Обзор устройств управления котлами - управление теплом

Отопление — одна из важнейших систем для обеспечения не только комфорта, но и жизнедея­тельности в помещениях. В строительстве немалая часть затрат приходится именно на разработку и монтаж систем отопления и ГВС. Недёшево об­ходится и эксплуатация. Однако чем сложнее схе­ма отопления, тем больше появляется способов, не потеряв в комфорте, сократить эксплуатацион­ные расходы.Устройства управления котлом — это целый ком­плекс различных электронных узлов и деталей. В качестве примера рассмотрим основные компо­ненты, используемые для управления газовыми котлами.Ограничимся только теми из них, которые нужны для регулирования: пользователю важнее не сами системы и особенности их построения, а предо­ставляемые возможности.

 

Текст: Максим ГРИБОЕДОВ


 

Обзор устройств управления котлами Upravlenie_kotlami_1_1

 

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ УПРАВЛЕНИЯ

Это устройство у разных производите­лей называется по-разному, но суть одна: с его помощью обеспечивается работа ото­пительной системы. Наличие и количество других элементов зависит от сложности системы, но центральный модуль должен быть в любом случае — это своеобразный «мозг». Именно к нему подключаются прочие компоненты: датчики, регуляторы, устройства безопасности и управления.

На большинстве настенных и напольных котлов модуль управления устанавливается непосредственно в корпусе прибора. До­вольно часто с помощью соответствующих проводов (шины) модуль ставят и вне кот­ла: в более удобном для управления месте — на стене котельной, а то и в помещении.

Что должен «уметь» такой модуль? За­висит от потребностей. Минимальный набор — управление горелкой, системами безопасности, хотя бы одним контуром отопления и настройка желаемой тем­пературы. Но таким набором функций обладают разве что некоторые маломощ­ные настенные газовые котлы «на одну-две комнаты». Для более сложных слу­чаев требуется и модуль посложнее. Не вдаваясь в технические подробности, перечислим основные задачи и устрой­ства, которые, в теории, могут подклю­чаться к модулю.

Система отопления бывает низко- и высокотемпературной (или комбинированной), одно- и много­контурной, с различными насосами для прокачки жидкостей, разнообразными контрольными датчиками (даже не бу­дем останавливаться на этих особенно­стях: количество и тип элементов зависят от конструкции и особенностей котла, горелки и самой системы). К ней реаль­но подключить дополнительные датчи­ки и комнатные регуляторы, о которых скажем немного позже. Часто совместно с отопительной системой используется система ГВС, реже — дополнительные теплогенераторы: солнечные коллекторы, тепловые насосы, ТЭНы. Всем этим тоже надо управлять или хотя бы согласовы­вать работу.

Понятно, что уровень сложности управ­ляющих модулей во всех этих случаях различен. В простой системе отопления лишние функции, скорее всего, никогда не понадобятся, в более сложных могут быть и иные устройства, кроме перечислен­ных выше. Даже для достаточно простых небольших котлов производители иногда предлагают как минимум два типа цен­тральных модулей, первый — для более или менее типовых задач, второй — сложнее (и дороже, разумеется). Более сложные мо­дули снабжают дополнительными выхода­ми для подключения различных устройств, в первую очередь дополнительных модулей управления. Таким образом можно собрать систему любой требуемой сложности.

Для каскадных (многокотловых) отопи­тельных установок характерно использо­вание управляющих модулей на каждом котле. Здесь обычно поступают так: один модуль назначается ведущим, прочие — ведомыми. Ведомые модули обычно вы­пускаются без панели управления: ручное управление для каждого котла не требует­ся, с совместной работой системы справит­ся и один ведущий модуль.

Все элементы систем управления котлом связываются друг с другом с помощью шин, хотя возможна и радиосвязь. Протоколы связи у разных производителей различают­ся, поэтому рассчитывать на совместную работу всех устройств системы проще все­го, если элементы заказаны и смонтирова­ны у одного производителя, силами одной обслуживающей организации. Совместная работа устройств от разных производите­лей предусмотрена далеко не всегда.


