02.01.2009

Автоматизированная котельная.

От автора

В данной публикации описывается один из простых методов автоматизации котельной и технологической сигнализации. Общую котловую автоматизацию котельной можно использовать с котлами таких фирм производителей как RIELLO, ACV, FERROLI и других производителей котлов с термостатическими пультами управления. Котлы таких фирм как BUDERUS, WIESSMANN и подобные им в данной автоматизации не нуждаются. А вот технологическую сигнализацию можно использовать во всех котельных.
С удовольствием рассмотрю другие схемные решения и отвечу на вопросы.
Куликов В.Н. E-mail: [email protected]

Автоматизированная котельная

1. Вводная часть.

В настоящее время большой популярностью в мире пользуются автоматизированные котельные, которые могут работать без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Для этого в автоматизированных котельных кроме обязательной котловой автоматики должна быть:

1. Общекотловая автоматика - которая должна в отсутствии людей управлять всей котельной, т.е.:
- автоматически производить ротацию (попеременную работу) котлов;
- при отключении котла его насос должен работать еще примерно 20мин.;
- автоматически производить ротацию (попеременную работу) насосов отопления, вентиляции, горячего водоснабжения (технологического процесса);
- в зависимости от нагрузки автоматически включать (отключать) дополнительный котел;
- автоматически поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе котла (заданную заводом изготовителем котла);
- автоматически осуществлять подпитку системы при понижении давления теплоносителя;
- автоматически поддерживать температурный график теплоносителя в системе отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, технологического процесса.

2. Технологическая сигнализация - которая должна фиксировать все аварийные ситуации и выдавать световую и звуковую сигнализацию. В технологическую сигнализацию входят сигналы:
- утечка газа (Метан);
- появление угарного газа (СО2);
- понижение либо повышение давления газа (выход за уставки);
- понижение либо повышение давления теплоносителя (выход за уставки);
- понижение, повышение (выход за уставки) либо пропадание фазы питающей сети;
- аварии котла N1-n;
- пожара;
- охраны;
При появлении на технологической сигнализации любого сигнала, кроме аварии котла N1-n и сигнала охраны - должно произойти экстренное отключение газового электромагнитного клапана.

3. Удаленная диспетчеризация - которая должна дублировать состояние технологической сигнализации в помещении дежурного и включать звуковую и световую сигнализацию.

Это обязательный минимум, который необходимо отслеживать, независимо от питающей сети.

2. Автоматизация гидравлической схемы

В настоящее время современные гидравлические схемы котельных делают с гидравлическим распределителем (см. рис.1). Это очень оригинальное решение, которое позволяет дешево и просто отделить котельную от нагрузок, т.е. котельная "живет своей жизнью", а нагрузки "живут своей жизнью". Это приводит к экономной и долговременной работе котельной и системы в целом. Об этом много написано в специализированных газетах и журналах типа "АВОК" (см.: http://www.abok.ru).

Рис. 1

Минимальная автоматизация данной гидравлической схемы напрашивается сама, т.е. для поддержания температуры теплоносителя на обратном трубопроводе котла достаточно установить электроконтактный датчик температуры (см рис 2 или http://www.rele.ru/catalog/trm11.htm), с уставкой в 55оС (задается производителем котла). Когда температура на обратном трубопроводе котла меньше 55оС датчик температуры Dt1 своими контактами блокирует (отключает) работу нагрузок и котельная работает сама на себя. При повышении температуры на обратном трубопроводе котла выше 55оС датчик температуры Dt1 включает нагрузки котельной. Т.е. датчик Dt1 стремится поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе котла не ниже 55оС.

Рис. 2

При данной автоматике, первоначально будет происходить затухающий процесс включения и отключения нагрузок до тех пор, пока котельная и нагрузки ее не войдут в свой температурный режим. Период и время затухающих температурных колебаний зависит от протяженности внешних тепловых сетей и от объема воды в системе нагрузок.

Второй электроконтактный датчик температуры Dt2 на обратном трубопроводе котла, следует установить с уставкой 70оС. Когда температура на обратном трубопроводе котла не более 70оС датчик температуры Dt2 своими контактами включает в работу второй котел. Т.е., датчик температуры Dt2 с уставкой 70оС, стремится поддерживать температурный график теплоносителя котельной в подающей линии (Т1) 90оС, а в обратной линии (Т2) 70оС. Что соответствует более стабильному и расчетному температурному графику работы котельной.

Количество показов: 8499

Эдуард Сафиулин, инженер ОВЕН

Компания ОДОРАНТ создала но-вую автоматизированную систему управления модульной котель-ной на базе двух водогрейных котлов ИШМА-100. Система была реализо-вана на базе приборов ОВЕН, а специалисты компании ОВЕН оказывали при внедрении проекта расширенную техническую поддержку, в частности, при разработке программных модулей в среде CoDeSys.

