Автоматизация системы отопления

Отопление: Искусственное нагревание помещения в холодный период года для компенсации тепловых потерь и поддержания нормируемой температуры со средней необеспеченностью 50 ч/год. Под системами внутреннего теплоснабжения здания следует понимать системы теплоснабжения отопления, водонагревателей, системы горячего водоснабжения, воздухонагревателей приточных установок, кондиционеров, воздушно-отопительных агрегатов, воздушно-тепловых завес и др. (СП 60.13330.2012).

Основной задачей системы отопления является создание комфортных условий для посетителей здания.

Целями автоматизации систем отопления является:

• Эффективное и экономичное использование источников тепла;
• Облегчение управления системой для службы эксплуатации здания или владельца частного дома;
• Прогнозирование технического обслуживания оборудования;
• Распределение и балансировка нагрузки на тепловую сеть здания;
• Предотвращение выхода из строя оборудования;
• Уменьшение влияния «человеческого фактора»;
• Снижение стоимости коммунальных услуг.

Совокупность систем автоматизация систем отопления вентиляции и кондиционирования формируют систему автоматического управления микроклиматом в здании.

Виды систем отопления

Системы отопления классифицируются по следующим признакам.

По виду теплообмена между обогревателем и окружающей средой:

• Конвективное отопление. В этом случае передача тепловой энергии происходит вместе с перемещением объемов горячего и холодного воздуха: тёплый воздушный поток устремляется вверх, холодный – опускается вниз. Из механизма передачи тепла, конвективное отопление невозможно через любые непроницаемые преграды, в т.ч. прозрачные.
• Лучистое отопление. Это вид отопления, при котором тепло передается излучением. От Солнца – к Земле или от нагретой поверхности к наблюдателю.
• Конвективно-лучистое отопление. Смешанный механизм. Большинство отопительных приборов (радиаторы, конвекторы, теплые полы и стены) передают тепло именно этим способом, оптимальным считается вариант, когда имеет место примерно равное (50/50) соотношение конвективного и лучистого тепла.

По виду теплоносителя:

Водяное отопление. На сегодняшний день самый распространённый вид отопления, который бывает следующих видов:

• Радиаторное отопление, при котором могут использоваться следующие типы радиаторов: чугунные, стальные, алюминиевые, биметаллические, каменные, керамические, а также конвекторы.
• Тёплый водяной пол. В этом случае отопительные коммуникации проложены под покрытием пола.
• Плинтусное отопление. В этом случае каждая секция теплого плинтуса представляет собой небольшой конвектор с кожухом, а монтаж ведётся, как монтаж обычного радиатора.
• Водяное инфракрасное отопление («тёплый потолок»). При монтаже такой системы на потолке крепится большая инфракрасная панель, являющаяся источником тепла.
• Комбинированные системы: включают в себя элементы вышеприведенных систем отопления.

Воздушное отопление. К воздушным относят системы, в которых теплоносителем выступает нагретый воздух. В приточной вентиляции такие системы бывают локальными и распределёнными.

В локальных системах нагревание и подача воздуха производится непосредственно в отапливаемом помещении при помощи отопительных и отопительно-вентиляционных приборов.

В распределённых системах воздух нагревается в воздухонагревательной установке и по каналам подается в помещения.

Кроме того, бывает огневоздушное отопление, при котором тепло поступает от печей и каминов. При таком виде отопления теплоноситель либо практически отсутствует, либо им являются горячие дымовые газы.

