Погодозависимое регулирование в котельной

Преимущества погодозависимого регулирования системы отопления загородного дома

На данный момент существует различные, а порой даже противоречивые мнения по поводу необходимости применения погодозависимого регулирования в системе водяного отопления частного дома. Действительно, на сегодняшний день практически во всех сферах человеческой жизнедеятельности мы можем встретить системы автоматизации, которые призваны оптимизировать тот или иной процесс. Однако возникает вопрос: всегда ли это будет целесообразно? В преимуществах и недостатках погодозависимого регулирования мы постараемся разобраться в данной статье.

    Для начала необходимо определить, какие функции призвана выполнять автоматика системы отопления. Выделим две основные:
  • обеспечение максимально комфортных условий для проживающих;
  • экономия тепловой энергии.

Комфортные условия обеспечиваются не только погодной автоматикой. Для обеспечения оптимальной температуры воздуха внутренних помещений используется целый комплекс инженерных решений, и погодная автоматика является одной из существенных составляющих этого комплекса. Дело в том, что за параметры микроклимата, как правило, отвечают комнатные термостаты, работающие по датчикам температуры внутреннего воздуха и обеспечивающие непосредственную регулировку системы отопления. Однако уже разбиралось ранее, что применение одних лишь термостатов (если мы говорим про сугубо автоматический режим) не совсем оправдано, так как всегда имеется задержка между изменением температуры наружного воздуха и последующим изменением температуры внутреннего воздуха, а также инерционность самой системы отопления (особенно это касается теплых полов). Влияние всех вышеперечисленных факторов приводит к тому, что система начинает работать в прерывистом импульсном режиме с периодическим запозданием. И тут к нам на помощь приходит та самая погодозависимая автоматика, включающая в себя контроллер, который по датчику температуры наружного воздуха будет постоянно корректировать температуру теплоносителя и обеспечивать необходимые параметры.

Комфорт – это, конечно, хорошо, однако возникает вопрос целесообразности именно постоянной корректировки температуры теплоносителя. Зачастую можно встретиться с таким мнением, что необходимо и достаточно разовой подстройки системы в течение какого-либо периода, либо при резком изменении температуры наружного воздуха.

При этом регулировку можно производить вручную, и, используя различные системы дистанционного управления, избегать излишних «наворотов» в своих инженерных системах, упрощая их эксплуатацию.

Для того чтобы разобраться в данном вопросе подробнее, предлагаю перейти ко второй функциональной части погодозависимого регулирования – экономии энергетических ресурсов.

Конечно, если вы спросите – какой вид регулировки подачи теплоносителя будет самым энергоэффективным, то можно сразу, не задумываясь, ответить – автоматический. Тем самым можно сразу закончить данную статью. Но тут же возникает вопрос, не просто связанный с энергоэффективностью, а с тем, на сколько уменьшаются реальные затраты на выработку тепловой энергии от применения погодозависимой автоматики, и насколько данные меры целесообразны. Многие производители приводят различные цифры, говоря об экономии, однако реальных, подтвержденных расчетом или экспериментом данных, практически, не найти. Возможно, это связано с тем, что достаточно сложно заранее подсчитать, какой реальный эффект будет от данной системы, ведь в расчёт включается большое количество переменных. Все эти переменные связаны с реальным режимом эксплуатации системы водяного отопления и количеством часов пребывания людей в доме.

Таким образом, эффект от применения погодозависимого регулирования мы можем определить двумя способами. Первый способ это экспериментальный, второй – расчетный.

В данной статье мы как раз будем использовать метод номер два, и для этого зададимся исходными данными. Для примера возьмем дом (рис. 1), расположенный в Ленинградской области, имеющий конструктивные характеристики, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики здания

Наименование параметра, ед. измерения

Общая жилая площадь здания, м²

Площадь оконных проемов, м²

Площадь дверных проемов, м²

Характеристики ограждающих конструкций, толщина слоя, мм

Штукатурка, λ = 0,87 Вт/ м·K

Газобетонные блоки, λ = 0,14 Вт/ м·K

Утеплитель, λ = 0,053 Вт/ м·K

Облицовочная керамика, λ = 1 Вт/ м·K

Насыпка из щебня, λ = 0,26 Вт/ м·K

Плита железобетонная, λ = 1,11 Вт/ м·K

Пенополистирол, λ = 0,043 Вт/ м·K

Плитка, λ = 0,38 Вт/ м·K

Плита железобетонная, λ = 1,11 Вт/ м·K

Утеплитель, λ = 0,047 Вт/м·K

Доска, λ = 0,18 Вт/ м·K


Рис. 1. Фасад здания

Для начала определим расчетные тепловые потери нашего здания при температуре наружного воздуха tн = –26 °С. Для расчета тепловых потерь через каждую ограждающую конструкцию будем использовать формулу:

Qогр = k · A · (tвtн) · n · (1 + ∑β), Вт,

где k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²·K; А – площадь ограждающей конструкции, м²; tв и tн – температура внутреннего и наружного воздуха соответственно, °С; n – коэффициент уменьшения расчетной разности температур; β – коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери сверх основных.