Основной деятельностью пред-приятия ОДОРАНТ (г. Смоленск) яв-ляется разработка, создание новых, а также модернизация устаревших систем автоматического управления котельных, включающих в себя, как правило, несколько водогрейных котлов. До недавнего времени ор-ганизация использовала приборы ОВЕН только с жестко прописанной логикой (ТРМ1, 2ТРМ1, ТРМ10, ТРМ12, ТРМ32, САУ-МП и т. п.). Эти приборы имеют неоспоримые преимущества, подтвержденные временем - надеж-ность, простота настройки, удобство эксплуатации, удобная система нави-гации с быстрым доступом к нужно-му параметру.

Однако современный уровень развития производства и технологий диктует все новые требования не только к оборудованию, но и к системам управления: это, как минимум, расширенный функционал, возможность смены алгоритма уп-равления и эксплуатации удаленных объектов, создание распределенных систем управления с элементами реконфигурации контуров управления и диспетчеризации контролируемых параметров. Наиболее подходящие для этих целей - приборы со свобод-но программируемой логикой, напри-мер, такие как контроллер ОВЕН ПЛК.

АСУ модульной котельной

Компания ОДОРАНТ создала но-вую автоматизированную систему управления для модульной котель-ной на базе двух водогрейных котлов ИШМА-100. Система была реализована на базе приборов ОВЕН (рис. 1) следующей комплектации:

• программируемый логический конт-роллер ПЛК100.24.К-М ;
• блок питания БП30Б-Д3 ;
• датчики температуры ДТС3225-РТ100.В2 и ДТС125-50М. 2.60;

Включенные параллельно в отопи-тельный контур котлы могут работать как совместно, так и поочередно - в зависимости от температуры наружно-го воздуха. На каждом из котлов име-ется встроенная автоматика, которая контролирует работу газовых горелок и поддерживает температуру теплоно-сителя в соответствии с заданной уставкой. Управление котельной может вестись как с панели оператора ОВЕН ИП320, которая находится непосредс-твенно на объекте и установлена на щите автоматики, так и с удаленного компьютера по интерфейсу Ethernet. На мнемосхеме (рис. 2), созданной в среде CoDeSys, графически отобража-ется состояние основного оборудо-вания котельной в режиме реального времени.

Режимы управления модульной котельной

При подаче питания автоматика по умолчанию устанавливает ручное управление с одновременным вклю-чением прибора контроля загазо-ванности помещения. Режим ручного управления используется исключи-тельно для проверки работоспособ-ности оборудования котельной при пуско-наладочных и регламентных работах.

Переход в автоматический ре-жим возможен только после розжи-га горелки одного из котлов. В этом режиме осуществляется автомати-ческое регулирование температуры воздуха в отапливаемом помещении по двухпозиционному закону в соот-ветствии с уставкой, предваритель-но заданной оператором.

Эмпирическим путем было уста-новлено, что при понижении темпера-туры наружного воздуха ниже минус 10 °С мощности одного котла уже недоста-точно для поддержания температуры воздуха в помещении на уровне от +20 °С и выше. В этом случае произво-дится запуск второго котла.

В режиме автоматического уп-равления возможно проведение следующих операций:

• автоматическое поддержание тем-пературы воздуха в отапливаемом помещении;
• включение/выключение второго котла;
• закрытие клапана подачи газа;
• штатный останов котельной.

Большое значение для обеспече-ния бесперебойной работы любой ав-томатической системы имеет постоян-ный мониторинг состояния датчиков. В случае их неисправности система переводится в состояние ОСТАНОВ_КОТЕЛЬНОЙ. При этом программа пользователя производит идентифи-кацию текущей ошибки, код ошибки записывается в соответствующий ре-гистр ПЛК с последующим выводом полученной информации на панель оператора ИП320.

Система аварийной сигнализации

Сигналы аварийной сигнализации подразделяются на критические и некритические. При возникновении первых система управления котель-ной осуществляет перевод оборудования в состояние ОСТАНОВ_КОТЕЛЬ-НОЙ, а кнопка-индикатор ПИТАНИЕ блокируется на включение до момен-та устранения причины, приведшей к нештатной ситуации. К критическим аварийным сигналам относятся:

• загазованность помещения котель-ной по СО/СН4;
• повышенное или пониженное дав-ление газа;
• повышенное или пониженное дав-ление теплоносителя;
• перегрев обоих котлов;
• падение температуры теплоносите-ля в двух котлах ниже порога рабо-чего диапазона;
• авария двух циркуляционных на-сосов;
• перегрев одного из котлов при па-дении температуры теплоносителя ниже порога рабочего диапазона в другом.

К некритическим сигналам отно-сятся:

• падение температуры теплоносителя в первом или во втором котле;
• авария одного из циркуляционных насосов;
• перегрев одного из котлов.

При появлении перечисленных сигналов котельная продолжает ра-ботать, как в штатном режиме, с той лишь разницей, что блокируется на включение то устройство, в котором возникла некритическая ситуация. Когда причиной остановки оборудо-вания явилось несколько некрити-ческих ситуаций, они запоминаются в порядке возникновения, это облегчает обслуживающему персоналу по-нимание случившегося и поиск неис-правностей.