1. Промывка системы отопления в загородном доме — это важный и необходимый процесс, который позволяет продлить срок службы котла, улучшить его…

2. Стоит отметить, что промывка должна выполняться только квалифицированными специалистами, имеющими опыт работы с отопительными системами. Неправильное проведение процедуры может привести…

3. Промывка систем отопления в загородных домах особенно актуальна в зимний период, когда нагрузка на оборудование максимальна. Регулярное выполнение этой процедуры…

4. Процедура промывки включает в себя несколько этапов. Сначала проводится анализ состава системы отопления, что позволяет определить тип и количество отложений.…

5. Промывка систем отопления в загородных домах является важным этапом в поддержании их эффективной работы и долговечности. Она необходима для удаления…

6. Монтаж котла на штатное место – это важный этап в процессе установки отопительной системы в доме или квартире. Этот процесс…

7. В Москве продолжаются работы по ремонту системы отопления на Боровском шоссе, которое является одной из главных транспортных артерий города. В…

8. Замена газовых котлов в загородном доме является важным шагом, который требует тщательного планирования и выполнения. Прежде всего, необходимо провести анализ…

9. Замена газового котла в коттедже – это важный и ответственный шаг, который требует тщательного подхода и соблюдения всех технических норм.…

10. Замена газового котла в частном доме требует тщательного подхода и соблюдения ряда правил безопасности. Прежде всего, необходимо отключить подачу газа…

11. Ремонт водопроводных труб без сварки: современные методы и альтернативы Современные технологии и материалы позволяют выполнять ремонт водопроводных труб без сварки,…

12. Выравнивание нагрева радиаторов — важный этап в процессе их эксплуатации, который позволяет оптимизировать теплообмен и улучшить комфорт в помещении. Для…

13. Ремонт дизельных котлов и горелок требует особого внимания и профессионализма. Эти устройства являются ключевыми элементами в системе отопления, поэтому их…

14. Испытание систем отопления является важным этапом в процессе их разработки, установки и эксплуатации. Это позволяет не только проверить работоспособность и…

15. Водяные системы отопления, или водяные радиаторы, являются одними из самых популярных и эффективных методов обогрева помещений. Они обеспечивают равномерное распределение…

16. Автоматизация котлов является важным аспектом в поддержании стабильной работы отопительных систем. Современные котлы оснащены сложными системами автоматики, которые позволяют не…

17. Газовые котлы являются одним из наиболее распространенных источников отопления в современных жилых и коммерческих зданиях. Однако иногда они могут тухнуть,…

18. В многоквартирных домах часто встречаются жалобы жильцов верхних этажей на недостаточное отопление. Причины этого явления могут быть разными, и их…

19. Радиаторы отопления являются неотъемлемой частью любой городской квартиры или частного дома, обеспечивая комфорт и тепло в холодное время года. Однако…

20. Засоры и отложения в системах отопления и водоснабжения могут возникать по ряду причин, связанных как с качеством используемых материалов, так…

21. Ремонт отопления в частном доме на загородной даче — это важный и ответственный процесс, который требует профессионального подхода и специализированного…

22. Котлы ACV (Alfa Laval Combustion Technologies) широко известны благодаря своей надежности и эффективности в работе. Компания ACV является одним из…

23. Ремонт котлов Аристон: особенности и преимущества Ремонт котлов Аристон — это важный аспект в эксплуатации отопительных систем, особенно в условиях…

24. Ремонт котлов Baxi: ключевые аспекты и особенности Ремонт котлов Baxi — это важный и ответственный процесс, который требует профессионального подхода…

25. Ремонт котлов Bosch: профессиональное решение для вашего комфорта Современные котлы Bosch – это не только высокоэффективные и экономичные устройства, но…

26. Котлы Buderus, производимые одноимённой немецкой компанией, уже более века занимают лидирующие позиции на рынке отопительной техники. Эти устройства отличаются высокой…

27. Ремонт котлов CTC: современные решения для надежной работы Современное теплоснабжение требует не только высокого качества оборудования, но и регулярного технического…

28. Котлы Ferroli занимают лидирующие позиции на рынке отопительного оборудования благодаря высокому качеству, надежности и долговечности. Компания предлагает широкий ассортимент котлов,…

29. В условиях растущей энергозависимости и необходимости повышения энергетической безопасности, котлы Protherm становятся неотъемлемой частью современных отопительных систем. Однако, несмотря на…

30. Газовые и электрические котлы Vaillant являются одним из самых популярных видов отопительного оборудования благодаря их надежности и эффективности. Компания Vaillant,…