Таким образом, величина максимального значения тепловых потерь при минимальной температуре наружного воздуха составит 14 891 Вт, или 14,9 кВт.

Однако за счет изменения температуры наружного воздуха процесс теплоотдачи переходит в динамику. Для того, чтобы оценить необходимую тепловую нагрузку для нашего здания, в зависимости от температуры наружного воздуха, предлагается произвести ряд расчетов, последовательно подставляя в исходную формулу переменные значения температуры наружного воздуха, в результате чего мы сможем получить зависимость, изображенную на рис. 2.


Рис. 2. Зависимость необходимой тепловой мощности от температуры наружного воздуха

Обратите внимание, что данный график имеет некоторый изгиб, что говорит о нелинейной зависимости температуры и мощности. Данная нелинейная зависимость будет у каждого здания своя за счет индивидуальных конструктивных особенностей.

Помимо представленной выше характеристики нам потребуются значения температур наружного воздуха в течение всего отопительного периода. Для этого воспользуемся архивом данных для Ленинградской области в период 2015–2016 г. Конечно, существуют нормы, исходя из которых каждый год в определенное время начинается отопительный период, однако, если мы рассматриваем частный дом, то он наступает, как правило, при первом резком похолодании. Проанализировав изменение температуры в течение года, был сделан вывод, что отопительный период предположительно начался 5 октября 2015 г. и закончился 30 апреля 2016 г. Таким образом, продолжительность отопительного периода составила семь месяцев, что вполне нормальный показатель для данного региона.

На рис. 3 представлен график изменения температуры воздуха в течение всего отопительного периода.


Рис. 3. Изменение температуры наружного воздуха в период с 5.10.2015 по 30.04.2016 в Ленинградской области

Заручившись исходными данными, переходим к расчету эффекта от применения погодозависимой автоматики.

Принцип работы данного вида регулирования следующий. Датчик температуры наружного воздуха фиксирует изменения температуры и посылает сигнал на контроллер. Контроллер обрабатывает полученную информацию и по определенному алгоритму вычисляет необходимую температуру теплоносителя в системе отопления. Сигнал от контроллера поступает на исполнительный механизм смесительного клапана, и тот, в свою очередь, открываясь или закрываясь, обеспечивает необходимую температуру теплоносителя в обслуживаемом контуре. Отметим, что при этом происходит качественная регулировка, при которой общий расход теплоносителя в системе остается постоянным, т.к. регулирование заключается в степени подмешивания горячего теплоносителя к остывшему. Снижение подмеса горячего теплоносителя приводит к повышению температуры теплоносителя, возвращаемого в греющий (котловой) контур. Это вызывает либо выключение горелки, либо снижение подачи топлива на горелку. Так образуется экономия энергоресурсов, которую и хотелось бы оценить.

Для непосредственного расчета зададимся следующими режимами работы системы отопления:

Первый режим работы – постоянная корректировка температуры теплоносителя по датчику наружного воздуха (автоматический режим).

Для расчета затраченной тепловой энергии мы будем вести расчет, учитывая изменения температуры наружного воздуха каждые три часа. Данный расчет будет произведен на каждый день в течение всего отопительного периода.

Второй режим работы – в данном режиме мы учтем изменения температуры наружного воздуха по дням в течение месяца. Предполагается, что это тот самый режим, когда у хозяина есть возможность вручную или удаленно подстраивать температуру теплоносителя каждый день. Логика данного регулирования следующая. При просмотре прогноза погоды или реальном ощущении холода человек выставляет необходимую температуру, но главным критерием будет являться не экономия ресурсов, а желание не замерзнуть. Однако при повышении температуры на 2–4 °С вероятность того, что хозяин сразу же пойдет прикрывать регулятор стремится к нулю.

Таким образом, расчет данного вида регулирования будет производиться по минимальной температуре наружного воздуха в течение дня. Расчет выполняется так же, для всех дней отопительного периода.

Третий режим работы предполагает собой ручную подстройку системы в момент резкого изменения температуры наружного воздуха. Для наглядности обратимся к графику, представленному на рис. 4.


Рис. 4. Тенденция изменения температуры наружного воздуха

Из графика видно, что в промежутке с 1 по 23 число включительно, температура наружного воздуха колебалась в диапазоне от –10 до –20 °С, имея среднее значение –15 °С. Затем тенденция пошла вверх, и мы наблюдаем среднее значение в районе +2,5 °С.

Очевидно, что именно в такой момент, любой здравомыслящий человек постарается снизить температуру теплоносителя тем методом, который ему доступен, к примеру, регулировкой мощности котла. Итак, при расчете третьего режима работы системы отопления мы будем задаваться минимальными значениями температуры наружного воздуха внутри тренда.

