Водяной теплый пол — это система отопления, в которой нагретый теплоноситель циркулирует по трубам, размещенным под напольным покрытием, нагревает чистовое покрытие и передает тепло в помещение. Таким образом, принцип автоматизации водяного теплого пола основан на контроле и поддержании заданной (комфортной) температуры в помещении за счет управления теплоносителем (его температурой и/или потоком).
Автоматика для водяного теплого пола включает в себя несколько ключевых компонентов, которые обеспечивают эффективное управление системой отопления. Основные функции автоматизации заключаются в следующем:
- Контроль температуры: Задание и автоматическое поддержание заданной температуры воздуха или поверхности в помещении.
- Регулирование потока/температуры теплоносителя: Автоматическое регулирование подачи теплоносителя в теплый пол и/или изменение температуры теплоносителя в зависимости от изменения температуры в помещении.
- Энергоэффективность: Оптимизация работы системы теплого пола с целью эффективного использования ресурсов и/или сокращения расходов на отопление.
Зачем нужна автоматика для теплого пола
1. Энергоэффективность
Автоматика позволяет оптимизировать работу системы отопления, благодаря чему можно значительно снизить затраты на энергоресурсы. Система будет работать только тогда и там, когда и где это действительно необходимо. Т.е. автоматически будете перекрываться подача теплоносителя в те помещения, где уже достигнута заданная температура, и подаваться туда, где есть потребность в тепле. Можно смело сказать, что без автоматики в одних помещениях будет всегда перегрев (лишнее тепло), а в других недогрев, и вручную найти тот баланс не реально, потому что это постоянный динамический процесс, зависящий от изменяющейся наружной температуры и ветра.
2. Комфорт
Система автоматически поддерживает заданную температуру, что создает максимально комфортные условия для пользователя вне зависимости от изменяющейся внешней климатической обстановки. Вам не нужно постоянно регулировать температуру вручную — автоматика сделает это за вас. Более того, современные термостаты работают «на опережение», управляя системами отопления не по фактической температуре, а по градиенту (скорости и направлению) её изменения.
3. Долговечность системы
Правильная автоматизация помогает избежать перегрева, лишней наработки ресурса и других проблем, которые могут привести к поломкам. Это, в свою очередь, увеличивает срок службы системы отопления и снижает затраты на её обслуживание.
Распространенная ошибка. Управляют температурой в помещении, открывая/закрывая краны на распределительном коллекторе теплого пола. Во-первых, шаровые клапаны не обладают линейной (пропорциональной) характеристикой, и не может быть и речи о равномерном перераспределении потоков при таком «управлении». Второе, потребности количестве теплоносителя и его температуры в разных помещениях разные, и зависят, в первую очередь от фактических тепловых потерь этого помещения, его конфигурации, длин контуров и типа чистового покрытия. Третье, температура в помещении напрямую зависит от изменяющейся температуры и ветровой нагрузки на улице, и бегать туда-сюда крутить краны в попытке «предугадать» изменение погоды дело бесперспективное. Управляя системой теплый пол вручную вы не только не достигнете надежного уровня комфорта и распределения теплоносителя, но и, скорее всего, разбалансируете всю систему. Гидравлика и баланс между контурами в водяных теплых полах – это «краеугольный камень», на котором держится надежность и комфорт водяного теплого пола.
Автоматика управления водяным теплым полом построена по простому «линейному» принципу: задатчик температуры (термостат, сенсор) – исполнительный механизм (привод клапана) – контроллер (посредник между термостатом и приводом)
Основные компоненты автоматики водяного теплого пола
- Термостат теплого пола
Термостат является основными устройствами для задания и контроля температуры (помещения и/или пола). Термостат может быть:
- термостатом (неожиданно? ответ смотрите ниже) или сенсором;
- механическими или электронными;
- с функционалом простым или программируемыми, что позволяет задавать различные температурные режимы;
- проводным или беспроводным;
- питанием 220В, 24В, на батарейках и/или аккумуляторах.
Внимание! Такое деление может быть условным, когда речь идет о системах «умный дом». В этих системах деление на назначение и функционал может сильно отличаться от принятой «линейной структуры» автоматики теплого пола. Эта обширная тема и ей посвящена наша отдельная статья «Теплый пол и умный дом».
- Сервопривод
Сервопривод (это устоявшееся в потребительской среде название, которое мы тоже будем использовать. Но правильно называть его термоэлектрический привод или электропривод). Сервопривод устанавливается на термостатическом клапане и, закрывая/открывая его, регулирует поток теплоносителя, циркулирующего по контуру теплого пола. Сервоприводы работают в связке с термостатами, обеспечивая быструю реакцию на изменения температуры. - Контроллер
Контроллер — это более сложное устройство, которые обрабатывают данные от термостатов и управляют сервоприводами. Но, большинство термостатов уже включают в себя функции программирования и алгоритмов управления, поэтому сложные контроллеры превратились в простые коммутационные блоки, которые выступают посредником передачи сигналов между термостатами и сервоприводами.