31. Ремонт котлов Viessmann: современные технологии для надежной работы В последние годы котлы Viessmann стали неотъемлемой частью энергетической инфраструктуры России. Высокое…

32. Котлы Wolf – это современные и надежные отопительные системы, которые пользуются большой популярностью благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам и экономичности.…

33. Батареи плохо работают и не нагреваются – это одна из наиболее распространённых проблем, с которыми сталкиваются владельцы отопительных систем. Основными…

34. В частном доме, как и в любой другой жилой недвижимости, система отопления играет важную роль в поддержании комфортного микроклимата. Однако…

35. Коллектор котельной является ключевым элементом системы теплоснабжения, обеспечивающим транспортировку тепловой энергии от котлов к другим теплообменным устройствам и потребителям. Ремонт…

36. Промывка отопительной системы в частном доме является важным мероприятием для поддержания её работоспособности и экономии ресурсов. В России, где зимы…

37. Замена теплоносителя в системах отопления с промывкой — это важный процесс, который позволяет поддерживать эффективность работы системы, продлить срок службы…

38. Ремонт котельной деревянного дома: особенности и рекомендации Ремонт котельной в деревянном доме требует особого внимания к вопросам безопасности и эффективности.…

39. Расширительный бак отопления играет ключевую роль в обеспечении эффективной и долговечной работы системы отопления. Он предназначен для компенсации изменений объема…

40. Система подачи природного газа требует высокого уровня давления для обеспечения эффективной транспортировки и безопасной эксплуатации. Давление в газовой системе должно…

41. Система отопления в доме требует регулярного обслуживания и ухода, чтобы обеспечить её эффективную работу и продлить срок службы. Одним из…

42. Заливка системы отопления — это важный этап в процессе подготовки дома к зимнему сезону. Этот процесс требует тщательного подхода и…

43. Отопление не работает: причины и решения Отопление является важным элементом в любом доме, обеспечивая комфорт и уют. Однако нередко случается,…

44. Наладка системы обогрева – это важный шаг для поддержания комфортной температуры в помещении и предотвращения возможных проблем с оборудованием. Для…

45. В системе отопления давление может значительно варьироваться, что требует постоянного контроля и регулировки. Основными причинами изменения давления являются: 1. Износ…

46. Неполадки в отоплении могут привести к серьезным проблемам в жилых и производственных помещениях. Основными причинами поломок являются: 1. Неправильная установка…

47. Насос отопления не запускается: причины и решение проблемы Насос отопления является важным компонентом системы отопления, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя и поддержание…

48. В преддверии наступления холодов многие владельцы частных домов и дач задумываются о подготовке системы отопления. Одним из важных этапов этого…

49. В современных условиях, когда вопросы энергоэффективности и экологической безопасности становятся всё более актуальными, отопление дома становится одной из ключевых задач…

50. Циркуляционный насос является важным элементом системы отопления, обеспечивающим равномерное распределение теплоносителя по трубам и радиаторам. Однако, как и любая техника,…

Системы отопления без теплоносителя

• Электрические системы отопления. В таких системах электрическая энергия, преобразовываясь в тепловую, нагревает помещение, а не теплоноситель, например, электро-камины, ИК-электрические панели, электрические радиаторы или полы.
• Газовые системы. В таких системах тепло вырабатывается при сгорании газо-воздушной смеси. В качестве примера можно привести газовые камины.
  картинка галового подогрева

• 
  Ремонт коллектора котельной
  Коллектор котельной является ключевым элементом системы теплоснабжения, обеспечивающим транспортировку тепловой энергии от котлов к другим теплообменным устройствам и потребителям. Ремонт коллектора котельной – это сложный и ответственный процесс, требующий высокой квалификации и специализированного оборудования. В процессе ремонта необходимо провести тщательную диагностику состояния коллектора, выявить все дефекты и повреждения, а затем выполнить замену изношенных или поврежденных… Читать далее: Ремонт коллектора котельной
• 
  Ремонт труб в котельной
  Ремонт труб в котельной, котельная в частном доме – это, как правило, небольшое и очень тесное помещение, в котором располагается отопительный котел (чаще всего напольный массивный вариант) и трубы системы отопления, по которым вода поступает в котел для обогрева и отводится от него. Любой домовладелец уже на этапе проектирования дома должен озаботиться вопросом, каким образом… Читать далее: Ремонт труб в котельной

Элементы систем отопления

Какие элементы могут быть использованы (и автоматизированы).

