Автоматика управления отоплением дома своими руками. Часть 1

Когда на повестке дня появляется вопрос, какие батареи отопления лучше выбрать для частного дома, немало тех, кто с ностальгией вспоминает о советских чугунных «гармошках» – хоть и громоздких, но горячих, хорошо согревающих помещение. Действительно, в свое время такие батареи работали «на отлично», но сейчас, они приходят в негодность и считаются морально устаревшими. На смену им уже пришли новые, более эффективные, удобные и экономически выгодные модели.

Но главная проблема в том, что по поводу новых радиаторов много диаметрально противоположных мнений. Да и на практике то же самое: зайдешь к соседям, которые поставили дома современные батареи – у одних тепло, а у других холодно. При этом, и там и там стоят практически одинаковые батареи отопления – то есть, какие из них лучше для частного дома, далеко не всегда зависит от конкретной модели.

Отопление дома радиаторами

Классы радиаторов отопления и их виды и особенности

Принцип действия радиатора заключается в передаче тепла в окружающее пространство от жидкости-теплоносителя, циркулирующей в этом отопительном устройстве.

Автономная отопительная система (АОС) состоит из:

• котла;
• трубопроводов;
• тепловых элементов.

В таблице указаны основные разновидности тепловых приборов:

Отопление дома радиаторами
Кроме того, отопительные приборы делятся на следующие классы, рассмотрим своеобразный рейтинг радиаторов отопления с этой стороны:

Секционные

Состоят из нагревательных секций, которые подсоединяют друг к другу. Чем больше секций, тем больше тепла они передадут в окружающее пространство. Чтобы помещение не перегревалось, на радиаторах устанавливают специальные термостаты, регулирующие температуру.

К секционным относятся и стандартные чугунные радиаторы: тепло от них передается в виде инфракрасного излучения, равномерно распределяясь по всему помещению – сверху, снизу и посредине. Такие батареи обладают большими габаритами и толстыми стенками, которые аккумулируют достаточно тепла, чтобы оно излучалось в инфракрасном спектре. Именно этот способ отопления считается оптимальным для здоровья человека, хотя надо учитывать, что частично нагрев происходит и посредством конвекции.

Благодаря толстым стенкам у таких батарей высокая тепловая инерция – поэтому после отключения АОС радиаторы еще долго остаются горячими. Чугун не сильно подвержен коррозии и не боится вредных примесей в теплоносителе – срок службы таких устройств достигает 50 лет. Из недостатков называют большой вес.

Алюминиевые радиаторы отличаются хорошей теплоотдачей (1/2 излучением + 1/2 конвекцией) и быстро прогревают помещение. По сравнению с чугунными, они более легковесные, и в целом, способность отдавать тепло в помещение в несколько раз выше, чем у чугуна и стали.

Дополнительным преимуществом современных моделей является возможность регулировать температуру клапаном с термоголовкой. Поверхность металла покрывают защитным покрытием, что позволяет увеличить срок эксплуатации. Себестоимость алюминиевых радиаторов невысокая, соответственно и расценки более доступные.

Высоких перегрузок алюминиевые радиаторы не выдерживают, поэтому их не применяют в центральных системах отопления (ЦСО). Они ломаются из-за скачков давления, присутствия в теплоносителе частичек ржавчины или песка. Недопустимы в составе жидкости и химические добавки.

Биметаллические радиаторы отопления состоят из внешних алюминиевых пластин и стальных труб, расположенных внутри секций. Они ценятся за надежность и прочность, но стоят недешево. Одинаково хорошо подходят для централизованных и автономных систем отопления.

Выпускаются также радиаторы, которые имеют только усиленные сталью вертикальные трубы. Это уже не совсем биметаллические приборы, они менее коррозиеустойчивы. Среди их достоинств стоит отметить высокую теплопроводность, которая выше чем у настоящих биметаллических радиаторов.

Трубчатые

Стальные трубчатые отопительные приборы хорошо отдают тепло, экономичны в отношении потребления энергоресурсов, быстро нагреваются. Их минус – чувствительны к окислительным процессам. Если жидкость-теплоноситель не заполняет резервуары стального радиатора, он начнет корродировать. Еще одной слабой стороной стального радиатора является сверхчувствительность к качеству воды. Даже если вода по привычным меркам считается неплохой и ее можно пить, рекомендуется установить фильтры, чтобы минимизировать образование накипи.

