Управление отоплением. Часть 2. Покомнатное регулирование. Теплый пол.

Статья посвящена покомнатному (зональному) управлению на примере внутрипольного отопления , как наиболее востребованного на сегодняшний день.

Все описанные принципы управления верны для любой системы отопления, где в качестве исполнительных механизмов используется любое электрооборудование (насосы, приводы) с двухпозиционным режимом работы вкл/выкл.

Т.к. система автоматического регулирования не может существовать без объекта регулирования, первая часть статьи будет посвящена основным принципам проектирования внутрипольного отопления (укладке труб), поддающейся корректной автоматизации. Вторая часть – собственно автоматизации.

1. правильно смонтировать трубу теплого пола с ориентацией на будущую систему автоматизации.
2. Определиться с местом установки термостатов, на этапе монтажа трубы теплого пола заложить необходимые кабели и подрозетники.
3. Запустить систему (котел, насос, прочее) без термостатов и автоматики, убедиться в работоспособности, при необходимости монтировать систему автоматизации.

Часть 1.1. Деление на зоны.

Предположим у нас есть одноэтажный дом, в нём восемь помещений – котельная, прихожая, холл, кухня-гостиная, спальня №1, спальня №2, два санузла.

Система отопления – только теплый пол.

Используя знания о комнатных термостатах, у нас есть два пути решения вопроса автоматизации:

1. Установить всего один термостат в одном выбранном помещении (например, гостиная) и управлять котлом или циркуляционным насосом – автоматически будет включаться/выключаться отопление во всём доме. Но гарантировать комфортную температуру можно только в помещении, где установлен термостат.

Этот вариант прост и недорог. Если мощность отопительных приборов во всех помещениях будет в одинаковом соотношении с теплопотерями этих помещений, значит, комфорт обеспечен и миссия выполнена.

2. Разделить этаж на зоны, в каждую зону установить отдельный комнатный термостат и управлять отдельными контурами теплого пола в помещениях независимо друг от друга. В каждом помещении (зоне) автоматически будет поддерживаться свой температурный режим. Рекомендуется делать не больше 6-8 зон на один коллектор теплого пола.

Пример деления этажа на зоны

• Две спальни – две отдельные зоны. Сразу решаем проблему различия между людьми в вопросах о желаемой температуре воздуха, количестве проветриваний помещений и т.д.
• Кухня-гостиная, холл и прихожая объединяем в одну зону по принципу отсутствия перегородок между этими помещениями – это единый объем воздушного пространства, единая зона, один термостат.
• Санузел в центре дома объединяем с зоной кухни-гостиной и холлом. Собственных теплопотерь санузел не имеет, отдельный термостат смысла ставить нет. Жильцы, входя в это помещение, не будут регистрировать изменение температуры под ногами, это и комфортно и удобно.
• Котельная – помещение со сравнительно высокими теплопотерями (три наружные стены, окно, наружная дверь). Выносим в отдельную зону и ставим отдельный термостат. Защищаем дорогостоящее оборудование, поддерживая невысокую температуру воздуха в районе 10-15С.
• Санузел при входе в дом и тех.помещение по соседству можно разделить на две зоны, а можно объединить в одну и установить термостат в санузле – там где поддержание комфортной температуры приоритетно. В нашем примере в целях экономии объединим два помещения в один контур и одну зону.

План этажа с делением на зоны

Часть 1.2. Укладка трубы теплого пола

Если покомнатная автоматизация в принципе не планируется, то труба теплого пола монтируется в один слой с поддержанием проектного шага укладки трубы, как показано на схеме ниже.

Пример укладки трубы в один слой без разделения этажа на зоны. Не подходит для покомнатного регулирования.

Это самый простой и быстрый способ укладки трубы. Минус в том, что трубопроводы, идущие в дальние помещения (в спальни) отапливают транзитом помещения, через которые проходят. Если термостат один на этаж, проблем нет, т.к. пол прогревается равномерно, но если применить покомнатное управление, в некоторых местах появится эффект «зебры» (в нашем случае в холле и в спальне №1). Одно помещение работает, второе не работает, третье работает. Шаг влево – ногам тепло, шаг вправо – ногам холодно.