Четвертый режим работы – полное отсутствие какого-либо регулирования температуры теплоносителя. Предполагается, что система отопления работает на полной мощность в течение всего отопительного периода.

Читайте также  Требования к счетчикам газа для котельной

Результаты расчета потребленной тепловой энергии за отопительный период для различных видов регулирования сведены в таблицу 2 и график, представленный на рис. 5.

Таблица 2. Потребленная энергия в зависимости от способа регулирования

Автоматика погодного регулирования со смесительным клапаном.

Погодозависимая автоматика со смесительным трехходовым краном (клапаном) и циркуляционным насосом. В данной статье мы продолжаем разбор возможных вариантов схематических решений для реализации устройства погодозависимой автоматики в индивидуальном тепловом пункте (ИТП) или рамке управления многоэтажных жилых домов. На этот раз перед нами схема погодозависимой автоматики со смесительным трехходовым краном (клапаном) и циркуляционным насосом.

Принцип действия погодозависимой автоматики со смесительным трехходовым краном (клапаном) и циркуляционным насосом.

В данной схеме, регулирование температуры в системе отопления происходит за счет изменения (ограничения) расхода теплоносителя через трехходовой клапан и одновременно забора (подмеса) возвращаемой из системы отопления жилого дома сетевой воды при помощи сетевого или как его еще называют циркуляционного насоса и подачи уже разбавленной воды снова в систему отопления квартир. Главных элементов в данной схеме уже три – трехходовой клапан, насос и контроллер – компьютер. Именно контроллер постоянно, через определенные интервалы времени опрашивает датчики температуры теплоносителя, наружного воздуха и воздуха внутри квартир жилого дома (если они имеются), обрабатывает принятую информацию и в соответствии с введенной в него программой (в данном случае температурным графиком) формирует сигнал, дающий команду механизму трехходового клапана на открытие или закрытие.

Данное влияние контроллера корректирует величину открытия или закрытия проходного сечения клапана регулировки. Если в данной системе погодозависимого регулирования отсутствует датчик воздуха внутри квартир, то погодное регулирование осуществляется в соответствии с температурным графиком.

Погодозависимая автоматика с запорно-регулирующим клапаном и циркуляционным насосом.

И, наконец, последняя разновидность автоматики для поддержания температуры в квартирах жилых домов в зависимости от температуры на улице это погодозависимая автоматика с запорно-регулирующим клапаном и циркуляционным насосом.

Разберем принцип действия данной автоматики поддержания температуры в квартире, а вернее сказать во всем многоквартирном жилом доме.

Здесь регулирование температуры в отопительной системе происходит за счет изменения пропускной способности клапана и также как и в предыдущей схеме подмеса возвращаемой (обратной) сетевой воды из жилого дома при помощи циркуляционного насоса, установленного теперь уже на обратном трубопроводе отопительной системы. Принципиально, где будет установлен сетевой или циркуляционный насос, вообще то неважно, просто для двухходового клапана такая схема все-таки предпочтительнее из-за его конструктивных особенностей.

В процессе регулирования контроллер также периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя в отопительной системе дома, датчики воздуха в помещении (если они установлены) и датчик наружного воздуха. После обработки полученной информации контроллер формирует выходной управляющий сигнал, на открытие или закрытие исполнительного механизма двухходового клапана, при этом соответственно изменяется величина открытия или закрытия проходного сечения регулирующего клапана. При отсутствии датчика воздуха внутри помещения главным приоритетом регулирования также является поддержание температуры в помещении квартир по температурному графику.

Недостаток у схем регулирования с клапанами один – пропадание электроэнергии, подробнее о достоинствах и недостатках погодозависимых автоматик смотрите в статье о погодном регулировании с регулирующим элеватором .
Преимуществом схем погодного регулирования с клапанами перед регулирующим элеватором обычно называют глубину регулирования, хотя по нашему мнению такое преимущество спорное и может легко превратиться в недостаток, если например в ИТП имеется узел учета тепловой энергии, и его пределы измерения хуже пределов работы автоматики погодного регулирования. После установки автоматики погодного регулирования без согласования с энергоснабжающей организацией, такой УУТЭ на законных основаниях может быть признан некоммерческим, а значит, вместо экономии вы опять получите начисление оплаты за тепло по нормативу.

  • недостаточное давление на вводе в ИТП, менее 0,07 мПа
  • завышенное сопротивление внутренней системы отопления дома, более 5 м.вод.ст.
  • установка на отопительных приборах и стояках автоматической регулирующей арматуры, например фирмы «Danfoss»
  • использование независимой системы отопления через теплообменники.

