Существует несколько типов терморегуляторов: от механических до электронных, используемых для систем отопления или горячего водоснабжения (ГВС). В этой статье рассмотрим регуляторы водяных контуров отопления, выполненных на базе микроконтроллеров.
Устройство регулировки ГВС и другие регуляторы разберём в последующих публикациях. Так что подписка поможет ознакомиться с этой темой более подробно. А комментарии дадут возможность выявить направление актуальной тематики.
Как работают крановые системы регуляции подачи теплоносителя?
Казалось бы, самым простым способом регулирования температуры в системах водяного отопления является механическая запорная арматура, добешь шаровый кран. Мол, угол поворота, т.е. степень открытия, будет регулировать процент подогреваемой мощности. Кстати, так многие пользователи ошибочно полагают. Да и обслуживаемый персонал тоже не из профессоров, очень часто практикуют подобное «регулирование» тепла.
Особенно, если сломана или неправильно работает штатная система отопления либо ГВС.
Однако это неправильно, изменение потока (расхода) теплоносителя не приведёт к корректному изменению подаваемой мощности в систему теплоотдачи в помещение. Здесь всё зависит от конфигурации и системы размещения водных радиаторов. К примеру:
· Если резко изменить поток (значительно прикрыть задвижку) на входе теплоносителя, то вместо ожидаемого послабления температуры радиаторов они ещё больше начнут отдавать тепло. Это происходит потому, что температура теплоносителя значительно превосходит уровень тепла отапливаемого помещения. А резкое снижение потока спровоцирует отдачу всей энергии теплоносителя в помещение через радиаторы.
· Если после значительного остывания системы отопления максимально открыть задвижку на входе, то обильный поток теплоносителя начнёт прогонять остывший теплоноситель по последующим элементам контура отопления. Получится такая картина – первые батареи горячие, а последующие максимально холодные. В итоге могут произойти гидроудары, которые способны повредить теплотрассу или радиаторы. Это случается, даже если не учитывать завоздушенные локальные участки системы. Так что, почти любом случае (кроме малых контуров в 1 батарею), таким способом добиться корректной регулировки отдачи тепла не получится.
· Если установить неизменный большой расход через регулируемый кран, то со временем образуется постоянный поток теплоносителя, который будет циркулировать от подачи в обратку наиболее прямым путем с лишь незначительным рассеиванием энергии в радиаторах. В итоге КПД отопления может стать малоэффективны и рентабельность отопления выти за допустимые пределы.
Впрочем, если контур отопления несложный и находится на одном уровне, то такой принцип регулирования, в натяжку, но подходит. Только для элемента регулировки лучше использовать специальный регулятор, а не шаровый кран, который быстро износится при подобном задействовании. А устанавливать его лучше не на подаче, а на обратке (на трубе выхода из контура теплоносителя). Причём такая труба должна находится внизу (ниже подачи).
Таким образом, открытие задвижки будет способствовать сливу остывшей жидкости из системы и она сможет функционировать более-менее нормально.
Как же тогда работает классическая система отопления с использованием электронных регуляторов?
С помощью специальных элеваторных приборов (терморегуляторов) можно добиться максимально эффективной работы отопительного оборудования с оптимальным КПД теплоотдачи. Элеватор системы отопления имеет схему, которая изображена на рисунке ниже. Существует 2 способа регулирования: по подаче и по обратке. Элеватор содержит:
1. Насос – обеспечивает циркуляцию теплоносителя в контуре отопления в режиме закрытия потока его подачи;
2. Задвижка с электрическим приводом – открывает/закрывает подачу с теплотрассы или обратку на выходе контура (в зависимости от выбранного способа регулирования);
3. Обратный клапан, установленный между линией подачи и обраткой;
4. Датчик температуры теплоносителя – обеспечивает контроль температуры воды в системе отопления;
5. Наружный датчик температуры – сканирует внешние температурные условия вне здания;
6. Электронный прибор терморегулятор – автоматически поддерживает систему отопления в заданном режиме.
Итак, опытным путём оператор устанавливает коэффициент комфортности в режиме программного управления терморегулятором. Также в меню настройки выбирается опция способа регулирования (по подаче или по обратке – в зависимости от типа элеватора). Электронный модуль терморегулятора, построенный на основе микроконтроллера, в режиме реального времени, сканирует показания всех его режимов.
Для контроля внешней температуры сканируется датчик, установленный на улице. А для измерения степени нагретости теплоносителя датчик устанавливается в трубу теплопровода (в подачу или в обратку) с помощью встраиваемого стакана. Рассмотрим систему регулирования по обратке, которая наиболее часто используется при проектировании элеваторных узлов.
При включении электронного регулятора запускается специальный алгоритм его работы. Так что если этот прибор случайно оказался в «подвисшем» состоянии, то рекомендуется его выключить на короткое время. После очередного включения функция регулирования обновляется, программа функционирования загружается по-новому. Теперь регулятор окрывать/закрывать задвижку, обеспечивая этим оптимальную отдачу тепла с теплоносителя в помещения.
Приводом задвижки является электродвигатель, питаемый от переменного напряжения AC~220В или постоянного DC±12В либо DC±24В, возможно другие значения. Через редуктор он управляет запорной арматурой. Для подключения его к регулятору используются провода питания привода и обратной связи (ОС). Некоторые задвижки оборудованы концевыми выключателями, поэтому в линиях ОС не нуждаются. Разве что для индикации состояния положения задвижки.
В системе регулировки отопления по обратке, когда регулятор открывает задвижку, теплоноситель заполняет контур отопления. При этом вода максимальной температуры поступает в систему. Этому способствует разница давлений между подачей и обраткой, также насос, создающий дополнительный дисбаланс давления в системе. Некоторые режимы работы регулятора могут не включать насос при открытой задвижке или снижать его обороты до самотёка. Теплоноситель всё-равно заполнит систему своим преобладающим напором.
По мере заполнения контура максимально нагретой водой, через обратку будет протекать сначала остывшая вода. Затем, когда отдавший энергию теплоноситель стекёт, то пойдёт более горячая вода, поступившая только что с подачи. Это изменение зафиксирует датчик температуры, установленный на обратке. В этом случае регулятор закрывает задвижку на входе, а насос переводит в режим максимальных оборотов (если до этого был другой). Теперь обратный клапан открывается из-за разницы давлений, но созданных уже насосом.
Теплоноситель продолжает двигаться по системе отопления, но уже немного изменённым (замкнутым) контуром. После отдачи тепла уровень нагрева на датчике температуры обратки падает. При достижении значения, которое рассчитывает арифметически-программный каскад прибора, согласно выбранного режима и значения наружной температуры, задвижка опять открывается. Теперь цикл повторяется: новый теплоноситель заполняет контур, выталкивая остывшую воду в обратку на выход в теплоцентраль.
Таким образом, подача тепла осуществляется порционально, максимально остужая теплоноситель. А значит в обратку будет выходить уже хорошо остывшая вода, из-за чего резко увеличивается КПД и эффективность отопления становится максимальной. Если теплоцентраль содержит большое количество подобных контуров отопления, то временные перепады (колебания) расхода теплоносителя сглаживаются, а общее потребление снижается.
При этом расход теплоносителя становится максимально экономичным. А потребитель получает требуемую порцию тепла, согласно погодным условиям и выбранного режима работы регулятора системы отопления. Повышение разницы давлений между подачей и обраткой, в таких системах, будет способствовать быстрейшей циркуляции теплоносителя и ещё больше снижаются потери тепла. На подобных алгоритмах работают почти все электронные регуляторы отопления, причём максимально эффективно.