Погодозависимый контроллер системы отопления
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Погодозависимый контроллер системы отопления

Преимущества погодозависимого регулирования системы отопления загородного дома

На данный момент существует различные, а порой даже противоречивые мнения по поводу необходимости применения погодозависимого регулирования в системе водяного отопления частного дома. Действительно, на сегодняшний день практически во всех сферах человеческой жизнедеятельности мы можем встретить системы автоматизации, которые призваны оптимизировать тот или иной процесс. Однако возникает вопрос: всегда ли это будет целесообразно? В преимуществах и недостатках погодозависимого регулирования мы постараемся разобраться в данной статье.

    Для начала необходимо определить, какие функции призвана выполнять автоматика системы отопления. Выделим две основные:
  • обеспечение максимально комфортных условий для проживающих;
  • экономия тепловой энергии.

Комфортные условия обеспечиваются не только погодной автоматикой. Для обеспечения оптимальной температуры воздуха внутренних помещений используется целый комплекс инженерных решений, и погодная автоматика является одной из существенных составляющих этого комплекса. Дело в том, что за параметры микроклимата, как правило, отвечают комнатные термостаты, работающие по датчикам температуры внутреннего воздуха и обеспечивающие непосредственную регулировку системы отопления. Однако уже разбиралось ранее, что применение одних лишь термостатов (если мы говорим про сугубо автоматический режим) не совсем оправдано, так как всегда имеется задержка между изменением температуры наружного воздуха и последующим изменением температуры внутреннего воздуха, а также инерционность самой системы отопления (особенно это касается теплых полов). Влияние всех вышеперечисленных факторов приводит к тому, что система начинает работать в прерывистом импульсном режиме с периодическим запозданием. И тут к нам на помощь приходит та самая погодозависимая автоматика, включающая в себя контроллер, который по датчику температуры наружного воздуха будет постоянно корректировать температуру теплоносителя и обеспечивать необходимые параметры.

Комфорт – это, конечно, хорошо, однако возникает вопрос целесообразности именно постоянной корректировки температуры теплоносителя. Зачастую можно встретиться с таким мнением, что необходимо и достаточно разовой подстройки системы в течение какого-либо периода, либо при резком изменении температуры наружного воздуха.

При этом регулировку можно производить вручную, и, используя различные системы дистанционного управления, избегать излишних «наворотов» в своих инженерных системах, упрощая их эксплуатацию.

Для того чтобы разобраться в данном вопросе подробнее, предлагаю перейти ко второй функциональной части погодозависимого регулирования – экономии энергетических ресурсов.

Конечно, если вы спросите – какой вид регулировки подачи теплоносителя будет самым энергоэффективным, то можно сразу, не задумываясь, ответить – автоматический. Тем самым можно сразу закончить данную статью. Но тут же возникает вопрос, не просто связанный с энергоэффективностью, а с тем, на сколько уменьшаются реальные затраты на выработку тепловой энергии от применения погодозависимой автоматики, и насколько данные меры целесообразны. Многие производители приводят различные цифры, говоря об экономии, однако реальных, подтвержденных расчетом или экспериментом данных, практически, не найти. Возможно, это связано с тем, что достаточно сложно заранее подсчитать, какой реальный эффект будет от данной системы, ведь в расчёт включается большое количество переменных. Все эти переменные связаны с реальным режимом эксплуатации системы водяного отопления и количеством часов пребывания людей в доме.

Таким образом, эффект от применения погодозависимого регулирования мы можем определить двумя способами. Первый способ это экспериментальный, второй – расчетный.

В данной статье мы как раз будем использовать метод номер два, и для этого зададимся исходными данными. Для примера возьмем дом (рис. 1), расположенный в Ленинградской области, имеющий конструктивные характеристики, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики здания

Наименование параметра, ед. измерения

Общая жилая площадь здания, м²

Площадь оконных проемов, м²

Площадь дверных проемов, м²

Характеристики ограждающих конструкций, толщина слоя, мм

Штукатурка, λ = 0,87 Вт/ м·K

Газобетонные блоки, λ = 0,14 Вт/ м·K

Утеплитель, λ = 0,053 Вт/ м·K

Облицовочная керамика, λ = 1 Вт/ м·K

Насыпка из щебня, λ = 0,26 Вт/ м·K

Плита железобетонная, λ = 1,11 Вт/ м·K

Пенополистирол, λ = 0,043 Вт/ м·K

Плитка, λ = 0,38 Вт/ м·K

Плита железобетонная, λ = 1,11 Вт/ м·K

Утеплитель, λ = 0,047 Вт/м·K

Доска, λ = 0,18 Вт/ м·K


Рис. 1. Фасад здания

Для начала определим расчетные тепловые потери нашего здания при температуре наружного воздуха tн = –26 °С. Для расчета тепловых потерь через каждую ограждающую конструкцию будем использовать формулу:

где k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²·K; А – площадь ограждающей конструкции, м²; tв и tн – температура внутреннего и наружного воздуха соответственно, °С; n – коэффициент уменьшения расчетной разности температур; β – коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери сверх основных.