Работа циркуляционных насосов

Работа системы циркуляционных насосов модульной котельной осу-ществляется в двух режимах: штат-ном и дополнительном. Диагностика работоспособности каждого циркуляционного насоса во всех режимах ведется по наличию или отсутствию заданного оператором порогово-го значения перепада давления на входе и выходе насоса. В штатном режиме насосы включаются пооче-редно, одновременно запускается таймер, отсчитывающий время, не-обходимое для стабилизации дав-ления воды. Мониторинг работос-пособности проводится в течение всего времени, пока насос работает. В случае отказа система отключает неисправный насос и выдает соот-ветствующую информацию и инди-кацию на панель ИП320 и удаленный компьютер, после чего переключает работу котельной на второй насос. Если и второй насос оказывается неисправным, то ПЛК выдает коман-ду на закрытие клапана подачи газа, а через предварительно заданное оператором время производится перевод оборудования в состояние ОСТАНОВ_КОТЕЛЬНОЙ.

В дополнительном режиме оба насоса включаются одновременно. Это обусловлено потребностью со-здания бо"льшего перепада давления теплоносителя в зимнее время для обеспечения его улучшенной цир-куляции. В дополнительном режиме также осуществляется про-верка работоспособности насосов и, в случае отказа одного из них, произво-дится отключение первого насоса. После этого, в со-ответствии с алгоритмом, заложенным в ПЛК, анали-зируется сложившаяся си-туация, и если был отклю-чен исправный насос, то он вновь включается, а не-исправный - выключается, в противном случае допол-нительного переключения насосов не происходит.

В современной котельной часто устанавливаются два котла, один из которых является резервным. При этом работу котельной с основным и резервным котлами, как правило, автоматизируют
Панель управления Vitotronic 300 от VIESSMANN управляет 3 независимыми контурами
DE DIETRICH
Коллекторная схема обвязки котельной
Контроллер Logamatic 2107 от BUDERUS управляет отопительным контуром и подогревом воды в бойлере
Панель управления Diematic-m-Delta от DE DIETRICH
Контроллер SDC7-21 серии Smile от HONEYWELL позволяет управлять горелкой котла, одним прямым и двумя смесительными контурами, а также приготовлением горячей воды в бойлере
DE DIETRICH
Схема для выполнения обвязки котельной с использованием термогидрав-лического распределителя, разработанного DE DIETRICH
Контроллер RVT 2 m Domino от MITSUBISHI осуществляет погодозависимое управление прямым и смесительным контурами, а также управление контуром ГВС
Модули "ГидроЛОГО" для обвязки котельной по схеме первичного и вторичных колец позволяют выполнять монтаж достаточно быстро и дешево
Использование автоматики позволяет оптимизировать работу всех компонентов системы отопления
Комнатные термостаты
Контроллер Aquatrol 2000 от HONEYWELL
Компоненты для обвязки быстрого монтажа от BUDERUS
VIESSMANN
Семейство отопительных кривых. Линии с большим наклоном используются для зданий с невысокой степенью теплоизоляции и наоборот
Панель управления Logamatic 4211 со съемным диалоговым модулем MEC 2 от BUDERUS
Шкаф с устройствами автоматики от SCHNIDER ELECTRIC (Франция), позволяющими осуществлять передачу управления отопительными контурами от одного контроллера другому. Применяется в системах с основным и резервным котлами Многофункциональ-ный цифровой хронотермостат CM67 от HONEYWELL
Проводное дистанционное управление системой отопления может быть размещено в любом удобном месте

Аналоговый и цифровой комнатные термостаты от HONEYWELL
Применение термогидравли-ческого распределителя позволяет достичь оптимальной и сбалансированной работы котла и отопительных контуров Панель управления Logamatic 2107 М от BUDERUS управляет одним прямым отопительным контуром, контуром со смесителем и приготовлением горячей воды в емкостном водонагревателе
Контроллер Kascon от KOMEXTHERM
Контроллер RVT-06 от KOMEXTHERM может быть использован для автоматизации разных типов систем отопления
Управление насосами нескольких контуров под силу только современной автоматике
Датчик наружной температуры устанавливается на фасаде здания на северной стороне. При этом его желательно размещать на расстоянии не менее одного метра от окон, чтобы исключить возможность его нагрева от помещения
Устройство погодозависимого управления ERT-01 от KOMEXTHERM предназначено для монтажа в шкаф управления на DIN-рейку

Планируя устройство домашнего отопления, лишь немногие рассматривают возможность работы котельного оборудования с современными системами автоматики. А ведь такие системы получают в настоящее время широкое распространение и призваны повысить комфорт жилища и значительно сократить расходы на его обогрев.

Достоинства автоматического управления

Современную котельную невозможно представить себе без систем автоматики, объединивших все последние достижения в области управления тепловыми потоками. Примечательно, что для большинства людей до сих пор, к сожалению, основным критерием качества системы отопления остается принцип "греет-не греет". И хотя он совершенно не применим к автоматизированным отопительным системам, мало кто оценивает значимость установки в своей котельной специальной автоматики, которая бы обеспечивала максимальный уровень теплового комфорта в доме.