В системах «умный дом» функции контроллеров выполняют смартфон (планшет) и заданные пользователем сценарии управления.
Т.е. контроллеры, как самостоятельные элементы управления, остаются в котельных, управляя двух- или трехходовыми клапанами и температурой теплоносителя в соответствии с отопительными кривыми. Непосредственно для теплого пола контроллеры, используемые ранее, отживают свой век и превращаются в простых посредников – коммутаторов между задатчиками (сенсоры или термостаты) и исполнителями (сервоприводы или реле).
Выбор термостата для теплого пола.
Термостат всегда на виду! Через термостат Вы «общаетесь» с системой! Термостат – это та вещь, на которую, по статистике 90% пользователей, хотя бы мимоходом, раз в день бросают взгляд, автоматически считывая его работоспособность, показания и/или положение.
Так чем диктуется выбор термостата простым человеком?
1. По способу присоединения и коммуникации:
- проводные: 220В или 24В
- беспроводные: радио или Wifi(ZigBee)
2. По функционалу:
- термостаты или сенсоры (датчики)
- механические, электронные, программируемые и умные термостаты
- по контролю среды: с датчиками температуры воздуха и/или пола
3. По исполнению и дизайну:
- термостаты или сенсоры (датчики)
- стационарные или мобильные
- встраиваемы или накладные
Такая градация характерна для специалиста. Потребитель же руководствуется другими приоритетами.
Начнем с конца. Именно о дизайне, в первую очередь, думает покупатель, потом о функционале (задавшись вопросом: «чего я хочу от термостата?»), а о способе реализации своих «хотелок» - в последнюю очередь.
1. Дизайн термостата теплого пола.
Хотя все компании, поставляющие теплые полы, имеют в своём арсенале термостаты, большинство потребителей считают, что термостаты должны быть в едином стиле с выключателями и розетками. Но они вынуждены покупать «не те» термостаты, потому что продавцы, мягко говоря, вводят клиентов в заблуждение, что, якобы, одни системы несовместимы с другими, принуждая приобретать комплект у поставщика теплого пола. Да, в этих словах есть доля правды, но проблема не столь большая, как ее пытаются раздуть. Прочтите статью до конца и вы сможете сделать правильный выбор. Либо отложите выбор на некоторое время, но проведите необходимые мероприятия, которые мы советовали в статье «Полезные советы. Выбираем автоматику теплого пола»
Первое. У всех серьезных производителей выключателей/розеток в каталоге есть термостаты. В большинстве своем это термостаты для электрических теплых полов. Но как их подключить к водяным теплым полам есть видео на нашем канале.
Второе. Есть много моделей термостатов со сменными рамками. Но, а) это не дешевое удовольствие; б) рамки определенного дизайна, которые могут не подойти по дизайну к выключателям и розеткам; в) вам нужно решить, что важнее дизайн или функционал.
Единственное, что Вы обязательно должны учесть в самом начале пути: если, например, выбрали термостат на 24В или беспроводной (радио-канал или Wifi), то и всю остальную цепочку (термостат-коммутационный блок-привод) надо выбирать такой же системы (24В или, соответственно, беспроводного канала), но не обязательно одного производителя, а совместимые.
2.Функционал термостата теплого пола.
Основная задача термостата – поддержание заданной вами температуры, предугадывая изменение окружающей среды. Сбалансированный теплый пол работает так: Вы один раз подобрали комфортную для вас температуру, дальше система отрабатывает всё автоматически, поддерживая ваше задание, реагируя на возмущения. Поверьте, современные датчики и программы среагируют в тысячи раз быстрее и эффективнее, чем Вы, пытаясь крутить руками клапаны.
Чем отличается термостат от датчика?
Термостат – это самодостаточное изделие, способное не только измерять и отображать температуру, но и управлять исполнительными механизмами. Таким образом, термостат теплого пола включает в себя датчики (сенсоры) для измерения температуры, экран или иное устройство для ее задания и/или изменения, алгоритм или программу управления, выходное реле для передачи сигнала исполнительному механизму.
Сенсор – этот только средство измерения, иногда дополнительно, и отображения текущей температуры. Весь функционал управления реализован либо в контроллере, либо сценариями в смартфоне (в системах «умный дом»), с которым связан сенсор.
Как правило, в системах умный дом используются именно сенсоры, ошибочно называемые «термостатами». Об этом более подробно читайте в статье «Водяной теплый пол и умный дом».