Котлы. Основной элемент любой системы, так как именно здесь происходит процесс сгорания топлива, после чего тепло, выделяющееся при этом, передается теплоносителю (воде или антифризу).

По типу энергоносителя котлы бывают:

• газовые;
• электрические;
• жидкотопливные;
• твёрдотопливные;
• комбинированные;
• альтернативные, например, солнечные коллекторы.

По количеству контуров циркуляции теплоносителя котлы бывают:

• Одноконтурные – предназначены только для отопления;
• Многоконтурные – используются так же для подогрева воды или включения системы теплых полов.
• Горелки. Устанавливаются на газовых котлах и бывают вентиляторными (с нагнетателем) и атмосферными. Вентиляторные горелки более шумные, но могут работать при любом давлении поступающего газа.
• Температурный график отопления. В многоквартирных домах, общественных и промышленных зданиях, котлы и горелки заменяет ТЭЦ или ТЭС. Со станции, по системам теплотрасс, нагретый пар поступает в ЦТП района, а от него, в свою очередь в ИТП здания. От нагретого, в соответствии с температурным графиком, теплоносителя, через теплообменники ИТП, в контуры отопления, вентиляции и ГВС передается тепло. На выходе их теплообменников, температура теплоносителя, возвращающегося в сеть, должна соответствовать температурному графику.
• Воздушные клапаны. Служат для выведения из системы воздуха. Такие клапаны есть в радиаторах отопления и в стояках. Многие знакомы с ручным клапаном маевского.
• Расширительные бачки. При повышении температуры внутреннее гидравлическое давление в замкнутой системе, заполненной водой, увеличивается, и чтобы не произошло аварии, излишки воды поступают в расширительный бачок. Если в системе отсутствует котел, то не потребуется и расширительный бачок.
• Циркуляционные насосы. Используются для движения теплоносителя в системе с принудительной циркуляцией.
• Система трубопроводов. Используются для перемещения по ним теплоносителя, бывают стальные, медные и полимерные.
• Радиаторы, теплые полы. Конечные нагревательные приборы. Используются для обогрева помещения, бывают стальные, чугунные, алюминиевые и биметаллические.
• Датчики температуры и давления, измерители расхода, регуляторы частоты вращения и терморегуляторы. Все эти средства применяются для контроля параметров системы, исключения аварий, управления системой, ручного или автоматического.

Что и как автоматизировать? Основные принципы

В зависимости от типа системы нагревания теплоносителя, управление будут отличаться и управляемые системой автоматики параметры.

В общем случае, оператор задает желаемую температуру в помещении, через пульт управления или через ПК, через пульт в отдельном помещении и т.п.

Система автоматизации отопления система на основе данных о температуре воздуха в здании, температуры наружного воздуха, времени суток, наличия в помещении людей выбирает режим работы и передает управляющие сигналы на исполнительные устройства, которые могут отличаться:

А) Для управления электрической системой отопления применяются приборы, управляющие мощностью электрического тока: биметаллические термостаты, работающие по принципу «вкл/выкл», или тиристорные регуляторы напряжения, с помощью которых при уменьшении напряжения уменьшается и потребляемую мощность прибора. В качестве примера, можно вспомнить электрический конвектор, пользователь задает необходимую температуру, а терморегулятор поддерживает температуру включая и отключая подачу электроэнергии к прибору.

Б) Для управления системой отопления с контуром теплоносителя применяются приборы, регулирующие температуру и расход теплоносителя. При этом регулировка температуры теплоносителя возможна только в автономных системах с котлами и нагревателями, например, в частных домах, для систем централизованного отопления температура входящего и исходящего потоков теплоносителя заданы графиками:

• от крупных ТЭЦ: 150/70°С, 130/70°С или 105/70°С;
• от котельных и небольших ТЭЦ: 105/70°С или 95/70°С.