Размеры стальных трубчатых радиаторов от 30 см и до 3 м. Число рядов трубок 1–9. Считаются очень надежными – допустимое рабочее давление у приборов ряда российских производителей достигает 15 атм. Резервуары радиатора рассчитаны не небольшой объем жидкости, поэтому они быстро достигают необходимых температурных показателей, когда требуется повысить или понизить мощность. Способ теплоотдачи – излучение и конвекция.

Также стальные радиаторы используются в качестве полотенцесушителей, которые кроме сушки белья обеспечивают дополнительный обогрев в ванных комнатах

Напольные радиаторы-скамейки на ножках-опорах – это стальные трубчатые нагревательные приборы с сиденьем в виде деревянной доски наверху. Подключают к отопительной системе так же как обычные радиаторы. Они тоже могут служить основным отопительным устройством в таких помещениях, как кухня, ванная, прихожая.

Панельные

Эти стальные радиаторы представляют собой панель прямоугольной формы, выполняющую роль нагревательного устройства. Панель состоит из 2 сваренных друг с другом ребристых листов, внутри помещены пластины с п-образным рельефом.

Рабочее давление 6–8 атм, высокая чувствительность к перепадам давления, поэтому используются только в автономных отопительных системах для жилых и торговых помещений. Такие радиаторы могут состоять из 1, 2, 3 нагревательных пластин. Быстро реагируют на смену температуры. Основной способ теплопередачи – конвекция. Выбор размеров таких приборов достаточно широк, чтобы их можно было подобрать для помещения любой площади.

Потолочные тепловые панели состоят из стальных пластин, к которым приварены трубы, предназначенные для теплоносителя. Их применение целесообразно в помещениях с высокими потолками от 3 до 20 м. Теплоотдача осуществляется излучением.

Пластинчатые

Пластинчатые отопительные приборы состоят из горизонтально расположенных труб, к которым приварены металлические пластины, за счет которых увеличивается площадь поверхности для теплоотдачи. Теплопередатчики дополнительно могут быть закрыты защитными кожухами. Преимущество таких радиаторов это надежность – их можно использовать при централизованном и автономном отоплении. Основной способ теплопередачи – конвективный, поэтому пространство прогревается неравномерно: сверху намного теплее. В основном используют для офисов, коридоров, гаражей и подсобок, но есть и модели для жилых помещений.

Принципы действия автоматики твердотопливных котлов

Интенсивность горения любого топлива зависит от притока кислорода в топку: чем больше воздуха, тем жарче горит и быстрее нагревается теплоноситель. Поэтому первый вариант автоматизации котла – регулировка тяги. Тягой управляют:

• поворачивая или задвигая шиберную заслонку в дымоходе;
• приоткрывая дверцу зольника;
• нагнетая воздух вентиляторами.

Соответственно, шибер двигают вручную, на дверцу можно приспособить механический регулятор тяги (см. фото ниже) а нагнетающий вентилятор подключен к электронному блоку.

Второй механизм управления – движением теплоносителя. В данном случае запускается или приостанавливается циркуляция воды по трубам, для этого в системе должен быть подключенный к управляющей электронике циркуляционный насос:

И третий вариант – это автоматическая подача топлива из бункера в топку. Уменьшая или увеличивая скорость транспортировочных узлов (шнеков, лент и т. п.), задают активные или экономные режимы горения и обогрева. На следующем фото как раз и показан такой котёл с автоматической подачей:

Правила расположения батарей в доме

Чтобы система исправно работала, необходимо строго соблюдать правила монтажа. Хотя технология установки не является сложной, но в ней есть свои нюансы, поэтому работы должны проводить специалисты.

Важно! Если радиаторы неправильно установлены, гарантия на них не распространяется.

Для того чтобы избежать теплопотерь и неравномерного нагрева помещения, при монтаже приборов необходимо соблюдать отступы и правильно выбирать место расположения:

• Самым подходящим вариантом для батареи считается место под окном, т. е. там, где теплопотери самые значительные. Ширина радиатора должна составлять не меньше 70% ширины окна. Монтируется четко посередине.