На сегодняшний день существенно снизить затраты на отопление и заодно сформировать благоприятный температурный фон в доме под силу только современной системе терморегулирования. Это происходит за счет оптимизации работы всех компонентов отопительного оборудования. Заметим, что практически все котлы в их базовой комплектации имеют стандартную автоматику, которая управляет горелкой, принимает сигналы от устройств безопасности котла, а также поддерживает заданную температуру теплоносителя. Обратите внимание: именно "котловую" температуру, а не комнатную. Что не избавляет пользователя от необходимости постоянно регулировать эту температуру в зависимости от потребности в тепле.

Устанавливая столь несовершенное оборудование, вы невольно обрекаете себя на вечную "прикованность" к ручке термостата: при понижении уличной температуры воду в системе необходимо будет нагреть сильнее, а когда на улице потеплеет - понизить. И проделывать эти манипуляции с термостатом можно до бесконечности. Но если при наступлении холодной погоды "раскочегаривать" котел приходится волей-неволей (иначе проживание в доме становится проблематичным), то при потеплении, как это нередко бывает, снижать температуру котловой воды вроде бы и не обязательно. Ведь, как известно, пар костей не ломит. Да и не перевелись еще среди нас любители пошире распахнуть форточку, когда в комнате становится чересчур жарко.

Естественно, такой подход к тепло- и энергосбережению уже через короткое время ощутимо ударит по карману домовладельца. И прежде всего из-за перерасхода топлива. А ведь тенденция роста цен на основные энергоносители, отчетливо проявившаяся в последние годы, по прогнозам специалистов, сохранится и в будущем. Конечно, ни о каком тепловом комфорте при таких способах терморегулирования не может быть и речи. По подсчетам специалистов, пользователь котла, не оснащенного системой автоматики, тратит более 210 часов личного времени в год только на настройку температуры теплоносителя в котле!

Другое дело - современные микропроцессорные панели управления. Они позволяют поддерживать разную температуру сразу в нескольких нагревательных контурах. Под таким контуром понимается часть системы, работающая со своими температурными и гидравлическими характеристиками и имеющая возможность их регулировки. Это, скажем, контур радиаторного отопления или один контур водяных теплых полов. Например, система R 33/4 Digi Comfort от WOLF управляет четырьмя независимыми контурами, а Color Matic от VAILLANT имеет возможность контролировать работу сразу пятнадцати, причем температура теплоносителя внутри их напрямую зависит от состояния погоды на улице. Системы с таким принципом регулирования называются метеоуправляемыми или, как говорят специалисты, погодозависимыми (о принципе погодозависимого управления мы поговорим ниже). Для контроля наружной температуры в этих системах используется уличный датчик, устанавливаемый на здании снаружи, с северной стороны. Контроллер (программатор) системы также полностью отвечает за процесс приготовления горячей воды в бойлере.

В некоторых системах заложен принцип модульного построения. Он позволяет укомплектовывать систему под конкретную ситуацию и требования заказчика, а также подключать дополнительные контуры и контролировать их работу с помощью установки соответствующего модуля - без замены панели управления в целом, что дает значительную экономию средств.

Сегодня на российском рынке широко представлена автоматика от многих зарубежных фирм, например KOMEXTHERM (Чехия), SIEMENS , KROMSCHRODER (Германия), ROCA (Испания), MITSUBISHI (Япония), COSTER (Италия), HONEYWELL (США), и некоторых других фирм.

Отдельно следует сказать о системах автоматического регулирования, предлагаемых такими производителями отопительного оборудования, как VIESSMANN, WOLF, BUDERUS, VAILLANT, JUNKERS (все - Германия), DE DIETRICH (Франция), CTC (Швеция), и рядом других. Системы, поставляемые этими фирмами, на сегодняшний день отвечают самым современным понятиям об "управлении теплом" и отличаются высокой надежностью. Такая автоматика позволяет решать практически любые задачи, связанные с регулированием тепловых процессов, и обеспечивает безопасную работу оборудования. К недостаткам этих систем можно отнести сравнительно высокую стоимость - от 650-700 до 2000-2500 и более.

Отопительные контуры

Реализация автоматизированного погодозависимого отопления усложняется тем, что в современной практике управлять приходится не одним контуром отопления дома, а системой с несколькими контурами. Попробуем их охарактеризовать.

Почти всегда есть контур радиаторного отопления. Чтобы эффективно им управлять, необходимо поддерживать температуру подающей линии в пределах 50-85 С. Иногда устанавливается несколько таких контуров, например на разных этажах дома, причем температура в них тоже может быть разной.

Если не установлены самостоятельные электрические или газовые водонагреватели, тогда, как правило, предусматривают высокотемпературный (до 70-85 С) контур подогрева бойлера горячего водоснабжения. Температура теплоносителя в нем должна быть постоянной.

Требования к комфорту неизменно растут, и сегодня многие потребители заказывают дополнительную установку одного или нескольких контуров водяных теплых полов. Это - низкотемпературные системы с изменяемой температурой подающей линии (30-55 С).

Если есть бассейн, воду в нем, наверное, захочется иметь теплую. Для этого может быть смонтирован специальный контур системы подогрева воды в бассейне. Он высокотемпературный, с постоянной температурой теплоносителя 70-85 С.

