Регулирование температуры водяного "Теплого пола"

О группах оборудования осуществляющих регулирование температуры  водяного «Теплого пола» .

Кратное вступление от автора статьи

Объем информации  у данной статьи  большой, но и тема статьи  крайне не простая.  Затратив  20 минут на прочтение этой статьи,  позволит   нашим читателям  принимать правильные  решения.

 Все что ниже  написано - пишется  не по принципу  «у Меня есть товар и его надо продать и все текстовки подводят именно к этому», а по принципу,  есть законы физики и химии,  которые пока ни кто не отменил, есть международные  стандарты на продукцию,  рассматриваемую в данной статье.

 

Пожалуй,  это  главная часть в системе водяного  «Теплого пола» Она создает уровень комфортности, уменьшает или увеличивает проблемы для пользователя в процессе эксплуатации системы,  и  конкретно,  до 40 % влияют на расход топлива, которое используется в котельной. А сегодня для Белоруссии оплата за потребляемый газ  стала не маленькой.   Привожу счет и разъяснения к этому счету полученные Мной ( живу в частном доме) от газоснабжающей организации.

  Правильное решение задачи регулирования температуры водяного «Теплого пола»,  по важности  принятия решения ,сравнима  с  принятием решения о типе и качестве трубы в данных системах.

    Сначала  рассмотрим  принципы регулирования.

применяемые для систем водяных «Теплых полов»  их два

1.     Пропорциональное регулирование  - «П» регулирование .

Принцип этого регулирования:  Задающий  датчик,  снимающий показания  с объекта регулирования ( место расположения датчика,  может быть,  над объектом,  внутри или  снимать показания с теплоносителя объекта  регулирования)  воздействует на исполнительное  устройство  регулирования.  Если это сказать простым языком  датчик, увидел отклонение от температуры задания,  дал команду исполнительному устройству на  то или иное пропорциональное действие. Один датчик  может работать с одним или несколькими исполнительными механизмами.

   Как правило,  это  достаточно дешёвые  и соответственно простые,  не имеющие электронных компонентов приборы.  Эти приборы, крайне  не эффективно, решают  задачи по регулированию температуры водяного «Теплого пола» в отношении расхода топлива котельной.

2.     Пропорциональные, интегральные – «ПИ» или  пропорциональные, интегральные, дифференциальные -«ПИД» регуляторы.

   Этот  способ регулирования   появился  вместе с  созданием малогабаритных компьютерных систем, называемых « контроллерами».   Контроллер  -  это, миникомпьютер, законченное устройство,   сделанное  для  решения конкретных  задач.   В контроллерах  решающих задачи «ПИД» регулирования закладывается программное обеспечение,  которое  обеспечивает  решение этой задачи. Система достаточного  сложная в описании  , но если в упрощенном виде ,  то «ПИД»  система позволяет  приходить в точку задания и уходить из точки  задания с инертностью,  регулируемого инерционного объекта,  стремящейся к нулю.  Какими возможностями  это достигается?   Это действие   по определенному алгоритму разработанному для «ПИД» регулирования,  заложенное в программное обеспечение ( soft ) контроллер. Возможностью  быстро  обрабатывать большое количество  входящей информации,  поступающей от внешних устройств  и давать команды  подключённым к  выходам  контроллера  исполнительным механизмам на за ранее предусмотренные  действия. Которые  максимально,   со всех точек зрения, оптимизирую выполнение задачи регулирования.

  Данный тип регулирования  индивидуально подстраивается под каждый объект, который он регулирует. Первые циклы регулирования для него являются «Тестовыми». За эти циклы он получает всю информацию о объекте регулирования, то есть он видит какая  температура воздействующая на объект  регулирования   за какое время   изменили температуру объекта нагрева.   Эти «тестовые» данные  заносятся как «константы» в память контроллера  и на их значениях  производится вся работа контроллера. Эти  константы контролер периодически проверяет  и если   для регулируемого  объекта  произошли вешние изменения  (как пример,  для нашего случая,  изменилась температура на улице ) соответственно меняется и константа.

 Эта система регулирования очень сильно приближается  к «идеальной системе регулирования»,  то есть к той системе,  у которой  отклонение от задания во время регулирования  равно 0.

 Теперь покажем обязательные элементы,  которые входят в состав оборудования  осуществляющего  регулирование температуры водяного  «Теплого пола».

 

         Рис № 1                                                             Рис № 2

 Рис  № 1 – это циркуляционный  насос, который делает возможной циркуляцию теплоносителя в контурах водяного  «Теплого пола».