• От батареи до подоконника, а также до пола оставляют не меньше 10 см. Оптимальное расстояние между полом и радиатором – 12 см. Более 15 см оставлять не рекомендуется.
• От стены батарею закрепляют на расстоянии 5 см.
• За батареей можно наклеить теплоотражающий материал – тогда часть тепла не уйдет в стену, а вернется в помещение.
• Если радиатор планируется разместить не под подоконником, а на стене, то расстояние между ними должно составлять не менее 20 мм.

Расчёт количества секций

Не обязательно искать самые дорогие отопительные приборы, чтобы в помещении было комфортно. Главное, правильно рассчитать количество секций. Если комнаты стандартные, то это значительно упрощает расчеты.

Часто прибегают к расчетам на основе объема пространства, потому что они несложные, но при этом дают довольно точные результаты.

1. На 1 м³ требуется 41 Вт мощности. Если установлены хорошие стеклопакеты и теплопотери минимальные, то показатель снижается до 34 Вт.
2. Объем комнаты (м³) = площадь (м²) × высота (м).
3. Необходимая тепловая мощность для всего помещения (Вт) = объем комнаты (м³) × 41 Вт (или 34 Вт).
4. В техпаспорте приборов изготовители указывают теплоотдачу одной секции.
5. Общую мощность (значение, вычисленное в пункте 3) надо разделить на теплоотдачу одной секции. Полученное число и есть количество секций.

Например, требуемая тепловая мощность – 2890 Вт, а теплоотдача одной секции 170 Вт. Тогда для этого помещения необходимо приобрести 17 секций.

Если помещение нестандартное, расчеты усложняются. Для исчисления общей мощности учитываются особенности стеклопакетов (двойные или тройные), теплоизоляционные параметры стен, соотношение размеров окон и пола, высота потолков и другие параметры. Все это проектировщики высчитывают при помощи специализированного программного обеспечения.

Средства автоматизации для котельных

Технические средства автоматизации:

• датчики параметров технологического процесса;
• исполнительные механизмы, перемещающие по командам в нужном направлении регулирующие органы;
• управляющая техника, обрабатывающая в соответствии с заложенными в неё алгоритмами и программами информацию от датчиков и формирующая команды исполнительным механизмам;
• приборы для выбора режимов управления и для дистанционного управления исполнительными механизмами;
• средства отображения и представления информации оперативному персоналу;
• устройства для документирования и архивирования технологической информации;
• средства коллективного представления информации.

Вся эта техника за вторую половину прошлого столетия претерпела революционные изменения, не в последнюю очередь, благодаря достижениям советской науки. Так, например, приборы манометрического ряда, широко применяемые при измерениях давления, расхода, скорости и уровня жидкостей и газов, а также при измерениях силы и массы, поменяли физический принцип чувствительного элемента.

Вместо мембраны, прогибающейся под действием сила и перемещающей шток электромеханического преобразователя, стали использовать тензометрический способ. Его суть в том, что некоторые материалы при механическом воздействии на них меняют свои электрические параметры. Чувствительная измерительная схема улавливает эти изменения, а вычислительное устройство, встроенное в прибор, переводит их в величину технологического параметра.

Приборы стали компактней, надёжней, точнее. И технологичней в производстве. Современные исполнительные механизмы принимают не только команды «включить» и «выключить», как было много лет. Они могут принимать команды в цифровом коде, самостоятельно расшифровывать их, исполнять и предавать отчёт о своих действиях и своём состоянии. Управляющая техника прошла путь от ламповых регуляторов и релейно-контактных схем до микропроцессорных регулирующих, логических и демонстрационных контроллеров.

За рубежом применение подобных контроллеров в системах автоматизации различных объектов началось чуть раньше. Микропроцессорный контроллер – это вычислительное устройство, сконструированное специально для управления технологическим объектом и расположенным в непосредственной от него близости.