Этой ситуации необходимо избегать и монтировать подводящие трубопроводы либо по периметру транзитных помещений в теплоизоляции, либо в нижнем слое пирога теплого пола – в слое пеноплекса, как показано на примере ниже.

Укладка трубы теплого пола для системы покомнатного регулирования.

Часть 2.1 Прокладка кабеля

На этапе черновых работ в каждом помещении (зоне) закладывается подрозетник под будущий термостат и прокладывается провод от подрозетника до коллектора теплого пола. Оптимальный провод — ПВС 3х0,75мм. Вблизи коллектора теплого пола предусматривается кабель питания 220В под мощность нагрузки 100-200Вт.

Пример расстановки комнатных термостатов

Основное правило для выбора места установки термостата в помещении – отсутствие внешних факторов, влияющих на измерение температуры. Монтаж только на внутренних перегородках здания на высоте 1,2-1,5м от чистового пола, без попадания прямых солнечных лучей, вдали от печей/каминов, радиаторов отопления, ламп накаливания, тепловыделяющих бытовых приборов, сквозняков. Удобно располагать термостат выше группы выключателей при входе в помещение: выключатели на высоте 90см от пола, термостаты выше — 120-150 см.

Дополнительно в некоторых помещениях можно заложить гильзу под датчик стяжки и вывести гильзу в подрозетник термостата. Термостат с подключенным к нему датчиком стяжки позволит ограничить верхнюю и нижнюю температуру поверхности пола. В нашем примере рекомендуется заложить гильзы в гостиной и сан.узле для возможности создания наиболее комфортных условий.

Всё, на этом можно остановиться. После заливки стяжки для запуска системы отопления используется любой из имеющихся подрозетников — устанавливается всего один термостат для управления котлом или насосом в составе насосно-смесительной группы теплого пола. До окончания строительства/ремонта этого достаточно.

Коллектор теплого пола(слева внизу)- пучок проводов от термостатов и один кабель с питанием 220В под будущую систему автоматизации.

В дальнейшем можно вообще не устанавливать термостаты в каждой зоне, если в доме и так комфортно. Главное — наличие возможности.

Часть 2.2 Монтаж системы покомнатного регулирования

Требуется следующее оборудование:

• Термостаты – по количеству зон.

Подключаются к заранее проложенному кабелю из помещения к коллектору теплого пола.

Термостаты различаются по способу подключения. Их можно разделить на 2 группы – термостаты, к которым подключается нагрузка с напряжением питания 230В и термостаты с сухим контактом, которые могут использоваться как для размыкания слаботочных сетей с постоянным или переменным током, так и для маломощных нагрузок 230В. К проложенному ранее кабелю ПВС 3х0,75 для питания термоприводов или бытовых насосов можно подключить любой термостат, соблюдая ограничение по максимальному току.

Различные варианты клемм термостата. GA — перекидной контакт с 230В, GB — подключение нагрузки 230В (эл. теплые полы), GC — «сухой» NO контакт

• Термоэлектрические сервоприводы (в простонародье сервоприводы, термоприводы) – по количеству контуров коллектора теплого пола. Термоприводы устанавливаются на коллектор теплого пола без использования специального инструмента. Стандартная резьба М30х1,5.

В большинстве случаев используются термоприводы 230В нормально закрытые: при отсутствии напряжения привод закрыт, расход теплоносителя в контуре теплого пола равен нулю, при наличии напряжения привод открывается, контур начинает работать..

Схема подключения сервопривода

Термостат подключается как обычный выключатель в разрыв фазного провода термопривода. Если есть необходимость нагрева — цепь замкнута, если помещение нагрелось до заданной температуры – цепь разомкнута

Коммутацию приводов и термостатов можно выполнить в монтажной коробке вблизи коллектора любым удобным способом, соблюдая правила ПУЭ и технику безопасности.

