Автоматизация домашнего отопления

(внешнее управление котлом).

Практически во всех современных котлах предусмотрена возможность подключения устройств для внешнего управления. Такие комплексы обеспечивают контроль над температурой внутри помещения, а не степени нагрева теплоносителя. Внешнее управление требуется для организации нормальной работы отопительной системы, включающей потребителей в виде:

• радиаторов;
• теплого пола;
• бойлера с косвенным нагревом;
• бассейна;
• хамама;
• вентиляции приточного типа и других.

Внешнее управление котлами осуществляется через комнатный термостат либо контроллер. Первый подходит для простых систем. Функции такого термостата заключаются во запуске и отключении котла в зависимости от температурного уровня, установленного для определенного помещения.

Особенности управления оборудованием.

Контроллер является частью более сложной системы. Устройство включает/выключает котел с учетом потребности в максимальной температуре, до которой и разогревается агрегат. Температурный уровень на других контурах понижается через сервоприводы.

Управление оборудованием котлов выполняется двумя методами:

• замыканием и размыканием «сухого» контакта на электронной плате;
• модуляцией горелки, если в ней предусмотрена такая функция.

Между этими способами есть определенные различия. Как правило, «сухой контакт» применяется для одноступенчатых горелок и устройств с возможностью модулирования. В замкнутом состоянии котел включается и теплоноситель нагревается. В разомкнутом нагревания не происходит. Для горелок одноступенчатого формата это наиболее простой и корректный метод управления.

Если горелка относится к модулируемому типу, управление по методу «сухого контакта» обеспечит лишь максимальную работу или выключение котла. Сама модуляция при этом не функционирует. Для контроля модуляции горения существует несколько методов, чаще всего используются сигнал внешнего типа 0-10 В и шина OpenTherm (OT), это зависит от конструкции оборудования. Оба варианта предусматривают передачу на горелку команды для плавной смены мощности с учетом необходимости контуров в нагревании.

Оптимальный метод управления.

У контроля модулированных горелок есть ряд преимуществ перед «сухим контактом». Функционирование по гистерезису позволяет избежать слишком частых включений и отключений котла. Котел слегка перегревает либо охлаждает воздух внутри помещения или теплоноситель в отношении установленного уровня.

Так, при установленной на термостате температуре в 18°C агрегат включится при падении до 17°C и выключится при 19°C. Гистерезис составит 1 градус. График наглядно демонстрирует, что при отключении котла остаточное тепло поступает в отопительную систему и обеспечивает температуру порядка 19,2°C, т.е. с перегревом на 1,2 градуса.

А вот как выглядит график, отражающий работу горелки модулируемого типа.

Как видим, работа комнатного термостата отопительной системы по протоколу OpenTherm позволяет постоянно сравнивать отклонения температуры от установленного параметра. Чем значительнее такое отклонение, тем с большей мощностью будет работать горелка. Выход за рамки гистерезиса будет означать отключение горелки либо ее включение, в пределах промежуточных уровней регулировка мощностью будет плавной. Далее чередование постепенно затухает вплоть до равновесия.

Сравнить особенности функционирования горелок можно и на примере сложных отопительных систем с несколькими тепловыми потребителями.

График функционирования горелок с одноступенчатым устройством выглядит примерно так же. Зеленой линией обозначена температура в пределах распределительного коллектора, куда поступает температура с котла. Линия постоянно стремится вверх и входит в область перегрева по сравнении с заданными параметрами. Эти параметры принимаются за расчетное значение температуры подачи к радиаторам, которое выделено синим. Показатели рассчитываются контроллером на основании погодозависимого графика.

Красным цветом обозначена реальная температура передачи к радиаторам. Контроллер старается привести ее в равновесное значение с расчетным через сервопривод. Одновременно температура пола, обозначенная розовым, остается более уравновешенной в сравнении с расчетным уровнем. Последний обозначается серым цветом. Контроллеру проще уравновеситься при пониженных температурах. 

Ниже представлен график функционирования контроллера SmartWeb с управлением горелкой модулируемого типа в формате 0-10 В.

Температура в коллекторе (оранжевая линия) стабильно остается ровной. Розовая линия расчетной температуры передачи к радиаторам практически повторяет красную линию реальной температуры, сливаясь с ней.

Таким образом, очевидными плюсами горелок с модулированным управлением являются:

• отсутствие постоянных цикличных включений и выключений, т.е. более щадящий режим работы электродов розжига и внутренней системы автоматики котла. Предпочтительнее работа на малых режимах;
• отсутствие лишних перегревов и охлаждений теплоносителя, которые могут ускорить износ отопительной системы;
• сокращение теплопотерь в гребенке и трубах дает определенную экономию топлива;
• четкое удержание установленной температуры обеспечивает комфорт.

Различия между 0-10 В и OpenTherm.

Работа OpenTherm основана на передаче цифрового сигнала через шину данных. Он позволяет считать ошибки агрегата. Из-за наличия разновидностей данного протокола, желательно использовать котельное оборудование и автоматику, изготовленные одной компанией. К слову, присоединение к союзу разработчиков OpenTherm обходится производителям автоматики и оборудования для систем отопления в определенную сумму, за которую они получают доступ к ПО.

Протокол 0-10 В обеспечивает поступление в котел сигнала в пределах указанных значений. При этом 0 В означает выключение горелки, 4 В – работу на 40%, 10 В – на 100%. Управлять возможно не только мощностью котла, но и его температурой. Такой тип управления чаще используется в сложных системах. 

Для управления 0-10 В необходимо:

• подходящий контроллер;
• модулируемая горелка;
• переходник или расширительный модуль.

К примеру, в DeDietrich с Diematic и некоторых других устройствах этот вход установлен штатно.