Таким образом, величина максимального значения тепловых потерь при минимальной температуре наружного воздуха составит 14 891 Вт, или 14,9 кВт.

Однако за счет изменения температуры наружного воздуха процесс теплоотдачи переходит в динамику. Для того, чтобы оценить необходимую тепловую нагрузку для нашего здания, в зависимости от температуры наружного воздуха, предлагается произвести ряд расчетов, последовательно подставляя в исходную формулу переменные значения температуры наружного воздуха, в результате чего мы сможем получить зависимость, изображенную на рис. 2.


Рис. 2. Зависимость необходимой тепловой мощности от температуры наружного воздуха

Обратите внимание, что данный график имеет некоторый изгиб, что говорит о нелинейной зависимости температуры и мощности. Данная нелинейная зависимость будет у каждого здания своя за счет индивидуальных конструктивных особенностей.

Помимо представленной выше характеристики нам потребуются значения температур наружного воздуха в течение всего отопительного периода. Для этого воспользуемся архивом данных для Ленинградской области в период 2015–2016 г. Конечно, существуют нормы, исходя из которых каждый год в определенное время начинается отопительный период, однако, если мы рассматриваем частный дом, то он наступает, как правило, при первом резком похолодании. Проанализировав изменение температуры в течение года, был сделан вывод, что отопительный период предположительно начался 5 октября 2015 г. и закончился 30 апреля 2016 г. Таким образом, продолжительность отопительного периода составила семь месяцев, что вполне нормальный показатель для данного региона.

На рис. 3 представлен график изменения температуры воздуха в течение всего отопительного периода.


Рис. 3. Изменение температуры наружного воздуха в период с 5.10.2015 по 30.04.2016 в Ленинградской области

Заручившись исходными данными, переходим к расчету эффекта от применения погодозависимой автоматики.

Принцип работы данного вида регулирования следующий. Датчик температуры наружного воздуха фиксирует изменения температуры и посылает сигнал на контроллер. Контроллер обрабатывает полученную информацию и по определенному алгоритму вычисляет необходимую температуру теплоносителя в системе отопления. Сигнал от контроллера поступает на исполнительный механизм смесительного клапана, и тот, в свою очередь, открываясь или закрываясь, обеспечивает необходимую температуру теплоносителя в обслуживаемом контуре. Отметим, что при этом происходит качественная регулировка, при которой общий расход теплоносителя в системе остается постоянным, т.к. регулирование заключается в степени подмешивания горячего теплоносителя к остывшему. Снижение подмеса горячего теплоносителя приводит к повышению температуры теплоносителя, возвращаемого в греющий (котловой) контур. Это вызывает либо выключение горелки, либо снижение подачи топлива на горелку. Так образуется экономия энергоресурсов, которую и хотелось бы оценить.

Для непосредственного расчета зададимся следующими режимами работы системы отопления:

Первый режим работы – постоянная корректировка температуры теплоносителя по датчику наружного воздуха (автоматический режим).

Для расчета затраченной тепловой энергии мы будем вести расчет, учитывая изменения температуры наружного воздуха каждые три часа. Данный расчет будет произведен на каждый день в течение всего отопительного периода.

Второй режим работы – в данном режиме мы учтем изменения температуры наружного воздуха по дням в течение месяца. Предполагается, что это тот самый режим, когда у хозяина есть возможность вручную или удаленно подстраивать температуру теплоносителя каждый день. Логика данного регулирования следующая. При просмотре прогноза погоды или реальном ощущении холода человек выставляет необходимую температуру, но главным критерием будет являться не экономия ресурсов, а желание не замерзнуть. Однако при повышении температуры на 2–4 °С вероятность того, что хозяин сразу же пойдет прикрывать регулятор стремится к нулю.

Таким образом, расчет данного вида регулирования будет производиться по минимальной температуре наружного воздуха в течение дня. Расчет выполняется так же, для всех дней отопительного периода.

Третий режим работы предполагает собой ручную подстройку системы в момент резкого изменения температуры наружного воздуха. Для наглядности обратимся к графику, представленному на рис. 4.


Рис. 4. Тенденция изменения температуры наружного воздуха

Из графика видно, что в промежутке с 1 по 23 число включительно, температура наружного воздуха колебалась в диапазоне от –10 до –20 °С, имея среднее значение –15 °С. Затем тенденция пошла вверх, и мы наблюдаем среднее значение в районе +2,5 °С.

Очевидно, что именно в такой момент, любой здравомыслящий человек постарается снизить температуру теплоносителя тем методом, который ему доступен, к примеру, регулировкой мощности котла. Итак, при расчете третьего режима работы системы отопления мы будем задаваться минимальными значениями температуры наружного воздуха внутри тренда.

Четвертый режим работы – полное отсутствие какого-либо регулирования температуры теплоносителя. Предполагается, что система отопления работает на полной мощность в течение всего отопительного периода.

Результаты расчета потребленной тепловой энергии за отопительный период для различных видов регулирования сведены в таблицу 2 и график, представленный на рис. 5.

