Pregled regulacijskih naprav za kotle – nadzor toplote

Ogrevanje je eden najpomembnejših sistemov, ki poleg udobja zagotavlja tudi življenje v prostorih. V gradbeništvu je velik del stroškov namenjen načrtovanju in vgradnji ogrevalnih sistemov in sistemov za pripravo tople vode. Upravljanje sistema je tudi zelo drago. Bolj ko je ogrevalni sistem zapleten, več je možnosti za zmanjšanje stroškov obratovanja brez ogrožanja udobja.Krmiljenje kotlov je kompleks različnih elektronskih komponent in delov. Kot primer si oglejmo glavne komponente, ki se uporabljajo za krmiljenje plinskih kotlov.Omejimo se na to, kar je potrebno za ureditev: za uporabnika niso pomembni sistemi in podrobnosti njihove zasnove, temveč možnosti, ki jih ponujajo.

CENTRALNI NADZORNI MODUL

Ta naprava ima od proizvajalca do proizvajalca različna imena, vendar je ideja enaka: uporablja se za nadzor ogrevalnega sistema. Razpoložljivost in število drugih elementov sta odvisna od zapletenosti sistema, vendar mora biti osrednji modul prisoten v vsakem primeru – je “možgan” sistema. Nanj so priključene druge komponente: senzorji, regulatorji, varnostne in nadzorne naprave.

Pri večini stenskih in talnih kotlov je krmilni modul nameščen neposredno na napravo. V številnih primerih je modul priročno namestiti tudi zunaj kotlovnice, na steno ali v prostor, z uporabo ustrezne napeljave zbiralnice .

Kaj bi moral tak modul “znati”? Odvisno od zahtev. Minimalne zahteve so nadzor gorilnika, varnostni sistemi, vsaj en ogrevalni krog in želena nastavitev temperature. Vendar so edini, ki lahko ponudijo tako raznolike funkcije, enosobni ali dvosobni stenski plinski kotli z majhno močjo. V bolj zapletenih primerih je potreben tudi bolj zapleten modul. Ne da bi se spuščali v tehnične podrobnosti, bomo našteli glavne naloge in naprave, ki so teoretično lahko povezane z modulom.

Ogrevalni sistem je lahko nizkotemperaturni ali visokotemperaturni ali kombiniran , enokrožni ali večkrožni, z različnimi črpalkami za črpanje tekočin, različnimi nadzornimi senzorji o teh posebnostih ne bomo govorili: število in vrsta elementov sta odvisna od konstrukcije in lastnosti kotla, gorilnika in samega sistema . Realno je mogoče priključiti dodatne senzorje in sobne krmilnike, kar bo razloženo pozneje. Pogosto se kombinira z ogrevalnim sistemom s toplo vodo ali, redkeje, z dodatnimi generatorji toplote: sončnimi kolektorji, toplotnimi črpalkami, grelnimi telesi. Vse to je treba tudi nadzorovati ali vsaj usklajevati.

Jasno je, da se stopnja izpopolnjenosti nadzornih modulov v vseh teh primerih razlikuje. V preprostem ogrevalnem sistemu verjetno nikoli ne boste potrebovali dodatnih funkcij, v bolj zapletenem sistemu pa so lahko poleg zgoraj naštetih še druge naprave. Proizvajalci včasih ponujajo vsaj dve vrsti cenovnih modulov tudi za razmeroma preproste male kotle, prvega za bolj ali manj tipične aplikacije, drugega za bolj zapletene in seveda dražje . Zahtevnejši modeli so opremljeni z dodatnimi izhodi za priključitev različnih naprav, predvsem dodatnih krmilnih modulov. Na ta način je mogoče sestaviti sistem poljubne zahtevane kompleksnosti.

Za kaskadne ogrevalne sisteme z več kotli je značilna uporaba regulacijskih modulov na vsakem kotlu. En modul je označen kot glavni, drugi pa kot podrejeni. Podrejeni moduli se običajno zaženejo brez nadzorne plošče: za vsak kotel ni potreben ročni nadzor, en sam glavni modul pa lahko upravlja sistem skupaj.