Аналогично подогреву бассейна устраивается контур подогрева приточного воздуха в теплообменнике системы вентиляции. Но, по проекту, температуре теплоносителя здесь не обязательно быть постоянной.

Расход воды через радиаторный и контур теплых полов может быть переменным. Это происходит в тех случаях, когда, например, на радиаторах установлены термостатические клапаны с термоголовками, функция которых заключается в изменении расхода теплоносителя именно через них и, соответственно, через весь отопительный контур в целом. Точно так же на распределительном коллекторе системы теплого пола могут быть установлены отдельные терморегуляторы.

Принцип погодозависимого регулирования

Поясним, каким образом осуществляется поддержание комнатной температуры с учетом изменений уличной. При настройке контроллера устанавливается так называемая температурная кривая, отражающая зависимость температуры теплоносителя в отопительном контуре от изменения погодных условий снаружи. Эта кривая представляет собой линию, одна точка которой соответствует +20 С на улице (при этом температура теплоносителя в отопительном контуре тоже равна +20 С, поскольку считается, что при таких условиях в отоплении нет необходимости). Вторая точка - это температура теплоносителя (скажем, 70 С), при которой даже в самые холодные сутки отопительного сезона температура в комнате будет оставаться заданной (например, 23 С). В случае, если здание утеплено недостаточно, для компенсации теплопотерь потребуется несколько большая температура теплоносителя в отопительном контуре. Соответственно, наклон кривой будет крутым. И наоборот, если с теплоизоляцией дома все в порядке. При изготовлении контроллера в память прибора вносят множество подобных кривых, чтобы можно было потом выбрать из всего семейства подходящую линию конкретно для условий вашего жилища.

Как правило, для создания максимального уровня теплового комфорта, а также для экономии топлива одного-единственного уличного датчика бывает недостаточно. Поэтому часто монтируют дополнительный датчик внутри обогреваемого помещения. Наличие сразу двух датчиков, и комнатного и уличного, позволяет точно отслеживать и оперативно корректировать температуру в помещениях дома.

Обычно датчик комнатной температуры устанавливается в так называемом эталонном помещении - температура в нем будет соответствовать вашему понятию о комфортном тепловом фоне. Это помещение не должно нагреваться прямыми солнечными лучами и продуваться сквозняками. Как правило, в качестве эталона выбираются детские и спальни. Установка комнатного датчика делает возможным включение режима самоадаптации, при котором отопительная кривая подбирается под соответствующее помещение автоматически - самим микрокомпьютером панели управления. Кроме того, часто комнатный датчик интегрируют в термостат, с помощью которого можно задавать нужную температуру и ее средний уровень во всем доме. Локальная регулировка температуры в отдельно взятом помещении при этом достигается установкой на радиаторы термостатических клапанов с термоголовками.

Очень важным аспектом применения термостата является опять же экономия топлива. Поясним, каким образом она осуществляется. Допустим, в помещении, где установлен датчик, собрались гости и произошло повышение температуры на 2 С вследствие естественного тепловыделения людей. Панель управления улавливает эти изменения и дает команду на снижение температуры теплоносителя в данном контуре, хотя уличный датчик может требовать как раз обратного. Уменьшение расхода тепла на обогрев этого помещения естественным образом экономит топливо. Но существуют здесь и проблемы. Если затопить в комнате, где установлен термостат, камин или надолго оставить открытым окно, это может привести к изменению температуры во всем доме. Для учета подобных факторов во многих системах предусматривают возможность внесения поправок в алгоритм управления путем установки коэффициента влияния комнатного датчика на характер отопительной кривой. Но вообще специалисты просто не рекомендуют устанавливать устройства измерения комнатной температуры вблизи каминов, входных дверей, окон и других источников тепла или холода, способных внести погрешность в результаты измерений.

Следует обратить внимание и на то, что установка одного только комнатного термостата, без датчика наружной температуры, существенно увеличивает инерционность системы терморегулирования. Изменения в тепловом фоне будут происходить с запозданием, поскольку автоматика начнет действовать лишь тогда, когда температура в доме, например, понизится, а это произойдет уже позже реального похолодания на улице.

Современные контроллеры не только следят за погодой, но и обладают достаточно большим количеством функций, часть из которых - пользовательские, а часть - сервисные. Если первые стоят на страже комфорта, то вторые следят за состоянием системы и обеспечивают правильную и безопасную работу оборудования.

Схемы обвязки котельной и принципы управления контурами

Для того чтобы организовать работу одного или нескольких отопительных контуров в гидравлической системе, их необходимо присоединить к теплогенератору-котлу. Эту задачу можно решить разными способами, специалисты называют их схемами обвязки котельных. Рассмотрим наиболее распространенные из них, а также принципы организации соответствующего процесса управления со всеми их достоинствами и недостатками.

Отопительные контуры по способу достижения температуры в них подразделяются на прямой и смесительный. Температура воды в прямом контуре достигается только за счет горелки и зависит от продолжительности ее работы. В смесительном температура теплоносителя определяется как работой горелки, так и положением заслонки исполнительного устройства - смесителя с сервоприводом. Прибегнув к первому варианту, можно без проблем связать низкотемпературный котел с одним контуром радиаторного отопления и обеспечить автоматизированное управление им в зависимости от наружной температуры. Дело это совсем несложное и относительно недорогое. Если же требуется организовать, помимо отопления, и горячее водоснабжение, причем не прибегая к смесительным узлам, применяют два типа схем. Первая - с трехходовым краном, вторая схема - с двумя насосами.