КОМНАТНЫЕ МОДУЛИ УПРАВЛЕНИЯ

Единственного модуля для комфортных настроек в многокомнатном жилище бы­вает маловато. По крайней мере есть резон добавить ещё несколько в основные жилые помещения. Для этого к основному модулю по проводному или радиоканалу подклю­чают комнатные регуляторы. Фактически это такие же модули управления, только имеющие меньшее количество функций.

Самый простой вариант — комнатный термостат. обычная «крутилка». Основной его недостаток связан с инерционностью отопительной системы: процесс изменения температуры занимает до нескольких часов. Большинство комнатных регуляторов слож­нее. Обычно они могут быть запрограм­мированы на поддержание температуры в автоматическом режиме в соответствии с заданной программой (которую тоже вы­бирают, не подходя к центральному моду­лю) и допускают ручное регулирование.

 

ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Основная цель усложнения любой си­стемы отопления — обеспечение макси­мального комфорта при минимуме затрат тепловой энергии. Для этого требуются температурные датчики. Тогда систему реально запрограммировать на автомати­ческую регулировку.

Существует три разновидности такой регулировки: «по воде», «по температуре» и «по погоде». Чем больше возможностей управления, тем экономнее будет расходо­ваться тепло, тем больше будет условий для создания комфорта, но и цена системы воз­растёт.

Датчики температуры жидкостей в кон­турах отопления и ГВС мы не рассматри­ваем — они относятся больше к системе управления котлом. Также очевидно, что для подачи воды заданной температуры потребуются исполнительные механизмы: насосы и регуляторы производительности на каждом контуре.

Самый простой способ регулирова­ния — «по воде» — используется во всех городских квартирах с центральным ото­плением. В радиаторы подаётся вода задан­ной температуры, теоретически регулятор (кран) есть на каждой батарее, а на прак­тике его никто не трогает. На самом деле в центральной котельной, конечно, есть свои системы регулирования, но обратной связи между ней и жильцами фактически нет, температура воды задаётся централи­зованно, отрегулировать её пользователь не в силах. Даже если он начнёт звонить в обслуживающую организацию и ругать­ся — не факт, что это приведёт к какому-либо результату в приемлемое время. Та­кое регулирование очень инерционно.

Если систему дополнить датчиками температуры в помещении, появляется возможность экономии: по достижении заданной температуры воздуха можно снизить нагрев и поддерживать её в задан­ных рамках, управляя температурой воды и производительностью каждого контура. Это уже лучше, но только при условии, что наружная температура не меняется. Инер­ционность системы есть и тут, причём чем лучше теплоизоляция, тем позже датчик в помещении среагирует на изменение на­ружной температуры.

Самый удобный и экономный способ — погодозависимое регулирование. К системе подключается датчик внешней температу­ры. Его ставят на наружной стене, жела­тельно на северной или северо-западной стороне, в месте, защищённом от ветра и попадания прямых солнечных лучей. С помощью такого датчика регулируют температуру котловой воды в зависимости от наружной. Ещё лучше, если уличный датчик работает совместно с датчиками внутри помещения.

Сам датчик стоит недорого, управляю­щая электроника тоже не сильно услож­няется, а экономия от погодозависимого регулирования достигает 20—30 %.

 

ПРОГРАММИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ

Готовая система после монтажа требу­ет настройки, и здесь есть два уровня: сер­висный и пользовательский. Тут наиболее уместна аналогия с компьютером: сборкой, установкой и отладкой программ занима­ются специалисты, затем пользователю пре­доставляется право доступа, но лишь к не­которым регулировкам, важным для него.

Сначала специалист сервисной службы должен проверить совместную работу всех элементов. Обычно всё необходимое про­граммное обеспечение уже установлено («залито») в модули. Некоторые стандарт­ные модули требуют дополнительной под­стройки под конкретные условия эксплуа­тации, большинство конфигурируются автоматически, без постороннего вмеша­тельства. Дальнейшая настройка включает в себя задание допустимого диапазона па­раметров всех элементов (например, если в системе есть контур низкотемператур­ного отопления — установка предельной температуры для него).

Чтобы одновременно обеспечить ком­форт и снизить затраты, используются различные программы отопления. Ориен­тировочно считают, что снижение комнат­ной температуры на один градус экономит 5—7 % тепловой энергии. Основной способ экономии тут — поддерживать оптималь­ную температуру в каждом помещении (если система это позволяет) по заданной программе и иметь возможность ручной регулировки.