Таблица 2. Потребленная энергия в зависимости от способа регулирования

Погодозависимая автоматика. Стоит ли за нее переплачивать

Исполнительные устройства

Для того чтобы организовать работу нескольких отопительных контуров с различными, не всегда постоянными температурами, требуются исполнительные устройства. Самыми распространенными являются трех — и четырехходовые смесительные краны (смесители). Принцип их работы заключается в регулировании температуры теплоносителя в отдельном отопительном контуре путем смешивания воды из котла с водой из обратной линии. Таким образом, температура теплоносителя в подающей линии контура может меняться от минимальной, например равной комнатной, до максимальной, равной температуре котловой воды, но не выше нее. Поворот крана можно осуществлять вручную (но тогда ни о какой автоматизации управления говорить не приходится!) или с помощью специального двигателя — сервопривода.

Читать еще:  Мини электрокотлы для отопления дома 220в

Обычно несколько параметров сервоприводов указываются в техническом паспорте. Это напряжение сети питания, максимальный крутящий момент, создаваемый на валу, и быстродействие привода. Последний показатель отражает время перехода сервопривода из одного крайнего положения в другое. Это, как правило, от 60 до 300 секунд. Стоит иметь в виду, что меньшее время реакции сервопривода вовсе не гарантирует быстрого изменения температуры в отопительном контуре. Напомним, что все тепловые процессы очень инерционны. Именно по этой причине обычно не применяются приводы с быстродействием менее 60 секунд. Примерно такое количество времени требуется, чтобы на изменения в температуре теплоносителя успел отреагировать датчик, установленный на подающей трубе, температура которой не может измениться мгновенно. В сервисном меню многих панелей управления имеется установочный параметр, учитывающий быстродействие сервопривода. К примеру, в панелях управления серии Logamatic 4000 от BUDERUS стоимостью € 1270 в базовой комплектации задается непосредственно время открытия трехходового смесительного вентиля в секундах. Этот показатель характеризует реакцию конкретного сервопривода и отражен в техпаспорте.

Смесительные краны и сервоприводы к ним выпускаются целым рядом производителей, например ROCA, Honeywell, WOLF. Корпус крана может изготавливаться как из чугуна, так и из латуни. И тот и другой материал хорошо подходят для работы в системах отопления. Прекрасно себя зарекомендовали смесители шведской компании ESBE. Трехходовой смесительный кран диаметром 32 мм, изготовленный этой фирмой, можно приобрести за € 60-70, сервопривод к нему обойдется уже в € 150-170.

Типы управляющих устройств

Для обеспечения контроля за температурным режимом теплогенератора или потребителя используется один и тот же прибор, оснащенный термодатчиком.

Эти устройства делятся на три категории, которые могут работать как поодиночке, так и в связке:

  1. Термостат. Это устройство является самым простым регулирующим устройством в системе отопления. Будучи расположенным в здании, он отслеживает изменения температуры воздуха. Когда необходимая температура достигнута, термостат подает сигнал на котел или кран радиатора, вследствие чего происходит остановка нагрева теплоносителя или блокируется подача жидкости в радиатор. Самостоятельная установка термостата не отличается особой сложностью: достаточно посмотреть на фото, где показан схема его подключения и работы, чтобы убедиться в простоте такой конструкции.
  2. Регулятор температуры теплоносителя. Такой прибор может работать самостоятельно или вместе с термостатом. Конструкция работает за счет термодатчиков, которые установлены внутри отопительного контура. Они постоянно отслеживают изменения температуры в системе и передают эти данные управляющему модулю, который управляет смесительным клапаном контура. При необходимости повышения температуры регулятор может при помощи клапана выполнить эту задачу.
  3. Погодозависимая автоматика систем отопления. Этот тип устройств можно отнести к категории самых сложных, поскольку такой системе приходится работать не только с контуром отопления, но и с окружающей средой, за счет чего обеспечивается наиболее точный и рациональный контроль температуры.

В базовую конструкцию погодозависимой автоматики входит наружный термометр, тепловой регулятор контура и термостат, расположенный в помещении. Несмотря на высокую стоимость, такая система считается наиболее востребованной, поскольку она способна обеспечить максимальный комфорт, который только можно «выжать» из отопления. Погодозависимая автоматика систем отопления использует сложные программные комплексы, которые и позволяют обеспечить максимальную эффективность и экономичность.

Управление погодозависимой автоматикой можно осуществлять как с ее собственного пульта, так и дистанционно, установив необходимое программное обеспечение на смартфон или планшет (детальнее: «

Как выбрать дистанционное управление отоплением – характеристики, возможности

«). В таком случае регулировать температуру в доме можно, находясь на удалении от него.

Автоматика для котлов отопления стоит дорого, но сразу же после установки эти устройства начнут экономить топливо, что скажется на экономическом положении через некоторое время. К тому же, именно автоматическая система управления температурой позволяет обеспечить максимальный комфорт в доме.