Современные термостаты, в подавляющем большинстве своем включают 2 сенсора: датчик температуры воздуха и выносной датчик температуры пола. Теплый пол может управляться:
- по воздуху (в этом случае задается и контролируется температура воздуха в помещении, а температура пола изменяется в зависимости от температуры в помещении);
- по полу (в этом случае задается и контролируется температура пола в помещении, а температура воздуха в этом помещении становится зависимой=управляемой величиной);
- по двум датчикам (как правило, в этом случае задается и контролируется температура воздуха в помещении, а датчик температуры пола используется в качестве максимального ограничения температуры пола).
Виды термостатов для теплого пола по устройству и функционалу
Существует несколько типов термостатов, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и недостатки:
1. Механические термостаты
Механические термостаты являются простыми в использовании и недорогими. Они работают, как правило, на основе биметаллической пластины, которая изгибается при изменении температуры. Основные недостатки: посредственная точность, не имеют программирования, шумные при срабатывании.
2. Электронные термостаты
Электронные термостаты более точные и удобные в использовании. Они оснащены цифровыми дисплеями и могут иметь функции программирования. Это позволяет пользователю задавать различные температурные режимы в зависимости от времени суток.
3. Программируемые термостаты
Программируемые термостаты позволяют пользователю устанавливать расписание работы системы. Например, можно задать комфортную температуры при использовании помещения, но пониженную в период отсутствия людей, что помогает экономить энергию.
4. Умные термостаты
Умные термостаты — это наиболее продвинутый вариант, который можно управлять через мобильные приложения и интернет. Они могут работать в соответствии с назначенными сценариями, оповещать пользователя о тех или иных событиях, использовать целую иерархию исполнительных механизмов, исходя из различных ситуаций. В большинстве случаев речь идет о датчиках (сенсорах), интегрированных в систему «умный дом» или «умные вещи».
Многие спрашивают термостаты с различными программируемыми функциями (дни недели, часы, диапазоны температур и т.п.). Поверьте нашему опыту, 85% клиентов, наигравшись, через неделю забывают о таких возможностях термостата.
Еще одна рекомендация: не надо крутить термостат туда/сюда и раскачивать систему! Вы должны найти свою зону комфорта и, в идеале, (!) забыть, где стоит Ваш термостат. Система теплого пола инерционная, но, получая информацию от датчиков непрерывно, будет поддерживать заданный вами любимый уровень комфорта автоматически в зависимости от динамики изменения климатической ситуации на улице.
Виды термостатов для теплого пола по способу присоединения и коммуникации
Проводные термостаты. Получают питание и передают сигнал управления по проводам.
Беспроводные термостаты. Как правило, к понятию «беспроводных» относят термостаты, передающие сигнал управления без проводов (по радио-каналу, WiFiили ZigBee), при этом питание термостатов может осуществляться как от встроенных элементов питания (батареек, аккумуляторов), так и по проводам в некоторых моделях.
Проводные термостаты на 24В в некоторых странах являются обязательными в целях безопасности. Однако, это спорный вопрос. Непонятно о какой безопасности системы может идти речь: 24В используются только для внутри системной коммуникации, подключаются такие системы к тем же 220В через понижающий трансформатор, располагаются все коммуникации там же, где и коллектор теплого пола. Системы 24В обладают несколькими недостатками: 1) все оборудование (термостаты, коммутационные блоки и сервоприводы) должны быть на 24В 2) если сервоприводы еще взаимозаменяемы, то термостаты одного производителя зачастую не стыкуются с коммутационными блоками другого производителя 3) с выбором такой автоматики вы жестко привязаны к дизайну и функционалу конкретного производителя.
У термостатов на 24В есть одно неоспоримое преимущество: они тонкие и легкие, их можно устанавливать на плоскую стену, потому что всё питание и силовые платы вынесены во внешние коммутации.
В отличие от низковольтных термостаты на 220В устанавливаются только в подрозетник. Главные преимущества таких термостатов:
- их производится огромное разнообразие по дизайну и функционалу для электрических теплых полов и нагревателей, что дает свободу выбора по дизайну и функционалу, а при должном умении и наших рекомендациях можно легко подключить к управлению водяными теплыми полами;
- можно подключать напрямую к исполнительным механизмам (сервоприводам) без посредника – коммутационного блока
- большое количество современных термостатов производятся с функцией управления через смартфон и прямым подключением к системам «умный дом» и «умные вещи», что значительно упрощает интеграцию в них системы водяной теплый пол
Беспроводные термостаты с управлением по радио-каналу. Вот здесь нас ждет много неприятных неожиданностей.