• специализированные клеммные колодки

Применяются для удобства коммутации термостатов и сервоприводов, последующего обслуживания и ремонта, наглядности собранной системы.

Очень полезная функция, которая есть не у всех моделей клеммных колодок – наличие реле для управления оборудованием котельной – можно переводить котел в режим ожидания (снимать запрос тепла на отопление) или выключать циркуляционный насос, отвечающий за коллектор теплого пола, предотвращая работу в тупик.

Схема подключения термостатов и термоприводов через клемную колодку

Как результат пучок проводов от термостатов и пучок проводов от сервоприводов сводится в одну точку. В шкафу нужно оставить копию монтажной схемы для потомков.

Клеммная колодка с модулем управления насосом

Обзор центральных блоков зонального управления водяным теплым полом

Для управления водяным теплым полом в каждом помещении установлен комнатный терморегулятор, который управляет соответствующей электрической моторизированной головкой направления на коллекторе теплого пола.

Если все направления теплых полов закрыты, то насос от работы в закрытый кран защитит наличие перепускающего байпаса на смесительном узле — насос просто будет работать вхолостую.

Казалось бы этого достаточно.

А вот чтобы исключить работу насоса смесительного узла вхолостую потребуется дополнительное устройство. Это устройство поможет также выключать котел отопления, когда во всех помещениях достигнута заданная терморегуляторами температура.

Чтобы вдруг заново не изобрести велосипед, как однажды пытался придумать коллектор теплого пола, изучим — что за центральные приборы управления теплыми полами уже имеется в продаже.

Забегая на перед, скажу, что себе для решения этой задачи выбрал Beok CCT-10, который и описал в отдельной статье: Тестирование контроллера теплых полов Beok CCT-10.

Необходим центральный блок управления теплыми полами, который будет на основании полученных от терморегуляторов сигналов, запускать котел и насос смесительного узла.

Алгоритм работы центрального устройства очень простой: сложение по схеме ИЛИ сигналов от комнатных терморегуляторов и выдача результирующего сигнала на насос и котел.

Оказалось что не у меня одного возникла такая задача и существуют приборы промышленного производства для ее решения.

Контролер управления зонами отопления COMPUTHERM Q4Z.

Есть беспроводной аналог.

Это замечательное устройство и в нем реализовано даже больше, чем мог придумать я: три, суммирующих разные зоны, выхода и возможность ручного управления зонами.

Такой контроллер мне бы подошел если бы не одно но.

К контроллеру зон можно подключить любой комнатный термостат переключения. Так написано в паспорте и это можно понять, что термостат должен иметь нормально разомкнутые контакты.

Так уж исторически сложилось, но большинство терморегуляторов у меня оказалось более подходящих для управления электрическим теплым полом. Они выдают управляющий сигнал в виде 220В.

Вот классическая схема подключений терморегуляторов для отопления теплыми полами:

Этот сигнал, кроме управления обогревателем, можно использовать для управления насосом или моторизированными головками. Для логических операций с полученными сигналами такого вида уже нельзя применить это устройство.

Не понимаю зачем так делается и почему бы не вывести просто контакты реле — это был бы универсальный способ. Хотя с другой стороны монтаж удобнее без лишних перемычек в установочной коробке — приходящий провод 220В и уходящий провод на теплый пол садятся на соответствующие клеммы без дополнительных соединений. Тут помогли бы два дополнительных контакта на терморегуляторе чтобы можно было снять или поставить перемычку.

Есть еще один фактор — цена в России, которая составляет 8000р. Как цена 1547грн на Украине превращается в цену 8000р в России?

Но нашел бы кому привести его с Барабашово, будь он мне нужен.

Мне не подойдет, поскольку требует только контакты реле.

Контроллер для управления водяным теплым полом Tech L-5.

Tech L-5 — это очень интересный прибор.

Стоит 5238р.