Система погодного климатического регулирования многоквартирных многоэтажных домов ЖКХ

Звоните:8 (977) 262-36-80

Автоматизация ЖКХ является актуальной задачей при экономии тепловой энергии для Управляющих компаний в сфере ЖКХ. Система погодного регулирования отопления оправдывает себя только в случае, если в доме уже установлен теплосчетчик (узел учета тепловой энергии)

«Московская объединенная энергетическая компания» (МОЭК) никогда не соблюдает температурный график (сами же его утверждают и не соблюдают) и поэтому завышение температуры теплоносителя наблюдаются повсеместно. Их цель взять как можно больше денег с потребителя, причем любой ценой, поэтому при температуре -5Сº МОЭК дает температуру, какую должны давать при температуре -15Сº и т.д.

Надоело переплачивать? Есть выход!

Система погодного регулирования отопления позволяет экономить до 35% расхода тепловой энергии. Если учесть, что многоквартирный дом (управляющая компания, ЖСК, ТСЖ) платят за отопление в отопительный сезон около 1 миллиона рублей в месяц, то экономию жильцы почувствуют уже через месяц!

Звоните по телефону в Москве: 8 (977) 262-36-80 и за 10 минут Вы узнаете больше,чем за 3 часа поиска в интернете

Как это работает?

Датчик наружного воздуха (выведенный на теневую сторону улицы) измеряет уличную температуру. Два датчика на подающем и обратном трубопроводе измеряют температуру теплосети. Логический программируемый контроллер вычисляет необходимую дельту и управляя клапаном (КЗР) регулирует скорость потока теплоносителя.

С целью защиты от полного перекрывания в клапане предусмотрена защита. Для предотвращения застоя стояков (попадания воздуха) насос внутренней циркуляции циркулирует теплоноситель в системе, через обратный клапан. Узел погодного регулирования также оборудован автоматическим воздухоотводчиком.

Если теплосеть не имеет необходимого перепада (что бывает крайне редко), то проблема легко устраняется установкой автоматического балансировочного клапана.

Система имеет полнопроходной байпас и на 100% гарантирует отсутствие перебоев с теплоснабжением в зимнее время.

В случае незапланированной остановки насоса и других аварийных ситуаций, влияющих на автоматическое погодное регулирование отопления, система отправляет SMS через GSM-модуль на мобильный телефон.

Нужна помощь в расчетесистемы погодного регулирования?

Звоните: 8 (977) 262-36-80

Сколько стоит система погодного регулирования?

Цена системы погодного регулирования в большей степени зависит от применяемого оборудования (зарубежное или отечественное). Все плюсы и минусы применения зарубежного или отечественного оборудования можно узнать у специалистов «ВНТ». При запросе цены необходимо выслать распечатку за отопление (месячную, что сдаёте в МОЭК) и указать диаметр труб отопления.

В качестве примера, приведем несколько вариантов стоимости работ по установке погодного регулятора на систему отопления на базе импортного оборудования для многоквартирных домов (300 квартир и более). Цены на начало 2016 г.

  • Насос циркуляционный — 40000 рублей
  • Клапан регулирующий с электроприводом — 60000 рублей
  • Шкаф управления двумя насосами в сборе — 85000 рублей
  • Железо (трубы, муфты, фланцы, краны, клапаны, болты, гайки, фильтр, и др.) — 85000 рублей

Итого: 270000 рублей — оборудование Стоимость монтажных и пусконаладочных работ: 290000 рублей

ИТОГО ПОД КЛЮЧ: 560000 рублей

Коммерческое предложение на установку погодного регулятора на систему отопления частного дома не более 10 квартир. Цены на начало 2016 г.

Данный вариант системы погодного регулирования является полностью автоматический и регулирует тепло в зависимости от температуры наружного воздуха. Она актуальна в небольших жилых домах, где не более 10 квартир.

  • Насос циркуляционный в пределах — 10000 рублей
  • Клапан с приводом в пределах — 60000 рублей (может меньше со скидкой)
  • Электрический шкаф в сборе с термопреобразователями и монтажным набором — 40000 рублей
  • Железо (трубы, муфты, фланцы, краны, клапан, болты, гайки, фильтр, и др.) — 30000 рублей

Итого: 140000 рублей — оборудование Стоимость монтажных и пусконаладочных работ: 160000 рублей.

ИТОГО ПОД КЛЮЧ: 300000 рублей

Экономия от применения автоматической системы погодного регулирования составит около 50%!

В данном варианте системы применяется ручное регулирование с помощью балансировочного клапана.

Итого: 50000 рублей — оборудование Стоимость монтажных и пусконаладочных работ: 80000 рублей.

ИТОГО ПОД КЛЮЧ: 130000 рублей

* Цены обоих вариантов указаны при оплате наличными. При оплате по безналичному рачету, стоимость будет на 20% выше.

Мы поможем Вам сэкономитьЗвоните: 8 (977) 262-36-80

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.

Читать еще:  Автоматический регулятор давления воды в системе отопления

Смысл погодозависимой автоматики для систем отопления

Современные ученые совместно с инженерами занимаются поиском повышения эффективности систем отопления с целью снижения негативных последствий влияющих на окружающую нас среду. Одним из способов решения этой проблемы является погодозависимая автоматика, способная управлять отопительными системами.

