Зональное управление системой отопления "тёплый пол"

Управление контурами "Тёплого пола"

    Схема водяного "тёплого пола" предполагает обособленную циркуляцию жидкости сквозь соединённые параллельно трубопроводы (контуры-петли), расположенные в полах помещений. К контурам пола подаётся низкотемпературный теплоноситель, получаемый смешением возвращающегося из полов потока и поступающего от высокотемпературного трубопровода. Циркуляционный насос, установленный в системе «тёплый пол» обеспечивает движение теплоносителя через все контуры с одинаковой входной температурой, которая контролируется термостатическим устройством. Распределение жидкости по контурам осуществляется через коллекторы, снабжённые настроечными вентилями и регулирующими клапанами, по количеству контурных выходов. Учитывая множества факторов: тепловые характеристики помещений, стяжки и напольных покрытий; диаметров, длин и теплопроводности контурных трубопроводов определяется необходимый расход теплоносителя через каждый контур. В соответствии с полученными данными производится регулирование расхода с помощью настроечных вентилей. Эту операцию часто называют балансировкой системы. В настроенной системе через каждый контур протекает количество теплоносителя, необходимое для обеспечения теплом помещения (Помещений или части помещения) обогреваемых этим контуром. В системе, прогретой и выведенной в рабочий режим правильность настройки можно определить по температуре жидкости на выходах из контуров. Если все петли будут иметь одинаковую разность температур на подаче и выходе трубопровода, то это будет означать, что во всех петлях расход воды соответствует текущей мощности. Это верно только при одинаковом воздействии внешних факторов на все части отапливаемого строения. Рассмотрим эти воздействия на примере модели системы отопления дома (Рис.1).

Рис 1. Имеется пять помещений 1, 2, 3, 4 и 5. В помещении 1.- 25% стен являются  внешними, в помещениях 2, 3, 4 и 5  по 50% внешних стен, которые  ограждают здание с разных сторон света: Север, Юг, Восток и Запад.

Рассмотрим зависимость температуры помещений от разных факторов.

1. Погодные условия: Мороз и ветер с Севера. Соответственно тепловые потери помещений 2 и 5 самые большие, причина тому холодный северный ветер. Взошло солнце, затих ветер. Тепловые потери в помещениях 2 и 3 снизились. В течение дня солнце последовательно подогревает стены помещений 2, 3, 1, 4 и 5. При постоянном расходе теплоносителя через контуры и неизменной температуре подачи теплоносителя, в течение суток температура в помещении 1 изменяется не значительно, а в помещениях 2 , 3 , 4 и 5 изменения могут быть весьма ощутимы. 2 Конструктивное решение: Помещения большой площадью, для обогрева которых требуется по несколько контуров и запитаны они от одного коллекторного узла или низкотемпературного источника тепла. Напольные покрытия разнообразные: плитка, ламинат, ковролин и т.п. для которых требуется разная температура плиты пола. Назначение помещений: Зал, Столовая, Кухня, Спальни и т.п. для каждого типа помещений комфортна своя температура.
    Для создания комфортных условий при любых погодных условиях без автоматического зонального управления (по помещениям, по контурам) не обойтись.
    Разность температур между подающим и обратным концами трубопровода находятся в зависимости от расхода теплоносителя и от тепловой мощности контура. В подавляющем большинстве теплоноситель подаётся во все контуры системы одинаковой температуры и воздействовать на теплоотдачу частей «Тёплого пола» можно только управляя расходом теплоносителя через контур. Управление расходом можно осуществлять разными способами:
- плавно изменять пропускную способность клапанов с помощью термостатических регуляторов (термостатических головок, блоков с RTL-клапанами).
- полностью закрывать/открывать клапаны контура с помощью электроприводов по сигналу датчиков и термостатов.
- изменять пропускную способность клапанов с помощью аналоговых сервоприводов по команде управляющего контроллера, в соответствии с программируемым алгоритмом.
    Рассмотрение способов поконтурного управления расходом теплоносителя начнём с новинки - ТСГ ВПС (ТермоСтатическая Головка с Выносным Проточным Сенсором).