Для управления «бытовыми» системами используются частоты 433 МГц и 866-868 МГц. Причем, в одних странах запрещена частота 433МГц (например, в Швеции эта частота выделена для медицинского оборудования) и разрешена 868,3МГц, в других с точностью наоборот.
В России до недавнего времени частоты 866-869МГц были запрещены к использованию.
Недавно прошло некоторое послабление в этой сфере, но всё равно ни о какой единой гармонизации с Европейским союзом речи не идет.
Что делают «хитрецы» от бизнеса? Они подменяют техническую документацию, убирая в диапазоне цифры после запятой, и декларируя диапазон частот работы равный 868МГц (разрешен к использованию при условии выполнения трех ограничений). Использование европейских устройств и европейских настроек всё так же незаконно и может повлечь конфискацию оборудования. Европейские каналы — 868,1, 868,3, 868,5 МГц и 869,525 МГц — по-прежнему ни в один разрешённый в России диапазон не попадают.
Поэтому будьте внимательны к подобным предложениям.
Для частот 433МГц нет ограничений, но предложение крайне ограничено (сигнал маломощный и затухающий), используется в основном для управления одиночными устройствами, типа гаражных ворот, шлагбаумов, дистанционных замков и домофонов.
Беспроводные термостаты с управлением по WiFiили ZigBee или аналогичным каналам. Этой теме посвящена отдельная статья, т.к. это главные каналы коммуникации в системах «умный дом» и «умные вещи».
Что важного считаем сказать в этой статье.
WiFi – это централизованная, через роутер, передача сигналов, как информационных, так и командных. Т.е. удаленность термостатов и сервоприводов ограничена досягаемостью сигнала роутера (репитера). А в случае пропажи сигнала от роутера «обрушается» коммуникация все системы.
ZigBee – сигнал передается от одного устройства другому в пределах их «видимости» друг друга, по аналогии, как работает сотовая связь. Несмотря на то, что базовый шлюз ZigBee тоже подключен к роутеру WiFi, при пропаже интернета система не обрушается, т.к. сценарии хранятся в шлюзе и выполняются последние активные задания до восстановления интернет-связи.
Не путайте, наличие канала связи WiFiили ZigBee не говорит о том, что это беспроводной термостат. В 99% того, что предлагается на рынке термостат остается проводным (т.е. получает питание и передает управляющие сигналы по проводам), WiFi (ZigBee) – это только функция задания, отображения и передачи обратно на ваш смартфон информации о температуре на этом термостате, но не беспроводное управление внешними устройствами. Беспроводное управление внешними устройствами по WiFi (ZigBee) возможно только через сценарии, назначенные вами в приложении «умный дом» или «умные вещи».
Сервопривод теплого пола
Это «мотор», устанавливаемый на термостатический клапан. По команде от термостата он закрывает/открывает соответствующий контур теплого пола, соответственно, прекращая/подавая теплоноситель. Существуют NC-нормально закрытые и NO-нормально открытые приводы. В системах отопления используются NC-приводы, т.е. при подаче сигнала они отрываются (пускают теплоноситель), при снятии=отсутствии сигнала, они, под действием встроенной пружины, сами закрываются. Время открытия/закрытия составляет 2-4 минуты.
Сердцем сервопривода является термоэлемент, внутри которого при нагреве расплавляется парафин, двигающий шток. Таким образом, правильно называть такие приводы термоэлектрическим, термическим или электрическим, но, так сложилось, что все их называют сервоприводом.
Сервоприводы бывают закрытого типа (не имеют индикации своего положения), и с индикацией в виде флажки или окрашенной части, отображающей положение привода (открыто или закрыто). Мы рекомендуем использовать сервоприводы с фиксатором штока: во-первых, легко проводить визуальную диагностику положения привода=клапана контура теплого пола; второе, можно вставить чеку в период обслуживания системы и/или отключения ее от задатчиков температуры; третье, в некоторых случаях установленная обратно чека играет роль шунта, препятствующего быстрому или полному закрытию клапана, обеспечивая небольшой проток теплоносителя, например, в санузлах.
Невозможно ответить на все вопросы в рамках небольшой статьи. Но мы старались помочь Вам облегчить задачу и сделать осознанный выбор!
Автоматика для водяного теплого пола — это важный элемент, который значительно повышает эффективность и комфорт системы отопления. Инвестируя в качественную автоматику, вы получаете не только удобство, но и экономию на отоплении, что делает ваш дом более уютным и комфортным для жизни.
Водяной теплый пол должен приносить вам удовольствие от его использования, и автоматика является неотделимой его частью.
В любом случае, выбор останется за Вами. Но, Вы должны сделать этот выбор с полным пониманием ЧЕГО ЖЕ ВЫ САМИ ХОТИТЕ!
НАШ ОПЫТ – ВАШИ ВОЗМОЖНОСТИ!