Таким образом, на больших объектах регулирование температуры в помещении может осуществляться только с помощью приборов, изменяющих расход теплоносителя в сети отопления и поддерживающих его на заданном уровне, чтобы не выходить за рамки температурного графика.

Основные узлы системы автоматизации отопления

• датчики температуры (для помещения, уличные, теплоносителя) и давления, с помощью которых обеспечивается постоянное поступление информации о состоянии отопительной системы;
• терморегуляторы (задатчики, термостаты), осуществляющие регулировку подачи теплоносителя;
• приводы исполнительные устройства (клапанов, насосов циркуляционных и подпитки, частотные регуляторы) выполняют функцию регулирующих и предохранительных механизмов, обеспечивающих надёжную и безаварийную работу системы.
• щиты автоматизации (контроллеры, модули расширения), осуществляющие управление отопительной системой

Датчики

Датчики предназначены для контроля давления и температуры в помещении, на улице и теплоносителя в трубопроводах системы отопления.

Датчики температуры бывают:

• Погружными. Предназначены для снятия показаний о нагреве воды в трубах. Их монтаж выполняется на определенных участках системы. Данные датчики бывают биметаллическими и спиртовыми
• Дистанционными. Данный тип датчиков устанавливается вне системы отопления. В последнее время популярностью пользуются беспроводные модели, которые передают информацию с помощью вспомогательной электроники, что даёт возможность установить их практически в любом месте – отдельном помещении или на улице.
• Датчики давления бывают механическими — реле давления (механическое измерение перепада давлений и электрическое преобразование) и аналоговыми датчики давления (преобразование давления сразу в электрический сигнал, например, с помощью пьезо-элементов).

Терморегуляторы

Терморегуляторы являются элементом управления системы и бывают механическими и электронными.

• Механические терморегуляторы состоят из термической головки (чувствительного элемента) и клапана. Рабочее тело чувствительно элемента – жидкость, газ или упругий элемент, изменяющий свою форму в зависимости от температуры. При изменении температуры воздуха в обогреваемом помещении происходит изменение объема рабочего тела. Чувствительный элемент реагирует на это и перемещает шток клапана регулятора. Таким образом изменяется проходное сечение в канале.
• Электронные терморегуляторы (ЭТ) . Это автоматический прибор, состоящий из нескольких устройств, которые обеспечивают поддержание заданной температуры в тепловых установках. В системе отопления они автоматически управляют режимами работы оборудования и исполнительных механизмов (котлы, смесители, насосы, клапаны и др.), при результатом их работы будет создание в помещении температурного режима, заданного пользователем.
• Цифровые терморегуляторы бывают с «открытой» и с «закрытой логикой». Закрытая логика подразумевает под собой жесткие алгоритмы управления и определенный набор внешний устройств, подключаемых к системе (датчиков, приводов). Изменять можно только ограниченные параметры, программировать алгоритмы управления пользователь не может.

В больших системах применяют терморегуляторы с открытой логикой – это свободно программируемые контроллеры, имеющие большой диапазон настроек и функций. Их можно включить в централизованную систему управления зданием. Монтируются в щиты автоматизации. Установки и настройка таких терморегуляторов требует определенной квалификации.

Приводы исполнительных устройства

Приводы клапанов бывают пороговые (двух-трех позиционными) и аналоговые, с возможностью плавного регулирования.

Самым известным и распространенным способом регулирования в насосной системе является регулирование заслонкой, когда двигатель работает на полных оборотах, а регулирование давления в системе осуществляется с помощью запорной арматуры (задвижек, вентилей, отводов, шаровых кранов и т.д.). Работа насоса обеспечивается постоянной подачей энергии на него от электродвигателя, а управление им – устройством регулирования давления.

Регулирование заслонкой можно сравнить с управлением автомобилем: при выжатой до упора педали газа скорость движения регулируется педалью тормоза.

Более экономичный способ управления расходом теплоносителя — применение частотных преобразователей для регулирования частоты вращения двигателей насосов системы отопления.

