Управление теплым полом. Автоматика для водяного теплого пола

Существует миф среди наших потенциальных клиентов, что достаточно настроить температуру на смесительном узле гребенки и на этом управление теплым полом закончено. Но это далеко не так. Все об ошибках при монтаже и устройстве водяного теплого пола смотрите в нашей статье по ссылке. А сегодня, мы поговорим об автоматике для теплого пола и ее особенностях.

Всем привет. С вами снова Теплорадость. В продолжение темы о напольном отоплении поговорим конкретно об автоматизации.

Можно ли не ставить автоматику для теплого пола?

Водяной теплый пол можно вообще не оснащать автоматикой. Достаточно вручную задать одну температуру теплоносителя с помощью термоголовки на смесительном узле коллектора теплого пола. При правильной балансировке клапанов на гребенке, теплоноситель через несколько часов равномерно прогревает стяжку пола в каждом помещении дома. С другой стороны, любое резкое изменение температуры за бортом приводит к потере комфорта в помещениях, а постоянная работа циркуляционного насоса и котла отопления увеличивает расход энергоресурсов на 30-40% по сравнению с автоматизированными системами.

Главный минус водяного теплого пола - это его инерционность, то есть стяжка пола достаточно долго нагревается и долго остывает. В таком режиме просто нереально угадать настройку оптимальной температуры теплоносителя, чтобы по всем помещениям было тепло и комфортно. Все это может превратиться для вас в танцы с бубном и потерю кучи времени, но в конечном итоге вы никогда не добьетесь оптимальной температуры по всем помещениям.

Для каждой конкретной комнаты и члена семьи уровень комфортной температуры может кардинально отличаться. Например, в спальной комнате 18-19 градусов для поддержания здорового сна, в детской 22, а в гостиной 20 градусов. И с учетом большой инерции пола, перемене климата на улице и соответственно внутри помещений, нам на помощь приходит автоматика для теплого пола.

По каким параметрам регулируется водяной теплый пол?

Напольное отопление регулируется по 3-м параметрам:

• Температура теплоносителя
• Комнатная температура воздуха
• Температура поверхности пола

Принцип работы теплого пола без автоматики по общей настройке температуры теплоносителя был описан выше. Довольно сложно спрогнозировать итоговый результат когда на улице от -22 °C до 0 °C в наших краях на протяжении зимы. Температура воздуха в помещении и температура пола от этого сильно скачат, поэтому логичней контролировать именно параметры воздуха и пола. Для этого нам необходим комнатный терморегулятор для теплого пола со встроенным датчиком воздуха и выносным датчиком пола.

Из чего состоит автоматика для водяного теплого пола?

Без учета насосно-смесительной группы с коллектором с расходомерами на подающей и термоклапанами на обратной линии, автоматику для теплого пола делим на 4 группы:

• Комнатные терморегуляторы
• Термоприводы для коллектора теплого пола
• Центр коммутации (клеммная колодка)
• Отдельный модуль котла и циркуляционного насоса (либо уже встроенные функции в центре коммутации)

Как работает автоматика теплого пола?

Прежде чем подбирать автоматику и понимать ее работу, нам необходимо определиться на какое количество помещений-зон мы условно разделим нашу систему. Количество зон равно количеству комнатных термостатов-терморегуляторов. В каждой отапливаемой зоне терморегулятор может управлять от одного до 6 контурами теплого пола, а значит на каждый термоклапан на обратке гребенки подключаем термопривод. Все эти термоприводы объединяются под один центр коммутации (клеммную колодку). Блок коммутации устанавливают рядом с гребенкой для того, чтобы максимально компактно и удобно подключить все кабели от термоприводов.

Команду на блок коммутации на включение/отключение термоприводов на определенной зоны регулирования подает комнатный термостат. 

Терморегуляторы для теплого пола бывают как с проводным, так и беспроводным управлением, собственно, как и сам центр коммутации. В проводных системах комнатный термостат подключается к центру коммутации как по трех либо четырехжильному кабелю с сечением 0,75 мм2 в зависимости от модели, а в беспроводных системах по радиоканалу с питанием от батареек либо от сети 230В. Подробнее о моделях термостатов для теплого пола смотрите в следующей статье.

Представим ситуацию, что на всех контурах гребенки теплого пола установлены термоприводы. Существует вероятность, что все они закроются при отсутствии запроса на тепло во всех помещениях. В таком случае, циркуляционный насос на смесительном узле не сможет осуществлять циркуляцию теплоносителя, что может привести к сухому ходу и последующей его поломке.