Эта группа устройств способна контролировать расход топлива, в работающем агрегате, учитывая текущие изменения погоды. При этом существует возможность прогнозировать излишнее охлаждение или избыток температуры в отапливаемом помещении с целью незамедлительной компенсации возможных отклонений.

Важно понимать, что работа, которую осуществляет погодозависимая автоматика, направлена на соблюдение оптимального соотношения между комфортным микроклиматом и экономичным режимом работы отопления.

Устройство погодозависимой автоматики

Одним из ведущих производителей высокотехнологичного отопительного оборудования является компания BAXI. Кроме этого фирма занимается выпуском систем погодозависимой автоматики подходящей не только для котлов BAXI, но и для оборудования иных производителей.

Система способная осуществлять контроль над отоплением, опираясь на данные изменений текущей погоды, представлена в виде ряда основных элементов:

  • контроллер управления;
  • температурные датчики;
  • элеватор, иначе – регулирующий клапан, оборудованный насосом.

Управляющий контроллер, который регулирует температуру, производит смену режима отопления, основываясь на данных, передаваемых 4-мя датчиками, регистрирующими изменения температуры:

  • датчик наружной температуры;
  • в помещении;
  • на подаче котла;
  • на обратке.

Учитывая разницу температурных показаний всех подконтрольных датчиков, система управления избирает оптимальный режим работы отопительного агрегата.

Принцип работы

Погодозависимая автоматика для систем отопления управляется контроллером, работа которого настраивается при помощи специального алгоритма. Последовательность действий определяет температурная кривая, которая отражает зависимость нагрева теплоносителя от температуры на улице.

Амплитуда расчетной кривой имеет две отправные точки. Первая такая точка соответствует температуре в 20 градусов на всех 4-х температурных датчиках. Вторая – определяется показаниями датчика на подаче котла, отметка 80 градусов соответствует предельной мощности агрегата.

Перепад кривой между базовыми точками зависит от надежности теплоизоляции помещения. Таким образом, чем лучше утеплено здание, тем ниже скорость изменения внутренней температуры, а значит, кривая будет иметь более плавную амплитуду.

В программе контроллера заложено несколько исходных алгоритмов, из которых рекомендуется выбрать наиболее соответствующий окружающим условиям. В дальнейшем активируется режим, позволяющий составлять собственные выводы (режим обучения) на основе данных полученных по итогам суток и по итогам недели. Таким образом, через некоторое время система полностью адаптируется к местным условиям, которые присущи каждому дому, например кирпичному.

Важно помнить, что датчик, отражающий внутреннюю температуру помещения, должен быть установлен в нейтральном месте. На его показания не должны влиять сквозняки или воздействовать солнечные лучи. В противном случае показания внутренней температуры помещения не будут соответствовать реальной действительности, а принцип работы автоматической системы будет основан на неверных сведениях.

Преимущества и недостатки

Погодозависимая автоматика позволяет своим пользователям избегать чрезмерного обогрева помещения в период потеплений и заблаговременно избегать нагрузки котлов отопления в период похолоданий.

Представленная система обладает рядом преимуществ, позволяющих осуществлять работу отопления в оптимальном режиме:

  • резкие изменения температуры на улице не отражаются на микроклимате помещения;
  • максимально экономный расход топлива;
  • плавные переходы между режимами работы исключают длительные нагрузки на отопительное оборудование;
  • снижается количество вредных выбросов в дымоходную трубу;
  • увеличивается срок службы системы отопления.

Установка автоматического контроля над отоплением позволит существенно экономить средства, получать максимальный комфорт и не отвлекаться на самостоятельную настройку режимов отопления.

Однако следует учитывать и недостатки указанного оборудования:

  1. Высокая стоимость.
  2. Место установки датчика внутри помещения серьезно влияет на общую работу системы.
  3. Установка, настройка и ремонт автоматики возможен лишь при посредстве квалифицированных специалистов.

Погодозависимая автоматика отлично управляет отоплением в высотных многоэтажках, чьи фасады доступных всем ветрам. Применение в частном секторе во многом зависит от окружающих условий.

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.

Погодозависимая автоматика для системы отопления и ГВС

Погодозависимая автоматика для системы отопления и горячего водоснабжения (ГВС) служит для обеспечения необходимого уровня комфорта в отапливаемых помещениях. Другое её неоспоримое преимущество заключается в фактическом устранении затрат вашего времени на периодическую ручную регулировку системы отопления в эксплуатации. Дополнительное положительное качество проявляется в рациональном использовании тепловой энергии теплоносителя, что позволяет экономить топливо (газ, уголь, дрова, пеллеты, жидкое топливо либо электрическую энергию), в особенности при значительных перепадах суточных температур уличного воздуха, характерных для осеннего или весеннего периода времени года.

В качестве погодозависимой автоматики системы отопления и ГВС применяются специальные программируемые терморегуляторы – погодозависимые контроллеры, а также исполнительные устройства: циркуляционные насосы, трехходовые смесительные краны (клапаны) и т.п. На рынке России предлагаются разнообразные погодозависимые устройства автоматики, в частности, в таблице ниже приведен список некоторых современных моделей и их ориентировочная стоимость. Первые четыре устройства автоматики разработаны и изготавливаются в России, остальные являются изделиями зарубежного производства.

