Большая часть территорий, населенных человечеством, обладает холодным климатом, поэтому вопросы отопления жилых помещений всегда будут актуальными. Особенно остро этот вопрос стоит в северных странах, где температуры окружающей среды порой достигают до –40°С.
В относительно теплом климате, где продолжительность отопительного сезона не превышает 2-3 месяцев, затраты на отопление жилых помещений также составляют значительную часть бюджета хозяев. Поэтому вопросы экономии энергии, а, следовательно, и финансов, всегда будут актуальными. Рассмотрим современные способы отопления с применением автоматики, позволяющей значительно эти расходы сократить.
Устройство современных комплексов отопления в зависимости от применяемой в них автоматики, подразделяются на три класса: начального, среднего и продвинутого уровня.
В схемах отопления начального уровня автоматика очень простая: функцию контроля выполняет обыкновенный термостат. Он же осуществляет и включение нагревательных элементов системы отопления. Недостаток подобной схемы заключается в том, что осуществляется лишь контроль теплоносителя и не учитывается распределения тепла по помещению.
Автоматика систем отопления среднего уровня, как правило, более продвинутая. Она включает в себя широкий спектр устройств контроля и управления: от комнатных измерителей, регулирующих подачу тепла в каждое отдельное помещение, до систем отопления, учитывающих условия не только внутренней, но и внешней среды.
Системы отопления продвинутого уровня содержат автоматику, позволяющую осуществлять глобальный контроль тепла во всем помещении с возможностью создания микроклимата в каждой комнате; эта автоматика анализирует не только температуру теплоносителя, внутренних помещений и окружающей среды, но и способна адекватно реагировать на любые их изменения.
В двух последних уровнях находит применение погодозависимая автоматика для систем отопления.
Общие принципы построения погодозависимых систем отопления
Отопительные комплексы с автоматическим управлением создаются для того, чтобы обеспечить уютные условия в жилых помещениях и при этом сократить затраты на топливо или любой другой вид энергии. Погодозависимая автоматика в данном случае используется для правильной реакции системы отопления на изменение условий окружающей среды, а именно:
- температуры;
- влажности;
- направления и скорости ветра;
- прочих факторов.
Кроме того, современная погодозависимая автоматика для систем отопления учитывает изменения всех вышеуказанных факторов и пытается «предугадать» возможные диапазоны их изменения на несколько часов вперёд.
Основой погодозависимых средств автоматики является специальное устройство – погодный регулятор. В его функции входит изменение температуры теплоносителя в системе отопления или поддержание её в нужном диапазоне в зависимости от того, какая температура имеется снаружи помещения в данный момент. Для нормального функционирования погодного регулятора он должен быть оснащён датчиками, расположенными на внешней стороне дома. Как правило, датчики погодозависимой автоматики для системы отопления располагаются на северной стороне дома в тени.
Преимущество подобного расположения датчиков позволит более быстро среагировать на изменения климатических условий, нежели это произойдёт с применением внутрикомнатных датчиков или же термостата, расположенного в непосредственном контакте с теплоносителем системы отопления.
Иногда подобные системы оснащаются датчиками ветра и освещенности для более точного определения условий внешней среды. Они различают разные уровни освещенности и скорости ветра – каждый из этих факторов может повлиять на интенсивность работы отопительного котла. Чтобы реакция регулятора на изменение этих факторов была адекватной, система нуждается в точной настройке, на которую может уйти до нескольких дней.
Другим важным элементом погодозависимой автоматики для систем отопления является тепловой регулятор контура с его схемой управления, осуществляющий регулируемую подачу тепла по площади всего помещения. Контроль температуры в помещении или его частях осуществляется, как правило, при помощи комнатных термостатов или иных датчиков (инфракрасных, пирометрических и т.п.)
Функционирование погодозависимой автоматики
В погодозависимой автоматике для систем отопления применяются современные аппаратно-программные комплексы и сложные алгоритмы, обеспечивающие высокую эффективность с минимумом затрат.
