Модели на приложение и тенденции в развитието на контролери за системи за отопление и топла вода
С. Дейнеко
Напредъкът в областта на автоматизацията на системите за отопление и топла вода вече е достигнал значително ниво. Предлаганите в момента регулатори позволяват да се координира работата на сложни схеми за управление, в които се използват различни видове топлогенератори. Това дава възможност за спестяване на ресурси, оптимизиране на параметрите на работа и повишаване на надеждността на системите, създаване на комфортни условия, постигане на енергийна независимост на обекта
Думата "контролер" в превод от английски означава "регулатор" или "контролно устройство". Според теорията на управлението това е устройство, което контролира и управлява инженерните системи и генерира управляващи сигнали за тях. Регулаторите проследяват промените в параметрите в инженерните системи на съоръжението и реагират на тази промяна, използвайки набор от алгоритми за управление и подходящи настройки.
В Украйна преди 10-15 години такива устройства се използват в по-голямата си част в отоплителните пунктове и понякога в котелните. Техните функции бяха ограничени, тоест сведени, например, до управлението на един смесителен вентил или отделен елемент от системата. В този случай включването / изключването на котли или помпи се извършва ръчно. А самите схеми бяха избрани за онези алгоритми на работа на контролера, които не можаха да покрият напълно всички системи на отоплителна точка или котелна централа. Затова различните части на системата се управляваха от отделни контролери – управление на отопление, топла вода, помпи, аларми или аларми и т.н. Всички контролни устройства бяха поставени в достатъчно големи контролни шкафове.
Към днешна дата ситуацията се промени драматично. Сега специалистът има възможност да творипочти всяка схема за управление, в която може да се приложи контролерът. Обемът на софтуера може да бъде доста голям, тъй като съвременните устройства позволяват да се съхраняват практически неограничени количества информация в паметта. Значително е увеличена и скоростта на обработка на данните.
Нови функции
Широко разпространение получиха така наречените "stand alone" контролери, т.е. предварително програмирани контролери. Тези устройства са предназначени за управление на отделни топлофикационни абонатни станции или децентрализирани системи. В съвременните модели контролери вече няма една или две схеми за управление, както преди, а 20 или повече. И те могат едновременно да контролират котли, използващи различни видове гориво, термопомпи, соларни системи, котли за гореща вода, резервоари за съхранение и др.
Такива устройства се доставят на украинския пазар от различни компании, например Danfoss (Дания), Kromschröder (Германия), Honeywell (САЩ).
Необходимата температура на котела се изчислява от контролера на базата на потреблението на топлина от управляваните кръгове за отопление и БГВ. Всяко устройство може да работи самостоятелно или в локална мрежа, която може да има няколко контролера едновременно. Всички параметри, както и времевите програми, са предварително зададени за всяка управляваща верига и могат да бъдат индивидуално адаптирани към отоплителната система и изискванията на потребителя.
Например контролерите Smile (Honeywell) (фиг. 1) съдържат около 20 програми, които им позволяват да се използват за 30–40 вериги. Устройствата могат да се използват локално (като всеки отделен контролер управлява от един до три отоплителни кръга), както и да се комбинират в една система (до пет уреда). Контролерите иматтри свободни входа и два свободни изхода за допълнителни контролни функции. Вариантите на отоплителните системи се задават на етапа на пускане на системата в експлоатация.
Фиг. 1. Контролер Smile
Промените в работните параметри позволяват известна степен на гъвкавост при управлението на отоплителните системи. Въпреки че тези контролери имат твърди алгоритми на работа, те могат да бъдат адаптирани към конкретна схема. Да предположим, че контролерът управлява смесителна верига, състояща се от вентил, помпа и два сензора на подаващия и връщащия тръбопровод. Когато променяте определени параметри, които отговарят за смесителния вентил, можете да свържете циркулационната помпа на системата за захранване с гореща вода към контролера, да поставите температурните сензори в топлообменника - и контролерът вече не контролира отоплителния кръг, но напълно контролира работата на системата за БГВ. Тоест, един и същ изход може да се използва за различни компоненти на веригата. Такава гъвкавост е уместна при реконструкцията на помещения с оборудването на допълнителни отоплителни кръгове, например частична подмяна на радиаторно отопление с „топъл под“ или разширяване на системата за БГВ. В същото време един контролер ще управлява системата "топъл под", радиаторно отопление, котел и система за захранване с топла вода.