Хочется также предостеречь жильцов, особо радеющих за экономию, схемы погодозависимой автоматики со смесительными клапанами нельзя использовать без насоса или с выключенным насосом. В режиме работы с выключенным насосом резко уменьшается прокачка теплоносителя через отопительные приборы, разница в температурах между температурами в отопительных приборах разных квартир порою достигает 45 градусов, вместо рекомендованных для экономичного режима работы погодозависимой автоматики двенадцати. И главное из-за отсутствия смешения в морозы температура в отопительных приборах первых по ходу квартир может достигнуть 115 и более градусов, что неминуемо, приведет к выходу из строя современных полипропиленовых труб, а также ожогам при случайных прикосновениях к отопительным приборам – это как минимум. При этом жильцы последних по ходу теплоносителя квартир будут сидеть в холоде.

Вот такая экономия, а по приборам будет все ОК. И главное если откажет обратный клапан на перемычке между прямым и обратным трубопроводом не только ваш дом, но и весь район может остаться без тепла. Теплоноситель не пойдет в квартиры, а вернется назад в котельную.

Мы разобрали возможные варианты схематических решений для реализации устройства погодозависимой автоматики в рамке управления многоэтажных жилых домов. В любом случае решение о выборе той или иной схемы погодозависимого регулирования температуры в квартирах жилого дома, и главное подбор оборудования следует поручить специалистам. Вам, как жильцам свое слово стоит сказать только при выборе проектирующей организации и типе оборудования – отечественное или импортное. Цена зависит именно от этого.

Все о ценах на проектные работы, приобретаемое оборудование и монтаж и наладку автоматики погодного регулирования в квартирах жилых домов на следующей странице.

Автоматическое погодозависимое регулирование котельной

Современную котельную сложно представить без систем автоматики, значительно упрощающих обслуживание установки и обеспечивающих безопасность. Современные инженерные разработки позволяют повысить эффективность систем отопления, что обеспечивает снижение негативных последствий для окружающей среды и повышение уровня комфорта в помещениях. Речь идет о погодозависимой автоматике, которая характеризуется способностью управления системами отопления. Она представляет собой комплекс устройств, контролирующих температурные параметры и, соответственно, расход топлива с учетом текущих изменений погодных условий.

Особенности установки

Управление системой осуществляется автоматически, а основой служат данные, полученные с температурных датчиков, которые устанавливаются снаружи зданий. Именно они реагируют на температуру на улице и передают информацию на контроллер.

Одной из особенностей монтажа такой автоматики является выбор места крепления температурных датчиков. На стене дома монтируется внешний датчик, при установке которого должны соблюдаться требования по его защите от ветра и негативного воздействия солнечных лучей. Часто для более корректной работы системы терморегулирования дополнительно устанавливаются датчики внутри помещений. Это позволяет учитывать особенности отапливаемых помещений: количество теплопотерь и т.д.

Преимущества погодозависимой автоматики

Автоматическое погодозависимое регулирование котельной позволяет пользователям при наступлении теплого времени года избежать чрезмерного нагрева помещения. В период похолоданий такая автоматика повысит температуру теплоносителя и не допустит снижения температуры внутри помещений, поддерживая ее на заданном комфортном уровне. Среди преимуществ системы можно выделить следующие:

  • Отсутствие влияния резких изменений наружной температуры воздуха на микроклимат в помещении.
  • Снижение количества вредных выбросов в атмосферу.
  • Экономия топлива – природного газа, дизельного топлива, пеллет, дров или сжиженного газа. Теплоснабжающая организация сможет значительно сократить свои расходы при использовании данной системы автоматики.
  • Отсутствие в необходимости постоянного ручного регулирования температуры воды в контуре системы отопления в случае изменения погоды.
  • Увеличение срока службы оборудования. При автоматическом погодозависимом регулировании режим работы котельной меняется более плавно, что снижает нежелательные нагрузки на оборудование.

Применение погодозависимой автоматики обеспечивает существенную экономию средств, получение максимального комфорта и длительный срок службы отопительного и сетевого оборудования.

В каких случаях необходима погодозависимая автоматика

Данная автоматика в современных котельных используется практически повсеместно. Она является неотъемлемой частью эффективной системы теплоснабжения, прежде всего в котельных центрального отопления, которые обслуживает несколько зданий. В некоторых старых котельных еще могут встречаться системы теплоснабжения, не оборудованные автоматикой погодозависимого регулирования. Как правило, это теплоисточники с морально и физически устаревшим оборудование, требующие замены или полной реконструкции.

Гарантия профессионализма — «Северная Компания»

«Северная Компания» имеет все возможности для проведения комплексной модернизации различной сложности с гарантией.

Наши специалисты работают как с крупными объектами, обслуживающими населенные пункты, так и с небольшими хозяйствами различных предприятий и учреждений.

Обратитесь по телефону (812)7777-9-88, электронной почте или лично в офисе, чтобы задать вопросы и заказать реконструкцию котельной под ключ!

Погодозависимое регулирование отопления

П одбирая себе котел, я обратил внимание, что многие модели способны анализировать наружную температуру воздуха и тем самым, оптимизировать затраты владельцев загородной недвижимости, на отопление. Вопрос показался мне интересным, и я решил посвятить статью этой теме. Вот о том, необходимо ли погодозависимое регулирование отопления в загородном доме, мы и поговорим в этой статье.

