Автоматическое регулирование напольного отопления. Часть 2

Если рассмотреть классическую схему простого автоматического управления комбинированной системой отопления (рис. 1), в которой комнатные термостаты управляют сервоприводами термостатических клапанов коллекторных блоков, то возникает вопрос: что случится, когда все клапаны окажутся закрытыми?

Рис. 1. Регулирование комбинированной системы отопления с помощью комнатных термостатов и сервоприводов

Очевидно, что в этой ситуации откроются перепускные клапаны на контурах и теплоноситель будет циркулировать по малым циркуляционным кольцам через байпасы. При этом насосы будут расходовать электроэнергию впустую. Если же контуры не оборудованы байпасами с перепускными клапанами, то циркуляционные насосы будут работать «на закрытую задвижку», тратя энергию только на нагрев самих себя и теплоносителя в ограниченном пространстве. Циркуляционные насосы VT.RS оборудованы встроенными датчиками перегрева, которые отключат насос при нагреве обмотки статора свыше 150 °С, однако это является аварийным режимом, и его регулярное повторение всё-таки приведёт к межвитковому замыканию обмоток.

В насосно-смесительном узле VT.DUAL на этот случай предусмотрен предохранительный термостат, который отключает насос при достижении заданной пользователем температуры (от 30 до 90 °С), но у остальных узлов такого термостата нет.

Для предотвращения работы насоса «вхолостую» и «на закрытую задвижку», а также для удобной увязки работы сервоприводов с остальным оборудованием системы отопления разработан зональный коммуникатор VT.ZC8 (рис. 2).

Рис. 2. Зональный коммуникатор VT.ZC8

К коммуникатору подводятся провода от каждого комнатного термостата, и он передаёт принимаемые сигналы на соответствующий сервопривод или группу сервоприводов. При отсутствии запроса на отопление (все термостатические клапаны коллектора находятся в закрытом положении), коммуникатор отключает циркуляционный насос или теплогенератор (в зависимости от тепломеханической схемы системы).

Коммуникаторы выпускаются двух типов: для сервоприводов с питающим напряжением 24 и 220 В.

Рис. 3. Пример схемы подключения коммуникатора VT.ZC8

Назначение клеммных пар, переключателей и светодиодов в коммуникаторе следующее (рис. 3):
К1 – подача электропитания (220 В или 24 В в зависимости от модификации коммуникатора;
К2–K9 – подключение комнатных термостатов. К одному коммуникатору можно подключить восемь термостатов;
J1–J8 – переключатели передачи сигнала. В положении OFF управляющий сигнал передаётся на клеммную пару управления сервоприводами, расположенную напротив (K2–K13–C1; K3–K14–C2 и т.д.). В положении ON сигнал на клеммную пару управления сервоприводами передаётся от соседнего (расположенного cлева) термостата. Это позволяет одним термостатом управлять сразу несколькими сервоприводами. Например, на рисунке 3 сервоприводами С2, С3 и С4 управляет один термостат Т2 через клеммную пару К3, а сервоприводами С5, С6 и С7 управляет термостат Т3 через клеммную пару К6;
К10 – передаёт питание на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
К11 – при объединении нескольких коммуникаторов принимает информацию о состоянии сервоприводов от соседнего коммуникатора для управления циркуляционным насосом;
К12 – управление циркуляционным насосом. При подаче команды закрытия сервоприводов на всех клеммных парах насос отключается;
К13–K20 – подключение сервоприводов термостатических клапанов коллектора;
J9–J16 – переключатели типа сервопривода. В положении OFF подключаются нормально закрытые приводы, в положении ON – нормально открытые;
К21 – передача информации о состоянии сервоприводов на соседний коммуникатор при объединении их в группы (рис. 4);
G1 – переключатель принудительного отключения насоса (ON – насос включён для управления коммуникатором; OFF – насос принудительно выключен);
S1–S8 – индикаторы горят при подаче питания на привод;
S9 – индикатор горит при подаче питания на клеммную пару K1;
S10 – индикатор горит при включённом циркуляционном насосе.