Потребность в отоплении в разное время суток различна. Утром и вечером, когда все дома, требуется не только тепло, но и го­рячая вода. Ночью температуру лучше снизить на несколько градусов. Несколько стандартных программ отопления может быть «зашито» в память — пользователю достаточно выбрать подходящую. Стан­дартная программа отопления включает в себя один или несколько сменяющих друг друга в течение суток режимов ком­фортного и пониженного обогрева, иногда с разной температурой в каждом периоде. Очень часто бывает так, что в будние дни в рабочее время дома никого нет, а на вы­ходные требуется другая программа ото­пления. Чтобы не возиться с перепрограм­мированием, многие системы способны «создать» одну или несколько «недельных» программ отопления.

Если используется погодозависимое отопление, требуется также провести на­стройку температурной кривой, т. е. запро­граммировать необходимую температуру котловой воды (она определяется с помо­щью датчика, установленного в любой точ­ке системы, обычно на входе или выходе теплоносителя в котёл) в зависимости от температуры наружного воздуха. Допу­стим, отопление должно включаться при температуре воздуха ниже 20 °C. Это пер­вая точка кривой.

При снижении наруж­ной температуры требуется более сильный нагрев, но насколько сильный — зависит от условий, в частности от теплопотерь зда­ния: чем они выше, тем сильнее надо топить. Обычно в контроллер модуля управления «зашито» несколько таких кривых, нужная подбирается исходя из конкретных усло­вий. После выбора кривой устанавливается температура котловой воды в точке наи­меньшей температуры воздуха для данного региона. На этом настройка заканчивается.

Время включения/выключения обо­грева и настройку температурной кривой реально запрограммировать или с поль­зовательского, или с сервисного уровня. Некоторые системы позволяют создать собственные программы отопления, в до­полнение к стандартным.

Программы отопления удобны тем, что разрешают системе эффективно работать в автоматическом режиме. Для большего удобства предусматривается ещё несколь­ко режимов. Большинство из них легко включить вручную, с модуля управления.

Режим «зима/лето» настраивается или вручную, или автоматически (при погодоза-висимом управлении). Если система вклю­чает в себя контур ГВС, в «летнем» режи­ме энергия расходуется только на нагрев санитарной воды в баке-водонагревателе, возможно и полное отключение котла. При длительном отсутствии в доме целе­сообразно включить режим «отпуск», при котором будет поддерживаться заранее заданная невысокая температура, а контур

ГВС отключится. Разумеется, программа защиты от замерзания имеет приоритет перед всеми иными, полностью выключить котёл она не даст, но расходоваться топли­во будет куда экономнее.

Разные производители предлагают и не­которые иные предустановленные про­граммы, например временное отключение отопления для проветривания или режим «вечеринка», включив который продле­вают период комфортного отопления на некоторое время. Другие доступные функции управления зависят от конфи­гурации самой системы. Если в ней есть бак-водонагреватель для ГВС, можно на­строить режимы разового нагрева (когда требуется большое количество горячей воды в неурочное время) и термической дезинфекции (периодический нагрев воды для уничтожения бактерий в ней).

Включение и выключение всех режимов обычно производится с центрального мо­дуля управления. Если в системе есть до­полнительные, комнатные, регуляторы, не­которые режимы включают и с них, но это зависит от настроек. В любом случае ниче­го сложного в установке нужного режима на уровне пользователя нет.

 

СИСТЕМЫ УДАЛЁННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Помимо проводной связи и, изредка, связи по радиоканалу между отдельными элементами, многие производители сей­час разрабатывают устройства, способные осуществлять дистанционный контроль и мониторинг систем отопления, а также управление ими. Такие системы особенно целесообразны при непостоянном прожи­вании, когда дом время от времени оста­ётся без присмотра, причём неважно или неизвестно, на сколько. Для этого потребу­ется включение в систему соответствующе­го устройства, чаще всего — GSM-модуля. Фактически это тот же мобильный теле­фон или модем с SIM- картой.

