Автоматика для регулирования температуры водяного "Теплого пола"

Автоматика для регулирования температуры  водяного «Теплого пола».

 

 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.

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.

   Многие из Наших читателей не до конца понимают назначение гребенки теплого пола. Ее назначение не регулировка температуры теплого пола, а балансировка скорости протекающего теплоносителя  в разных по длине петлях теплого пола. Проще говоря, дает возможность при разной длине петель труб теплого пола ( конечно если длины петель труб теплого пола  подключенных к одной гребенке не отличаются по длине более чем на 25%) добиться одинаковой скорости теплоносителя во всех петлях. 

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

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 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:

      Рис № 4-комнатный датчик ,

      Рис № 5-Сервопривода разных производителей.

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

Рис № 4                                                                                                           Рис № 5

              Рис № 6

  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 экономичееское обоснование,когда  к колектору «Теплого пола» поключаются  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.

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  4 капиллярный датчик.

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

 

 

   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».

Принцип регулирования,  который заложен в основу этой группы регуляторов температуры «Теплого пола» все тот же  «П» (пропорциональный).  Такой,  как и в первой группе.

На Рис № 3  возможности  2 группы приборов регулирования показана  кривой позиция  3.

Средний разброс температуры водяного«Теплого пола»  во времени,  от установленного задания, будет составлять +/- 0.5 гр.  С.

Потери  топлива котельной  на подержание температуры «Теплого пола»  будут на 15-20% выше,  по отношению   к «идеальному  регулятору».

Основные достоинства приборов второй группы по отношению к первой.

1.     Вода постоянно циркулирует в контурах  «Теплого пола».

2.      Средний разброс температуры бетонной стяжки «теплого пола»,  от установленного задания, ниже, чем   у первой группыприборов  регулирования.

Это происходит за счет того, что начало процесса регулирования начинается   не в точке температуры задания, как у первой группы приборов  регулирования,  а примерно за  5 гр. Сдо подхода к точке температуры  задания. Это  действие позволяет снизить энергию инертности бетонной стяжки «Теплого пола»  при прохождении точки задания.   Соответственно уменьшается и разброс параметров  температуры  «Теплого пола»   по отношению к заданию.

3.     При наличии  3 – 4 контуров Теплого пола    стоимость оборудования этого типа регулирования  сравнивается со стоимостью  оборудования для первой группы приборов  регулирования. Другими словами экономическая целесообразность применения этой группы приборов начинается с трех и более контуров  «Теплого пола».

Основные недостатки:

1 Объектом регулирования является температура воды поступающая в контура«Теплого пола»,  таким образом не учитываются внешние факторы влияющие на температуру бетонной стяжки«Теплого пола»  (открыли форточку для проветривания помещения ,включили на длительное время приборы выделяющие тепло, расположение помещения- солнечная сторона или нет  и т.д.)

 2. Средний разброс температуры водяного «Теплого пола»  во времени,  от установленного задания, будет составлять +/- 0.5 гр.  С.

 3. Потери  топлива котельной  на подержание температуры «Теплого пола»  будут на 15-20% выше,  по отношению   к «идеальному  регулятору».

 Хочу сделать обобщение по приборам регулирования,  относящимся к первой и второй группе.

Это приборы прошлого века и практически ни кто эти группы приборов, в развитых странах, давно не использует .

Эти приборы  не выдержали конкуренции ни по одному из параметров,  кроме, пока, стартовых затрат на приобретение этих приборов. Но разница в стартовых затратах очень быстро компенсируется  суммами затрат на оплату топлива для котельных. Средняя цена газа у потребителя, в Европе  за 1000 м3 составляет примерно 400 Евро. На сегодня все системы управления без " мозгов". это не прошлый  а позапрошлый век и не только с точки зрения, как многие думают что это  дань моде ,что это престижно и без этого можно обойтись.  Можно , это примерно, как в наше время, можно жить без мобильной связи и интернета.

 Если 1 и 2 группу приборов перевести на автомобильную тему, то первая группа это автомобиль «Москвич», а вторая группа это автомобиль «Жигули»  не более того.

Третья группа приборов  для регулирования  температуры  водяного «Теплого пола

Об этой группе приборов регулирования  буду писать не только как теоретик,  изучивший  приборы этой группы, но и как практик  использующий эту систему регулирования уже в течение трех лет в своем доме. И могу констатировать,  абсолютно ответственно,   что суммы оплаты за газ, потребляемый котельной,  сократились на  40% . Я уже  не говорю о комфортности  ее работы.  Три года назад Я ее запрограммировал и запустил в работу,  по временной схеме (нет ничего постоянние,  чем, что -то временное)   и больше  к ней не прикасался. Так как со свободным временем у меня огромные проблемы. В этой  системе управления не надо,  что то менять для летнего или зимнего режима работы, она все процессы работы котельного оборудования  оптимизирует для любых погодных условий. У владельцев  этой системы управления  появляются  возможность оптимизации  работы системы  практически до безконечности  и результат Ваших усилий будет виден по расходу топлива в котельной.

Регулирование осуществляется  при помощи  трехходовых – четырех ходовых  кранов Рис №10 (по конструкции эти трех ходовые краны, абсолютно разные,  по отношению к трех ходовым кранам применяемых  во второй группе регулирования).   Рис № 11 привод устанавливаемый на  трех ходовой кран ( электрический двигатель,  с редуктором на понижение числа оборотов двигателя ). На Рис  № 12  показана конструкция трех ходовой кран  и  привод в сборе. На Рис № 13 представлена  схема  этой группы регулирования..

 

 

                                                 

Управление всем процессом регулирования осуществляет  контроллер ( компьютор   для решения узко специализированных задач , в нашем случае, управление температурой теплого пола).

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.