Vsi krmilni elementi kotla med seboj komunicirajo prek vodil, možna pa je tudi radijska komunikacija. Komunikacijski protokoli se med proizvajalci razlikujejo, zato se ni težko zanesti na interoperabilnost vseh enot sistema, če elemente naroči in namesti en proizvajalec in en ponudnik storitev. Naprave različnih proizvajalcev ne delujejo vedno skupaj.

SOBNI NADZORNI MODULI

En sam modul za udobne nastavitve v stanovanju z več sobami morda ne bo dovolj. Vsaj v glavnih bivalnih prostorih je smiselno dodati še nekaj dodatnih. To se izvede tako, da se sobni krmilniki prek žične ali radijske povezave povežejo z glavnim modulom. To so pravzaprav isti krmilni moduli, le da imajo manj funkcij.

Najpreprostejša možnost je sobni termostat. preprost “gumb”. Njegova glavna pomanjkljivost je povezana z vztrajnostjo ogrevalnega sistema: proces spreminjanja temperature traja do nekaj ur. Večina sobnih regulatorjev je izpopolnjena. Običajno jih je mogoče programirati za samodejno vzdrževanje temperature v skladu s prednastavljenim programom ki ga je mogoče izbrati tudi brez obiska centralne toplotne postaje , lahko pa jih upravljate tudi ročno.

TEMPERATURNI SENZORJI

Glavni cilj kompleksnosti vsakega ogrevalnega sistema je povečati udobje ob čim nižjih stroških toplotne energije. Za to so potrebni temperaturni senzorji. Nato je mogoče sistem sprogramirati za samodejno regulacijo.

Obstajajo tri vrste tega nadzora: “po vodi”, “po temperaturi” in “po vremenu”. Več možnosti nadzora pomeni večji prihranek energije in več udobja, vendar je cena sistema višja.

Ne upoštevamo temperaturnih senzorjev za ogrevanje ali toplo vodo, saj so bolj povezani s sistemom za nadzor kotla. Očitno je tudi, da boste za oskrbo z vodo pri določeni temperaturi potrebovali pogone: črpalke in regulatorje zmogljivosti za vsak krog.

Najpreprostejši način regulacije – “po vodi” – se uporablja v vseh mestnih stanovanjih s centralnim ogrevanjem. V radiatorje se dovaja voda določene temperature; teoretično je na vsakem radiatorju regulator pipa , vendar se ga v praksi nihče ne dotakne. Centralna kotlovnica ima sicer lasten regulacijski sistem, vendar dejansko ni povratnih informacij med kotlovnico in stanovalci; temperatura vode je nastavljena centralno in uporabnik je ne more uravnavati. Tudi če začne klicati vzdrževalno podjetje in preklinjati, ni gotovo, da bo to v razumnem času prineslo kakršen koli rezultat. Ta vrsta krmiljenja je zelo inercialna.

Če je sistem dopolnjen s senzorji sobne temperature, lahko prihrani: ko je dosežena želena temperatura zraka, se lahko ogrevanje zmanjša in vzdržuje v nastavljenih mejah z nadzorom temperature vode in zmogljivosti vsakega kroga. Že zdaj je bolje, vendar le, če se zunanja temperatura ne spremeni. Boljša kot je izolacija, bolj zapoznel je odziv sobnega senzorja na spremembe zunanje temperature.

Najprimernejši in najugodnejši način je nadzor, povezan z vremenskimi razmerami. Na sistem je priključen senzor zunanje temperature. Postavimo ga na zunanjo steno, najbolje na severno ali severozahodno stran, na mesto, ki je zaščiteno pred vetrom in neposredno sončno svetlobo. To tipalo uravnava temperaturo vode v kotlu glede na zunanjo temperaturo. Še bolje, če zunanji senzor deluje skupaj z notranjim senzorjem.

Sam senzor je poceni, krmilna elektronika ni preveč zapletena, prihranki pa lahko znašajo do 20-30 %.

PROGRAMIRANJE SISTEMA

Celoten sistem je treba po namestitvi prilagoditi, obstajata pa dve ravni: strežniška in uporabniška. Pri tem je najprimernejša analogija z računalnikom: sestavljanje, nameščanje in odpravljanje napak v programih je naloga tehnikov, nato pa so uporabniku dodeljene pravice dostopa, vendar le do nekaj prilagoditev, ki so zanj pomembne.

