Sterowanie wodnym ogrzewaniem podłogowym: jednostka sterująca, automatyka

Ogrzewanie podłogowe jest obecnie jeden z najbardziej popularnych środków pomocniczych dodatkowe ogrzewanie w domach prywatnych. W porównaniu z elektrycznymi matami ogrzewania podłogowego, systemy te są tańsze pod względem zużycia płynu grzewczego, ale wymagają większego nakładu technicznego przy ich zakładaniu. Stworzenie systemu sterowania wodnym ogrzewaniem podłogowym jest kluczową częścią procesu instalacji, obejmującą cały szereg zadań związanych z elektryką i uruchomieniem.

Struktura dna wodnego

Typowy system ogrzewania podłogowego z podgrzewaniem wody można podzielić na dwie części, z których jedna składa się z samego urządzenia grzewczego, a druga z infrastruktury sterującej i zarządzającej. Część robocza z czynnikiem grzewczym zawiera następujące elementy:

• Podkład na podłożu, który stanowi podstawę konstrukcyjną do ułożenia obiegów grzewczych.
• Izolacja z membraną tłumiącą.
• Izolacja termiczna, która zapobiega ucieczce ciepła do tyłu.
• Rury grzewcze.
• Warstwa wykończeniowa podłogi strukturalnej.

Sterowanie obiegami grzewczymi zapewnia regulator ogrzewania podłogowego, który zawiera również kilka elementów funkcjonalnych zasługujących na szczególną uwagę.

Układ skrzynki kontrolnej

Wraz z systemem ogrzewania podłogowego dostarczany jest zespół mieszająco-grzewczy, który w zależności od projektu można podłączyć do jednego lub kilku obiegów grzewczych. Podstawę stanowi element grzewczy o mocy 1000 do 1500 W, grupa rozdzielaczy i pompa obiegowa. Można to uzupełnić o inteligentny system sterowania ogrzewaniem podłogowym.

Wskazówka eksperta: Należy dokonać jak największej segmentacji systemu regulacji pod względem poziomów podłączenia zaworów odcinających. Oznacza to, że sterowanie musi być zapewnione zarówno przez mechaniczne urządzenia sterujące, jak i termostat w wersji kombinowanej. A zawory odcinające i rozruchowe warto ułożyć w osobnym układzie dla wszystkich obwodów, co uczyni układ bardziej kłopotliwym, ale zwiększy pewność sterowania w sytuacji awaryjnej.

Funkcja pompy cyrkulacyjnej

Ogrzewanie podłogowe rozpoczyna się od pobrania wody z sieci i podniesienia jej temperatury w grzejniku. Następnie należy rozprowadzić wstępnie przygotowany czynnik grzewczy do zainstalowanych obiegów. To jest zadanie pompy obiegowej. W systemie regulacji ogrzewania podłogowego urządzenie to ma szereg dodatkowych zadań, które wykraczają poza regulację prędkości przepływu. Na przykład, pompa może wyposażone w czujniki przepływu wody, do ustalania krytycznych wartości ciśnienia i w niektórych konfiguracjach do spełniania zadań zaworu odcinającego. Funkcjonalność ta zależy od urządzenia pompującego i sposobu jego ustawienia. Przy okazji, kompleksowe systemy, w których jedna jednostka sterująca obejmuje kilka systemów grzewczych (kotły, grzejniki, CWU) mają kilka pomp obiegowych, aby zapewnić wystarczającą wydajność dystrybucji w kilku strefach dostawy nośnika ciepła.

Sterowanie z serwonapędem

Infrastruktura regulacji mechanicznej oparta jest obecnie na serwonapędzie, który reguluje przepływ czynnika grzewczego poprzez zamykanie i otwieranie zaworów rozdzielających. Istnieją dwa rodzaje regulatorów - normalnie zamknięte i normalnie otwarte. Różnica między nimi to zasada współdziałania urządzenia zasilane elektrycznie. W układzie zamkniętym zawór otwiera się dopiero po przyłożeniu napięcia, natomiast mechanizm sterujący normalnie otwarty zamyka się po przyłożeniu podobnego sygnału elektrycznego.