В настоящее время существуют различные, мнения о том, применять ли погодозависимое регулирование отопления в частном доме. Сегодня, практически во всех сферах человеческой деятельности мы можем встретить системы автоматизации, которые помогают человеку комфортно существовать. Однако возникает вопрос: всегда ли это будет целесообразно?

Читайте также  Котельные установки нормы в частных домах

Погодозависимая автоматика для систем отопления

В начале необходимо понять, какие функции выполняет автоматика в системе отопления. Отвечая на этот вопрос можно выделить две основных функции:

  • Обеспечение комфортных условий для проживающих;
  • Экономия тепловой энергии.

Погодозависимое регулирование отопления обеспечивает не только погодозависимая автоматика. Для обеспечения оптимальной температуры воздуха внутренних помещений необходим целый комплекс инженерных решений, а погодозависимая автоматика, является одной из существенных составляющих этого комплекса. Дело в том, что за параметры микроклимата в доме, как правило, отвечают комнатные термостаты. С помощью датчиков температуры внутреннего воздуха, они обеспечивают непосредственное регулирование системы отопления.

Но применение одних лишь термостатов не совсем оправдано, так как существует временная задержка между изменением температуры наружного воздуха и последующим изменением температуры в доме, а также инерционность самой системы отопления. Особенно это касается теплых полов. Влияние этих факторов приводит к тому, что система начинает работать в импульсном режиме с некоторым запозданием. Для того, чтобы этого не происходило и существует погодозависимая автоматика, включающая в себя контроллер, который по датчику температуры наружного воздуха будет постоянно корректировать температуру теплоносителя, т. е. будет происходить погодозависимое регулирование отопления.

Погодозависимое регулирование отопления

На первый взгляд все логично, но у меня возник вопрос о целесообразности именно постоянной корректировки температуры теплоносителя в системе отопления. Бытует мнение, что достаточно разовой подстройки системы отопления в течение какого-либо периода времени в случае резкого изменения температуры наружного воздуха.

В этом случае, регулировку можно производить вручную с использованием различных систем дистанционного управления, при этом избегая излишних «наворотов» в инженерных системах и тем самым упрощая их эксплуатацию. Для того чтобы в этом разобраться, давайте рассмотрим вторую функцию, для которой нужно погодозависимое регулирование отопления – экономию энергетических ресурсов.

Уверен, что не надо быть академиком, чтобы ответить на вопрос, какой вид регулирования подачи теплоносителя будет самым энергоэффективным. Естественно, что автоматический. Но сразу возникает вопрос, а на сколько уменьшаются затраты на выработку тепловой энергии если у вас применяется погодозависимое регулирование отопления, и насколько затраты на него целесообразны.

Эффективно ли погодозависимое регулирование отопления

Многие производители погодозависимой автоматики приводят различные доводы, говоря об экономии, однако реальных, подтвержденных расчетом или экспериментом данных, найти очень трудно. Вероятнее всего, это связано с тем, что достаточно сложно заранее подсчитать, какой реальный эффект будет от данной системы, ведь в расчете участвуют большое количество переменных. Все эти переменные связаны с реальным режимом эксплуатации конкретной системы водяного отопления, а также количеством часов пребывания людей в доме.

Эффективно ли погодозависимое регулирование отопления, можно определить двумя способами: экспериментальным и расчетным.

Так как, экспериментальный способ мне не доступен, я попробую применить расчетный метод. Для примера возьмем дом на рис. 1, имеющий конструктивные характеристики, приведенные в таблице ниже.

Фасад здания

Перед тем, как проводить расчет, необходимо определить тепловые потери дома при температуре наружного воздуха tн = –26 °С. Для каждой ограждающей конструкцию используем формулу:

k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²·K;

А – площадь ограждающей конструкции, м²;

tв и tн – температура внутреннего и наружного воздуха соответственно, °С;

n – коэффициент уменьшения расчетной разности температур;

β – коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери сверх основных.

Для этого дома, величина максимального значения тепловых потерь при минимальной температуре наружного воздуха составит 14 891 Вт, или 14,9 кВт.

Так как температура наружного воздуха постоянно изменяется, то и процесс теплоотдачи находится все время в динамике. Для того, чтобы оценить необходимую тепловую нагрузку для нашего здания, в зависимости от температуры наружного воздуха, необходимо произвести ряд расчетов, последовательно подставляя в исходную формулу переменные значения температуры наружного воздуха, в результате чего мы сможем получить зависимость, изображенную на графике ниже.

Зависимость необходимой тепловой мощности от температуры наружного воздуха

Данный график имеет некоторый изгиб, что говорит о нелинейной зависимости температуры и мощности. Данная нелинейная зависимость будет у каждого здания своя за счет индивидуальных конструктивных особенностей.