Servisni tehnik bo najprej preveril, ali vsi elementi delujejo skupaj. Običajno je vsa potrebna programska oprema že nameščena “izpolnjena” v modulih. Nekatere standardne module je treba dodatno prilagoditi, da ustrezajo aplikaciji, drugi se konfigurirajo samodejno, brez zunanjega posredovanja. Nadaljnji koraki vključujejo nastavitev dovoljenega območja za vse elemente npr. če ima sistem nizkotemperaturni ogrevalni krog, nastavite njegovo temperaturno mejo .

Z različnimi ogrevalnimi programi lahko poskrbite za udobje in nizke stroške hkrati. Približno eno stopinjo nižja sobna temperatura pomeni 5 do 7 % prihranek energije za ogrevanje. Glavni način za prihranek stroškov je vzdrževanje optimalne temperature v vsakem prostoru če sistem to omogoča po vnaprej nastavljenem programu in možnost ročnega prilagajanja.

Potreba po ogrevanju se spreminja v različnih delih dneva. Zjutraj in zvečer, ko so vsi doma, ni potrebna le toplota, ampak tudi topla voda. Ponoči je bolje znižati temperaturo za nekaj stopinj. V pomnilnik je mogoče shraniti več standardnih programov ogrevanja – uporabnik mora izbrati le tistega, ki mu najbolj ustreza. Standardni program ogrevanja vključuje eno ali več toplotnih črpalk, ki se lahko menjavajo čez dan, pri čemer se v nekaterih obdobjih ogrevajo pri različnih temperaturah. Pogosto se zgodi, da ob delavnikih med delovnim časom ni nikogar doma, ob koncih tedna pa je potreben drugačen program ogrevanja. Številni sistemi lahko “ustvarijo” enega ali več “tedenskih” programov ogrevanja in vam tako prihranijo težave s ponovnim programiranjem.

Če uporabljate ogrevanje, ki je odvisno od vremena, je treba izdelati tudi temperaturno krivuljo, tj. e. programiranje zahtevane temperature vode v kotlu to se določi s senzorjem, ki je nameščen kjer koli v sistemu, običajno na vhodu ali izhodu iz kotla glede na zunanjo temperaturo. Ogrevanje se na primer vklopi, ko je temperatura zraka nižja od 20 °C. To je prva točka krivulje.

Če se zunanja temperatura zniža, potrebujemo več toplote, koliko več toplote potrebujemo, pa je odvisno od razmer, zlasti od toplotnih izgub stavbe: čim večje so toplotne izgube, tem več toplote potrebujemo. Na splošno je v krmilniku nadzornega modula shranjenih več takšnih krivulj, zahtevana krivulja pa se izbere glede na posamezne pogoje. Ko je izbrana krivulja, se temperatura vode v kotlu nastavi na točko, ki je najnižja temperatura zraka v regiji. Tu se programiranje konča.

Čas preklopa in nastavitve temperaturne krivulje je običajno mogoče programirati na uporabniški ali servisni ravni. Nekateri sistemi omogočajo, da poleg standardnih programov ogrevanja oblikujete tudi lastne programe ogrevanja.

Udobni programi ogrevanja omogočajo učinkovito delovanje sistema v samodejnem načinu. Za še večje udobje so na voljo številni drugi načini. Večino od njih je mogoče preprosto vklopiti ročno z nadzornim modulom.

Zimski/letni način je mogoče nastaviti ročno ali samodejno z nadzorom v odvisnosti od vremena . Če sistem vključuje krogotok tople sanitarne vode, se energija v poletnem režimu uporablja samo za ogrevanje sanitarne vode v hranilniku tople sanitarne vode; kotel je lahko celo popolnoma izklopljen. Če vas dlje časa ni doma, je primerno, da zaženete “počitniški” program, ki ohranja ogrevalni krog na nizki, vnaprej nastavljeni temperaturi

Ogrevanje tople vode je izklopljeno. Seveda ima program za zaščito pred zmrzaljo prednost pred vsemi drugimi; kotla ne bo popolnoma ustavil, vendar bo porabil gorivo veliko bolj ekonomično.

Različni proizvajalci ponujajo tudi druge prednastavljene programe, npr. način začasnega izklopa ogrevanja za prezračevanje ali način “zabave”, ki ob aktiviranju za nekaj časa podaljša udobje ogrevanja. Druge možnosti nadzora, ki so na voljo, so odvisne od konfiguracije samega sistema. Če je vgrajen rezervoar za toplo vodo, je mogoče nastaviti načina enkratnega ogrevanja ko je potrebna velika količina tople vode ob neobičajnem času in termične dezinfekcije občasno segrevanje vode za uničenje bakterij v njej .

Vklop in izklop vseh načinov delovanja se običajno krmili prek osrednje krmilne enote. Če sistem vključuje dodatne sobne regulatorje, lahko nekatere nastavitve omogočite tudi na sobnem regulatorju, vendar je to odvisno od nastavitev. V vsakem primeru ni nič zapletenega pri nastavljanju pravega načina na ravni uporabnika.

SISTEMI DALJINSKEGA UPRAVLJANJA

Poleg žične ali v nekaterih primerih brezžične komunikacije med komponentami številni proizvajalci razvijajo naprave za daljinski nadzor, spremljanje in upravljanje ogrevalnih sistemov. Takšni sistemi so še posebej primerni za občasno bivanje, ko je hiša občasno brez nadzora, brez ali za določen čas. Za to je treba v sistem priključiti ustrezno napravo, običajno modul GSM. Pravzaprav gre za isti mobilni telefon ali modem s kartico SIM.

Glede na vaše potrebe je na voljo več možnosti. Prva stvar, ki jo potrebujete od ogrevalnega sistema, je možnost vklopa in izklopa ogrevanja, ko občasno vstopate v hišo. Za izvajanje te funkcije načeloma zadostuje en sam kanal s parom kontaktov, katerih zaprtje pošlje signal na nadzorno ploščo. Številni krmilniki imajo ta kanal in želena nastavitev “vklop” ali “izklop” je vnaprej programirana.

Vse ostalo je preprosto: pokličete ali pošljete SMS na številko mola – krmilnik prejme signal in vklopi ali izklopi ogrevanje. Funkcionalnost tega sistema je v primerjavi z drugimi metodami majhna, vendar zadostuje za udobje in varčevanje z energijo.

Različni proizvajalci lahko uporabljajo druge načine krmiljenja toplotnih naprav prek kanala GSM ali fiksnega telefonskega omrežja. Včasih lahko te naprave resnično uravnavajo temperaturo, modem pa pošilja popolna poročila o napakah.

Če se za daljinsko upravljanje uporablja internet, je na voljo še veliko več možnosti. najlažji način povezave – mobilni telefon z ustreznim modulom in kartico SIM, alternativno povezava prek fiksnega omrežja. Teoretično ni razlike, vendar je v praksi fiksna povezava varnejša: če je mobilno omrežje preobremenjeno ali iz kakršnegakoli razloga prekinjeno, je daljinski nadzor nemogoč. Pri tem je treba upoštevati lokacijo stavbe: če se nahaja v bližini posebnih avtocest, posebnih objektov ali le krajev za velike zabave, se lahko mobilni internet izklopi brez opozorila in nihče se ne bo pritožil.

Ni treba posebej poudarjati, da mora biti na nadzornem računalniku ali “naprednem” mobilnem telefonu nameščena ustrezna programska oprema. Možnosti upravljanja prek interneta so enake kot pri običajni nadzorni plošči; zagotovljene so uporabniške in storitvene ravni. Pomembno je, da lahko servisno osebje na daljavo rekonfigurira opremo, spremlja sistem in v nekaterih primerih celo na daljavo odpravlja težave. Ne smemo pozabiti, da je stalno spremljanje opreme s strani tretjega ponudnika storitev plačljiva storitev.

“PAMETNE HIŠE”

Koncept “pametne hiše” predvideva centraliziran nadzor in interakcijo več sistemov hkrati. Samo temperatura ni dovolj za ustvarjanje prijetnega vzdušja v prostoru; poskrbeti je treba tudi za prezračevalni ali klimatski sistem in vlažnost v prostoru. Nekatere naprave, ki omogočajo kombinacijo ogrevanja z drugimi sistemi, je mogoče krmiliti tudi z nekaterimi tovarniško nastavljenimi regulatorji; če na primer priključite senzor odpiranja oken, lahko programirate izklop ogrevanja, ko se prostor prezračuje.

Elementi ogrevalnih sistemov različnih proizvajalcev med seboj komunicirajo prek različnih protokolov in vodil – skratka, “govorijo različne jezike”. Za vključitev pametnega ogrevanja v pametni dom bo najverjetneje potreben vmesniški modul prehod za krmilnik ogrevalnega sistema, ki ga bo povezal z drugimi sistemi, ki niso povezani z ogrevalnim sistemom. Prednosti hkratnega nadzora vseh sistemov v hiši, ne le ogrevanja, so očitne – vse je odvisno od kompleksnosti sistema.

REZERVNO NAPAJANJE

Če želite ustvariti sistem, ki bo lahko deloval avtonomno, morate imeti tudi možnost izklopa električne energije, brez katere sistem avtomatizacije zagotovo ne bo deloval. Elektronika in črpalke ogrevalnega sistema niso poceni in zahtevajo visokokakovostno napajanje. Sisteme je najbolje priključiti v električno vtičnico s pomočjo odlagalnika. Kot rezervni vir energije se uporabljajo baterije ali mini elektrarne.

Pri baterijskem napajanju se enosmerni tok običajno 12 V, na voljo pa so tudi višje napetosti pretvori v 220 V s pomočjo elektronske naprave, inverterja. Kakovost napajanja je odlična, čas neprekinjenega delovanja je precej dolg in ga je mogoče enostavno podaljšati s priključitvijo dodatnih baterij. Inverter je povezan le z najpomembnejšimi porabniki: krmilniki kotla, regulatorjem in črpalkami, od katerih vsak porabi največ 100-200 W, in to ne ves čas.

Minielektrarne lahko zagotovijo dovolj energije za celotno hišo, vendar je vprašanje kakovosti električne energije bolj pereče. Razpršenost napetosti dobro delujoče postaje je v dovoljenih mejah, vendar je “sinusni” vzorec lahko daleč od idealnega to je še posebej nevarno za črpalke z “mokrim” rotorjem v ogrevalnih sistemih in sistemih tople vode . In ne sme biti vsaka postaja povezana neposredno s kotlom. Na kratko je to razloženo takole: Praktično vsi gospodinjski aparati so opremljeni s standardnim vtičem z dvema priključkoma, ki ga lahko priključite, kakor želite.

Pri nekaterih napravah vključno z ogrevalnimi pa je treba upoštevati polarnost. njihova faza in minus morata biti povezana s fazo in minusom napajalnika. V sistemu napajanja stacionarnega telefona lahko ustrezne izhode enostavno najdete tako, da med vtičnico in “zemljo” priključite voltmeter: na enem vodniku boste našli 220 V, na drugem pa “okoli ničle”. Zaradi konstrukcije številnih vendar ne vseh generatorjev ni mogoče najti minus linije – napetost je na obeh vodnikih.

Obstaja več načinov za zagotavljanje varnega delovanja ogrevalnih sistemov v povezavi z mini elektrarnami. Na primer, na elektrarno je mogoče priključiti 12-voltni akumulator mnoge elektrarne imajo izhod za ta namen in pretvoriti enosmerni tok v izmenični tok z inverterjem. Ali pa uporabite dva pretvornika: enega, ki pretvarja izmenični tok v enosmerni tok, in drugega, ki pretvarja enosmerni tok nazaj v izmenični tok. Obstajajo postaje z inverterskimi pretvorniki, ki imajo višjo kakovost toka, vendar trenutno njihova nazivna moč redko presega 2,0 do 2,5 kW in take postaje je treba zagnati ročno.

Druga priporočljiva komponenta v sistemu napajanja je ločilni transformator. Njegova naloga je uravnavati nihanja napetosti. Takšen transformator je smiselno uporabiti za katero koli priključno shemo, vključno z vključitvijo generatorja v sistem oskrbe z električno energijo. Tudi v zelo dragi elektrarni se lahko pojavijo napetostne konice, zlasti ko motorju zmanjka goriva in začne “kihati”.

Zadnja stvar, ki jo morate upoštevati, je, da je popolna regeneracija napajanja zelo draga, zlasti če je treba zagotoviti samodejni vklop rezervnega vira energije med izpadom napajanja. Vendar je ta cena razumna: če sistem zamrzne zaradi izpada elektrike ali pomanjkanja energije v sili, ga je mogoče popraviti za precej višjo ceno.