Има възможност за свързване на дистанционни модули със сензори за температура на въздуха в помещенията. Добавящите се модули имат копче за промяна на настройките и превключвател за режим Икономичен/График/Комфортен, цифров дисплей и дублиращи бутоните за настройка на контролера, осигуряващи пълен достъп и режим на дистанционно управление. Възможно е индивидуално управление на отделен кръг на отоплителната система от една стая. За да направите това, е необходимо да се интегрирате в отоплителната системастенен модул от подходящ модел.
Характеристики на контролерите Smile: консумирана мощност - 5,8 VA, работят от битова електрическа мрежа. Степен на защита IP 30. Размери (Ш×В×Д) – 144×96×75 mm. Корпусът е изработен от ABS пластмаса с антистатично покритие. Максималната дължина на шината е 100 м. Устройството се монтира на стена с помощта на клемни кутии.
Съвременните контролери са подходящи както за създаване на зависими от времето системи за регулиране на температурата на потока на охлаждащата течност (например радиатори, конвектори), така и за системи, където е необходимо да се поддържа постоянна температура на охлаждащата течност (например системи за подово отопление или за басейни) чрез смесителни вериги, включително слънчеви системи.
Използвайки няколко "самостоятелни" контролера, можете да създадете достатъчно голяма и сложна система за управление, подходяща дори за голяма обществена сграда.
При индивидуално строителство контролерите позволяват организиране на системи, в които е възможно да се използват различни топлинни генератори, включително такива, използващи алтернативни източници на енергия.
Практически е невъзможно да се създадат такива системи без контролери. В крайна сметка всичките им компоненти имат различни алгоритми и режими на работа. Препоръчително е да включите електрическия котел през нощта, когато тарифата за електроенергия е по-евтина (с многотарифно отчитане). Или използвайте термопомпа едновременно. През светлата част на денонощието колекторите на соларната система са включени, а при пикови натоварвания на топлата вода сутрин и вечер не може да се отмени газов котел. Съответно е възможно да изключите електрическия котел през деня. В същото време всички източници на топлина работят за резервоара, температурата в който също трябва да се контролира и в съответствие с нея трябва да се балансира работата на цялата система.В същото време се определя работен график по време на деня и дните от седмицата.
Схеми за комбиниране
Един от най-актуалните е използването в една система на газови и електрически котли или газов котел и котел на твърдо гориво (първият като основен, вторият като допълнителен) (фиг. 2).
Фиг. 2. Схема със съвместно използване на електрически и газови котли: AF, WF1, WF2, VF1, RLF1, SF - температурни сензори (външен въздух, котли, охлаждаща течност в тръбопроводите за подаване и връщане, резервоар за съхранение на БГВ); MK1 - трипътен смесителен вентил с електрическо задвижване; Tmax - горен термостат; P1, SLP, ZKP - помпи
Освен това, в първия случай, тъй като е препоръчително електрическият котел да се включва през нощта, когато тарифата за електроенергия е по-ниска, се използва таймер с дневен, седмичен график и програма за уикенда. Във втория случай, при липса на газ, котел за твърдо гориво ще гарантира, че системите за отопление и топла вода работят на необходимото ниво. Освен това източниците на топлина на различни видове гориво позволяват да се гарантира надеждността на системата при някои други форсмажорни обстоятелства.
В този случай контролерът осигурява управление на котела, ограничаване на максималната температура на изхода на котлите, безстепенно (плавно) управление на газовия котел с оптимално натоварване върху него. Възможно е да се организира управление на работата, като се вземе предвид температурата на въздуха в помещението и корекцията на времето. Предлагат се защита от замръзване, автоматична защита от легионела и приоритет на топла вода.
