Принципиальная тепловая схема водогрейной котельной + схемы автоматизации — объясняем развернуто

Основа проекта любой системы отопления и горячего водоснабжения – это тепловая схема, по которой осуществляется сборка разводки, подключение тепловых генераторов, бойлеров и радиаторов. Поэтому темой данной статья является тепловая схема водогрейной котельной. Изучив эту информацию, вы сможете построить водогрейную систему отопления, функционирующую на генераторах тепла (котлах) любого типа.

​​Котельная в частном доме

Как устроен элеватор

В последнее время элеваторы появились в коммунальном хозяйстве. Почему же выбрали именно это оборудование? Ответ прост: элеваторы остаются стабильными даже в том случае, когда в сетях происходят перепады гидравлического и теплового режимов. Состоит элеватор из нескольких частей – камеры разряжения, струйного устройства и сопла. Также можно услышать про «обвязку элеватора» — речь идет о запорной арматуры, а также измерительных приборов, которые позволяют поддерживать нормальную работу всей системы.

Как было упомянуто выше, сегодня используются элеваторы, оснащенные электроприводом. За счет электрического привода механизм автоматически контролирует диаметр сопла, как результат, в системе поддерживается температура. Использование таких элеваторов способствует уменьшению счетов за электроэнергию.

Конструкция оснащена механизмом, который вращается за счет электрического привода. В более старых версиях используется зубчатый валик. Предназначен механизм для того, чтобы дроссельная игла можно двигать в продольном направлении. Таким образом меняется диаметр сопла, после чего можно изменить расход теплового носителя. За счет этого механизма расход сетевой жидкости можно снизить до минимума или повысить на 10-20%.

Общие проблемы автоматизации котельной

Одной из самых актуальных проблем современной цивилизации, и в то же самое время одной из самых древних, получивших практические решения, является проблема автоматизации. Самострелы и ловушки древних охотников – это примеры автоматических устройств, срабатывающих так, как надо тогда, когда надо.

Всевозможные демонстрации в древнеегипетских храмах срабатывали без участия человека, а лишь тогда, когда наступала соответствующая ситуация. Массовое внедрение автоматики в современную повседневную жизнь людей лишь подтверждает актуальность этой проблемы в наше время.
Особенно это заметно в производственной деятельности человека. Непрерывный рост единичной мощности агрегатов, увеличение их производительности требуют более оперативного и более правильного принятия решений.

Число этих решений в единицу времени непрерывно возрастает, ответственность за их правильность также растёт. Психофизиологические возможности человека уже не позволяют ему справляться с обработкой возросшего потока информации.

На помощь приходит новейшая вычислительная техника и эффективные методы теории управления. Всё более усложнённые технологические и теплотехнические процессы требуют повышения быстродействия технических средств автоматики. Одновременно растёт цена отказа, и растут требования к надёжности и живучести техники.
Прогресс в части средств автоматизации тесно связан с изменениями в элементной базе вычислительной техники. Сейчас практически все приборы строятся на основе микропроцессоров.

Это позволяет обрабатывать более сложные алгоритмы, повышать точность измерения технологических параметров, нагружать отдельные приборы ранее не свойственными им функциями. И, самое главное, обмениваться информацией между собой, работая, как единая система управления.

Отопление частного дома своими руками схемы и правила монтажа

Трудно представить современное жилище без отопительной системы. Известны различные способы создания таких систем. Разница, обычно, заключается в применяемом топливе — газ, уголь, пелеты, дрова. Котлы отопления разделяются на газовые, твердотопливные, пеллетные и электрические. Для любого мастерового человека нарисовать схему и собрать систему отопления своего дома, вполне разрешимая задача. Ведь не секрет, что большинство схем отопления придумано простыми людьми, практиками, не отягощенными научными званиями и регалиями.

Выгода самостоятельного изготовления контура отопления заключается в значительном уменьшении финансовых затрат. Конечно, при выборе газового отопления, придется оплатить разработку проекта и работу, имеющих допуск специалистов, на установку и первичный запуск котла. Если же предполагается установка твердотопливного котла, то все этапы от эскиза и до запуска системы можно провести самостоятельно. Несомненно, создание отопительной системы частного дома — сложная инженерная задача.

Безусловно, что специалисты, имеющие опыт по проектированию и монтажу, быстрее и лучше решат эту задачу. Если принято решение об их привлечении, то нужно четко определить степень их участия в создании и монтаже контура системы. Возможные варианты:

• выполнение работ «под ключ»;
• выполнение части работ (проектирование либо монтаж);
• специалисты в роли консультантов, работы выполняются самостоятельно.