Najczęściej spotykane systemy regulacji dla serwo-regulowanego ogrzewania podłogowego ciepłej wody to systemy z czujnikiem temperatury, który monitoruje również wartości grzewcze w jednym urządzeniu mechanicznym. Dodanie opcji termometru jest jednak bardziej sprawą kosmetyczną, gdyż w termostatach automatycznych te same czujniki są zaimplementowane z większą funkcjonalnością. Koncepcja mechanicznego sterownika ze zintegrowanymi urządzeniami pomiarowymi jest sama w sobie przestarzała.

Ale czy zasada działania serwo-sterowanej podłogi z ciepłą wodą bez czujnik temperatury? Pomimo braku funkcji wskaźnika temperatury, siłownik jest w stanie wykonać podstawowe zadanie polegające na odczytaniu temperatury z termostatu. Głównym zadaniem siłownika jest precyzyjna, mechaniczna regulacja zaworów.

Urządzenie sterujące do ogrzewania podłogowego

Podstawowy elektroniczny element sterujący, który zapewnia ergonomiczną interakcję użytkownika z funkcjonalnością podłogi wodnej. Sterowanie to oparte jest na zasadzie regulacji temperatura wody, który jest realizowany przez element grzejny. Wiele osób wypowiadających się na temat sterowania wodnym ogrzewaniem podłogowym za pomocą regulatorów temperatury podkreśla łatwość obsługi modeli z wyświetlaczem LCD i przyciskami dotykowymi. Zazwyczaj termostaty elektroniczne są krytykowane za małą dokładność regulacji nawet w porównaniu z ich mechanicznymi odpowiednikami, ale nowoczesne modyfikacje jednostki sterującej umożliwiają regulację do 1 stopnia.

Realizacja automatyzacji

Automatyka to rodzaj dodatku do termostatów elektronicznych, rozszerzający ich podstawowe funkcje. Kluczową różnicą w stosunku do sterowania automatycznego jest autonomiczne działanie systemu. W szczególności nowoczesne regulatory działają na zasadzie regulacji proporcjonalno-integralnej, co oznacza niezależne opomiarowanie i podejmowanie decyzji regulacja temperatury w oparciu o aktualne dane referencyjne temperatury i ciśnienia. Jednocześnie zachowany został pełen zestaw funkcji sterujących użytkownika. Oprócz bezpośredniej regulacji mechanicznej lub elektronicznej, właściciel może skorzystać ze zdalnego sterowania ogrzewaniem podłogowym ciepłej wody użytkowej ze swojego telefonu, przez Wi-Fi lub przez komunikacja komórkowa. Sam termostat automatyczny może prowadzić statystyki dla poszczególnych pór roku, przewidując ewentualne przyszłe zmiany ustawień na podstawie wcześniej ustawionych algorytmów.

Kontrola w systemie Fibaro

Fibaro oferuje dedykowane rozwiązanie do sterowania funkcjami podłogi wodnej w postaci zestawu Z-Wave. W skład systemu wchodzi panel sterujący, jednostka termostatyczna oraz programowy regulator PID, w którym można ustawić harmonogram pracy grzejnika podłogowego na dzień i tydzień w określonych trybach. Oczywiście dostępna jest również funkcja inteligentnej regulacji temperatury - na podstawie informacji z kompletnego czujnika na przewodniku. Cechy użytkowe systemu sterowania ogrzewaniem podłogowym Fibaro to rozszerzone opcje chłodzenia oraz opcja "Antifreeze", która automatycznie włącza ogrzewanie nawet po przymusowym wyłączeniu. Opcja ta została wprowadzona ze względów bezpieczeństwa, ponieważ przy pewnych (ekstremalnie niskich) temperaturach możliwe jest zamrożenie obiegów z czynnikiem grzewczym.