Контроллер состоит из следующих блоков и устройств:

• блок питания;
• вычислитель;
• блок ввода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
• устройство ввода дискретных сигналов активных (в виде напряжения) и пассивных (в виде сухого контакта);
• блок вывода аналоговых сигналов разных номиналов с гальваническим разделением;
• устройство вывода дискретных сигналов активных и пассивных;
• прибор интерфейсной связи для подключения контроллера к системному информационному полю.

Блоки ввода и вывода сигналов – блоки группы УСО (устройств связи с объектом) – все многоканальные, имеют от 8 до 16 каналов. На конкретную задачу контролер собирается методом проектной компоновки. Состав и количество блоков УСО выбирается исходя из количества соответствующих сигналов в системе. В блоке вычислителя находится процессор, оперативная память (ОЗУ) и постоянная память (ПЗУ). В ПЗУ записана библиотека алгоритмов. Её состав охватывает практически все используемые в подобных системах задачи управления – регулирования, арифметических вычислений, динамических преобразований, логических действий.

Программирование контроллеров ведётся методом технологического программирования. Для современных моделей контроллеров этот метод представляет собой сборку функциональной схемы задачи управления на экране монитора.

После простейшей проверки на отсутствие ошибок схема-программа загружается в оперативную память контроллера. Интуитивная доступность метода для традиционных автоматчиков способствовала быстрому и широкому распространению Ремиконтов.

Какие радиаторы выбрать для деревянного дома

Отопление деревянного дома (речь идет прежде всего о срубах), действительно, имеет свои особенности, так как теплопроводность дерева невысокая и зависит от его породы. Вдобавок необходимо обеспечить максимальную пожаробезопасность. Но в целом, вопрос обеспечения тепла, как и безопасности упирается прежде всего в правильный монтаж системы обогрева, выбор котла и количество радиаторов. Каких либо ограничений по типу радиаторов здесь нет: стальные, чугунные, биметаллические, алюминиевые – все они могут применяться в деревянном срубе.

По материалу и типу теплообменника

Теплообменники могут быть:

• чугунными;
• медными;
• алюминиево-кремниевыми;
• из углеродистой или нержавеющей стали.

Конструкция теплообменника тоже может различаться.

Самые популярные – раздельные теплообменники. Отдельно проходит вода отопления, отдельно вода для домашних нужд жильцов. Они немного дороже, но более надёжны.

Битермический теплообменник выглядит, как труба в трубе. Во внутренней трубе вода ГВС, которую нужно согреть, а во внешней циркулирует теплоноситель отопления.

Третий тип – теплообменник, в котором встроен змеевик. Ёмкость с водой греется от теплоносителя, протекающего в змеевике. Косвенная система нагрева всем хороша, но летом либо придётся топить котёл, либо жить без горячей воды.

Битермический вариант не рекомендуется использовать там, где жёсткая вода. И будьте готовы, что каждый раз сначала из крана будет сливаться обжигающая вода, а уж потом нужной вам температуры.

Какие батареи отопления выбрать для частного дома и дачи

Для частного дома батареи подобрать несложно, потому что работа автономной отопительной системы происходит без значительных перегрузок, какие испытывает централизованная система. Здесь можно подключать любые радиаторы, ориентируясь на необходимую мощность, качество, экономичность, стоимость прибора.

Многие владельцы частных домов отдают предпочтение алюминиевым радиаторам. Они дешевле чугунных, экономичнее в эксплуатации и обладают более высокими показателями теплоотдачи, а чувствительностью алюминиевых приборов к гидроударам в автономной системе отопления можно пренебречь.

Если есть желание выбирать батареи основываясь на имени бренда, то можно принять во внимание негласный рейтинг алюминиевых радиаторов отопления для частного дома. Топовые позиции здесь принадлежат торговым маркам Calidor, Global, Rifar, STI, которые хорошо подходят для эксплуатации в российских климатических условиях.

Не менее распространены и стальные радиаторы, что не удивительно, ведь они надежны, доступны по цене, способны быстро прогреваться и имеют хорошую теплоотдачу. Здесь в рейтинге стальных радиаторов отопления для частного дома лидирующие места занимают Kermi, Purmo, Zehnder, Сунержа.