Свързването на термопомпа ви позволява да създавате системи, в които алтернативната енергия е основа за загряване на вода в буферен резервоар (фиг. 3).
Фиг. 3. Използване на газов котел, термопомпа и буферен съд: AF, WF, VF1, KSPF, VE1, SF – сензори за температура на външния въздух, котела, топлоносителя на захранващия тръбопровод, на входа и изхода на водата от буферния съд, бойлера за БГВ; KVLF - сензор за температура на водата; MK1, VA1 - трипътни вентили с електрическо задвижване; P1 - помпа на смесителната верига на отоплителната система; VA2 - помпа за зареждане на буферния съд от термопомпата
В същото време автоматизацията ще осигури контрол на температурата на водата на изхода на термопомпата и оптимизиране на процесите на работа на оборудването. При тази схема основен топлоизточник е термопомпата, а газовият котел покрива пиковите натоварвания на системата. По-голяма свобода при избора на гориво може да осигури схема, използваща котел на твърдо гориво и слънчев колектор (фиг. 4).
Фиг. 4. Схема с използване на котел на твърдо гориво, слънчев колектор и буферен резервоар: AF, WF1, VF1, VE1, SF, VE2, KSPF, KRLF, KVLF - температурни датчици за външен въздух, котел, топлоносител на захранващия тръбопровод, на изхода на водата от буферния съд, бойлер за БГВ, вода на входа на бойлера за БГВ от слънчевия колектор, на водата в изпуснете до буферния капацитет, на входа на водата в слънчевия колектор, вода в слънчевия колектор; MK1, MK2, U1 - трипътни смесителни вентили с електрическо задвижване (контур на отоплителна система, за поддържане на зададената температура на входа на котела на твърдо гориво, вентил между буферния съд и слънчевия колектор); P1 - помпа за смесителен кръг на отопление
Това осигурява поддържане на зададената температура на входа и изхода на котела, контрол на температурата на водата в слънчевия колектор, превключване на водните потоци,влизащи в слънчевия колектор от бойлера за БГВ и буферния съд. Възможна е паралелна работа в зависимост от времето със смесителен отоплителен кръг.
За да се създадат големи отоплителни системи, често е необходимо да се свържат котли в каскада, с която контролерите също се справят (фиг. 5). В същото време се осигуряват оптимални параметри и отчитане на работните часове на всеки топлогенератор.
Фиг. 5. Свързване на газови котли към каскадата: AF, WF1, WF2, VF1, VF2, VF3, SF, RLF1, RLF2 - температурни датчици за външен въздух, котел, охлаждаща течност в захранващия тръбопровод, резервоар за БГВ, вода във връщащия тръбопровод; MK1, MK2, MK3, R1, R2 - трипътни смесителни вентили с електрическа задвижка
Във всеки случай, за конкретни условия, можете да изберете най-подходящата схема за тях, която производителите на контролни устройства предлагат десетки.
Перспектива - Универсален контролер
В момента има забележима тенденция към усложняване на климатичните системи в сградите. Съответно разработчиците на контролери също се адаптират към тази тенденция.
Тъй като различните производители защитиха своите продукти с различни протоколи за пренос на данни, сега се появиха контролери, които позволяват използването на всички съществуващи протоколи (например CentraLine (Honeywell)). Това е особено вярно в случай на инсталиране на регулатори в модернизирани съоръжения.
Въпреки това, с нарастващата сложност на системите, възниква въпросът за създаването на един вид универсален контролер. В момента това е основната перспектива и предизвикателство за разработчиците. Един контролер, в зависимост от вградения в него софтуер, може да се използва за управление на различни сградни инженерни системи. Някак си е малъккомпютър, за който е необходимо само да се инсталира „софтуер“ за конкретни задачи и да се програмира директно за конкретен обект.
Сложността на въвеждането на свободно програмируеми контролери се крие преди всичко във високата цена на софтуера. Освен това е важен въпросът за спазването на нивото на обучение на потребителите, наличието на квалифициран обслужващ персонал и изключването на неоторизирана намеса в работата на контролните устройства.
Още важни статии и новини в Telegram канала на AW-Therm. Абонирай се!