Сервопривод для отопления – база «умной» отопительной

Водяной теплый пол является новым и современным видом отопления. Данная отопительная система устанавливается в различных помещениях как жилого, так и бытового предназначения.
Водяные теплые полы представляют собой довольно сложную отопительную систему, которая состоит не только из нагревательных элементов труб.

В ее состав входит важнейший распределительный орган – коллектор, который в свою очередь также оборудуется рядом важнейших устройств, одним из которых является сервопривод для теплого пола.

Сервопривод электротермический

В отличие от электрических систем, сервоприводы оборудуются механической составляющей, непосредственно выполняющей запорное действие. В конструкциях теплых полов и системах радиаторного отопления устанавливаются электротермические сервоприводы. С их помощьюосуществляется автоматическое управление различными типами термостатических клапанов.

В основе работы электротермических сервоприводов лежит свойство расширения жидкости внутри сильфона, когда по нагревательному элементу начинает протекать электрический ток. Отсюда произошло и название всего регулирующего устройства.

Следовательно, сильфон является основным конструктивным элементом любого сервопривода. Он выполнен в виде герметичного цилиндра небольших размеров. В его эластичном корпусе помещается специальный наполнитель, чувствительный к изменениям температуры. При ее повышении или понижении, соответственно увеличивается или уменьшается объем этого вещества.

На рисунке ниже хорошо просматривается непосредственный контакт сильфона и электрического нагревательного элемента. Когда с термостата поступает сигнал, происходит включение данного элемента от сети и приведение его в рабочее состояние. Одновременно выполняется подогрев наполнителя в сильфоне, что приводит к его расширению.

Изменение объема увеличивает и размеры цилиндра, который оказывает давление на шток, заставляя изменить положение. Таким образом, движение теплоносителя перекрывается, а весь процесс происходит без участия каких-либо механических звеньев – только за счет взаимосвязи электричества и тепловой энергии. На переключение между закрытым и открытым положением затрачивается примерно 3-4 минуты, следовательно, при срабатывании наблюдается определенная задержка.

Подробнее о конструкции

Сервоприводы по конструкции можно разделить на 2 группы устройств – электромеханические и электротермические. В первых используется механическое зацепление для того, чтобы привести в движение какую-то деталь. В электротермических устройствах вместо этого используется свойство жидкости (газа, твердого вещества) изменять объем при нагревании, их и используют в системах отопления.

При выборе конкретной модели нужно знать используемые обозначения, могут встречаться такие варианты как:

• нормально открытый/закрытый;
• напряжение 230 или 24 В.

С напряжением все понятно – 230 В подразумевают питание устройства от сети, а 24 В – от батареек. А вот открытый/закрытый напрямую связаны с режимом работы и сферой применения прибора.

• нормально закрытый тип при замыкании цепи пускает воду по участку трубы, именно такой тип и используется в отоплении;
• нормально открытый – наоборот, при замыкании цепи перекрывает движение вещества по трубе, такие устройства используются в основном в кондиционерах, холодильном оборудовании.

Устройство и принцип действия

Основным элементом этого устройства можно назвать герметичную камеру с гофрированной стенкой. Внутри этой камеры может находиться газ, жидкость, либо твердое вещество – при нагревании оно будет изменять размеры сильфона (герметичной камеры) и регулировать ток вещества по трубе.

Во время работы термостат, расположенный в любой точке помещения сигнализирует сервоприводу о том, что температура превышает оптимальную. Цепь замыкается и через него начинает течь ток.

При этом происходит нагрев сильфона и его удлинение. При удлинении сильфон начинает давить на шток клапана, уменьшая проходное отверстие в трубе.

Основные элементы сервопривода: 1 – гайка; 2 – пружина; 3 – герметичная камера (сильфон); 4 – светодиоды; 5 – дополнительный контакт; 6 – кабель

Конструкция подпружинена, так что после того, как цепь опять разомкнется и сильфон остынет, пружина вернет толкатель в исходное положение, а проходное отверстие увеличится в размерах.

Особенности установки

При самостоятельной установке сервопривода инструкция будет выглядеть следующим образом:

• сперва в комнате устанавливается термостат – он будет фиксировать изменение температуры воздуха;
• затем устанавливается двух- или трехходовой клапан (особенности каждого из видов клапанов рассмотрены ниже);
• непосредственно на клапан устанавливается сервопривод и соединяется с термостатом. На устройство подается питание.

Обратите внимание! В 4-жильных сервоприводах 1 контакт предусмотрен для возможного подключения других устройств.

