управление водяным теплым полом

О группах оборудования осуществляющих регулирование 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 газо снабжающей 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 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 (отклонение от состояния стабильности  +/- 0%),  нужно меньше, чем количество энергии,  если этот инерционный объект  колеблется, во времени,  возле точки стабильности ( отклонение от состояния стабильности  +/- Х %).  И  чем больше Х, тем больше затрат энергии необходимо, на удержание инерционного объекта в точке стабильности.

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.

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 группы 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. С до 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»

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  

 С данной публикацией можно познакомится открыв одноименную вкладку   на  витрине главной  страницы  на  Нашем сайте.

 

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.

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

О 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 постояннее  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 бесконечности  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). Соответственно  контролер  позволяет реализовать  принцип «ПИД» ( смори выше, описание принцыпа работы  «ПИД» регулятора) регулирования  с возможностью   добавления , крайне важной  функции,  коррекция работы регулятора в зависимости от температуры на улице. Реализацию этой функции осуществляет контроллер при помощи уличного датчика.

На Рис № 3  работа этого регулятора во времени по отношению к точке задания  показана в позиции 2.   Это уже современный регулятор  со средним разбросом параметров температуры «Теплого пола» по отношению к заданию  +/- 0.1 гр. С. Этот показатель уже близок к показателям«Идеального регулятора».

 Потери  топлива котельной  на подержание температуры «Теплого пола»  будут на  2 – 3 % выше,  по отношению   к «идеальному  регулятору».

 Достоинства этой группы регулирования :

 О них можно говорить много   и в тоже время ничего не сказать. Дам сравнительный пример из области автомобилей, конечно очень условно.

Третья группа регуляторов  (  контроллер , трех ходовой кран  с приводом и уличный датчик)  Это уже автомобили с  гибридным двигателем, таких производителей как Хонда или Тайота (высокая экономичность , комфорт ,бортовая навигация, надежность и т.д.).

Все о металлоплостиковых трубах , пресс  фитингах к ним, и другой информации по этой тематике, можно прочитать в разделе    "Статьи"   ― оглавление по статьям. Текст статей располагается в разделе " Новые статьи" на нашем сайте.

 

.

 

        Продолжение  данного раздела читайте на нашем сайте Standpol.by