Среди достойных брендов, производящих биметаллические радиаторы, можно отметить российский Rifar и итальянский Global. Тем, кто решил приобрести чугунные отопители, стоит обратить внимание на Konner (Россия), Guratec (Германия), Retro Style (Россия).

Как итог, все радиаторы универсальны, а значит постановка вопроса, какие батареи отопления лучше для частного дома с газовым котлом, не совсем верна, ведь при выборе главным образом ориентируются на требуемую мощность, особенности помещения и возможности бюджета.

Функции автоматизированной системы и эффективные технические решения

На режимы энергопотребления и производство тепловой энергии оказывает существенное влияние множество факторов, такие как климатические условия, теплотехнические качества объекта или характеристики инженерной сети. Помимо этого, учитывается и корреляция с другими системами обеспечения жизнедеятельности: газо-, электро-, и водоснабжением.

Автоматизация систем горячего водоснабжения (ГВС) и отопления (СО) не только способствует повышению технического уровня их эксплуатации, но и обеспечивает значительную экономию энергоносителей. Именно поэтому автоматизированные тепловые пункты, обеспечивающие контроль и автоматическое регулирование параметров теплоносителей, являются эффективными источниками энергосбережения и обуславливают комфортные условия в отапливаемых помещениях.

Автоматизация тепловых пунктов, выполняемая с учётом пожеланий заказчика и уровня сложности объекта, даёт возможность решать следующие задачи:

• Поддержание оптимальных параметров теплоснабжения;
• Диагностика работы системы в целом и отдельного инженерного оборудования;
• Минимизация последствий внештатных ситуаций путём своевременного оповещения об их возникновении;
• Улучшение функционирования всей системы теплоснабжения;
• Повышение качества услуг ГВС, благодаря поддержанию постоянной температуры теплоносителя;
• Снижение потребления тепловой энергии;
• Уменьшение нагрузки на обслуживающий персонал, все обязанности которого при наличии автоматизированных тепловых пунктов, сводятся к наблюдению за параметрами, контролю над технологическими процессами и принятию грамотных решений в случае возникновения аварийных ситуаций;
• Получение средней суммарной экономии тепловой энергии до 30% от объёма теплопотребления для жилого сектора и до 50% для административных и производственных объектов;
• Сокращение расходов на службу эксплуатации, замену и ремонт оборудования. И увеличение срока его службы, благодаря постоянному автоматическому мониторингу параметров систем ГВС и СО.

Залогом их решения служат грамотные комплексные решения, высокое качество управления всеми технологическими процессами, реализуемыми в системах отопления и ГВС, и применение частотно-регулируемых электроприводов, чьё использование эффективно как с технологической, так и с энергетической точек зрения.

Автоматизированные системы отопления на основе частотного регулирования, разработанные ООО «ТехСтройСервис» позволят настроить оптимальный режим теплоснабжения и обеспечат экономию средств за счёт управления его интенсивностью по индивидуальному графику.

Цены на радиаторы

Стоимость отопительных устройств существенно варьируется в зависимости от следующих факторов:

• бренда и страны происхождения;
• материала и технологии производства;
• дизайна.

Итальянские, немецкие,финские, чешские батареи стоят дороже российских, но по своим технико-эксплуатационным характеристикам изделия отечественного производителя мало уступают и даже превосходят многие зарубежные аналоги.

Покупка радиаторов отопления для частного дома – статья довольно затратная. Но если составить правильные расчеты и подобрать экономичные приборы, то расходы можно значительно снизить.

Средняя стоимость алюминиевых радиаторов за секцию находится в пределах 1227–8200 р., биметаллических приборов – 3000–11900 р. Самые дешевые из них можно приобрести по цене от 1100 р. Диапазон расценок на стальные радиаторы тоже довольно широкий: от 830 до 60 000 р. Популярностью пользуются модели из стали стоимостью от 3500 до 26 000 р. Недорогие чугунные батареи можно приобрести за 500–1000 р. Спросом пользуются приборы из чугуна за 3000–8000 р.

Батареи в стиле ретро можно найти от 8000 р.

Если батареи нужны для целого дома, то даже недорогие устройства выливаются в копеечку. Помимо этого добавятся расходы на сопутствующие товары: клапаны, термостатные головки, кронштейны и прочие детали.