Устройство разработано для управления водяными тёплыми полами по температуре обратной линии. (Подробнее о конструкции и принципе работы)

    При различных погодных условиях температура в помещениях изменяется в разной степени. Пропорционально температуре воздуха изменяется и теплоотдача плиты тёплого пола, приводя к изменениям температур теплоносителя, возвращающегося из контуров. На регулирующих клапанах обратного коллектора установлены термоголовки, выносные проточные датчики которых расположены между входом в клапан и обратным концом трубопровода управляемого контура. Проходя через сенсор (датчик) ТСГ ВПС теплоноситель, сообщает термоголовке о степни изменения температуры возвращающегося теплоносителя. Пропорционально разнице, между температурой ,установленной на термоголовке и температурой обратного теплоносителя, термоголовка плавно изменяет проток теплоносителя через данный контур.

    При увеличении разницы температур пропускная способность клапана плавно увеличивается, а при уменьшении разницы температур плавно уменьшается. Пропускная способность клапана будет изменяеться ,непрерывно и пропорционально разнице температуры на термоголовке и сиюмоментной температуртемпературы обратного теплоносителя, При отсутствии разницы температур клапан будет находиться в статическом положении. Так происходит автоматическое управление текущей мощностью теплоотдачи контура «Тёплого пола», компенсируя влияние погодных и иных возможных факторов.
- Использование ТСГ-ВПС позволяет без особых затрат реализовать автоматическое управление водяными тёплыми полами и обеспечить высокий уровень комфорта.
- ТСГ ВПС даёт возможность модернизировать уже существующие системы, так как не требует прокладки дополнительных проводов.
- Отказаться от необходимости установки расходомеров, создающих дополнительное сопротивление в трубопроводах, периодически «залипающих» а иногда и подтекающих.
- Избежать необходимости проведения точной настройки (Балансировки) системы по расходу.
    С учётом нюансов управления Тёплыми полами, термоголовка ТСГ ВПС вполне может претендовать на место лучшего термостатического регулятора для «Тёплого пола».
Для термостатического управления «Тёплыми полами» возможно использование термоголовок с выносным датчиком по температуре воздуха, но они не нашли широкого применения по объективным причинам. Первая причина: необходимость использования термоголовок с выносным датчиком которые имеют значительную длины капиллярной трубки соединяющей датчик и корпусную часть термоголовки. На рынке сложно найти термоголовки с капилляром длиннее двух метров. Чем длиннее капиллярная трубка, тем хуже характеристики термоголовки (скорость и точность срабатывания). Сложность прокладки капиллярной трубки, от места установки датчика до клапана (с обеспечением возможности замены в случае повреждения термоголовки).
    Последнее время широко применяются универсальные блоки (Унибоксы) часто совмещающие в себе RTL-клапаны и термостатические головки по температуре воздуха (Рис.3). Определённые сложности применения регуляторов данного типа для зонального управления «Тёплыми полами» составляет возможность из монтажа только одновременно с монтажом всей системой напольного отопления. Помимо выше указанных сложностей не всегда получается подобрать правильное место для размещения «Унибокса», вследствии того что датчик обратной температуры теплоносителя должен быть установлен на выходе контура, а датчик температуры воздуха имеет свои требования к месту расположения. Датчик температуры воздуха размещают в стороне от сквозняка, на высоте около 1,5м, не в углу, не на наружной стене и не в нише. Каждый такой блок снабжён своим воздухоспускным клапаном, который при спуске воздуха не исключает выброс теплоносителя.

    Коротко коснёмся и других способов   зонального управления «Тёплым полом».
Управление с помощью электроприводов и термостатов.

    На клапаны каждой петли «Тёплого пола» устанавливаются электротермические сервоприводы, которые работают по сигналу термостата, контролирующего температуры воздуха в помещении (Рис. 4).

    В помещениях устанавливаются  термостаты, которые  в зависимости от заданной температуры работают как выключатели для сервоприводов. По команде термостата сервопривод полностью закрывает или открывает регулирующий клапан. В зависимости от состояния сервопривода движение теплоносителя через петлю "теплого пола" или есть или его нет. С логикой такого управления вы можете ознакомиться в статье Нюансы управления системой отопления «Тёплый пол».
    Реализация данного метода управления «Тёплыми полами» потребует прокладки сети электропроводов соединяющих сервоприводы и управляющие термостаты. В случае потребности в установке системы управления в уже отделанные помещения или  дом – затраты составят значительную сумму. Можно использовать радиоуправляемые приборы, которые существенно дороже. Отсутствие достаточной информации о безопасности насыщения окружающей нас среды радиочастотными излучениями тоже наводит на разные  мысли.