Как автоматизировать работу систем отопления и водоснабжения

В частном доме, в отличие от квартиры, необходимо самостоятельно контролировать работу автономных систем отопления и водоснабжения. В результате собственник подчас оказывается буквально привязан к месту жительства. Освободиться от такой зависимости позволяет автоматизация. Именно поэтому в последние годы «интеллектуальные» инженерные решения приобретают всё большую популярность и вытесняют традиционные агрегаты с ручным управлением и визуальным контролем. «Поставил и забыл» – вот принцип выбора оборудования современным домовладельцем. 

Автоматика берёт температуру на контроль

Отопительный сезон в России длится минимум семь месяцев в году, и в течение всего этого времени в доме нужно поддерживать комфортную температуру. Чем больше его площадь и число обитателей – тем сложнее задача, ведь каждому нужны индивидуальные условия. На помощь приходят различные «умные» устройства, например, радиаторные терморегуляторы. Есть и более продвинутые решения, освобождающие пользователя от необходимости постоянно менять настройки вручную. Так, программируемые комнатные термостаты DanfossIconprogrammable имеют встроенную библиотеку из семи предустановленных температурных графиков, по числу дней недели. Индивидуализировать их позволяет функция адаптивной подстройки: прибор запоминает режим дня пользователя и автоматически подстраивается под него.

Одновременно с температурой в комнатах меняется и потребление тепла, а значит, режим работы котла также нуждается в постоянной корректировке. Выполнять её нужно в режиме реального времени, чтобы своевременно обеспечивать подачу нужного количества тепла, защитить оборудование от перегрузок и минимизировать расход дорогостоящего топлива. Поэтому популярность приобретают котлы со встроенной автоматикой. Например, газогенераторный котёл на поленьях Viessmann Vitoligno300-S оборудован встроенным погодозависимым цифровым контроллером, который умеет не только автоматически менять мощность котла в бесступенчатом режиме, но и позволяет пользователю дистанционно управлять сразу четырьмя отопительными контурами, регулировать температуру котловой воды и устанавливать время розжига. 

Котельная XXI века

Какой бы продвинутой ни была комнатная и котловая автоматика, для согласования её работы необходимы корректный подбор и настройки промежуточного оборудования котельной: циркуляционных насосов, регуляторов перепада давления, клапанов и другого оборудования. Именно ошибки проектирования часто становятся причиной некорректной работы системы и даже аварий. Избежать этого позволяет использование модульных решений, существенно упрощающих задачу проектирования.

Примером такого решения может служить насосная группа HEATMIX, представленная на российском рынке осенью 2017 года компанией GRUNDFOS, ведущим мировым производителем насосного оборудования[i]. Это полностью готовый к монтажу блок в теплоизоляционном кожухе, внутри которого расположены циркуляционный насос, запорно-регулирующая арматура, термометр на прямой и обратной магистрали и обратный клапан.

«Модуль HEATMIX – это комплектный узел, предназначенный для подачи теплоносителя из котла в контуры системы отопления частного дома. Его использование позволяет существенно сократить время на установку и обслуживание системы, а также минимизировать количество монтажных неточностей. В зависимости от типа системы можно использовать один из двух вариантов комплектации: с прямым контуром и с трёхходовым смесительным клапаном, позволяющим регулировать температуру вручную или с помощью сервопривода. Первое решение реализует подачу теплоносителя с температурой источника тепла напрямую к потребителям и чаще всего используется для контуров радиаторного отопления и загрузки бака горячего водоснабжения. Вариант с трёхходовым клапаном предполагает наличие подмеса из обратки в подачу и предназначен для использования в контурах погодозависимого радиаторного отопления, системах тёплого пола и т. п.», — рассказывает Сергей Захаров, Директор Департамента промышленного и бытового оборудования«Грундфос».

Ещё одна особенность решения – возможность выбора комплектации как со стандартными нерегулируемыми трёхскоростными циркуляционными насосами UPS 100, так и с «умными» моделями ALPHA2 и ALPHA2L.  «Умные» модели предназначены для использования в составе автоматизированных систем отопления и больших многоэтажных коттеджей и таунхаусов. Фирменная функция AUTOADAPTавтоматически определяет параметры отопительной системы, анализирует её потребности в режиме реального времени и регулируетпроизводительность насоса, обеспечивая оптимальный напор теплоносителя в системе и одновременно поддерживая комфортные для оборудования рабочие параметры.