Но построения графика зависимости необходимой тепловой мощности от температуры наружного воздуха недостаточно. Еще потребуются значения температур наружного воздуха в течение всего отопительного периода. Для этого необходимо воспользоваться архивом данных температур той местности, где построен ваш дом за последние 2 года. Конечно же, существуют нормы, исходя из которых каждый год в определенное время начинается отопительный период, однако, если мы рассматриваем частный дом, то он наступает, как правило, при первом резком похолодании. На представленном графике видно, что отопительный период предположительно начался 5 октября 2015 г. и закончился 30 апреля 2016 г. Таким образом, продолжительность отопительного периода составила семь месяцев.

График изменения температуры воздуха в течение всего отопительного периода

Теперь у нас есть все данные для расчета эффективности применения погодозависимой автоматики.

Алгоритм работы данного вида регулирования состоит в следующем: датчик температуры наружного воздуха фиксирует изменения температуры и посылает сигнал на контроллер. Контроллер обрабатывает полученную информацию и по определенному алгоритму вычисляет необходимую температуру теплоносителя в системе отопления. Сигнал от контроллера поступает на исполнительный механизм смесительного клапана, и тот, в свою очередь, открываясь или закрываясь, обеспечивает необходимую температуру теплоносителя в обслуживаемом контуре.

При таком алгоритме происходит качественная регулировка, при которой общий расход теплоносителя в системе остается постоянным, т.к. регулирование заключается в степени подмешивания горячего теплоносителя к остывшему. Снижение подмеса горячего теплоносителя приводит к повышению температуры теплоносителя, возвращаемого в греющий (котловой) контур. Это вызывает либо выключение горелки, либо снижение подачи топлива на горелку. Так образуется экономия энергоресурсов, которую и хотелось бы оценить.

Для расчета рассмотрим режимы работы системы отопления:

Автоматический режим

При автоматическом режиме происходит постоянная корректировка температуры теплоносителя по датчику наружного воздуха. В этом случае, чтобы посчитать затраченную тепловую энергию необходимо вести расчет, учитывая изменения температуры наружного воздуха каждые три часа. Такой расчет делается на каждый день в течение всего отопительного периода.

Ручное программирование

В данном режиме учтем изменения температуры наружного воздуха по дням в течение месяца. Этот режим применяется тогда, когда у вас есть возможность вручную или удаленно подстраивать температуру теплоносителя каждый день. Алгоритм данного регулирования следующий, основываясь на прогнозе погоды или реальном ощущении холода, человек выставляет необходимую температуру, но главным критерием будет являться не экономия ресурсов, а желание получить комфорт. Следует учитывать, что при повышении температуры на 2–4 °С вряд ли вы сразу же пойдете прикрывать регулятор.

Таким образом, расчет данного вида регулирования будет производиться по минимальной температуре наружного воздуха в течение дня. Расчет выполняется так же, для всех дней отопительного периода.

Ручная подстройка системы

Этот режим работы предполагает собой ручную подстройку системы в момент резкого изменения температуры наружного воздуха. Для наглядности обратимся к графику, представленному на рисунке ниже.

Тенденция изменения температуры наружного воздуха

Из графика видно, что в промежутке с 1 по 23 число включительно, температура наружного воздуха колебалась в диапазоне от –10 до –20 °С, имея среднее значение –15 °С. Затем тенденция пошла вверх, и мы наблюдаем среднее значение в районе +2,5 °С.

Очевидно, что именно в такой момент, любой здравомыслящий человек постарается снизить температуру теплоносителя тем методом, который ему доступен, к примеру, регулировкой мощности котла. Итак, при расчете третьего режима работы системы отопления мы будем задаваться минимальными значениями температуры наружного воздуха внутри тренда.

Система не регулируется

Четвертый режим работы – полное отсутствие какого-либо регулирования температуры теплоносителя. Предполагается, что система отопления работает на полной мощность в течение всего отопительного периода.

Результаты расчета потребленной тепловой энергии за отопительный период для различных видов регулирования сведены в таблицу и график, представленный на рисунке ниже.

Потребленная энергия в зависимости от способа регулирования

График зависимости тепловой мощности от температуры наружного воздуха при различных режимах работы системы отопления

Далее мы можем подсчитать необходимое количество топлива:

Q – расход тепла за отопительный период, кВт·ч;

qн – низшая теплота сгорания газа кДж/м³;

Для расчета принимает среднее значение низшей теплоты сгорания для природного газа равной 38 231 кДж/м³ и среднее значение КПД котла равным 0,92.

Расчет финансовых затрат ведется путем умножения полученного объема топлива на величину стоимости 1000 м³ природного газа, взятого по данным розничных цен на газ за период анализа. Стоимость 1000 м³ газа составляла 5636,09 руб. Для определение среднемесячных затрат делим получившееся значений на количество месяцев в отопительном периоде:

Gr – необходимое количество топлива, м³;

B – стоимость 1000 м³ природного газа;

n – число месяцев в отопительном периоде.