Таблица. Ориентировочная стоимость отечественных и зарубежных погодозависимых контроллеров для применения с двумя независимыми контурами системы отопления.

Наименование и обозначение погодозависимого контроллера Погодозависимое отопление Беспроводные цифровые датчики температуры Стоимость*
МПК ТРЦ-04 да (40 кривых) нет
(использование возможно при модернизации до МАПК ТРЦ-04)
от 12990 руб.
МАПК ТРЦ-04 да (40 кривых)
адаптивное управление отоплением
да (1 шт. в комплекте)
подключение до 8 штук [до 4 шт. на каждый контур отопления]
от 14900 руб.
ОВЕН ТРМ232 да нет 13800 руб.
ИСУ-02 да (8 кривых) нет 16900 руб.
TECH ST-408n да нет 23000 руб.
TECH i-2 да нет 26000 руб.
VALTEC VT.K200.M да нет 24100 руб.***
MUT MTR 21 да (15 кривых) нет 23450 руб.
Watts Climatic Control CC-HC да (9 кривых) нет 32000 руб.***
Danfoss ECL Comfort 210 да нет 25000 руб.
ESBE CRC 121 да нет 24600 руб.**/***
EUROSTER UNI2 да нет 14600 руб.

Погодозависимый контроллер ТРЦ-04 с беспроводным датчиком температуры

Для управления двумя независимыми контурами системы отопления и отдельным контуром ГВС [содержащем бойлер косвенного нагрева или теплообменник] нами разработаны и изготавливаются два принципиально новых устройства погодозависимой автоматики: базовая модель многофункционального погодозависимого контроллера (МПК ТРЦ-04), а также аналогичное устройство с функцией адаптивного управления отоплением (МАПК ТРЦ-04) для работы с беспроводными датчиками температуры . В настоящей публикации уделяется внимание некоторым принципиальным особенностям последнего цифрового терморегулятора с расширенными функциональными возможностями.

Фото. 1. Готовый комплект МАПК ТРЦ-04 с беспроводным датчиком температуры.

В отличие от упомянутых в таблице выше устройств других компаний, изготавливаемый и предлагаемый нами контроллер отопления содержит специальный радиомодуль и программное обеспечение, изначально комплектуется одним беспроводным датчиком температуры (БДТЦ). Благодаря чему возможно применение адаптивного погодозависимого регулирования системы отопления, содержащего один или два независимых контура [например, радиаторная система и “тёплый пол”]. При необходимости использования и адаптивного управления двумя независимыми контурами системы отопления потребуется приобрести дополнительный БДТЦ для второго контура.

Ключевые особенности контроллера системы отопления МАПК ТРЦ-04

Эти задачи были решены, в частности, путём:

  • создания максимально возможной по простоте меню настройки устройства с достаточно понятной и внятно составленной инструкцией по монтажу и эксплуатации, что позволяет настроить систему в течение примерно 15. 30 минут;
  • применения цифровых датчиков температуры, не требующих каких-либо настроек при монтаже или в процессе эксплуатации;
  • обеспечения высокой надежности, в том числе, благодаря использованию современного микроконтроллера и симисторных ключей для управления сервоприводами узлов смешения;
  • разработки и реализации уникального алгоритма, обеспечивающего достаточно точное и стабильное поддержание заданной температуры окружающего воздуха в отапливаемых помещениях практически вне зависимости от теплотехнических характеристик здания, погодных условий [изменения температуры уличного воздуха, направления и(или) скорости ветра, наличия осадков в виде мокрого снега или дождя, а также интенсивности солнечного излучения], с учётом температуры теплоносителя и температуры наружного воздуха.

Фото 2. Опытный образец контроллера МАПК ТРЦ-04 в работе.

Российский погодозависимый контроллер ТРЦ-04

Фото. 3. Российский многофункциональный адаптивный погодозависимый контроллер ТРЦ-04.

  • для работы в системах отопления офисных и промышленных зданий, средних и больших загородных домов, коттеджей, многоэтажных домов, индивидуальных тепловых пунктов, а также для монтажа в мини-котельных различных производственных и складских объектов;
  • адаптивное погодозависимое регулирование с учётом температур воздуха в каждом помещении [до 8-ми беспроводных модулей датчиков температуры];
  • два контура системы отопления с управлением двумя сервоприводами смесительнык клапанов;
  • контур системы горячего водоснабжения [возможность работы с солнечным коллектором];
  • монтаж на DIN-рейку;
  • цифровые термодатчики для измерения температуры теплоносителя;
  • цифровые термодатчики для измерения температуры воздуха на улице;
  • цифровая светодиодная индикация;
  • сорок встроенных погодозависимых кривых регулирования;
  • корректировка наклона погодозависимых кривых системы отопления;
  • летний/зимний/автоматический режимы работы системы отопления;
  • ночной режим работы;
  • управление циркуляционными насосами;
  • автоматическая подпитка системы отопления путем управления электромагнитным клапаном;
  • управление сервоприводами трехходовых кранов с напряжением питания 220-230 В*.