Самой простой является схема с трехходовым переключающим краном, оснащенным сервоприводом. Вода от котла направляется к крану, который, в свою очередь, направляет ее либо в отопительный контур, либо в контур подогрева бойлера. Переключение может осуществляться как вручную, что обычно трудоемко, так и по команде панели управления котла. Контроль температуры воды в бойлере осуществляет автоматика с помощью установленного в нем датчика температуры. Как только вода остынет ниже необходимого уровня, подается команда на переключение трехходового крана. Обратите внимание, что при такой схеме обвязки и управления во время нагревания воды в бойлере отопление отключается (то есть нельзя организовать управление горячим водоснабжением со смешанным приоритетом).

Коллекторная схема, как следует из названия, предполагает использование для обвязки котельной коллекторов, представляющих собой трубы с выводами на необходимое количество контуров. Эта схема, будучи достаточно простой, получила широкое распространение благодаря появлению так называемых компонентов быстрого монтажа. В их состав входят насосно-смесительные группы, выпускаемые сейчас многими фирмами-производителями отопительного оборудования, среди которых CTC, BUDERUS, DE DIETRICH, VIESSMANN, WOLF, VAILLANT, а также MEIBES (Германия). Эти устройства позволяют достаточно быстро (обвязка котельной занимает считанные дни) собрать систему с несколькими нагревательными контурами. Однако необходимо отметить, что подобные модули применяются главным образом для котельных небольшой мощности - до 85 кВт. Тем не менее они чрезвычайно удобны при монтаже и заметно снижают риск ошибки из-за пресловутого человеческого фактора, поскольку собраны и проверены на работоспособность и герметичность в заводских условиях.

Интересный вариант для обвязки своих котлов предлагает компания TELEDYANE LAARS (США). Имеется в виду схема первичного и вторичных колец, принцип действия которой таков: котловая вода постоянно циркулирует по малому контуру (первичному кольцу), из которого с помощью циркуляционных насосов отбирают теплоноситель уже другие потребители тепла (различные контуры). Достоинством этой схемы является возможность подключения большого количества вторичных контуров при обеспечении номинальной скорости протока через котел и относительной простоте конструкции. Для облегчения процесса монтажа котельной по этой схеме предлагаются готовые комплекты (например, "ГидроЛОГО", выпускаемые российской фирмой "ГидроМОНТАЖ").

Компания DE DIETRICH (Франция) рекомендует применять для обвязки своих котлов термогидравлический распределитель (сокращенно - ТГР). При его использовании достигается постоянный расход теплоносителя через нагревательное устройство - независимо от значения расхода воды в отопительных контурах, где этот показатель может быть разным. В результате удается добиться оптимальной сбалансированной работы котла и контуров отопления.

Важно заметить, что автоматика многих производителей позволяет осуществлять управление котлом и контурами в самых различных схемах обвязки котельной. Однако поиск наиболее подходящего варианта и подбор автоматики все же лучше поручить специалисту.

Пользовательские функции

К пользовательским функциям прежде всего относятся различные программы отопления, которые позволяют адаптировать режим обогрева дома к ритму жизни его обитателей (сон и бодрствование, отпуска, посменная работа). Аналогичным образом выбираются программы для горячего водоснабжения. Если пользователя не устроит ни одна из того стандартного набора, который предлагается производителем, можно составить свою индивидуальную - как для отопления, так и для горячего водоснабжения.

Режим "спокойной ночи" . Практически во всех системах имеется возможность установки так называемой ночной температуры. Учеными доказано, что спящий человек чувствует себя гораздо более комфортно, когда температура в помещении несколько понижается (обычно на 4 С) относительно дневной комнатной (очевидно, такая реакция сформировалась у людей в ходе эволюции и отражает их адаптацию к естественным перепадам температуры в дневные и ночные часы). В то же время все тепловые процессы инерционны, и если, например, задать время начала дневной программы на момент вашего пробуждения, то, встав с постели, вы почувствуете некоторый дискомфорт из-за того, что комната еще не успела согреться после ночи. Чтобы устранить этот недостаток, во многих современных контроллерах используют режим предварительного прогрева помещения (иногда называемый плавным выходом из ночного режима), в соответствии с которым за несколько часов до вашего подъема температура в доме начинает плавно повышаться. Подобную функцию имеют, например, контроллеры семейства Diematic от DE DIETRICH или Logamatic 4000 от BUDERUS.

Низкотемпературные системы . На современном уровне развития отопительной техники наблюдается тенденция к переходу на низкотемпературный режим отопления. Иными словами - к уменьшению рабочей температуры отопительных приборов. Это ведет к более комфортному восприятию теплового излучения человеком. Важнейшим достоинством низкотемпературного режима является уменьшение расхода топлива. Эксплуатировать систему отопления в низкотемпературном режиме позволяет также установка автоматики.