Вариантов тут несколько и они зависят от поставленных задач. Первое, что тре­буется в таком случае от системы отопле­ния при периодическом появлении хозяев в доме — «умение» по команде включать или выключать обогрев. Для реализации этой функции в принципе бывает достаточ­но одного канала с парой контактов, при замыкании которых на панель управления подаётся сигнал. На многих контроллерах такой канал предусмотрен, нужный ре­жим («включить» или «выключить») про­граммируют заранее.

Дальше всё просто: позвонил (или отправил SMS) на номер мо­дуля — контроллер принял сигнал и вклю­чил или выключил отопление. Функционал такой системы не слишком велик в сравне­нии с другими методами, но вполне доста­точен и для обеспечения комфорта, и для экономии энергии.

У разных производителей могут встре­чаться и иные способы управления те­пловой техникой по GSM-каналу или стационарной телефонной сети. Иногда с помощью таких устройств реально регу­лировать температуру, а модем будет до­полнительно передавать сообщения о не­исправностях.

Гораздо больше возможностей предо­ставляется, если использовать для дистан­ционного управления Интернет. Самый простой способ подключения — мобильный, с помощью соответствующего модуля с SIM-картой, как вариант — подключе­ние по стационарной сети. Теоретически разницы нет, на практике стационарное соединение надёжнее: в случае перегрузки мобильной сети или её отключения по раз­личным причинам дистанционное управ­ление становится невозможным. Тут надо смотреть на расположение строения: если оно находится рядом со спецтрассами, спецобъектами или просто местами прове­дения масштабных празднеств, мобильный Интернет могут отключить безо всяких предупреждений и предъявлять претензии будет некому.

Разумеется, на управляющий компьютер (или «продвинутый» мобильный телефон) потребуется установить соответствующее программное обеспечение. Возможности управления с помощью Интернета та­кие же, как и с обычной контрольной пане­ли, предусматриваются пользовательский и сервисный уровни. При этом важно, что и сотрудники сервисных организаций смо­гут дистанционно перенастраивать обо­рудование, мониторинг системы, а в неко­торых случаях — даже удалённо устранять неисправности. Правда, стоит учитывать, что постоянный мониторинг состояния оборудования силами сторонней организа­ции — услуга платная.

 

«УМНЫЕ ДОМА»

Концепция «умного дома» предполагает централизованное управление и взаимо­действие нескольких систем одновременно. Для создания комфорта в помещении одной температуры бывает недостаточно, ещё надо позаботиться о системе вентиляции или кондиционирования и влажности воздуха. Некоторые элементы, подразумевающие совместную работу отопления с другими системами, могут управляться и некоторы­ми штатными контроллерами, например при подключении датчиков открытия окна можно запрограммировать отключение обогрева комнат при проветривании.

Элементы систем отопления разных производителей связываются друг с дру­гом по различным протоколам и с помо­щью различных шин — в общем, «говорят на разных языках». Чтобы встроить «умное отопление» в «умный дом», вероятнее все­го, потребуется модуль сопряжения (шлюз) контроллера отопительной установки, соединяющий его с прочими системами, не относящимися к отопительному обо­рудованию. Преимущества одновремен­ного управления всеми системами дома, а не только отоплением, очевидны, всё за­висит от сложности системы.

 

РЕЗЕРВНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

Для создания системы, способной дей­ствовать автономно, следует предусмо­треть и возможность отключения электри­чества, без которого работа автоматики, разумеется, не осуществима. Электронные устройства и насосы системы отопления стоят недёшево и требуют для питания энергии высокого качества. Подключать системы «к розетке» лучше всего через ста­билизатор. В качестве резервного источни­ка энергии используют или аккумуляторы, или мини-электростанции.

При аккумуляторном резервировании постоянный ток (обычно 12 В, но при­меняются и аккумуляторы с большим напряжением) преобразуется в пере­менный 220 В с помощью электронного устройства — инвертора. Качество тока в этом случае на высоте, продолжитель­ность непрерывной работы довольно ве­лика и её легко увеличить, подключив до­полнительные аккумуляторы. Инвертор подключается лишь к важнейшим потре­бителям: устройствам управления котлом, контроллеру и насосам, каждый из кото­рых потребляет максимум 100—200 Вт, да и то не всё время.