Видео-презентация погодозависимого контроллера ТРЦ-04

Преимущества погодозависимого регулирования системы отопления загородного дома

На данный момент существует различные, а порой даже противоречивые мнения по поводу необходимости применения погодозависимого регулирования в системе водяного отопления частного дома. Действительно, на сегодняшний день практически во всех сферах человеческой жизнедеятельности мы можем встретить системы автоматизации, которые призваны оптимизировать тот или иной процесс. Однако возникает вопрос: всегда ли это будет целесообразно? В преимуществах и недостатках погодозависимого регулирования мы постараемся разобраться в данной статье.

    Для начала необходимо определить, какие функции призвана выполнять автоматика системы отопления. Выделим две основные:
  • обеспечение максимально комфортных условий для проживающих;
  • экономия тепловой энергии.

Комфортные условия обеспечиваются не только погодной автоматикой. Для обеспечения оптимальной температуры воздуха внутренних помещений используется целый комплекс инженерных решений, и погодная автоматика является одной из существенных составляющих этого комплекса. Дело в том, что за параметры микроклимата, как правило, отвечают комнатные термостаты, работающие по датчикам температуры внутреннего воздуха и обеспечивающие непосредственную регулировку системы отопления. Однако уже разбиралось ранее, что применение одних лишь термостатов (если мы говорим про сугубо автоматический режим) не совсем оправдано, так как всегда имеется задержка между изменением температуры наружного воздуха и последующим изменением температуры внутреннего воздуха, а также инерционность самой системы отопления (особенно это касается теплых полов). Влияние всех вышеперечисленных факторов приводит к тому, что система начинает работать в прерывистом импульсном режиме с периодическим запозданием. И тут к нам на помощь приходит та самая погодозависимая автоматика, включающая в себя контроллер, который по датчику температуры наружного воздуха будет постоянно корректировать температуру теплоносителя и обеспечивать необходимые параметры.

Комфорт – это, конечно, хорошо, однако возникает вопрос целесообразности именно постоянной корректировки температуры теплоносителя. Зачастую можно встретиться с таким мнением, что необходимо и достаточно разовой подстройки системы в течение какого-либо периода, либо при резком изменении температуры наружного воздуха.

При этом регулировку можно производить вручную, и, используя различные системы дистанционного управления, избегать излишних «наворотов» в своих инженерных системах, упрощая их эксплуатацию.

Для того чтобы разобраться в данном вопросе подробнее, предлагаю перейти ко второй функциональной части погодозависимого регулирования – экономии энергетических ресурсов.

Конечно, если вы спросите – какой вид регулировки подачи теплоносителя будет самым энергоэффективным, то можно сразу, не задумываясь, ответить – автоматический. Тем самым можно сразу закончить данную статью. Но тут же возникает вопрос, не просто связанный с энергоэффективностью, а с тем, на сколько уменьшаются реальные затраты на выработку тепловой энергии от применения погодозависимой автоматики, и насколько данные меры целесообразны. Многие производители приводят различные цифры, говоря об экономии, однако реальных, подтвержденных расчетом или экспериментом данных, практически, не найти. Возможно, это связано с тем, что достаточно сложно заранее подсчитать, какой реальный эффект будет от данной системы, ведь в расчёт включается большое количество переменных. Все эти переменные связаны с реальным режимом эксплуатации системы водяного отопления и количеством часов пребывания людей в доме.

Таким образом, эффект от применения погодозависимого регулирования мы можем определить двумя способами. Первый способ это экспериментальный, второй – расчетный.

В данной статье мы как раз будем использовать метод номер два, и для этого зададимся исходными данными. Для примера возьмем дом (рис. 1), расположенный в Ленинградской области, имеющий конструктивные характеристики, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики здания

Наименование параметра, ед. измерения

Общая жилая площадь здания, м²

Площадь оконных проемов, м²

Площадь дверных проемов, м²

Характеристики ограждающих конструкций, толщина слоя, мм

Штукатурка, λ = 0,87 Вт/ м·K

Газобетонные блоки, λ = 0,14 Вт/ м·K

Утеплитель, λ = 0,053 Вт/ м·K

Облицовочная керамика, λ = 1 Вт/ м·K

Насыпка из щебня, λ = 0,26 Вт/ м·K

Плита железобетонная, λ = 1,11 Вт/ м·K

Пенополистирол, λ = 0,043 Вт/ м·K

Плитка, λ = 0,38 Вт/ м·K

Плита железобетонная, λ = 1,11 Вт/ м·K

Утеплитель, λ = 0,047 Вт/м·K

Доска, λ = 0,18 Вт/ м·K


Рис. 1. Фасад здания

Для начала определим расчетные тепловые потери нашего здания при температуре наружного воздуха tн = –26 °С. Для расчета тепловых потерь через каждую ограждающую конструкцию будем использовать формулу:

где k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²·K; А – площадь ограждающей конструкции, м²; tв и tн – температура внутреннего и наружного воздуха соответственно, °С; n – коэффициент уменьшения расчетной разности температур; β – коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери сверх основных.