Кстати, здесь следует разделить такие понятия, как низкотемпературный режим и низкотемпературный котел. Низкотемпературный котел - это устройство, в котором, в силу специфичных свойств материалов, применяемых при его изготовлении, или благодаря оригинальным техническим решениям имеется возможность поддержания температуры подающей линии на уровне до + 40 С (как, например, у котлов iroVIT VKO от VAILLANT) и даже меньше - до + 30 С (у котлов GT 210 от DE DIETRICH). При этом температура обратной линии вообще не регламентируется.

Низкотемпературный режим отопления можно получить и не используя низкотемпературный котел, но для этого понадобятся исполнительные устройства - трех- или четырехходовые смесительные краны с сервоприводом, речь о которых пойдет отдельно. В сочетании с ними отопительный котел будет работать в постоянном режиме с высокой температурой котловой воды, а температура в отопительных контурах будет зависеть от степени открытия смесительного крана, в котором горячая вода смешивается с холодной, обратной.

Система приоритетов . К одной из важных функций систем автоматического регулирования относят возможность организации управления горячим водоснабжением. Оно бывает приоритетным, смешанным и неприоритетным. Самый распространенный, приоритетный метод не лишен недостатков: во время потребления горячей воды система отопления попросту отключается. Обычно это не приводит к тому, чтобы в доме похолодало. Способ смешанного приоритета позволяет использовать для обогрева дома ту часть мощности котла, которая не применяется для приготовления горячей воды. Впрочем, при недостатке мощности на последнюю тратится весь ресурс. А что такое "неприоритетное горячее водоснабжение", можно понять уже из названия.

Дезинфекция . Программное обеспечение многих панелей управления позволяет производить термическую дезинфекцию бойлера один раз в неделю. Это делается путем повышения температуры в бойлере до 80 С в течение 20-30 минут. Такая процедура избавляет от возможного присутствия в воде бактерий легионеллеза, вызывающих пневмонию.

Защита от замерзания . Как только наружная температура опустится ниже определенного значения, автоматика сама запустит котел и будет поддерживать определенную температуру в системе отопления для предотвращения ее размораживания.

"Умный дом" . Последние модели контроллеров предоставляют возможность как удаленного доступа к себе по телефонной линии или мобильной связи стандарта GSM, так и своей интеграции в систему "Умный дом". Эту опцию имеют устройства таких производителей отопительной техники, как VIESSMANN, BUDERUS, DE DIETRICH и др. Подобные устройства позволяют на расстоянии контролировать температуру в доме и вовремя узнавать о любых неполадках.

Исполнительные устройства

Для того чтобы организовать работу нескольких отопительных контуров с различными, не всегда постоянными температурами, требуются исполнительные устройства. Самыми распространенными являются трех- и четырехходовые смесительные краны (смесители). Принцип их работы заключается в регулировании температуры теплоносителя в отдельном отопительном контуре путем смешивания воды из котла с водой из обратной линии. Таким образом, температура теплоносителя в подающей линии контура может меняться от минимальной, например равной комнатной, до максимальной, равной температуре котловой воды, но не выше нее. Поворот крана можно осуществлять вручную (но тогда ни о какой автоматизации управления говорить не приходится!) или с помощью специального двигателя - сервопривода.

Обычно несколько параметров сервоприводов указываются в техническом паспорте. Это напряжение сети питания, максимальный крутящий момент, создаваемый на валу, и быстродействие привода. Последний показатель отражает время перехода сервопривода из одного крайнего положения в другое. Это, как правило, от 60 до 300 секунд. Стоит иметь в виду, что меньшее время реакции сервопривода вовсе не гарантирует быстрого изменения температуры в отопительном контуре. Напомним, что все тепловые процессы очень инерционны. Именно по этой причине обычно не применяются приводы с быстродействием менее 60 секунд. Примерно такое количество времени требуется, чтобы на изменения в температуре теплоносителя успел отреагировать датчик, установленный на подающей трубе, температура которой не может измениться мгновенно. В сервисном меню многих панелей управления имеется установочный параметр, учитывающий быстродействие сервопривода. К примеру, в панелях управления серии Logamatic 4000 от BUDERUS стоимостью 1270 в базовой комплектации задается непосредственно время открытия трехходового смесительного вентиля в секундах. Этот показатель характеризует реакцию конкретного сервопривода и отражен в техпаспорте.

Смесительные краны и сервоприводы к ним выпускаются целым рядом производителей, например ROCA , KOMEXTHERM, WOLF. Корпус крана может изготавливаться как из чугуна, так и из латуни. И тот и другой материал хорошо подходят для работы в системах отопления. Прекрасно себя зарекомендовали смесители шведской компании ESBE. Трехходовой смесительный кран диаметром 32 мм, изготовленный этой фирмой, можно приобрести за 60-70, сервопривод к нему обойдется уже в 150-170.