Мощности мини-электростанций бы­вает достаточно и для питания всего дома, а вот вопрос качества энергии стоит более остро. Разброс напряжения, выдаваемого исправной станцией, вполне укладывается в допустимые пределы, но «синусоида» мо­жет быть далека от идеальной (особенно это опасно для насосов с «мокрым» рото­ром систем отопления и ГВС). И не каж­дую станцию стоит подключать к котлу напрямую. В двух словах это объясняется так: практически всё бытовое оборудова­ние снабжено обычной двухштырьковой вилкой, которую можно втыкать в розетку как угодно.

Но некоторые виды техники (в том числе отопительной) требуют со­блюдения полярности. их «фазу» и «ми­нус» надо подключать к «фазе» и «мину­су» источника питания. В стационарной электросети найти соответствующие вы­ходы легко, подключив вольтметр между выводами розетки и «землёй»: на одном выводе будет 220 В, на другом — «около нуля». Особенности конструкции многих (но не всех) генераторов таковы, что найти «минус» нельзя: напряжение есть на обоих проводах.

Для обеспечения безопасной работы систем отопления совместно с мини-электростанциями существует несколько методов. Например, можно подключить к станции аккумулятор 12 В (соответ­ствующий выход есть на многих станциях) и преобразовать постоянный ток в пере­менный с помощью инвертора. Или ис­пользовать два инвертора: один переводит переменный ток в постоянный, а второй — постоянный обратно в переменный. Су­ществуют станции с инверторными пре­образователями напряжения, у которых качество тока выше, но на текущий момент их выдаваемая мощность редко превыша­ет 2,0—2,5 кВт, и запускать такие станции придётся вручную.

Ещё один рекомендуемый компонент в системе электропитания — разделитель­ный трансформатор. Его задача — сгла­живать скачки напряжения. Такой транс­форматор имеет смысл задействовать при любой схеме подключения, в том числе и для включения в систему электроснабже­ния генератора. Скачки напряжения могут быть даже у очень дорогой станции, осо­бенно в тот момент, когда заканчивается топливо и двигатель начинает «чихать».

Напоследок стоит учесть, что полное ре­зервирование электроснабжения — удо­вольствие весьма дорогое, особенно если необходимо обеспечить автоматическое включение резервного источника при про­падании основного напряжения. Но эти затраты оправданны: если в результате «блекаута» и отсутствия аварийного пита­ния система замёрзнет, её ремонт обойдёт­ся значительно дороже.


 


 


 


 

 

Оригинальная статья на btest.ru

Комментарии

Пока нет. Хотите стать первым?

Похожие статьи

Пока вы отдыхали: GSM-контроллер Ariston позволяет программировать котел и следить за его состоянием из любой точки планеты
9 декабря 2015
Новости

Пока вы отдыхали: GSM-контроллер Ariston позволяет программировать котел и следить за его состоянием из любой точки планеты

Многие россияне привыкли покидать свои дома и уезжать на новогодние праздники в другие города и страны. Что делать с бытовыми приборами в этот период знают все — выключаем из сети и можем не волноваться. Но с отопительным котлом так не поступишь. Во-первых, остановить работу теплогенератора — это заморозить дом, во-вторых, современные приборы оснащены надежной защитой, которая реагирует на малейшие неисправности, поэтому поводов для беспокойства быть не должно. Если же этого не достаточно, GSM-контроллер CCU422 от Ariston избавит от лишних тревог. Ведь с его помощью можно следить за котлом с экрана планшета, смартфона или мобильного телефона.

Сантехническая спираль RIDGID K-1 спасает от засоров и предотвращает потопы
2 декабря 2015
Новости

Сантехническая спираль RIDGID K-1 спасает от засоров и предотвращает потопы

Компания RIDGID, ведущий мировой производитель профессионального инструмента для строительно-монтажного и сантехнического секторов, представила на российском рынке комбинированную сантехническую спираль K-1. Это универсальное решение для быстрой ликвидации засоров в писсуарах и стоках душевых. В зависимости от текущих задач, инструмент позволяет использовать ручной или электрический привод.