Рис. 4. Схема соединения двух коммуникаторов

Cервопривод для водяного теплого пола: технические характеристики, как выбрать и установить на коллектор

Сервопривод — это автоматический электромеханический кран, который включает, выключает или регулирует интенсивность потока горячей воды в отдельном контуре водяного тёплого пола.

Важный элемент системы тёплого пола представляет собой коробочку с накидной гайкой, которой крепится на одном из выпусков коллектора.

Принцип работы коллектора с сервоприводами

Коллектор – это распределитель теплоносителя, поступающего из котла по контурам (петлям, состоящим из отопительных труб). Часто коллектор называют гребёнкой. Гребёнка состоит из подающей и возвратной балки с резьбовыми выводами.

Двусторонних выводов на одной балке бывает от 2 до 12. На подающей консоли в верхних выпусках устанавливают расходомеры, а в нижние выводы подаётся теплоноситель, поступающий в трубопроводы контуров.

Приводы с накидными гайками крепятся на верхних выпусках, а к нижним выводам подводят возвратные концы петель (контуров).

Поворачивая головки сервоприводов тёплого пола, можно механически включать или отключать подачу тепла в тот или иной контур. В среднем положении приборы функционируют в автоматическом режиме.

Сигнал в виде изменённого напряжения, поступающего по проводу от термостата, приводит в действие механизм осуществляющий нажим на шток клапана вывода возвратной балки коллектора. Тем самым, происходит управление прогревом контура под полом определённого помещения.

Устройство сервопривода

Сервопривод для водяного тёплого пола является важной частью системы отопления полов. Основной его частью является сильфон – подвижная колба, заполненная специальной жидкостью (метилобезолом или толуолом). Вещество под воздействием электрического тока, поступающего от терморегулятора, нагреваясь, увеличивает сильфон. Колба начинает давить на шток клапана вывода возвратной консоли.

Виды, технические характеристики, отличия

На сегодняшний день, существует несколько видов сервомоторов. Наиболее используемые механизмы можно представить по способу их действия следующим списком:

• механические;
• электронные;
• электротермические;
• дистанционные.

Механические

Самый простой прибор для управления. Он не представляет сложный механизм. Для регулировки степени нагрева нужного контура достаточно будет повернуть рукой головку прибора на возвратной гребёнке влево или вправо соответственно для увеличения или уменьшения нагрева петли тёплого пола. Устанавливать ручной вентиль целесообразно там, где система отопления состоит из 2 – 3 контуров и особая автоматика не требуется.

Последующая настройка не требуется так, как регулировка происходит автоматически. Одним из достоинств механического приспособления является невысокая стоимость и долгий срок службы. К недостаткам можно отнести то, что отсутствует возможность программирования работы сервопривода коллектора для тёплого пола. Поэтому, покидая жилище, хозяин должен устанавливать необходимый температурный режим вручную.

Электронные

Электронные модели оснащены жидкокристаллическими дисплеями, на которых отображаются этапы работы сервоприводов.

Также есть возможность программировать свой микроклимат для каждого помещения.

Это можно делать, как автоматически, так и вручную.

Электротермические

Приборы данного вида являются двухпозиционными исполнительными механизмами в автоматизированных системах тёплых полов. На корпусе сервопривода расположены два светодиода. Зелёный свет горит при подаче напряжения на привод, синий индикатор загорается, когда клапан открыт. Если питание отключено, оба индикатора гаснут.

Дистанционный

Главным отличием от других моделей дистанционный сервопривод можно программировать онлайн. Сервопривод имеет два датчика, которые отслеживают изменения температуры снаружи и внутри помещения. Дистанционные приборы имеют 9 режимов эксплуатации. Помимо этого, регуляторы способны выдавать информацию на дисплей термостата о количестве потреблённой электроэнергии.

Кроме этого, существуют приводы закрытого и открытого типа. Первые находятся в закрытом положении по умолчанию, а вторые практически всегда открыты.