Полученные результаты сведены в таблицу ниже.

Расчет экономии энергоресурсов при каждом виде регулирования

Из таблицы видно, что режим работы, при котором отсутствует регулировка, принят за 100 %. Экономия при полностью автоматическом режиме составила 64,4 %. Стоит отметить, что экономический эффект может быть еще выше если на термостатах есть режим работы по периодам присутствия/отсутствия жильцов, которые настраиваются индивидуально.

Читайте также  Монтаж дымососа в котельной

Рассчитаем срок окупаемости:

Зм – затраты на модернизацию системы отопления, руб;

No – количество месяцев в отопительном периоде;

Збр – затраты за отопительный период при отсутствии регулировки, руб;

За – затраты за отопительный период при наличии погодного регулирования, руб.

Как видим, в этом случае мероприятия по энергосбережению окупаются уже в течении первой половины отопительного периода.

В качестве резюме к этой статье, можно отметить, что погодозависимое регулирование отопления – это вполне оправданная мера, которая позволяет не только повысить комфорт проживания, но и сэкономить на затратах. Хочу сказать, что данный расчет был выполнен с учетом ряда допущений и предположений, однако все они были взяты в рамках адекватных значений, что позволяет оценить порядок цен. В любом случае погодозависимое регулирование отопления является полноценным оправданным решением. Если вам эта тема интересна, рекомендую почитать мои статьи о настройке теплого пола и регулировании радиаторного отопления в частном доме.

В следующей статье я расскажу о монтаже теплого пола.

Погодозависимая автоматика для систем отопления: принцип действия и настройка

В поисках путей снижения негативной нагрузки на окружающую среду ученые и инженеры разрабатывают новые способы повышения эффективности отопительных систем. Один из них- погодозависимая автоматика для систем отопления. Она позволяет управлять расходом топлива в отопительном котле с учетом текущих погодных условий, прогнозировать похолодание или перегрев в жилых помещениях и оперативно их компенсировать. При этом соблюдается разумный баланс между комфортными условиями проживания и экономией энергоресурсов.

Устройство и принцип работы автоматических систем

Система управления отоплением на основе текущих погодных условий состоит из нескольких основных компонентов:

  • управляющий контроллер;
  • датчики температуры;
  • элеватор, или регулирующий клапан с насосом.

Принцип работы контроллера основан на анализе данных с четырех температурных датчиков:

  • внутри дома;
  • снаружи;
  • на прямом трубопроводе;
  • на возврате.

При настройке контроллера погодозависимой автоматики задается алгоритм его работы. Он определяется в виде температурной кривой, выражающей зависимость температуры жидкости в контуре системы обогрева здания от наружной температуры.

У кривой есть две опорные, или базовые точки. Первая соответствует наружной температуре +20С, температура теплоносителя на входе и на выходе, а также в комнате также будет равна +20С. Вторая опорная точка соответствует температуре теплоносителя в выходном патрубке +80С, в этой точке при максимальном морозе в комнатах все равно будет +20С. Уклон соединяющей эти точки кривой зависит от качества термоизоляции строения, чем лучше утеплено здание, тем более отлогой будет кривая.

В долговременной памяти управляющего компьютера содержится несколько таких алгоритмов, при настройке из них выбирают наиболее подходящий к климатической зоне и конструкции дома.

Внутренний датчик монтируют в помещении, имеющем среднюю температуру по дому. Оно должно быть защищено от сквозняков и прямых солнечных лучей. Как правило, такими комнатами становятся спальни.

Как выглядит погодозависимая автоматика для систем отопления

Активация режима обучения позволяет контроллеру накапливать данные о суточном и недельном изменении температуры и формировать собственные, приспособленные к конкретному дому и климатической зоне алгоритмы управления режимом работы котла.

Система задает среднюю, эталонную температуру в доме. Локальная температура в каждом помещении поддерживается с помощью балансировки системы отопления и локальных либо привязанных к местным отопительным контурам термостатов и регулировочных клапанов.

Методика управления погодозависимой автоматикой

Управление отоплением на основании показаний датчиков температуры только внутри дома означает большую инерционность. При резком похолодании, особенно при качественной теплоизоляции, снижение температуры в доме произойдет с заметной задержкой. Когда автоматическая система управления отреагирует, ей придется запускать котел на максимальной мощности, чтобы скомпенсировать падение температуры. При потеплении будет наблюдаться обратный эффект- котел будет выведен на режим малой мощности с запозданием, а в доме наступит жара.

Погодозависимая автоматика управляет работой системы отопления с учетом показаний четырех датчиков. Это позволяет достичь существенной (до 20%) экономии энергоресурсов за счет заблаговременного плавного изменения температурного режима. При этом практически полностью исключаются:

  • работа котла в режиме максимальной мощности;
  • вредные выбросы в атмосферу на этом режиме;
  • заметные перепады температуры в доме;
  • неоправданный перерасход топлива при похолодании или потеплении.

