Термодинамика

В этой статье, я хочу рассказать о современных возможностях автоматизации системы отопления. Статья в большей степени рассчитана на пользователей автономных котельных, небольшой мощности, установленных в частных домах.

Постараюсь рассказать о системах автоматизации, что называется, от простого к сложному. Начнем  с того, что Вы эксплуатируете, или планируете установить автономную систему отопления в своем доме, пусть он будет среднего размера, скажем до 700 квадратных метров, допустим двухэтажный. Установленная в нем система отопления, предположим, будет состоять из трех контуров – радиаторное отопление первого этажа, второго этажа и теплые полы. Итак, начнем.

В самом базовом варианте исполнения, сердцем вашей системы отопления будет газовый или дизельный котел – не важно, он будет оснащен встроенным термостатом. Это значит, что Вы сможете задать этим термостатом определенную температуру, до которой Ваш гипотетический котел будет производить нагрев теплоносителя. При прочих равных, если на улице будет холодать, то Вы, абсолютно закономерно, будете вынуждены настроить термостат на более высокую температуру, во время оттепели установите термостат на температуру пониже. Да, кстати, термостат – простейшее электромеханическое устройство, которое управляет работой горелки котла. При нагреве теплоносителя котлом до температуры установленной на термостате – происходит отключение горелки котла, как только теплоноситель остынет и его температура понизится по отношению к заданной, термостат опять включит горелку, таким образом и будет происходить циклическая работа отопительного котла.

Так выглядит электромеханический термостат.

С одной стороны, Вы можете подумать, что такая схема управления системой отопления – достаточна. Как говорится, все просто и функционально. Однако, это только на первый взгляд, рассмотрим подробнее, как будет работать наша котельная.

1. Что сразу бросается в глаза – постоянная работа отопительного котла до установленной на термостате температуры. Температура нагрева теплоносителя ни как не будет зависеть от температуры окружающей среды. Например, если пользователь не понизит температуру установки термостата во время оттепели, до котел так и будет шпарить на полную, соответственно, перерасход топлива Вам обеспечен.
2. Понятно, что в каждом доме теплопотери в каждой из комнат разные. Есть комнаты с наружными стенами и без них. Следуя логике, мы понимаем, что и отапливать каждую комнату нужно по-разному – какую-то больше, а какую-то меньше. Что происходит в нашем случае? Все комнаты отапливаются одинаково, естественно в ряде комнат будет избыточно жарко и нам придется приоткрыть форточку, а в других наоборот – холодно. Эх, опять неэффективная работа котельной и перерасход топлива, плюс еще и комфорта проживания в нашем доме, в плане отопления, поубавится.
3. Теперь скажем пару слов о недостатках, вытекающих из первых двух пунктов. Дополнительные затраты личного, свободного и драгоценного времени на регулировку температурного режима котла – это раз.  Перерасход топлива и ресурса котла – это два. Дополнительная и приличная (за сезон) переплата за топливо – это три.

Ну и как Вам такая базовая котельная? Лично мне не нравится! Ну да ладно, не страшно,  мы живем в 21 веке, современные технологии позволяют решить все эти проблемы в два счета и не дорого! Итак, начнем решать эти проблемки по порядку, сначала нейтрализуем пункт 2, а потом разберемся и с первым.

Для начала нам понадобится приобрести и установить комнатные термостаты. Что это? Это электронные устройства, в состав которых входит датчик комнатной температуры, плата управления и интерфейс пользователя.

Электронный комнатный термостат.

Принцип работы комнатного термостата следующий: Вы, как пользователь, устанавливаете на термостате ту температуру, которую хотите получить в конкретной комнате и все. Далее работает техника. Термостат, согласно показаниям датчика комнатной температуры, в постоянном режиме сравнивает значение комнатной температуры (измеренной датчиком) с установленной. Если температура в комнате меньше заданной, термостат выдает сигнал и включает исполнительное устройство, в случае систем отопления исполнительным устройством является электромеханический клапан либо циркуляционный насос (при управлении всем контуром). Итак, температура ниже заданной, термостат выдал сигнал на исполнительное устройство, произошло открытие электромеханического клапана или включение циркуляционного насоса, воздух в комнате начал нагреваться. Как только температура воздуха в комнате достигнет заданной – термостат отключит исполнительное устройство. Таким образом, температура в комнате постоянно будет поддерживаться в заданном диапазоне. Отмечу отдельно, в современных системах отопления нет необходимости ставить свой термостат в каждую комнату (хотя педанты встречаются), обычно специалисты разбивают весь дом на зоны отопления и обходятся 3-5 термостатами. Еще пару вкусностей: большинство современных комнатных термостатов оснащено предустановленными программами – день, ночь, быстрый нагрев, экономия и имеют встроенный недельный таймер – все это очень расширяет функционал устройства. Отлично, теперь в каждой комнате нашего дома нужная температура, форточки закрыты – улицу не греем! В общем с пунктом 2 разобрались.

Переходим к первому пункту. Воспользуемся погодозависимой автоматикой. Она работает немного по другому принципу. Кроме датчика в помещении, для правильной работы контроллера погодозависимой автоматики, нам необходимо установить уличный датчик. Причем, сделать это необходимо на северной стороне строения и обязательно в тени. Погодозависимая автоматика может управлять горелкой котла, самим котлом (в зависимости от оборудования и схемы обвязки), насосами, 3-х ходовыми кранами. В данном случае появится возможность управлять температурой теплоносителя на уровне котла. Пример: если на улице температура  +5 градусов, то зачем греть контур отопления до +70 градусов, чтобы поддерживать в помещении 20 градусов тепла? Правильно, в этом нет необходимости. И автоматика это понимает (в автоматику заложено несколько графиков работы, в зависимости от уличной температуры). Возможно, нам достаточно нагреть теплоноситель всего до 40 градусов тепла, чтобы обеспечить температуру в помещении плюс 20 градусов. Вот и экономия топлива и решение проблемы. Все просто и технологично.

Контроллер погодозависимой автоматики.

Выводы и рекомендации.

1. Не стоит экономить на автоматизации своей котельной и установке погодозависимой автоматики, все эти затраты с лихвой окупятся в процессе эксплуатации.
2. Гораздо экономичнее и дешевле позаботится об автоматизации своей котельной на этапе проектирования и монтажа, нежели автоматизировать уже существующую котельную.
3. Старайтесь выбирать  отопительное оборудование с уже встроенной системой автоматики – это дешевле.