Рекомендации по выбору сервоприводов

Существует два типа сервоприводов. Они отличаются заданным изначальным положением клапанов гребёнки. Открытый по умолчанию вентиль будет таковым при аварийном отключении электричества на входе в сервопривод, и теплоноситель будет свободно проходить по контуру. В противном случае привод в нормальном положении будет закрытым. То есть, без питания сервопривод оставит клапан закрытым.

Потребителю лучше выбирать ту модель, которая больше всего подходит к условиям эксплуатации в доме.

Так, например, в районе с продолжительной зимой и частыми перебоями электроснабжения, лучше выбирать устройства открытого типа. Пол не остынет, пока будет подаваться горячая вода из котла.

Сервоприводы закрытого типа предпочтительно устанавливать в местности с тёплым климатом. В случае отключения электричества в помещениях температура не упадёт до критического уровня и не вызовет негативных последствий.

Обзор центральных блоков зонального управления водяным теплым полом

Для управления водяным теплым полом в каждом помещении установлен комнатный терморегулятор, который управляет соответствующей электрической моторизированной головкой направления на коллекторе теплого пола.

Если все направления теплых полов закрыты, то насос от работы в закрытый кран защитит наличие перепускающего байпаса на смесительном узле — насос просто будет работать вхолостую.

Казалось бы этого достаточно.

А вот чтобы исключить работу насоса смесительного узла вхолостую потребуется дополнительное устройство. Это устройство поможет также выключать котел отопления, когда во всех помещениях достигнута заданная терморегуляторами температура.

Чтобы вдруг заново не изобрести велосипед, как однажды пытался придумать коллектор теплого пола, изучим — что за центральные приборы управления теплыми полами уже имеется в продаже.

Забегая на перед, скажу, что себе для решения этой задачи выбрал Beok CCT-10, который и описал в отдельной статье: Тестирование контроллера теплых полов Beok CCT-10.

Необходим центральный блок управления теплыми полами, который будет на основании полученных от терморегуляторов сигналов, запускать котел и насос смесительного узла.

Алгоритм работы центрального устройства очень простой: сложение по схеме ИЛИ сигналов от комнатных терморегуляторов и выдача результирующего сигнала на насос и котел.

Оказалось что не у меня одного возникла такая задача и существуют приборы промышленного производства для ее решения.

Контролер управления зонами отопления COMPUTHERM Q4Z.

Есть беспроводной аналог.

Это замечательное устройство и в нем реализовано даже больше, чем мог придумать я: три, суммирующих разные зоны, выхода и возможность ручного управления зонами.

Такой контроллер мне бы подошел если бы не одно но.

К контроллеру зон можно подключить любой комнатный термостат переключения. Так написано в паспорте и это можно понять, что термостат должен иметь нормально разомкнутые контакты.

Так уж исторически сложилось, но большинство терморегуляторов у меня оказалось более подходящих для управления электрическим теплым полом. Они выдают управляющий сигнал в виде 220В.

Вот классическая схема подключений терморегуляторов для отопления теплыми полами:

Этот сигнал, кроме управления обогревателем, можно использовать для управления насосом или моторизированными головками. Для логических операций с полученными сигналами такого вида уже нельзя применить это устройство.

Не понимаю зачем так делается и почему бы не вывести просто контакты реле — это был бы универсальный способ. Хотя с другой стороны монтаж удобнее без лишних перемычек в установочной коробке — приходящий провод 220В и уходящий провод на теплый пол садятся на соответствующие клеммы без дополнительных соединений. Тут помогли бы два дополнительных контакта на терморегуляторе чтобы можно было снять или поставить перемычку.

Есть еще один фактор — цена в России, которая составляет 8000р. Как цена 1547грн на Украине превращается в цену 8000р в России?

Но нашел бы кому привести его с Барабашово, будь он мне нужен.

Мне не подойдет, поскольку требует только контакты реле.

Контроллер для управления водяным теплым полом Tech L-5.

Tech L-5 — это очень интересный прибор.

Стоит 5238р.

Предназначен для управления термостатическими приводами клапанов с помощью проводки, для сбора и обработки информации, полученной от компонентов сиcтемы, а также для передачи им управляющих команд.

Это самая простая модель с урезанным функционалом и существуют более сложные устройства: с радиотермостатами, WiFi, облачным сервисом и пошло поехало.

Позволяет контролировать температуру в восьми различных отопительных зонах.

Возможность управления 22 термостатических сервоприводов с помощью 8 комнатных регуляторов:

– 3 комнатных регулятора дают возможность обслуживать до 12 сервоприводов;

– 5 комнатных регулятора дают возможность обслуживать до 10 сервоприводов.

Один выход 230V на насос.

Выход сухой контакт для управления дополнительным нагревательным устройством.

Цена 5-6 тысяч за такое устройство не кажется большой.

Вот только входные сигналы для этого контроллера тоже должны быть контактами реле.

Красивый. Клеммы подключения скрыты. Мне не подойдет, поскольку требует только контакты реле. Очень жаль.

Проводной центр коммутации Salus KL06.

Стоит 4281р.

Контроллер KL06 предназначен для соединения термостатов и исполнительных приводов в единый коммутационный узел. Есть индикация состояния сервоприводов.

Управление насосом и котлом возможно только после подключения дополнительных модулей Salus PL06 или PL07 (1700р и 2800р).

Если внимательно почитать инструкцию Salus KL06, то можно выяснить что это более хитрое устройство, чем может показаться.

Полнофункционально работает с терморегуляторами Salus.

СИСТЕМЫ PWM, VP, NSB

Системы, применяемые в терморегуляторах Salus серии ERT, обеспечивают более эффективное управление половым отоплением.

В связи с большой инерцией полового отопления, применение системы PWM у контроллеров серии ERT гарантирует нам четкое поддерживание постоянной температуры в помещениях. Система PWM контролирует рабочее время, а также частоту открытия и закрытия использованных сервомоторов по отношению к росту температуры в помещении. Результатом чего является добавочная экономия, комфорт, а также отсутствие перенагрева помещения.

Это система, которая защищает и удлиняет срок работы сервомоторов. Один раз в неделю открывает и закрывает сервомотор, даже если система в данный момент не работает (время вне отопительного сезона).

Функция снижения температуры — NSB (Night Set Back). Система предоставляет возможность влиять на температуру в зависимости от времени дня, что гарантирует эффективное управление системой отопления. Функция снижения температуры дает возможность снижать ее на 4°С, без регулирования термостата, даже при применении непрограммируемых регуляторов в большинстве зон.

Функция NSB в регуляторах активируется посредством внешнего сигнала, передаваемого планке Salus KL06 при помощи недельного терморегулятора Salus ERT50. Этот регулятор должен быть подключен к полю, обозначенному номером 1.

Все регуляторы должны быть подключены при помощи 4-х жильного провода, согласно схеме номер 1.

Если Вы не подключите поле, обозначенное часами, то функция MSB не будет активна, но остальные функции регулятора (PWM и VP) будут работать.

Вот эти схемы подключения терморегуляторов.

Схема подсоединения терморегулятора ST320 необычна — посмотрим что в паспорте этого терморегулятора.

Похоже, терморегулятор управляет именно 220В, пропуская или не пропуская через себя. Если так, то контроллер Salus KL06 может и подойти для работы с терморегуляторами, выдающими 220В на управление нагрузкой.

Мне он не нравится визуально, и с модулем подключения насоса и котла стоит уже дороже 6000р и имеет открытые клеммы. терморегуляторов Salus у меня не будет, поэтому «умные» функции недоступны.

Модуль управляющий Watts WFHC-BAS.

Watts WFHC-BAS на 6 зон, 220В, нормально закрытых сервоприводов стоит 5650р.

Модуль можно применять как самостоятельное устройство и как компонент системы автоматизации. Есть варианты расширения и применения радиомодулей.