Sterowniki w systemie Danfoss

Producent urządzeń i komponentów grzewczych Danfoss oferuje również specjalne zestawy do sterowania ogrzewaniem podłogowym. Rodzina ta jest szczególnie dobrze dopasowana do infrastruktury mechanicznej organizacji ogrzewania wodnego z jednostką mieszającą i grupą rozdzielaczy. To rozwiązanie jest odpowiednie dla domów, w których planuje się zorganizować kompleksowe ogrzewanie wraz z grzejnikami. Techniczne podstawa Regulacja ogrzewania promiennikowego Danfoss jest reprezentowana przez rozdzielacz, do którego podłączony jest zespół mieszający. Konfiguracja ta korzysta z faktu, że podczas pracy podłogi optymalna temperatura robocza czynnika grzewczego wynosi 35-40˚C. W procesie mieszania ciepła woda z kotła i strumień ciepła odpadowego z wężownicy grzejnika, uzyskuje się optymalny, nieregulowany schemat ogrzewania. Użytkownik może również ustawić określone parametry za pomocą termostatu elektronicznego, w tym dostarczanego z ogrzewaniem podłogowym.

Sterowanie za pomocą sterownika Arduino

Stosowanie regulatorów opłaca się w domach z wielofunkcyjnym sterowaniem całymi grupami grzewczymi. Programator mikrokontrolerów Arduino jest najbardziej odpowiedni do stosowania z urządzeniami domowego ogrzewania podłogowego. Użytkownik tworzy algorytm sterowania z wykorzystaniem specjalnych ustawień, na podstawie listy parametrów wejściowych. В nowoczesne systemy Ten rodzaj sterowania jest szeroko stosowany, a możliwości regulacji w trybie zdalnym są również szeroko wykorzystywane. Na przykład, podgrzewacz wody Arduino może być sterowany za pomocą tego samego smartfona poprzez pobranie odpowiedniej aplikacji Android z interfejsem graficznym. Główne zadania, które można wykonać za pomocą takiego narzędzia to

• Ustawianie i regulacja temperatury.
• Monitorowanie danych pochodzących z czujników temperatury.
• Informowanie o stanie technicznym systemu.
• Aktywacja trybów awaryjnych z alarmem, gdy istnieją dowody na wyciek lub nienormalne zmiany głównych parametrów operacyjnych.

Montaż jednostki sterującej

Urządzenia sterujące powinny być umieszczone jak najbliżej punktu użytkowania rury grzewczej. Mocowanie za pomocą kompletnego zestawu klipsów i paneli montażowych jest łatwe do wykonania bez pomocy specjalistów, własnymi rękami. Ogrzewanie podłogowe może być sterowane z szafy sterowniczej lub zdalnie. Dlatego też należy odpowiednio wcześnie zastanowić się nad najdogodniejszymi pod względem dostępności miejscami montażu. Nie zaleca się jednak montowania zespołu rozdzielaczy bezpośrednio do konstrukcji nośnej, gdyż praca ogrzewania podłogowego powoduje drgania i hałas. Zaleca się przymocowanie systemu za pomocą śrub do płyty montażowej z zastosowaniem podkładki tłumiącej drgania i efekty dźwiękowe.

Kontrola szczelności instalacji

Przed pierwszym uruchomieniem systemu ogrzewania podłogowego należy sprawdzić jego szczelność. Aby to osiągnąć, system musi być poddawany ciśnieniu przez około 5-10 minut przy ciśnieniu 1,5 razy większym od normalnego tempa pracy. Wartość maksymalna nie może przekraczać 3 barów. Jeśli w tym czasie ciśnienie nie przekracza 0,2 bara, oznacza to, że nie ma nieszczelności w połączeniach. W zależności od opcji dostępnych dla indywidualnego systemu sterowania ogrzewaniem podłogowym, system automatyki może również wskazywać krytyczne spadki ciśnienia za pomocą specjalnych wskaźników. Funkcje alarmowe mogą być również zintegrowane z ogólnymi systemami alarmowymi w domu.

Wniosek

Praktyka zaopatrywania systemów grzewczych w inteligentne regulatory i sterowniki znacznie zwiększyła komfort. Wystarczy pomyśleć o możliwości sterowania ogrzewaniem podłogowym z telefonu na odległość, aby docenić stopień rozwoju technologicznego termostatów. Ale wygoda to nie jedyny powód, dla którego systemy automatycznego sterowania są tak popularne. Usprawnione procesy to także oszczędność energii i większe bezpieczeństwo systemu. Inna sprawa, że pozostaje jeszcze czynnik wpływu użytkownika, od którego zależą algorytmy programistów i sterowników do wodnej podłogi.