Если все работы по подключению выполнены правильно, то на головке сервопривода должен загореться светодиод, по его цвету можно судить о положении:

• синий цвет говорит о том, что на данный момент устройство обесточено, то есть оно находится в открытом состоянии;
• зеленый индикатор сообщает о подаче напряжения на устройство, то есть сервопривод закрыт.

На схеме показан вариант, когда клапан открыт, то есть устройство обесточено

Использование двух- и трехходовых клапанов

Сервопривод может использоваться с двух-, трех- и четырехходовыми клапанами. В системах отопления чаще всего используются первые 2 типа клапанов.

Двухходовые клапаны с сервоприводом, как правило, устанавливаются перед радиаторами. Такое устройство имеет только вход и выход, а изменение проходного отверстия позволяет регулировать прохождение теплоносителя через клапан. Установка регулирующего устройства выполняется своими руками.

На фото – пример установки на 3-ходовой клапан

Трехходовые предоставляют гораздо больше возможностей. Установка сервопривода позволяет не только регулировать ток теплоносителя через него, но и при необходимости изолировать отопительные контуры друг от друга.

Принцип работы 3-ходового клапана с сервоприводом

Обратите внимание! Разделение отопительных контуров просто необходимо при использовании обычного радиаторного и низкотемпературного отопления (теплый пол).

На схеме показан подмес воды из обратки в подающую трубу

При терморегулировке сервопривод на 3-ходовом клапане может, например, организовать подмес в подающую трубу воды из обратки. Это дает 100%-ную гарантию, что слишком горячий теплоноситель не попадет в отопительный прибор.

Основные виды сервоприводов

Нормальная работа теплых полов зависит от множества факторов. Сама по себе, это достаточно сложная конструкция, включающая большое количество компонентов, требующих правильной установки. Среди всех устройств, особое место занимают сервоприводы, выпускаемые в нескольких вариантах:

• Механические (рис.1). Отличаются простейшей конструкцией и таким же простым управлением. Они долговечны и стоят сравнительно недорого. Регулировка температурного режима выполняется обычным поворотом колесика в разные стороны. После чего температура увеличивается или уменьшается. Работа механических устройств не требует постоянного контроля, поскольку все дальнейшие действия будут осуществляться автоматически. Минусом такого сервопривода считается невозможность программирования минимального значения температуры, а все настройки выполняются вручную.
• Электронные (рис.2). Данные сервоприводы обладают значительно большим количеством функций. С помощью небольшого дисплея возможно вести наблюдение за работой всей конструкции теплых полов, быстро обнаруживать нерабочие процессы. Конструкция такая же простая, как и в случае с механическим вариантом, только она гораздо удобнее и эффективнее. Все регулировки рабочих процессов осуществляются в автоматическом режиме, то есть присутствие человека вообще не требуется. Единственным заметным недостатком является высокая стоимость.
• Дистанционные (рис.3). Основным достоинством таких приборов является возможность выполнения всех настроек на расстоянии от коллектора, где установлен сервопривод. В схему дистанционных устройств включены два датчика, обеспечивающих точное слежение и контроль над температурными показателями помещения. За счет этого сервопривод имеет возможность действовать примерно в 8-10 различных режимах и контролировать расход электроэнергии. Рекомендуется использовать те приборы, которые поступают в комплекте со всей системой водяных теплых полов.

Использование специальных термоголовок

Термостатическая головка представляет собой устройство, заполненное специальным составом. Устанавливать термоголовки следует одновременно с трехходовым клапаном, без которого регулировать температуру радиатора будет просто невозможно.

Термостатическая головка — современный и не слишком сложный способ автоматического регулирования температуры радиаторов отопления. Эти устройства следует устанавливать на трехходовой клапан

Наполнитель при нагревании быстро расширяется и так же быстро сокращается при остывании. Расширение или сужение этого состава воздействует на шток трехходового клапана, установленного под термоголовкой.

На устройстве имеется регулятор, с помощью которого вручную выставляется температура теплоносителя, необходимая на данный момент. В дальнейшем регулировка отопления производится автоматически. Однако, если температура воздуха в помещении изменится, новые данные на термоголовке придется снова выставлять вручную.

Все термостатические головки можно разделить на два вида: стационарные и выносные. Первые устанавливают с помощью клапана непосредственно на трубу радиатора. Вторые снабжены специальной выносной колбой, которая содержит состав, реагирующий на изменение температуры. Собственно термоголовку монтируют близ радиатора, а колбу можно разместить на некотором расстоянии. Колба соединяется с термоголовкой специальной капиллярной трубкой.