Таким образом, величина максимального значения тепловых потерь при минимальной температуре наружного воздуха составит 14 891 Вт, или 14,9 кВт.

Однако за счет изменения температуры наружного воздуха процесс теплоотдачи переходит в динамику. Для того, чтобы оценить необходимую тепловую нагрузку для нашего здания, в зависимости от температуры наружного воздуха, предлагается произвести ряд расчетов, последовательно подставляя в исходную формулу переменные значения температуры наружного воздуха, в результате чего мы сможем получить зависимость, изображенную на рис. 2.


Рис. 2. Зависимость необходимой тепловой мощности от температуры наружного воздуха

Обратите внимание, что данный график имеет некоторый изгиб, что говорит о нелинейной зависимости температуры и мощности. Данная нелинейная зависимость будет у каждого здания своя за счет индивидуальных конструктивных особенностей.

Помимо представленной выше характеристики нам потребуются значения температур наружного воздуха в течение всего отопительного периода. Для этого воспользуемся архивом данных для Ленинградской области в период 2015–2016 г. Конечно, существуют нормы, исходя из которых каждый год в определенное время начинается отопительный период, однако, если мы рассматриваем частный дом, то он наступает, как правило, при первом резком похолодании. Проанализировав изменение температуры в течение года, был сделан вывод, что отопительный период предположительно начался 5 октября 2015 г. и закончился 30 апреля 2016 г. Таким образом, продолжительность отопительного периода составила семь месяцев, что вполне нормальный показатель для данного региона.

На рис. 3 представлен график изменения температуры воздуха в течение всего отопительного периода.


Рис. 3. Изменение температуры наружного воздуха в период с 5.10.2015 по 30.04.2016 в Ленинградской области

Заручившись исходными данными, переходим к расчету эффекта от применения погодозависимой автоматики.

Принцип работы данного вида регулирования следующий. Датчик температуры наружного воздуха фиксирует изменения температуры и посылает сигнал на контроллер. Контроллер обрабатывает полученную информацию и по определенному алгоритму вычисляет необходимую температуру теплоносителя в системе отопления. Сигнал от контроллера поступает на исполнительный механизм смесительного клапана, и тот, в свою очередь, открываясь или закрываясь, обеспечивает необходимую температуру теплоносителя в обслуживаемом контуре. Отметим, что при этом происходит качественная регулировка, при которой общий расход теплоносителя в системе остается постоянным, т.к. регулирование заключается в степени подмешивания горячего теплоносителя к остывшему. Снижение подмеса горячего теплоносителя приводит к повышению температуры теплоносителя, возвращаемого в греющий (котловой) контур. Это вызывает либо выключение горелки, либо снижение подачи топлива на горелку. Так образуется экономия энергоресурсов, которую и хотелось бы оценить.

Для непосредственного расчета зададимся следующими режимами работы системы отопления:

Первый режим работы – постоянная корректировка температуры теплоносителя по датчику наружного воздуха (автоматический режим).

Для расчета затраченной тепловой энергии мы будем вести расчет, учитывая изменения температуры наружного воздуха каждые три часа. Данный расчет будет произведен на каждый день в течение всего отопительного периода.

Второй режим работы – в данном режиме мы учтем изменения температуры наружного воздуха по дням в течение месяца. Предполагается, что это тот самый режим, когда у хозяина есть возможность вручную или удаленно подстраивать температуру теплоносителя каждый день. Логика данного регулирования следующая. При просмотре прогноза погоды или реальном ощущении холода человек выставляет необходимую температуру, но главным критерием будет являться не экономия ресурсов, а желание не замерзнуть. Однако при повышении температуры на 2–4 °С вероятность того, что хозяин сразу же пойдет прикрывать регулятор стремится к нулю.

Таким образом, расчет данного вида регулирования будет производиться по минимальной температуре наружного воздуха в течение дня. Расчет выполняется так же, для всех дней отопительного периода.

Третий режим работы предполагает собой ручную подстройку системы в момент резкого изменения температуры наружного воздуха. Для наглядности обратимся к графику, представленному на рис. 4.


Рис. 4. Тенденция изменения температуры наружного воздуха

Из графика видно, что в промежутке с 1 по 23 число включительно, температура наружного воздуха колебалась в диапазоне от –10 до –20 °С, имея среднее значение –15 °С. Затем тенденция пошла вверх, и мы наблюдаем среднее значение в районе +2,5 °С.

Очевидно, что именно в такой момент, любой здравомыслящий человек постарается снизить температуру теплоносителя тем методом, который ему доступен, к примеру, регулировкой мощности котла. Итак, при расчете третьего режима работы системы отопления мы будем задаваться минимальными значениями температуры наружного воздуха внутри тренда.

Четвертый режим работы – полное отсутствие какого-либо регулирования температуры теплоносителя. Предполагается, что система отопления работает на полной мощность в течение всего отопительного периода.

Результаты расчета потребленной тепловой энергии за отопительный период для различных видов регулирования сведены в таблицу 2 и график, представленный на рис. 5.

Таблица 2. Потребленная энергия в зависимости от способа регулирования

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector