Система автоматики управления отоплением

1.

Система автоматики
управления отоплением
Выполнил: студент гр. ТВ(б)-91
Чмелев Э. С.
Проверил: старший преподаватель
Торопков С. А.

2.

Назначение
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.

3.

Оборудование автоматического регулирования для системы отопления здания обычно состоит из следующих
компонентов:
1. Термостат - это устройство, которое устанавливается в помещении и регулирует температуру воздуха в
помещении.
2. Контроллер - это устройство, которое принимает сигналы от термостата и управляет работой системы
отопления.
Контроллер может быть программным или аппаратным.
3. Клапаны - это устройства, которые регулируют поток горячей воды или пара в системе отопления. Клапаны
могут быть управляемыми или неуправляемыми.
4. Датчики температуры - это устройства, которые измеряют температуру в разных частях системы отопления,
например, на выходе из котла или на входе в помещение.
5. Насосы - это устройства, которые перемещают горячую воду или пар по системе отопления.
6. Котел - это устройство, которое нагревает воду или пар, которые затем передаются по системе отопления для
обогрева помещения.
7. Реле времени - это устройство, которое управляет работой системы отопления в соответствии с заданным
расписанием.
8. Кабели и соединительные детали - это элементы, которые соединяют все компоненты системы отопления
вместе и обеспечивают передачу данных и электроэнергии между ними.

4.

Термостат
Контроллер
Насос циркуляционный
Клапан управляемый
Реле
Датчик температуры

5.

Автоматизация водяной системы отопления
Пример комплексной автоматизации двухтрубной системы
водяного отопления
1 - общедомовой коммерческий
теплосчетчик
2 – регулятор перепада давления
3 – электронный регулятор температуры
теплоносителя с погодной коррекцией
4 – температурные датчики
5 – регулирующий клапан
6 – электронасос
7 – автоматические балансировочные и
запорно-измерительные клапаны
8 – радиаторные терморегуляторы
9 – приборы индивидуального учета
теплопотребления
10 – электромагнитный клапан
11 – электроконтактный датчик давления

6.

Принцип действия
Погодный регулятор управляет подачей тепловой энергии в здание путем воздействия на
регулирующий клапан с учетом температуры наружного воздуха, температуры подающего
трубопровода после подмеса и температуры обратного трубопровода. Таким образом,
реализуются следующие функции:
- корректировка температуры теплоносителя подающего трубопровода в зависимости от
температуры наружного воздуха (температурный график);
- корректировка температуры теплоносителя обратного трубопровода в зависимости
от температуры теплоносителя в подающем трубопроводе (температурный график);
- ограничения подачи тепловой энергии в зависимости от режима эксплуатации здания
(время суток, рабочие и нерабочие дни);
- поддержание заданной температуры горячего водоснабжения;
- поддержания постоянного гидравлического режима системы отопления;
- защиту от замораживания;
- прогрев помещений перед началом рабочего дня;
- учет тепловой энергии и теплоносителя

7.

Автоматизация систем воздушного отопления
1 — регулятор температуры; 2 — соленоидный
вентиль в калорифер. При понижении температуры
воздуха включается электродвигатель вентилятора и
соленоидный вентиль открывается.
Для производственных помещений широко
применяют системы воздушного отопления. Как
правило, в помещениях устанавливают
отопительные агрегаты, состоящие из вентилятора
и калорифера.
В качестве примера можно привести
принципиальную схему автоматизации
отопительного агрегата. В отапливаемом
помещении установлен позиционный регулятор
температуры, а на трубопроводе перед
калорифером — соленоидный вентиль. При
повышении температуры воздуха в помещении с
помощью регулятора температуры выключается
электродвигатель и закрывается соленоидный
вентиль, прекращая подачу теплоносителя

8.

Автоматизация систем воздушного отопления
1 — вентилятор; 2 — воздухоподогреватель
Распространен также способ регулирования
температуры воздуха помещения за счет
регулирования теплопроизводительности
отопительного агрегата путем изменения
расхода сетевой воды через
воздухоподогреватель. На схеме А приведена
схема отопительного агрегата с вентилятором.
При понижении температуры воздуха в
помещении ниже заданного срабатывает
двухпозиционный регулятор и открывается
клапан по линии теплоносителя (к
воздухоподогревателю). Одновременно по
команде этого регулятора включается
вентилятор. При достижении заданной
температуры регулятор дает команду на
закрытие клапана и выключение вентилятора.

9.

Автоматизация систем воздушного отопления
1 — вентилятор; 2 — воздухоподогреватель; 3 —
концевой выключатель
Разновидностью установок воздушного отопления
являются воздушно-тепловые завесы непрерывного и
периодического действия. При автоматизации
периодически действующих установок воздушно-тепловой
завесы широко применяется схема на Б. При открытии
ворот (дверей) по команде концевого выключателя
открывается клапан на линии теплоносителя к
воздухоподогревателю и включается вентилятор. При
открытых воротах температура воздуха в их зоне
естественно снижается даже при включенной установке,
которая продолжает работать и после закрытия ворот. При
этом температура воздуха в зоне ворот постепенно
повышается. Когда температура воздуха достигнет
заданного значения, срабатывает двухпозиционный
терморегулятор, который закрывает клапан на линии
теплоносителя и выключает вентилятор.
Схемой предусматривается ручное управление воздушнотепловой завесы. При условии кратковременного открытия
ворот установка воздушно-тепловой завесы включается и
выключается по команде концевого выключателя.

10.

Автоматика для управления системой
отопления коттеджа (газовый котел). Ручное
управление
Автоматика представляет собой встроенный в
котёл термостат, который вручную настраивается
на определенную температуру теплоносителя,
например 50°C.
Допустим в помещении температура воздуха
23°С. При нагреве теплоносителя до
установленной температуры 50°C термостат
подаёт команду на выключение газовой горелки
котла, а если теплоноситель остывает – то на
включение. Из-за инерционности системы
отопления наблюдается волнообразный
оранжевый график температуры теплоносителя
и зеленый график комнатной температуры.

11.

12.

Термостат котла продолжает поддерживать температуру теплоносителя на прежнем уровне 50°С,
которой уже явно не хватает и, как следствие, температура в помещении неизбежно снижается. Выход
один, надо исправлять ситуацию - идти в котельную и повышать значение температуры теплоносителя
до более высоких значений.
Неудобство этого способа регулирования налицо – полное отсутствие комфорта. Зато не нужно
доплачивать за автоматику управления (она уже установлена в котле) и, к тому же, поддерживается
стабильная температура в доме при стабильной температуре на улице.
Минусы:
- Необходимость регулярной ручной регулировки температурного режима работы котла;
- Постоянно работающий циркуляционный насос обеспечит повышенный расход электроэнергии;
- Частые циклы включения и выключения быстрее изнашивают автоматику котла.

13.

Автоматика для управления системой
отопления коттеджа. Комнатный термостат.
Принцип работы – прибор измеряет температуру
в жилом помещении и, в зависимости заданного
значения температуры, управляет розжигом и
выключением газовой горелки котла. Есть нюанс
- инерционность системы отопления вызывает
большие задержки в реагировании на команды
комнатного термостата и температура в жилом
помещении может хоть и не на много, но
отличаться от заданной, что хорошо заметно на
зеленом графике комнатной температуры в виде
появления красных (перегрев) и синих
(недогрев) сегментов.

14.

15.

Обычно для более быстрого нагрева выставляют более высокую температуру теплоносителя на котле
(в нашем случае 80°С). Поэтому форма оранжевого графика становится серповидной – быстрый нагрев
до 80°С, а затем отключение горелки и постепенное остывание до момента подачи термостатом
команды на включение горелки. Уличная температура начнет падать - падает и температура в
помещении и термостат просто начинает чаще включать горелку, и нижняя граница температуры
теплоносителя будет расти, что компенсирует понижение уличной температуры.

16.

Плюсы:
- Термостат позволяет стабилизировать комнатную температуру без участия человека, хотя и
возможны её отклонения от заданной. Постоянно бегать к котлу уже не требуется;
- По сравнению с ручным управлением, уменьшается количество циклов включения и выключения
котла, что увеличивает ресурс автоматики розжига;
- Автоматическое отключение циркуляционного насоса при выключенной горелке приводит к
существенной экономии электроэнергии.
Минусы:
- Недостаточная точность поддержания заданной температуры.
- Автоматика розжига работает значительно меньше, чем при ручном управлении, но из-за высокого
порогового значения температуры теплоносителя происходит перерасход газового топлива.
Компенсировать этот недостаток удаётся современными программируемыми моделями,
позволяющими запрограммировать различные суточные и недельные режимы работы. Например,
ночью целевая температура в комнатах может понижаться, а днём – повышаться. Аналогично в будни
и выходные дни. Гибкие настройки графика целевой температуры позволяют значительно снизить
расходы на отопление.
- При слишком большой мощности котла происходит частое включение и выключение котла
(тактование), а при малой – достижение заданной температуры вообще становится невозможным.

17.

Автоматика для управления системой
отопления коттеджа. Протокол OpenTherm
Самыми современными и технологически
совершенными системами управления
отоплением на сегодняшний день являются
устройства, работающие по протоколу
OpenTherm.
Появление газовых отопительных котлов,
способных управлять модуляцией пламени
горелки, открыло новые возможности для
экономичного и эффективного управления
системой отопления. Простыми словами
модуляция пламени - это регулирование
мощности нагрева, например, похоже на то как
вы крутите ручку газовой плиты, плавно
уменьшая пламя горелки

18.

19.

Протокол OpenTherm стандартно описывает все основные команды по работе с модулирующими
горелками. Это позволяет подключить к нему самое разнообразное оборудование: от термостата до
контроллеров, к которым может быть присоединено большое количество термодатчиков,
расположенных как в различных зонах отапливаемого объекта, так и на улице. Анализируя
полученные данные температуры снаружи и внутри помещения, контроллер обеспечивает
погодозависимый режим работы котла.
Плюсы:
- Минимальное колебание температуры воздуха в доме вне зависимости от колебаний уличной температуры;
- Минимальный расход топлива по сравнению с другими видами управления;
- Минимизируется количество циклов включения и выключения котла;
- Возможность удаленного мониторинга состояния котла и изменения его настроек.
Минусы: более высокая цена по сравнению с другим оборудованием, что окупается за счет меньшего
потребления газа.

20.

Шлюз управления протоколом OpenTherm