Рис № 2 – это  коллектор  (гребенка),функцией  которой,  является распределение общего потока теплоносителя,  создаваемого циркуляционным насосом,  по отдельным контурам водяного «Теплого пола»,  подключенным  к этому коллектору.  В комплект  гребенки для каждого контура входит  датчик расхода позиция 1.У  некоторых производителей он имеет еще и дополнительную функцию  -   крана.  Вращая датчик расхода,  Вы  включаете  или  выключаете  этот контур «Теплого пола».   Позиция -2 балансировочный кран,  функция которого  является  выравнивание потока теплоносителя, на основании показаний датчика расхода,  из- за разной длинны  труб в петлях «Теплого пола»,  подключенных  к коллектору.

                                                                  Теперь о группах  оборудования,  которое  применяется    для регулирования температуры  водяного  «Теплого пола».

 

Условно их можно разделить на три группы:

1.     Сервопривода,  которые устанавливаются на коллектор ( накручиваются на балансировочный кран)  в комплекте с задающим комнатным датчиком.

2.      Трех ходовые или двух ходовые  краны ( смесительные узлы) в комплекте с капилярным  датчиком устанавливающийся на подающую трубу  теплоносителя  к гребенке .

3.     Контроллеры,     управляющие трех ходовыми или четырех ходовыми кранами,    подающими теплоноситель в коллектор  «Теплого пола»,  на основании показаний  от 2 до 4 датчиков.

На  Рис № 3  покажем график  сравнения,  для каждой группы оборудования,   реального  отклонения, во времени,   температуры регулируемого объекта от  температуры задания и сравним  их   идеальным регулятором.

 

 Приведем   закон ( более грамотно постулат) физики, очень важный,  для систем регулирования инерционных  объектов.

 

Закон  утверждают,  что количество  энергии  на поддержание  любого  инерционного  объекта  в состоянии постоянной точки  стабильности (к примеру температуре, отклонение от состояния стабильности  +/- 0%),  нужно меньше, чем количество энергии,  если этот инерционный объект  колеблется, во времени,  возле точки стабильности (к примеру температуре, отклонение от состояния стабильности  +/- Х %).  И  чем больше Х, тем больше затрат энергии необходимо, на удержание инерционного объекта в точке стабильности.

Рис № 3

Ось Х -   температура бетонной стяжки  «Теплого пола».

Ось У – время,  за которое проводилось измерение  температуры, бетонной стяжки,  «Теплого пола».

           Тоска Dна оси Х- температура задания для всех групп регуляторов.

 Прямая  1 показывает, изменение температуры  во времени  от точки задания, бетонной стяжки «Теплого пола», если бы регулирование  осуществлял «идеальный регулятор».

1.     Группа оборудования.

2.      Рис № 4-комнатный датчик , Рис № 5-Сервопривода разных производителей.

Рис № 6 примерная схема водяного  «Теплого пола» при использовании прибов регулирования 1 группы.

 

 

 Принцип работы : Сервопривод  (название громкое,  многообещающее,  но за собой ничего не имеющее)  а на самом деле это обычный электромагнит,  который  выдвигает или задвигает  шток воздействующий на привод балансировочного крана. У разных производителей время полного выдвижения и полного за движения штока,  разное от  15 до 300 секунд  и на какое,  время надо лучше брать сервопривод, Мне сказать трудно, так как 15 сек. плохо -  практически это гидро  удар в системе.  И 300 сек. плохо, так как команда на отключение  дана, а горячая вода, с медленным уменьшением еще поступает в эту секцию теплого пола.  Соответственно, бетонная стяжка этой секции, получает дополнительную тепловую энергию.

Система регулирования - «П» регулятор (о ней написано выше).

На графике Рис № 3 показано  изменение реальной температуры  бетонной стяжки  по отношению к заданию, кривая – 4.

  Затраты  топлива котельной будут примерно на 30-35 % больше,  чем если бы использовался идеальный регулятор  на Рис № 3, это прямая линия– 1.

Стартовые затраты на приобретение оборудования для группы приборов этой группы тоже не маленькие. 

 Разброс параметров температуры от  точки задания, точка D на оси Х,  примерно будет составлять +/- 1 гр.С, это точки  А иN на оси Х.  Конечно это очень много.

 Хорошего, о приборах данной группы регулирования,  сказать нечего.

 Конечно,  Мне могут возразить,  что  используя эту группу приборов регулирования можно в каждой комнате,  где есть «Теплый пол», поставить свой комнатный датчик.  Но это слабое утешение  к выше приведенным недостаткам. Эта группа приборов используется и имеет экономическое обоснование,когда  к коллектору «Теплого пола» подключаются  1 или 2 петли. В противном случае  смысла в ее использования мало.   О стальные, менее значительные, недостатки 1 группы приборов, а они есть, рассматривать не будем.

 Презентую новую публикацию о  услуге, которую предлагает  компания ООО «Стандарт полимер»

Хочешь сделать хорошо – сделай  Сам.