Для этого вопроса существует три варианта решения:

1. Установить байпас с перепускным клапаном, то есть перемычки между подачей и обраткой гребенки, для циркуляции теплоносителя по малому кругу и защиты насоса от поломки, при закрытии всех термоприводов.
2. Установить электронный (энергосберегающий) насос, который при отключении контуров перейдет в режим ожидания автоматически, а потом снова увеличит циркуляцию при открытии сервоприводов.
3. Подключение кабеля насоса к центру коммутации на клемму управления циркуляционным насосом.

Еще важный момент в работе автоматики теплого пола и с учетом работы отопительного котла. Если теплый пол - это единственный потребитель тепла в доме, то есть смысл управлять режимом отопления котла от центра коммутации или от отдельного беспроводного модуля, который даст команду на отключение котлу, если все отопительные контуры будут закрыты. Это позволит уменьшить количество циклов включений/выключений котла и продлить срок его службы, особенно системы розжига от частых тактований, а также сэкономит количество сжигаемого топлива при работе. Для конденсационных котлов рекомендуем установить погодозависимую автоматику, которая управляет модуляцией тепловой мощности котла учитывая температуру на улице.

ВАЖНО! Выбор алгоритма, по которому будет работать автоматика для теплого пола

Напомним, что главный минус водяного теплого пола - это его инерционность. И если не учитывать этот фактор, то управление теплым полом превратится в сущий ад для вас, потому что разогреть бетонную плиту до требуемой температуры, а потом поддерживать комфорт в помещениях - это непростая задача даже при наличии автоматики. Для предотвращения перегрева или переохлаждения помещений используются 3 основных алгоритма управления отопительными приборами (контурами теплого пола, радиаторами, конвекторами и т.д.).

Гистерезис (SPAN)

На терморегуляторе для теплого пола задается не только желаемая температура в помещении, но и диапазон отклонения от этой температуры под названием гистерезис. Существует для того, чтобы предотвратить постоянное многократное переключение терморегулятора после достижения заданной температуры. Запрос на нагрев включается тогда, когда температура воздуха в комнате опускается ниже заданной отметки минус значение гистерезиса (как правило 0,5 либо 0,25 градусов цельсия). Нагрев же будет выключен, когда температура поднимется выше установленных 20 или 22 в помещении, к примеру, плюс значение гистерезиса. Но из-за инерции системы водяного теплого пола после отключения отопительного контура температура в комнате еще некоторое время будет повышаться, а после включения нагрева - снижаться.

Терморегуляторы с алгоритмом работы гистерезис не подходят для систем водяного теплого пола и чугунных радиаторов, в которых инерционность слишком высокая. А вот в системах радиаторного отопления, внутрипольных конвекторов алгоритм гистерезис вполне подходящее решение.

ШИМ (Широтно-импульсная модуляция или по англ. PWM)

Для избежания переохлаждения или перегрева помещений, как это происходит при управлении по гистерезису, используется алгоритм ШИМ. Это процесс управления нагревом методом многократного выключения и включения контура теплого пола. И чем меньше разница между заданной и текущей температурой, тем меньше включений на нагрев необходимо на эту зону. Использование алгоритма ШИМ предотвращает перегрев после выключения нагрева контура теплого пола и/или продолжение охлаждения после включения нагрева.

TPI (Time Proportional and Integral)

Это самообучаемый алгоритм управления, который ориентируется не только на разницу фактической и заданной температуры в комнате, но и на предыдущие состояния системы. TPI анализирует статистику значений температурных отклонений в каждой конкретной ситуации и оптимизирует момент включения и выключения запроса на нагрев таким образом, чтобы задаваемая температура достигалась с учетом инерционности теплого пола. В результате температурные отклонения используются для более точного достижения заданной температуры и уже не приводят к переохлаждению и перегреву помещения.

Итог: В данном выпуске мы обсудили технические детали работы системы автоматики для теплого пола, а также сравнили различные алгоритмы для ее оптимальной работы. В следующем выпуске мы обсудим конкретных производителей и их отличия в моделях, а также подберем автоматику теплого пола для Вас на конкретных примерах.

А о чем ты еще хотел бы почитать статью в нашем блоге? Напиши в комментарии под этой статьей! Спасибо всем, кто дочитал эту статью до конца. И мы вынуждены с вами ненадолго попрощаться. Как всегда, увидимся в следующем выпуске! Пока-пока.