Сервисные функции

Чистый воздух . Для снижения количества вредных выбросов в воздух многофункциональная автоматика способна оптимизировать работу горелки. В установочных параметрах современных контроллеров минимальная продолжительность горения задана изначально. Это исключает работу горелки в режиме "старт-стоп", плохо влияющем как на ресурс оборудования, так и на экологию. Дело в том, что больше всего вредных выбросов образуется именно в момент розжига. Это происходит за счет неполного сгорания топлива. По умолчанию минимальное время работы горелки обычно составляет не менее одной минуты. Так что, приобретая современную систему управления, вы заботитесь не только о своем кошельке, но и о своем здоровье.

Плавный пуск . Интересной функцией является так называемая разгрузка пуска. В момент первого (холодного) включения котла или после его длительного простоя в топке обычно наблюдается усиленное образование конденсата. Как правило, это смесь кислот, неблагоприятно воздействующих на внутренние элементы устройства. Именно для устранения такого неприятного явления многие системы управления и позволяют производить пусковую разгрузку. Суть ее заключается в том, что непосредственно в момент включения отопления циркуляционные насосы еще не работают, поэтому теплоноситель, находящийся в котле, достаточно быстро нагревается до 40-60 С. Именно этот диапазон считается безопасным в смысле образования конденсата, а значит, время вредного воздействия последнего существенно сокращается. После достижения нужной температуры включаются насосы отопительных контуров и система начинает работать в заданном режиме.

"Выбег" насосов . Во многих современных системах можно задавать время "выбега" насосов. Эта функция позволяет предотвратить возможный перегрев котла. Дело в том, что в котлах (особенно чугунных) наблюдается повышение температуры котловой воды уже после отключения горелки. Виною тому происходящий внутри металла теплообмен, направленный от поверхности, обращенной к топке, к той, которую омывает теплоноситель. Процесс будет происходить до тех пор, пока температуры внутренней и наружной поверхностей не сравняются, при этом может наступить перегрев котла. Вот почему важно не останавливать циркуляционные насосы сразу, а давать им еще какое-то время поработать.

Интересный путь решения этой проблемы предложили специалисты компании BUDERUS в панелях серии Logamatic 4000, создав функцию "использование остаточного тепла". При нагреве теплоносителя котел достигает не максимальной температуры, а лишь определенной расчетной, при которой автоматика отключает горелку, а нагрев продолжается уже за счет описанного выше эффекта. Выделяемая энергия, разумеется, не пропадает зря, а используется для получения горячей воды в бойлере.

Летнее ТО . Многие системы регулирования имеют функцию деблокирования насосов. Она реализована, к примеру, в контроллерах серии Е6 от KROMSCHRODER (стоимость - 382), в панелях управления Vitotronic от VIESSMANN, Digi Comfort от WOLF и многих других. Долго не работающий циркуляционный насос может заклинить, вот поэтому в летний период, во время длительного бездействия, их желательно на некоторое время все же включать.

Переоснащение котлов

Кто-то по прочтении нашей статьи еще успеет дать задание поставщикам отопительной системы использовать котел с современной автоматикой. А как быть тому, кто уже имеет надежный импортный котел со стандартной панелью управления или отечественное устройство вообще без системы регулирования, но желает оснастить его современной погодозависимой автоматикой?

Прежде всего, хотелось бы посоветовать обратиться в компанию, торгующую котлами вашей марки. Практически каждая серьезная фирма-производитель отопительного оборудования имеет в своем ассортименте подобную автоматику. Но если таковую найти не удается или если ее параметры не позволяют решать задачи, поставленные заказчиком, приходится подбирать систему другого производителя.

Существуют два варианта переоснащения котлов. Первый предполагает автоматическое управление всеми компонентами системы. При этом достигается высокая степень автоматизации и существенное снижение потребления топлива. К сожалению, оснастить котлы по первому варианту не всегда возможно. Трудно поддаются такой модернизации системы с атмосферной горелкой. Например, популярные отечественные котлы АГВ оборудованы горелкой с "вечным" пламенем, зажигаемым вручную, что не дает возможности автоматизировать процесс горения. Для таких случаев предусмотрен второй вариант оснащения, предполагающий поддержание температуры в отопительных контурах автоматически с помощью исполнительных устройств. Котел при таком варианте будет работать с постоянной, как правило максимальной, температурой подающей линии и как бы "жить своей жизнью", а отопительные контуры, управляемые контроллером - своей.

Выпускающиеся контроллеры предназначены для установки на все виды котельного оборудования, снабженного как дутьевыми, так и атмосферными горелками. Конечно, следует отметить, что переоснастить котел самостоятельно вряд ли удастся, такую работу необходимо поручить специалисту надежной фирмы, имеющей опыт подобных модернизаций.

В заключение хотелось бы отметить, что приобретение современной автоматики - это совсем не дань моде, а выгодное вложение денежных средств. Например, по данным компании "ГидроМОНТАЖ", на жидкотопливных котлах современная автоматика позволяет экономить до 30 % топлива и окупится уже через какие-то 1-3 года, тем более при современных темпах роста цен на основные энергоносители.

Редакция благодарит компании "ГидроМОНТАЖ", "РУСКЛИМАТ", "ТЕРМОСТУДИЯ", STK-GROUP, представительство компании BUDERUS за помощь в подготовке материала.