Выносная колба соединяется с термоголовкой относительно короткой капиллярной трубкой. Колбу следует установить в таком месте, чтобы измерение температуры было максимально корректным

Обычно термоголовки с выносной колбой имеют довольно короткую капиллярную трубку, поэтому варианты места размещения колбы будут довольно ограниченными.

Сервопривод для коллектора теплого водяного пола

Стабильное функционирование любой схемы теплых водяных полов зависит от множества внешний и внутренних условий. Одним из них является правильный монтаж и дальнейшее использование всех составляющих, на которые возложена заранее определенная нагрузка.

Важное место в системе занимает сервопривод, устанавливаемый на коллектор и регулирующий потоки теплоносителя. Периодически закрывая и открывая вентили, он поддерживает на нужном уровне заданную температуру.

Выбирая конструкцию сервопривода, нужно заранее установить, какой режим для него будет наиболее продолжительным. При необходимости регулярной циркуляции теплового носителя, рекомендуется воспользоваться нормально открытым типом устройства. Этот вариант лучше всего подходит для районов с холодными климатическими условиями. Даже в результате выхода из строя такого оборудования, тепловой носитель все так же будет поступать в трубы и отдавать тепло до тех пор, пока будет осуществляться нагрев воды. Для нормально закрытых приборов лучше всего подходит теплый климат, когда прекращение подачи тепла не имеет решающего значения.

Среди множества модификаций существуют сервоприводы с плавными настройками. Они дополнительно оснащаются электронными регуляторами, обеспечивающими необходимое значение напряжения. Такое оборудование хорошо зарекомендовало себя при необходимости дозированной подачи теплоносителя. В других случаях его применение может оказаться нецелесообразным.

Сборка системы воедино

Итак, подытожим все, что мы рассказали про монтаж терморегулятора теплого пола. В помещении устанавливается термостат, который работает на замыкание/размыкание сети сервопривода. Термостат работает, основываясь на показаниях датчика температуры, который контролирует степень нагрева воздуха или стяжки. Термостат и сервопривод связаны между собой и оба подключаются в электросеть. Оптимально, когда установлен бесперебойник и каждый элемент регулировки теплого пола подключается к ИПБ через коммутационный узел.

Установка сервомотора

Перед установкой сервомотора необходимо определиться, с каким видом термостата устройству нужно будет работать. Если термостат контролирует один водный контур, то оба оборудования соединяют проводами непосредственно друг с другом. Если рассматривается мультизональный термостат, то есть устройство, которое обслуживает одновременно несколько контуров, то подключение сервопривода происходит по особенной схеме.

Чтобы подсоединить провода, применяют коммутатор. Главная задача этого оборудования — соединение и подключение приборов разного назначения в общую цепь. Кроме связующей функции, коммутатор также является предохранителем. Когда перекрыты все запорные клапаны контуров, устройство отключает насос.

Коммутатор довольно удобен в ситуациях, если полы подключены к автоматизированному газовому котельному оборудованию.

Внимание: во время работы системы отопления от твердотопливного котла такое свойство коммутатора, как выключение насоса, чревато остановкой работы непосредственно нагревательного оборудования. Перепускной клапан и байпас даст возможность не допустить остановку насоса и работы оборудования на холостом ходу.

Необходимо сказать, что за счет появления современных устройств контроль работы теплого пола сегодня является довольно простым процессом. Конструкция большинства устройств, которые применяются для работы контуров отопления, не отличается сложностью. Это же относится и к сервоприводам. Оборудование удобно в работе, практично и надежно. С помощью сервомоторов можно автоматизировать систему отопления, сделать условия эксплуатации простыми и доступными.

Тестирование термоэлементов различных видов:

Термостат

Термостат – это устройство, которое получает данные с датчиков температуры, установленных в помещении и в теплом полу. Установленный на стене помещения, он замеряет температуру воздуха. Датчик пола замеряет температуру системы подогрева. Термостат позволяет устанавливать заданную температуру, при достижении которой он замыкает электрическую цепь и приводит в действие другой элемент системы.

Использовать для автоматизации работы тёплого пола одни лишь термостаты можно в том случае, когда контур пола не питается от одного и того же нагревателя, что и радиаторы. Температура воды для батарей высокая, и при включении и выключении термостата в систему пола будет попадать слишком горячая вода. Термостаты эффективно работают при установке на каждом отдельном радиаторе.