Алгоритм расчёта, применяемый в погодозависимой автоматике, использует значения температуры окружающей среды, исходя из которой, микропроцессорная схема управления отоплением формирует необходимое воздействия для теплового регулятора, приводящее к повышению или понижению температуры теплоносителя. При этом программа работает таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную экономию топлива или электроэнергии.
Погодозависимая автоматика предусматривает поддержку источника теплоты (как правило, это газовый или электрический котёл) в оптимальном диапазоне, соответствующем комфортной температуре. При таком отоплении достигается существенная экономия средств на топливо, поскольку тепловыделение, и, следовательно, тепловые потери, значительно снижаются.
Если бы погодозависимая автоматика отсутствовала в системе отопления, то в котле поддерживалась бы исключительно высокая температура, так как отработанные газы на 200-300 градусов горячее воздуха в комнатах; таким образом, в процессе бесконтрольного сжигания топлива большое количество энергии попадает в окружающую среду и на нагрев помещения не идёт.
При установке погодозависимой автоматики нагретость теплоносителя в системе отопления всегда поддерживается на минимальном уровне, обеспечивающим комфортные условия в помещении. Как следствие, в атмосферу уходит значительно меньше полученного при сгорании топлива тепла.
Алгоритм работы погодозависимой автоматики может выглядеть следующим образом:
- выбирается зависимость температуры теплоносителя от внешней. Эти зависимости формируются погодозависимой автоматикой системы отопления заранее, по результатам проведенных испытаний. При этом учитывается, что дом имеет определенную тепловую инерционность и правильность выбора той или иной кривой нагрева может быть проверена только через некоторое время;
- по этой зависимости погодозависимой системой автоматики формируется температура теплоносителя, для обеспечения комфортных условий в помещении (например, 20°С); если необходимы большие значения, то производится сдвиг кривой нагрева вверх;
- производится контроль тепловыделения в помещении при помощи комнатных датчиков и в случае её несоответствия она увеличивается или уменьшается.
Неравномерность обогрева различных комнат в помещении приводит к тому, что погодозависимая автоматика для систем отопления ориентируется либо по комнате с самой низкой температурой, либо (если позволяют возможности отопления) управление тепловым контуром осуществляется так, чтобы котел обеспечивал температуру на 1-2°С больше установленной, но распределение тепла осуществлялось непосредственно «на местах», в каждой комнате отдельно. Подобная схема обладает небольшим переизбытком мощности, однако благодаря этому создаются более комфортные условия. Увеличение затрат при этом не превышает 0.1-0.5%.
Работа регуляторов устроена таким образом, что они реагируют на изменения внешних условий не мгновенно. Если бы изменение каждого фактора (температуры, освещенности или скорости ветра) сразу же приводило к изменению режима работы котла, система бы работала некорректно. Кратковременные изменения подобных факторов компенсируется теплом, которое накоплено в жилых помещениях. Потребитель может задавать время, которое необходимо для наступления комфортных условий в доме, а регулятор сам определит все необходимые задержки между изменениями внешних условий и режимом работы котла.
В настоящее время управление погодозависимой автоматикой для систем отопления может выполняться с панели управления, или с помощью удаленного доступа (по мобильному телефону, через интернет).
Заключение
В настоящее время существует множество устройств подобного типа. Этот рынок относительно молод и продолжает развиваться ускоренными темпами; на нём появляется устройства, способные анализировать всё больше и больше факторов, влияющих на климат в жилых помещениях.
Погодозависимая автоматика для систем отопления – это серьёзное капиталовложение. Однако, с первых же месяцев его эксплуатации, подобный способ отопления начнёт экономить топливо или электричество. Полная окупаемость устройств с погодозависимой автоматикой для отопления происходит через 3-5 лет их эксплуатации. Кроме того, применение погодозависимых устройств автоматики в современных отопительных комплексах способен значительно улучшить комфорт в жилых помещениях.