При этом способе регулирования достигается до 50% экономии потребления энергии, а если учесть, что в течение срока службы двигатель расходует электроэнергии на сумму, намного превосходящую его стоимость, то это показатель оказывается чрезвычайно актуальным. Например, работающий в течение года по 8 часов в день двигатель мощностью 11 кВт израсходует электроэнергии на сумму около 145 тыс. руб. (при тарифе 4.5 руб./кВтч).

Щиты автоматизации

Щиты автоматизации отопления служат для управления отопительной системой. С их помощью управляют циркуляционными насосами, регулирующими клапанами с импульсным либо аналоговым управлением, задвижками и соленоидными клапанами подпитки.

Щит автоматики могут комплектоваться датчиками температуры, давления и перепада давлений, либо производитель указывает перечень совместимого оборудования.

Реализуемые в щитах автоматизации функции:

• Регулирование температуры подающего и обратного теплоносителя для систем отопления;
• Поддержание заданного значения выбранного параметра, регулирование параметра по сетевому графику;
• Включение режимов энергосбережения, в ночное время, в праздничные и выходные дни, управление циркуляционными насосами, понижение температуры горячей воды в циркуляционном контуре;
• Защита от прикипания клапана (периодический прогон);
• Управление работой основного и резервного насосов с организацией их попеременной работы, АВР и защитой от «сухого хода»;
• Автоматический перезапуск насосов в случае сбоя по электропитанию;
• Другие функции.

При подключении датчиков к щиту автоматизации отопления учитывают тип сигнала, передаваемого преобразователем — аналоговый, дискретный или пороговый – открыт/закрыт. Модули расширения, управляющие приводами устройств, выбирают исходя из тех же принципов, учитываю тип управляющего сигнала и протокол управления.

Проектирование системы автоматизации отопления

Оборудование и алгоритмы проекта автоматизации систем отопления выполняется по технологии разработчиков системы отопления. Типовой состав проекта может быть следующим:

• Общие данные;
• Структурные схемы, при необходимости;
• Задание на программирование системы;
• Функциональные схемы автоматизации для каждой из подсистем – по ним будут собираться щиты автоматизации;
• Схемы связи контроллеров системы автоматизации;
• Схемы соединений со смежными системами автоматизации;
• Схемы внешних соединений для щитов автоматизации (фактически это таблица соединений);
• Принципиальные электрические схемы щитов автоматизации, двигателей насосов, управления клапанами;
• Принципиальные схемы питания щитов автоматизации;
• План расположения оборудования и проводок систем автоматизации;
• Кабельные журналы;
• Монтажные схемы;
• Спецификация оборудования и проводок.

Режимы работы системы. Работа в системе автоматизации и диспетчеризации здания

Системы управления отоплением могут работать в следующих режимах.

• Ручной режим. В этом случае выставление режимов работы, переключение оборудования с основного на резервное и множество других функций осуществляется оператором вручную, при этом не важно, нажимает он кнопки на щите автоматизации или на ПК, это ручной режим.
• Автоматический автономный режим. В этом случае включение и выключение системы осуществляет оператор, в дальнейшем система работает по заданному алгоритму и передает информацию о своём состоянии оператору или диспетчеру.
• Автоматический в составе автоматизированной системы управления зданием. При таком режиме работа системы отопления синхронизирована с другими системами жизнеобеспечения здания, оператор или диспетчер не принимает участия в управлении.

Автоматизация отопления частного дома

Установки систем отопления для частных домов комплектуются системами автоматизации, как правило они закрытого типа и идут с набором всех необходимых датчиков и регуляторов.

Основными задачами, которые решает автоматизация отопления частного дома, являются:

• контроль работы нагревательного котла;
• обеспечение комфортных условий для проживания;
• экономия топлива и эксплуатация оборудования в оптимальном режиме.

Настройка системы автоматизации домашних систем отопления часто достаточно простая и производится либо владельцем здания, либо организацией, которая производила монтаж самой системы.

Автоматизация системы отопления