Реализация своими руками, с полной нашей поддержкой,  проекта - отопление, водоснабжения и водяной теплый пол, частного дома. Экономия от 5 до 8 у.е. на 1 метре квадратном отапливаемой площади дома

Какие преимущества  Вы получаете при создании системы отопления и водоснабжения  Вашего частного дома воспользовавшись Нашим предложением.

1. Большая экономия финансовых средств за счет отсутствие затрат на оплату проекта разработанного  проектной организацией  или  ИП  для Вашего дома ,а это примерно от 1.5 до 3 уе за м2 отапливаемой  площади Вашего дома

2. Большая экономия финансовых средств за счет отсутствие затрат на оплату работ сантехников ,а это примерно от 5 до 8 уе и более за 1 м2 отапливаемой площади Вашего дома .

Примерная экономия финансов при создания отопления и водоснабжения Вашего дома если Вы воспользуетесь Нашим предложением составит для дома с отапливаемой площадью  150 м2 равна:

-  150 м2 х 2 уе (проект)  +  150 м2 х 6уе (сантехники) - 150 м2 х 0,7уе (наши услуги-- куда входят проект ,полная консультация по работам,комплектация оборудования, предоставления бесплатно всех инструментов для производства работ ).

Итого 300 + 900 - 105 = 1095 уе экономии.

3. Часть сэкономленных Вами средств Мы рекомендуем потратить  на более качественную комплектацию оборудования, которая Вы примените на систему отопления и водоснабжения, что позволит Вам не иметь больших проблем в течении длительного срока эксплуатации Вашей системы ( минимум от 30 до 50 лет и более) все будет зависеть качества комплектации.

4. Еще одна важная  опция которую Вы получите создавая систему отопления и водоснабжения самостоятельно Вы все знаете, что Вы сделали  и дальнейшая эксплуатация этой  системы и ее обслуживание у Вас не  создает больших проблем.

Если Вас заинтересовало это предложение  то более подробно с ним можно  ознакомится активизировав слово перейти или если желаете  ознакомиться  с оглавлением  статей  связанных с решением всех вопросов  отопления и водоснабжения частного дома ,активизируйте слово ознакомиться

2.Группа приборов для регулирования температуры водяного  «Теплого пола».

 

             Вторая группа регуляторов это трех ходовые –двух ходовые краны  с приводом от термостата, управляемого  капиллярным датчиком  закрепленном на подающий  трубопровод коллектора водяного «Теплого пола»  или датчиком установленном в самом термостате.

              На  Рис № 8     показан в сборе этот прибор.

 Позиция  1- трех ходовой  кран ( смесительный узел) .

  Позиция  2- термостат.и подключенным   мягкой медной трубкой

  Позиция 3 мягкая медная трубка .

  Позиция  4капиллярный датчик.

          На Рис № 9 показана классическая схема реализации этой системы регулирования..

 

 

Рис № 7                                                                                        Рис № 9

 

 

   Принцип работы  тоже не сложный:  температурное задание  устанавливается термостатом  накрученным на трех ходовой кран,  то  есть  дается задание для капиллярного датчика , отслеживать заданную температуру воды . Если температура воды подаваемая в «Теплый пол»  начинает превышать задание,   капиллярный датчик дает команду термостату  начинать  прикрывать горячую  воду  поступающую из котельной  и соответственно,  открывать возможность  обратной,  выходящей  из петель «Теплого пола»,  снова запускаться в «Теплый пол».  И наоборот, когда датчик видит что температура воды ниже задания,  он дает команду термостату приоткрыть горячую воду и  прикрыть  возврат обратной воды  в «Теплый пол».

  Теперь  отвечу еще на один возникающий вопрос,  а на каком основании   автор статьи ее пишет.

   Хочу представиться – Амельченко Валентин Павлович  директор 000 «Стандарт полимер»  (один во всех лицах начиная с уборщицы кончая собственником). Компания с 2008 г. занимается производством металлопластиковых  (металл полимерных)  труб  и пресс фитингов.   С  2014 г. начала производство  «Модульных котельных», а также занимается   автоматикой отопления и водоснабжения зданий и сооружений. В 2011г.   автор статьи, внес дополнение  №1 и частичные изменения в стандарт РБ по металлопластиковым трубам СТБ 1916 -2008 с изменением № 1. Это было делано того чтобы выпускаемая продукция соответствовала нормам СТБ  а  Я не выпускалась по ТУ.  Такие изделия  как металлопластиковые трубы   по ТУ выпускать не возможно, так как потребителю будет крайне сложно разобраться в качестве выпускаемого изделия.

      Продолжение  данного раздела читайте на нашем сайте standpol.by  в разделе статьи.Статья   № 11

   Другие статьи на Нашем сайте,  более развернуто, дают информацию по всем элементам темы  отопление водоснабжение частного дома

С уважением директор ООО "Стандарт полимер"  Амельченко В.П.  тел. +375 29 676 51 42.