Предназначен для управления термостатическими приводами клапанов с помощью проводки, для сбора и обработки информации, полученной от компонентов сиcтемы, а также для передачи им управляющих команд.

Это самая простая модель с урезанным функционалом и существуют более сложные устройства: с радиотермостатами, WiFi, облачным сервисом и пошло поехало.

Позволяет контролировать температуру в восьми различных отопительных зонах.

Возможность управления 22 термостатических сервоприводов с помощью 8 комнатных регуляторов:

– 3 комнатных регулятора дают возможность обслуживать до 12 сервоприводов;

– 5 комнатных регулятора дают возможность обслуживать до 10 сервоприводов.

Один выход 230V на насос.

Выход сухой контакт для управления дополнительным нагревательным устройством.

Цена 5-6 тысяч за такое устройство не кажется большой.

Вот только входные сигналы для этого контроллера тоже должны быть контактами реле.

Красивый. Клеммы подключения скрыты. Мне не подойдет, поскольку требует только контакты реле. Очень жаль.

Проводной центр коммутации Salus KL06.

Стоит 4281р.

Контроллер KL06 предназначен для соединения термостатов и исполнительных приводов в единый коммутационный узел. Есть индикация состояния сервоприводов.

Управление насосом и котлом возможно только после подключения дополнительных модулей Salus PL06 или PL07 (1700р и 2800р).

Если внимательно почитать инструкцию Salus KL06, то можно выяснить что это более хитрое устройство, чем может показаться.

Полнофункционально работает с терморегуляторами Salus.

СИСТЕМЫ PWM, VP, NSB

Системы, применяемые в терморегуляторах Salus серии ERT, обеспечивают более эффективное управление половым отоплением.

В связи с большой инерцией полового отопления, применение системы PWM у контроллеров серии ERT гарантирует нам четкое поддерживание постоянной температуры в помещениях. Система PWM контролирует рабочее время, а также частоту открытия и закрытия использованных сервомоторов по отношению к росту температуры в помещении. Результатом чего является добавочная экономия, комфорт, а также отсутствие перенагрева помещения.

Это система, которая защищает и удлиняет срок работы сервомоторов. Один раз в неделю открывает и закрывает сервомотор, даже если система в данный момент не работает (время вне отопительного сезона).

Функция снижения температуры — NSB (Night Set Back). Система предоставляет возможность влиять на температуру в зависимости от времени дня, что гарантирует эффективное управление системой отопления. Функция снижения температуры дает возможность снижать ее на 4°С, без регулирования термостата, даже при применении непрограммируемых регуляторов в большинстве зон.

Функция NSB в регуляторах активируется посредством внешнего сигнала, передаваемого планке Salus KL06 при помощи недельного терморегулятора Salus ERT50. Этот регулятор должен быть подключен к полю, обозначенному номером 1.

Все регуляторы должны быть подключены при помощи 4-х жильного провода, согласно схеме номер 1.

Если Вы не подключите поле, обозначенное часами, то функция MSB не будет активна, но остальные функции регулятора (PWM и VP) будут работать.

Вот эти схемы подключения терморегуляторов.

Схема подсоединения терморегулятора ST320 необычна — посмотрим что в паспорте этого терморегулятора.

Похоже, терморегулятор управляет именно 220В, пропуская или не пропуская через себя. Если так, то контроллер Salus KL06 может и подойти для работы с терморегуляторами, выдающими 220В на управление нагрузкой.

Мне он не нравится визуально, и с модулем подключения насоса и котла стоит уже дороже 6000р и имеет открытые клеммы. терморегуляторов Salus у меня не будет, поэтому «умные» функции недоступны.

Модуль управляющий Watts WFHC-BAS.

Watts WFHC-BAS на 6 зон, 220В, нормально закрытых сервоприводов стоит 5650р.

Модуль можно применять как самостоятельное устройство и как компонент системы автоматизации. Есть варианты расширения и применения радиомодулей.

Если применять модуль с функцией программирования и родные термостаты, то можно программировать все термостаты с одного модуля.

