Управление водяным теплым полом: блок управления, автоматика

Система теплого водяного пола сегодня является одним из самых популярных средств дополнительного обогрева в частных домах. По сравнению с электрическими напольными матами такие коммуникации обходятся дешевле в плане расхода теплоносителя, но зато требуют больших усилий для технического устройства. Организация системы управления водяным теплым полом является ключевым этапом монтажных мероприятий, предусматривая выполнение целого ряда электротехнических и пуско-наладочных операций.

Структура водяного пола

Типовую систему пола с водяным обогревом можно условно разделить на две части, одну из которых составит непосредственно отопительный блок, а вторую – контрольно-управляющая инфраструктура. Рабочая часть с теплоносителем содержит следующие элементы:

• Подложка на черновой поверхности, которая образует конструкционную основу для укладки контуров распределения тепла.
• Гидроизоляция с демпферной лентой.
• Теплоизоляция, которая препятствует уходу тепла в тыл.
• Теплопроводящие трубы.
• Финишный слой конструкционного покрытия.

Регуляция работы теплопроводящих контуров обеспечивается посредством узла управления водяным теплым полом, который также состоит из нескольких функциональных частей, заслуживающих отдельного внимания.

Устройство управляющего узла

В комплектации теплового пола с водяным трубопроводом поставляется смесительно-нагревательный узел, который в зависимости от конструкции может подключаться к одному или нескольким отопительным контурам. Его основу формирует нагревательный элемент мощностью от 1000 до 1500 Вт, коллекторная группа и циркуляционный насос. В дополнение к этому узлу можно подключать интеллектуальную систему управления водяным теплым полом.

Совет от специалистов: систему регуляции следует делать как можно более сегментированной с точки зрения уровней подключения запорной арматуры. Это значит, что управление должно обеспечиваться и механическими элементами контроля, и термостатом в комбинированном варианте. Причем запорно-пусковую арматуру желательно размещать по всем контурам в отдельном порядке, что сделает систему более громоздкой, но зато повысит надежность управления в аварийных режимах.

Функция циркуляционного насоса

Рабочий процесс водяного пола начинается с доставки воды из центрального водопровода и повышения ее температуры в нагревателе. Далее уже готовый теплоноситель необходимо распределить по проложенным контурам. Эту задачу и выполняет циркуляционный насос. В системе управления водяным теплым полом у данного оборудования есть свои вспомогательные задачи, выходящие за рамки регуляции скорости распределения потоков. К примеру, насос может обеспечиваться датчиками расхода воды, фиксировать критические показатели давления и в некоторых конфигурациях выполнять задачи запорной арматуры. Этот набор функций зависит от устройства насоса и способа его размещения. К слову, комплексные системы, в которых один узел управления охватывает несколько отопительных систем (бойлеры, радиаторы, ГВС), имеют в составе несколько циркуляционных насосов для обеспечения достаточной мощности распределения в нескольких зонах доставки теплоносителя.

Управление с сервоприводом

Механическая контрольно-управляющая инфраструктура сегодня реализуется на базе сервопривода, позволяющего регулировать потоки теплоносителя путем закрытия и открытия коллекторных вентилей. Существует два типа данных регуляторов – с нормально закрытым и нормально открытым клапаном. Разница между ними заключается в принципе взаимодействия устройства с электрическим напряжением. В системе закрытого типа клапан открывается только при подаче напряжения, а нормально открытый механизм контроля закрывается, когда подается аналогичный электрический сигнал.

Наибольшее распространение получили системы управления водяным теплым полом сервоприводом с датчиком температуры, которые позволяют в одном механическом узле отслеживать и показатели нагрева. Однако дополнение опцией термометра носит скорее косметический характер, так как в автоматических термостатах такие же датчики реализуются с более широким функционалом. Сама по себе концепция механического регулятора с интегрированными приборами измерения устарела.

Но так ли хорош принцип управления водяным теплым полом с сервоприводом без датчика температуры? Несмотря на отсутствие функции температурного индикатора, приводной механизм вполне может выполнять основную задачу, принимая сигналы о температурных показаниях от термостата. Главное, что должен выполнять сервопривод – это точная механическая регуляция состояния клапанов.

Блок управления для водяного пола

Базовый электронный компонент управления, обеспечивающий эргономичное взаимодействие пользователя с функционалом водяного пола. В основу данного блока заложен принцип регуляции температуры воды, который реализуется за счет нагревательного элемента. В отзывах об управлении водяным теплым полом через температурные регуляторы многие подчеркивают удобство работы с моделями, обеспеченными ЖК-дисплеем и сенсорными кнопками. Обычно электронные термостаты критикуют за низкую точность регуляции даже по сравнению с механическими аналогами, однако современные модификации блока управления позволяют осуществлять настройку вплоть до 1 градуса.