Удобство использования насосных групп повышает масштабируемость этого решения. В комбинации с двух- или трёхконтурным коллектором со встроенным или внешним гидроразделителем в системе отопления можно использовать несколько модулей HEATMIX для единовременного присоединения нескольких контуров (например, радиаторов, бойлера и тёплых полов). Предусмотрена и возможность установки байпасного клапана, который позволит изолировать контур системы отопления, например, для проведения технических работ. 

Боремся с утечками тепла

Автоматизация отопления предполагает ликвидацию утечек тепла. В противном случае львиная доля затрат на топливо пойдёт на обогрев воздуха. Как показывает практика, порядка 50% теплопотерь в доме происходит в процессе воздухообмена. Однако их можно существенно сократить, если возвращать в дом тепло, уносимое через вентиляцию отработанным воздухом.

Для решения этой задачи используется технология рекуперации. Покидающий помещения тёплый воздух пропускается через теплообменник особой конструкции, где он подогревает поступающий с улицы холодный. Таким способом можно сберечь до 40–50% тепла, затраченного на подогрев воздуха в доме, а значит, на нагрев свежего понадобится вдвое меньше энергии.

Рекуператоры бывают различной конструкции. Если в доме реализована система принудительной приточно-вытяжной вентиляции, то подобное устройство, например,ElectroluxStar, соединяется прямо с воздуховодами. Не менее популярны локальные решения, встраиваемые в стены. Они напоминают клапаны инфильтрации, с тем отличием, что в данном случае через проветриватель осуществляется двусторонний воздухообмен. Для этого необходимо наличие встроенного вентилятора. Интересное решение предложил немецкий производитель пластиковых окон Schüco: компактный проветриватель-рекуператор VentoTherm встраивается непосредственно в оконную раму. Процессом проветривания можно управлять непосредственно с панели устройства или подключить его к системе «умного дома». 

Поддержание давления воды в режиме реального времени

Для работы системы отопления и обеспечения повседневных хозяйственно-бытовых нужд необходима вода. В домах с круглогодичным проживанием её источником обычно является скважина, пробуренная «на песок». Скважинные насосы с нерегулируемой производительностью не способны поддерживать постоянное давление, в результате одновременное пользование точками водоразбора становится некомфортным. К тому же реальная потребность в воде нередко отличается от проектной, причём как в большую, так и в меньшую сторону. Для насоса это означает, что он может работать в не оптимальной для себя рабочей точке. В этом случае его срок службы будет сокращён, а КПД занижен.

Выходом из положения является использование скважинных насосов с частотным преобразователем.  Например, система поддержания постоянного давления отGRUNDFOS, состоящая из скважинного насосаSQE и блока управления CU301 позволяет задавать необходимое давление в системе водоснабжения загородного дома в диапазоне от двух до пяти бар, то есть такое же, как и в городской квартире.Пользователю нужно единожды задать необходимое давление воды на панели блока управления, после чего автоматика будет сама его поддерживать. Дополнительное удобство обеспечивается благодаря встроенной защите от сухого холода. При снижении уровня воды в скважине насос автоматически отключается, а после его восстановления – запускается снова. 

Водоподготовка без участия пользователя

Это ещё одна немаловажная деталь, без которой не обойтись при использовании сырой воды. Привычным решением здесь являются фильтры различного типа, требующие постоянного контроля и обязательной периодической замены. Однако есть и более прогрессивные средства, например, универсальная автоматическая система фильтрации Ecowater или автоматизированные умягчители воды ViessmannAquahome.

Первое решение позволяет использовать различные типы фильтрующего наполнителя в зависимости от результатов проб воды и очищать её от разных видов загрязнений, включая механические примеси. В отличие от традиционных фильтров такая система имеет функцию автоматической регенерации фильтрующего тела, состояние которого контролирует электронный блок управления. При этом возможность непрерывного водопотребления сохраняется даже в процессе регенерации.

Установка умягчения Aquahome работает аналогичным образом. Система оснащена цифровым контроллером, выполняющим регенерацию наполнителя (ионообменной смолы) в автоматическом режиме. Пользователю нужно лишь время от времени пополнять солевой бак. Для подготовки воды с высоким содержанием железа и марганца, что нередко встречается в скважинах, предусмотрена модификация с наполнителем, способнымудалять из воды эти элементы. 

Благодаря автоматическому энергосберегающему оборудованиюможно забыть о необходимости вручную контролировать работу систем жизнеобеспечения загородного дома. В результате у собственника не только освобождается время, но и сокращаются эксплуатационные затраты.