Новое поколение аккумуляторных шуруповертов Bosch для профессионального использования
23 февраля 2017
Новости

Новое поколение аккумуляторных шуруповертов Bosch для профессионального использования

Bosch выпускает новое поколение аккумуляторных шуруповертов, 14,4 и 18 В, и предлагает профессионалам три модели, предназначенные не только для точного завинчивания и сверления, но и для работ, требующих функции ударного сверления. Наряду с аккумуляторными дрелями-шуруповертами GSR 140-LI Professional и GSR 180-LI Professional, которые пришли на смену предыдущим моделям GSR 1440-LI Professional и GSR 1800-LI Professional, в ассортимент также вошла аккумуляторная ударная дрель-шуруповерт GSB 180-LI Professional.

Отопление без теплосчетчика стало в 1,5 раза дороже
22 марта 2017
Новости

Отопление без теплосчетчика стало в 1,5 раза дороже

Начало 2017 года ознаменовалось очередным повышением коммунальных тарифов. Пока только на тепло и только для жителей зданий, не оборудованных общедомовыми приборами учета. Теперь они будут платить за отопление еще на 10 процентов больше, чем все остальные. То есть вместе с сентябрьским повышением — в 1,5 раза. При этом жители зачастую совершенно не виноваты в сложившейся ситуации.

Термогигрометр Beurer HM16
11 февраля 2019
Новости

Термогигрометр Beurer HM16

Для заказа в MERLION, у эксклюзивного дистрибьютора компании Beurer в России, стал доступен термогигрометр HM16 для контроля микроклимата в помещении.

Уникальное душевое ограждение «на стикерах»
10 мая 2016
Новости

Уникальное душевое ограждение «на стикерах»

Захотелось обустроить душевое пространство в ванной, но пугают следы от саморезов и поврежденная плитка?! Компания GuteWetter — производитель душевых ограждений — разработала инновационную серию Guwer. Особенность изделия — крепление профиля к стене с помощью двустороннего скотча и силикона, что дает возможность закрепить ограждение в любое удобное место без сверления.

Обзор котлов Bosch Condens 5000 W ZBR 65-2/ ZWBR 98-2
6 апреля 2014
Обзоры

Обзор котлов Bosch Condens 5000 W ZBR 65-2/ ZWBR 98-2

Примечательно, что в серию котлов Bosch Condens 5000 входит ещё две напольные модели с мощностью по отоплению до 29,4 кВт. Несмотря на сходство в названии, котлы разной мощности и комплектуются по-разному: эти модели предназначены для бытового применения, имеют панель управления, прикрывающуюся откидной крышкой, и полностью готовы для подключения (т. е. расширительный бак, циркуляционный насос и прочие необходимые элементы включены в комплект). Котёл Condens 5000 FM оборудован встроенным бойлером объёмом 150 л. Модель Condens 5000 FM Solar — с полным оснащением для совместной работы с системами солнечных коллекторов и бойлером объёмом 210 литров.

LG SIGNATURE стал партнером конкурса PinWin
12 сентября 2017
Новости

LG SIGNATURE стал партнером конкурса PinWin

Москва, 4 сентября, 2017 года. — Новый премиальный бренд LG SIGNATURE и уникальная онлайн площадка для проведения конкурсов PinWin.ru предлагают дизайнерам создать проекты квартир и загородных домов с интеграцией в них продукции LG SIGNATURE.

Исключительная эргономичность: новые ножовки от Bosch для профессионалов
10 марта 2017
Новости

Исключительная эргономичность: новые ножовки от Bosch для профессионалов

Высокопроизводительные инструменты с уникальной эргономичностью — это новые профессиональные ножовки от Bosch: беспроводная GSA 18V-32 Professional и кабельная GSA 16-32 Professional. Обе модели компактнее предыдущих исполнений ножовок Bosch и оснащены новой рукояткой. Эта рукоятка ‒ в отличие от обычной торцевой ‒ обеспечивает удобный хват новых ножовок в различных положениях наряду с надежным ведением даже в непростых условиях работы в течение долгого времени.

Всегда на связи: Ariston разработал приложение для управления котлом
19 декабря 2016
Новости

Всегда на связи: Ariston разработал приложение для управления котлом

Компания Ariston, мировой лидер по производству водонагревателей и отопительного оборудования, запустила в продажу газовые котлы Alteas X с инновационной системой дистанционного управления Ariston Net, которая позволяет всегда быть на связи с котлом. Теперь благодаря встроенному Wi-fi модулю можно настраивать систему отопления из любой точки планеты, где есть интернет.