.html
• http://kip-mtr.ru/pogodozavisimaya-avtomatika-ustroystvo/
• https://pechiexpert.ru/pogodozavisimye-sistemy-otopleniya-v-dome/
• https://vse-otoplenie.ru/pogodozavisimaa-avtomatika-dla-sistem-otoplenia
• https://kotle.ru/avtomatika/pogodozavisimaya-avtomatika

[/spoiler]