Рассмотрим схемы соединения из этого паспорта.

Похоже это именно то что мне надо. Возможно подключение терморегуляторов, выдающих 220В! К тому же клеммы подключения скрыты и по фото видно, что качественный продукт.

Теплоконтроллер Teplocom TC-8Z.

Нашел этот прибор в неожиданном месте — у производителя Бастион, который известен резервными источниками питания для сигнализации.

Стоит 3900р — рекомендованная цена на сайте производителя.

Из паспорта выясняем схемы подключения.

Ка понять фразу «подключите термостаты 220В»?

Нам поможет изучение термостатов, рекомендуемых к использованию с этим теплоконтроллером.

Часть этих термостатов выдает напряжение 220В при включении и нет контактов реле.

Этот термоконтроллер подойдет для моих теплых полов, да еще знакомого производителя и самый дешевый. Можно закрыть глаза на то что имеет открытые клеммы и придется приобрести стандартный бокс под него.

Контроллер-концентратор Beok CCT-10 на 8 каналов.

Стоит 2117р.

Есть также в ассортименте магазина подобный концентратор, но с возможностью подключить радио-терморегуляторы.

Модели-близнецы: такое же устройство, но безымянное в магазине Side-To-Side и TWC-08 за 1700р, но без отзывов и заказов.

И безымянная модель на 30% дешевле, но с множеством положительных отзывов в магазине Guangdong Store.

Изучим в паспорте схемы соединений.

Не совсем понятно — подойдет ли для терморегуляторов, которые выдают 220В. Но цена — дешевле чем сделать самому — стимулирует эксперименты.

PS. Это устройство в итоге я и заказал для своей задачи. Обзор и тестирование в статье: Тестирование контроллера теплых полов Beok CCT-10.

Lieve.

2 900р.

Центр управления напольным отоплением Saswell SCU209.

Радио-вариант на 5 зон стоит 4700р.

Проводной вариант должен стоить 3600р (на Amazon 44 евро).

К сожалению сейчас в этом магазине на AliExpress только вариант с подключением комнатных терморегуляторов по радио.

Но есть в другом магазине точно такой же безымянный гаджет за 2600р в магазине Homeimprove Store.

Этот центральный блок по рисунку платы (фото нет) очень похож на Beok, который я купил.

AVATTO ME280 (ME208-8).

Стоит 2800р (правда сейчас распродажа).

У этого центрального блока три выходных реле.

Но нет регулировки времени задержки.

Тоже интересный вариант.

FH901.

Стоит 2740р + 560р доставка.

Если бы не Beok CCT-10, то был бы куплен этот контроллер.

Блок коммутации AURATON 8D PRO.

Стоит 5355р.

Предназначен для управления сервоприводами, установленными на коллекторе теплого водяного пола. Крепление блока предусмотрено на DIN-рейку. Встроенный модуль управления насосом и котлом.

Заслуживающее внимание устройство но мало присутствует на рынке в России

Uponor Base X25.

Модульные системы управления поверхностным отоплением Uponor заслуживают внимание — это один из вариантов идеальной системы управления теплыми полами.

Рассмотрим самый простой проводной контроллер Uponor Base X25 с реле насоса.

Стоит это устройство более 9400р.

— Поворотный селектор каналов для удобной регистрации исполнительных механизмов;

— Защита от перегрузки;

— 6 каналов (термостатов);

— 12 исполнительных механизмов.

Дорогое устройство, но линейка устройств Uponor достойна изучения.

Elsen EKK 230/24В.

Стоит 6000р.

Качественное устройство. Тут есть какие-то функции ограничения температуры и системные часы, но разбираться неохота.

Uni-Fitt 380M.

Коммутационная коробка Uni-Fitt 380M на 6 каналов 230В стоит 5600р.

Это близнец Elsen EKK.

Kermi x-net.

Модульный центральный узел Kermi x-net на 6 каналов 230В Стоит 5800р.