Если применять модуль с функцией программирования и родные термостаты, то можно программировать все термостаты с одного модуля.

Рассмотрим схемы соединения из этого паспорта.

Похоже это именно то что мне надо. Возможно подключение терморегуляторов, выдающих 220В! К тому же клеммы подключения скрыты и по фото видно, что качественный продукт.

Теплоконтроллер Teplocom TC-8Z.

Нашел этот прибор в неожиданном месте — у производителя Бастион, который известен резервными источниками питания для сигнализации.

Стоит 3900р — рекомендованная цена на сайте производителя.

Из паспорта выясняем схемы подключения.

Ка понять фразу «подключите термостаты 220В»?

Нам поможет изучение термостатов, рекомендуемых к использованию с этим теплоконтроллером.

Часть этих термостатов выдает напряжение 220В при включении и нет контактов реле.

Этот термоконтроллер подойдет для моих теплых полов, да еще знакомого производителя и самый дешевый. Можно закрыть глаза на то что имеет открытые клеммы и придется приобрести стандартный бокс под него.

Контроллер-концентратор Beok CCT-10 на 8 каналов.

Стоит 2117р.

Есть также в ассортименте магазина подобный концентратор, но с возможностью подключить радио-терморегуляторы.

Модели-близнецы: такое же устройство, но безымянное в магазине Side-To-Side и TWC-08 за 1700р, но без отзывов и заказов.

И безымянная модель на 30% дешевле, но с множеством положительных отзывов в магазине Guangdong Store.

Изучим в паспорте схемы соединений.

Не совсем понятно — подойдет ли для терморегуляторов, которые выдают 220В. Но цена — дешевле чем сделать самому — стимулирует эксперименты.

PS. Это устройство в итоге я и заказал для своей задачи. Обзор и тестирование в статье: Тестирование контроллера теплых полов Beok CCT-10.

Lieve.

2 900р.

Центр управления напольным отоплением Saswell SCU209.

Радио-вариант на 5 зон стоит 4700р.

Проводной вариант должен стоить 3600р (на Amazon 44 евро).

К сожалению сейчас в этом магазине на AliExpress только вариант с подключением комнатных терморегуляторов по радио.

Но есть в другом магазине точно такой же безымянный гаджет за 2600р в магазине Homeimprove Store.

Этот центральный блок по рисунку платы (фото нет) очень похож на Beok, который я купил.

AVATTO ME280 (ME208-8).

Стоит 2800р (правда сейчас распродажа).

У этого центрального блока три выходных реле.

Но нет регулировки времени задержки.

Тоже интересный вариант.

FH901.

Стоит 2740р + 560р доставка.

Если бы не Beok CCT-10, то был бы куплен этот контроллер.

Блок коммутации AURATON 8D PRO.

Стоит 5355р.

Предназначен для управления сервоприводами, установленными на коллекторе теплого водяного пола. Крепление блока предусмотрено на DIN-рейку. Встроенный модуль управления насосом и котлом.

Заслуживающее внимание устройство но мало присутствует на рынке в России

Uponor Base X25.

Модульные системы управления поверхностным отоплением Uponor заслуживают внимание — это один из вариантов идеальной системы управления теплыми полами.

Рассмотрим самый простой проводной контроллер Uponor Base X25 с реле насоса.

Стоит это устройство более 9400р.

— Поворотный селектор каналов для удобной регистрации исполнительных механизмов;

— Защита от перегрузки;

— 6 каналов (термостатов);

— 12 исполнительных механизмов.

Дорогое устройство, но линейка устройств Uponor достойна изучения.

Elsen EKK 230/24В.

Стоит 6000р.

Качественное устройство. Тут есть какие-то функции ограничения температуры и системные часы, но разбираться неохота.

Uni-Fitt 380M.

Коммутационная коробка Uni-Fitt 380M на 6 каналов 230В стоит 5600р.

Это близнец Elsen EKK.

Kermi x-net.

Модульный центральный узел Kermi x-net на 6 каналов 230В Стоит 5800р.