Реализация автоматики

Системы автоматического управления являются своего рода надстройкой на электронных термостатах, расширяющей их базовые возможности. Ключевое отличие автоматической регуляции заключается в возможности автономной эксплуатации системы. В частности, современные регуляторы работают по принципу пропорционально-интегрального управления, что означает независимый учет и принятие решений об установке температурного режима на основе текущих исходных данных по температуре и давлению. Вместе с этим сохраняется и полный инструментарий контролирующих функций со стороны пользователя. Наряду с прямой механической или электронной регуляцией владелец может использовать средства дистанционного управления водяным теплым полом с телефона по каналу Wi-Fi или по сотовой связи. Сам же автоматический термостат может вести статистику показателей по сезонам, делая прогнозы о возможных будущих изменениях в настройках по заданным алгоритмам.

Управление в системе Fibaro

Компания Fibaro предлагает специализированное решение для управления функциями водяного пола в виде комплекта Z-Wave. Система включает в себя контрольную панель, термостатический блок и программный ПИД-регулятор, в котором можно настраивать график работы напольного обогревателя по дням и неделям в определенных режимах. Разумеется, никуда не девалась и функция интеллектуального контроля температурного режима, которая выполняется на основе информации комплектного датчика на проводе. К рабочим особенностям системы управления водяным теплым полом от Fibaro можно отнести расширенные возможности охлаждения и опцию «Антифриз», которая активизирует нагрев автоматически, даже если он был выключен принудительно. Эта возможность реализована из соображений безопасности, так как при определенных (крайне низких) температурах возможна заморозка контуров с теплоносителем.

Управление в системе Danfoss

Производитель отопительного оборудования и комплектующих Danfoss также предлагает специальные комплекты для управления напольным обогревом. В данном семействе особенно удачно реализуются механическая инфраструктура организации водяного отопления с узлом смешения и коллекторной группой. Это решение подойдет для домов, где планируется организовывать комплексный обогрев вместе с радиаторами. Техническую основу для управление водяным теплым полом Danfoss представляет распределительная гребенка, к которой подключается узел смешения. Такая конфигурация выгодна тем, что в процессе эксплуатации пола оптимальная температура работы теплоносителя составляет 35-40 ˚С. В процессе смешивания горячей воды от котла и отработанных охлажденных потоков от радиаторного блока достигается оптимальный режим нагрева, не требующий корректировки. Конкретные параметры пользователь также устанавливает с помощью электронного термостата, в том числе идущего в комплекте с водяным полом.

Управление через контроллер Arduino

Использование контроллеров себя оправдывает в домах, где предусматривается многофункциональное управление целыми группами отопительных систем. Программатор микроконтроллера Arduino является наиболее приемлемым для использования с бытовыми устройствами напольного обогрева. Посредством специальных настроек пользователь составляет алгоритм управления с учетом перечня входных показателей. В современных системах такого типа широко используются и возможности регуляции в удаленном режиме. Так, управление водяным теплым полом Arduino можно организовать через тот же смартфон, скачав соответствующее приложение для Android с графическим интерфейсом. В числе основных задач, которые можно решить посредством такого инструментария, следующие:

• Установка температуры и ее регуляция.
• Мониторинг данных, которые исходят от температурных датчиков.
• Информирование о техническом состоянии системы.
• Включение аварийных режимов с сигнализацией при обнаружении признаков утечки или нехарактерного изменения основных рабочих показателей.

Монтаж управляющего узла

Устройства регуляции желательно размещать как можно ближе к месту эксплуатации обогревательного трубопровода. Крепежные операции с помощью комплектного набора фиксаторов и монтажных панелей несложно выполнить без помощи специалистов, своими руками. Управление водяным теплым полом может осуществляться и от монтажного шкафа, и дистанционно. Поэтому важно заранее продумать наиболее удобные места установки с точки зрения доступа. При этом не рекомендуется монтировать узел с коллекторной группой прямо к несущим конструкциям, так как работа теплого пола способствует распространению вибраций и шума. Желательно крепить систему шурупами к установочной панели через демпферную прокладку, которая будет гасить колебания и звуковые эффекты.

Проверка системы на герметичность

Перед первым пуском напольного обогревателя в работу следует испытать его на герметичность, то есть наличие возможных протечек. Для этого необходимо порядка 5-10 мин удерживать систему под давлением, в 1,5 раза превышающим нормальные рабочие показатели. При этом максимальное значение не должно превышать 3 бара. Если за этот промежуток времени давление не превысит 0,2 бар, это значит, что в соединениях нет течи. В зависимости от опционала конкретной системы управления водяным теплым полом, о критических перепадах давления может сообщать и автоматика через специальные индикаторы. Причем функции оповещения допускают и возможность включения в общие сигнализационные комплексы дома.

Заключение

Практика снабжения отопительных систем «умными» регуляторами и контроллерами существенно повысила комфортность эксплуатации оборудования. Достаточно вспомнить о возможности управления водяным теплым полом с телефона на расстоянии, чтобы оценить степень технологического развития термостатов. Но не только по причине удобства стали популярны автоматические системы управления. Оптимизация рабочих процессов также способствует экономии энергии и повышает уровень безопасности системы. Другое дело, что по-прежнему остается и фактор пользовательского влияния, от которого зависят алгоритмы работы программаторов и контроллеров для водяного пола.