Возможно расширение функций, посредством простого крепления дополнительных модулей и нам потребуется дополнительный модуль отключения насоса за 4800р.

Дорого будет, если вместе с модулем управления насосом.

REHAU.

Raumatic M 230 стоит 4700р.

Это близнец Kermi x-net.

Valtec VT.ZC.

Коммутационная коробка Valtec VT.ZC на 8 каналов 220В стоит 6000р.

Неyжели нельзя было что-то интересное придумать? Или думают что налепили «Сделано в России» и схавают?

Изучение паспорта показало, что в этом контроллере есть всякие разные переключатели, позволяющие группировать выходы и настраивать каскадное управление. Возможно наличие переключателей и повлияло так на цену.

1500р ему цена. Да и термостаты ему нужны только с контактами.

Контроллер управления сервоприводами радиаторов отопления SMART CHR-08.

Стоит 7950р.

В линейке оборудования почему-то такого контроллера на 220В нет. Поэтому рассмотрим контроллер SMART CHR-08, который управляет сервоприводами на 24В.

Непонятно зачем это устройство нужно за такие деньги, ведь это по сути клеммник с лампочками.

Insolo.

Зональный коммуникатор Insolo Pro Aqua стоит 14135р.

Это устройство явно больше чем клеммная коробка. Коммуникатор может регулировать температуру подающего теплоносителя напольного отопления, в зависимости от температуры наружного воздуха, а также контролировать и исключать его перегрев выше 55 °С, путём регулирования сервопривода смесительного клапана, с использованием дополнительного датчика температуры наружного воздуха.

Коммуникатор имеет релейные выходы для управления работой котла и циркуляционного насоса.

Режим ночного понижения температуры теплоносителя. Защита от отсутствия теплоносителя.

ЖК дисплей, отображающий состояние входов и выходов. Программирование с панели коммуникатора.

Есть модель без дисплея и кнопок, но с Wi-Fi.

В принципе, задан уровень, к которому надо стремиться производителям подобных устройств.

Многоканальный температурный регулятор.

Стоимость таких устройств 3500-5500р.

Внедрение такого способа зонального регулирования температуры будет не очень удобным.

Релейная логика.

Мне с моими терморегуляторами подойдет простая релейная логика. Можно собрать контроллер отопления самому, тем более что это будет очень просто.

Для пяти направлений понадобится 6 реле.

Катушки 5-ти реле будут подключены параллельно приводам клапанов. Их замыкающиеся контакты будут соединены параллельно для включения насоса смесительного узла, если включено хотя бы одно направление.

Шестое реле будет управлять котлом и предназначено, чтобы удалить высокое напряжение с контактной группы. Катушка этого реле будет подключена параллельно насосу смесительного узла.

Получится система управления с дополнительными выходами — групп контактов у реле ведь несколько. Можно использовать эти контакты для построения системы удаленного мониторинга и сбора статистики.

Самое дешевое реле с гнездом будет стоить 200р.

Плюс еще бокс с din-рейкой 200р.

Итого: 6*200 + 200 = 1400р.

Ну что же еще надо?

Что еще хотелось нам.

1. Возможность управления скоростью насоса в зависимости от количества включенных направлений. Практика показывает, что при включении больше двух направлений не мешало бы перевести насос смесительной группы на вторую скорость.

2. Возможность выключать насос при падении температуры теплоносителя на входе подачи в смесительный узел. Например, при длительном принятии ванны с двухконтурным котлом.

3. Наличие дополнительных сигнальных выходов «сухой контакт» при включении направлений. Это понадобится для мониторинга работы теплых полов, например при помощи Arduino.

4. Ручного надежного управления, как в первом устройстве из обзора.

Например, если исчезнет сеть 220В, чтобы замкнуть управляющие контакты на котел вручную.

Или принудительно включить сервопривод на одно из направлений ручным способом.

В следующей статье рассмотрим способы организации зонального управления теплым полом на менее профильном оборудовании: Универсальный контроллер для зонального управления водяным теплым полом.