Возможно расширение функций, посредством простого крепления дополнительных модулей и нам потребуется дополнительный модуль отключения насоса за 4800р.

Дорого будет, если вместе с модулем управления насосом.

REHAU.

Raumatic M 230 стоит 4700р.

Это близнец Kermi x-net.

Valtec VT.ZC.

Коммутационная коробка Valtec VT.ZC на 8 каналов 220В стоит 6000р.

Неyжели нельзя было что-то интересное придумать? Или думают что налепили «Сделано в России» и схавают?

Изучение паспорта показало, что в этом контроллере есть всякие разные переключатели, позволяющие группировать выходы и настраивать каскадное управление. Возможно наличие переключателей и повлияло так на цену.

1500р ему цена. Да и термостаты ему нужны только с контактами.

Контроллер управления сервоприводами радиаторов отопления SMART CHR-08.

Стоит 7950р.

В линейке оборудования почему-то такого контроллера на 220В нет. Поэтому рассмотрим контроллер SMART CHR-08, который управляет сервоприводами на 24В.

Непонятно зачем это устройство нужно за такие деньги, ведь это по сути клеммник с лампочками.

Insolo.

Зональный коммуникатор Insolo Pro Aqua стоит 14135р.

Это устройство явно больше чем клеммная коробка. Коммуникатор может регулировать температуру подающего теплоносителя напольного отопления, в зависимости от температуры наружного воздуха, а также контролировать и исключать его перегрев выше 55 °С, путём регулирования сервопривода смесительного клапана, с использованием дополнительного датчика температуры наружного воздуха.

Коммуникатор имеет релейные выходы для управления работой котла и циркуляционного насоса.

Режим ночного понижения температуры теплоносителя. Защита от отсутствия теплоносителя.

ЖК дисплей, отображающий состояние входов и выходов. Программирование с панели коммуникатора.

Есть модель без дисплея и кнопок, но с Wi-Fi.

В принципе, задан уровень, к которому надо стремиться производителям подобных устройств.

Многоканальный температурный регулятор.

Стоимость таких устройств 3500-5500р.

Внедрение такого способа зонального регулирования температуры будет не очень удобным.

Релейная логика.

Мне с моими терморегуляторами подойдет простая релейная логика. Можно собрать контроллер отопления самому, тем более что это будет очень просто.

Для пяти направлений понадобится 6 реле.

Катушки 5-ти реле будут подключены параллельно приводам клапанов. Их замыкающиеся контакты будут соединены параллельно для включения насоса смесительного узла, если включено хотя бы одно направление.

Шестое реле будет управлять котлом и предназначено, чтобы удалить высокое напряжение с контактной группы. Катушка этого реле будет подключена параллельно насосу смесительного узла.

Получится система управления с дополнительными выходами — групп контактов у реле ведь несколько. Можно использовать эти контакты для построения системы удаленного мониторинга и сбора статистики.

Самое дешевое реле с гнездом будет стоить 200р.

Плюс еще бокс с din-рейкой 200р.

Итого: 6*200 + 200 = 1400р.

Ну что же еще надо?

Что еще хотелось нам.

1. Возможность управления скоростью насоса в зависимости от количества включенных направлений. Практика показывает, что при включении больше двух направлений не мешало бы перевести насос смесительной группы на вторую скорость.

2. Возможность выключать насос при падении температуры теплоносителя на входе подачи в смесительный узел. Например, при длительном принятии ванны с двухконтурным котлом.

3. Наличие дополнительных сигнальных выходов «сухой контакт» при включении направлений. Это понадобится для мониторинга работы теплых полов, например при помощи Arduino.

4. Ручного надежного управления, как в первом устройстве из обзора.

Например, если исчезнет сеть 220В, чтобы замкнуть управляющие контакты на котел вручную.

Или принудительно включить сервопривод на одно из направлений ручным способом.

В следующей статье рассмотрим способы организации зонального управления теплым полом на менее профильном оборудовании: Универсальный контроллер для зонального управления водяным теплым полом.