Эффективность работы такой системы управления отоплением сильно зависит от выбора т.н. эталонной комнаты, в которой будет установлен внутренний датчик. Если установить его, например, в гостиной, то во время приема гостей, да еще если хозяин решит растопить камин, температура в помещении (и на датчике) резко возрастет. Система воспримет это как управляющий сигнал и снизит мощность котла. А в это время на улице может ударить мороз, в результате чего во всем доме похолодает.

Далее, если гостям станет жарко, они решат открыть окно и проветрить комнату, система воспримет это как сигнал к выведению котла на большую мощность. В комнате станет тепло, а во всем доме – слишком жарко.

Во избежание подобных ситуаций следует тщательно выбирать место для монтажа внутреннего датчика.

Для погодозависимой автоматики для системы отопления нужно правильно подобрать место

При использовании метода прямого контроля инерционность системы чрезвычайно мала, и она мгновенно реагирует на изменение температурного режима коррекцией мощности бойлера. Это не всегда удобно, и поэтому в работу системы вводят дополнительную задержку, чтобы сглаживать эффект от незапланированных кратковременных перепадов внутренних температур.

Управление контроллером осуществляется либо кнопками с его панели, либо с помощью сенсорного дисплея. Современные системы имеют выход в сеть Интернет, ими можно управлять с планшета или смартфона с помощью мобильного приложения. Доступ возможен как из самого дома, так и из дальней поездки. Владелец может изменить алгоритм работы системы, выбрать другую базовую кривую, задать другие базовые значения для внутренней температуры или изменить такую температуру для отдельно взятого помещения.

Преимущества и недостатки

Поскольку обходится такая система недешево, то нужно точно знать, какие же преимущества она даст владельцу, решившемуся на установку. Среди них:

  • возможность поддерживать постоянную температуру в доме независимо от резких изменений внешней температуры;
  • достигается заметная экономия топливных ресурсов;
  • заблаговременное управление мощностью котла исключает его функционирование на предельных режимах;
  • снижаются вредные выбросы в атмосферу, особенно заметные на предельных режимах;
  • повышается ресурс работы отопительного оборудования.

Особенная заметна экономия энергоресурсов в многоквартирных домах с большой площадью обдуваемых ветром фасадов.

Существуют у системы и недостатки:

  • высокая цена;
  • сложность с выбором места установки внутреннего датчика и тонкой настройкой балансировкой отопления;
  • необходимость привлечения специалистов для ремонта и периодического обслуживания.

Сфера использования

В небольших и средних частных домах такие системы имеет смысл ставить, если владельцы часто и подолгу отсутствуют. При постоянном проживании проще подойти к колу (или войти в приложение на смартфоне) и подкорректировать мощность в случае похолодания, сильного ветра или потепления.

В крупных коттеджах, особняках, многоквартирных, коммерческих или общественных зданиях автоматизация управления отоплением на основе погодозависимого контроллера становится насущной необходимость. В общественных зданиях с большой площадью остекления удавалось добиваться двукратной и более экономии энергоресурсов, затрачиваемых на отопление.

Рекомендуется применять такие системы и в централизованных котельных, обслуживающих несколько территориально распределенных объектов.

Особенности установки

Погодозависимая автоматика имеет ряд особенностей установки. Главные из них- это выбор места монтажа внешнего и внутреннего датчика температуры.

Внешний датчик монтируют так, чтобы он был защищен от прямых солнечных лучей. Он также не должен быть закрыт от ветра какими-либо строительными конструкциями. Чаще всего выбирают северо-восточную сторона здания, на высоте приблизительно метр-полтора от земли. Датчик должен быть вынесен со стены дома, чтобы теплопотери не влияли на его показания.

Внутренний датчик устанавливают в так называемом эталонном помещении. В нем должна быть средняя по дому температура, и колебания ее должны быть минимальными. В помещении не должно находится много людей, нежелательно пользоваться камином. Оно не должно находиться под прямыми солнечными лучами или рядом с входной дверью. Лучше всего под эти условия подходит спальня или детская комната.

Внутренний датчик нужно монтировать в эталонном помещении

Если в частных домах система напрямую управляет мощностью котла, то в больших многоквартирных или общественных зданиях система управляет работой возвратного клапана, пускающего большую или меньшую часть отработанного теплоносителя снова в отопительный контур.

Правила эксплуатации

При эксплуатации необходимо соблюдать все требования и рекомендации завода- изготовителя. В современные системы встраиваются средства самодиагностики, и они сами могут сообщить владельцу о возникших неполадках. Это не отменяет необходимости периодических осмотров и профилактических работ. В ходе профилактики следует проверять надежность крепления и чистоту датчиков, особенно внешнего, и тестировать исполнительные механизмы системы. В ходе ежеквартальной профилактики удобно также менять сезонный алгоритм работы устройства.