Схема котельной частного дома: обзор возможных вариантов

Типовые схемы котельных основываются на следующих вариантах тепловых сетей:

Типовая схема котельной

• Открытой разновидности, когда теплую жидкость черпают из «местных» установок.
• Закрытой разновидности, когда теплоноситель отопительной системы используют еще для нагрева воды.

Причем открытая схема предполагает дополнительный расход энергии на питание «местной» водонагревательной установки, но обходится дешевле на этапе монтажа. Закрытая схема котельной частного дома монтируется сложнее, но «питается» от центрального котла. Причем за счет тепловых насосов и промежуточных испарителей и конденсаторов в систему горячего водоснабжения сбрасывают жидкость практически питьевого качества, разогретую до 70-100 градусов Цельсия.

Поэтому в качестве схемы водонагревательной котельной, в большинстве случаев, используется именно закрытый вариант, состоящий из следующих узлов:

• Основного котла, который нагревает воду для системы отопления и водонагревательного контура.
• Самого водонагревательного контура, циркулирующего внутри накопительного бака.
• Контура системы горячего водоснабжения, замкнутого на накопительный бак.

В итоге, накопительный бак работает, как обычная батарея, отапливающая не комнату, а систему горячего водоснабжения. То есть перед нами немного необычный накопительный бойлер.

Система открытого проточного горячего водоснабжения функционирует на основе двухконтурного котла, который пропускает по разогреваемому змеевику либо порцию воды из системы отопления, либо воду из системы горячего водоснабжения. То есть, открытая схема превращает котел системы отопления в обычную колонку. Причем оптимальный вариант открытой водонагревательной установки – это котел с двумя спиралями, расположенными в отдельных камерах сгорания.

Схема автоматизации котельной: и тепло, и дешево!

Автоматизированные котлы обходятся в эксплуатации дешевле обычных отопительных приборов. Ведь стандартный прибор функционирует в одном режиме круглые сутки, а «умный» котел, оснащенный особым устройством, синхронизирующим режим работы котла с потребностями хозяев дома.

Проще говоря: автоматизированный котел работает на полную мощность «когда нужно» (вечером, в выходные дни), а «когда не нужно» (по ночам или в рабочее время) – практически не работает. В итоге, можно сэкономить от 30 до 50 процентов энергии (и денег, расходуемых на отопление).

Поэтому каждая принципиальная схема водогрейной котельной помимо прочих элементов содержит в себе еще и блок автоматического управления, с помощью которого решают следующие задачи:

Схема автоматизации котельной

• Оптимизирует температуру нагрева в зависимости от времени года. Ведь летом приятнее пользоваться теплой водой, а зимой в СГВ должна циркулировать по-настоящему горячая жидкость.
• Управляют работой «контурами» отопительно-водонагревательного котла. Ведь большинство моделей оборудованы лишь одной «камерой сгорания». То есть, в рабочем состоянии находится либо отопительная, либо водонагревательная ветвь.
• Управляют температурными режимами не только водонагревателя, но и отопительного блока. Ведь дневные и ночные режимы стоит применять и на отопительной, и на водонагревательной ветви.
• Корректируют работу насосов и систем циркуляции и/или рециркуляции в закрытой схеме. Причем без этой функции работа закрытой системы нагрева воды не возможна в принципе. То есть, определенный набор микросхем или механических управляющих элементов есть в любой закрытой схеме водонагревательного котла.

Причем блок автоматического управления может работать в трех режимах, а именно:

• В формате приоритета системы горячего водоснабжения. То есть, когда вся мощность идет на водонагревательный контур. Обычно этот режим задействован в теплое время года.
• В формате смешанной работы, когда функционирует либо отопительная ветвь, либо водонагреватель. Такой режим поддерживается при проточном нагреве воды, осуществляемом по открытой схеме.
• В формате работы без приоритетов, когда большая часть энергии уходит на отопительный контур, а некоторая часть расходуется на обогрев воды. Этот вариант управления рекомендован для закрытых систем подогрева воды.

Разумеется, все вышеупомянутые режимы можно реализовать даже в формате одного устройства. Поэтому систему нагрева воды с помощью котла удается реализовать и в проточном формате (прямой нагрев открытого типа в двухконтурном котле) или в накопительном формате (косвенный нагрев закрытого типа в расширительном баке).

Эта особенность водонагревательных котельных дает возможность экономить энергию и зимой, и летом. Ведь в холодное время года можно воспользоваться косвенным нагревом от размещенного в баке паропровода. А в теплое время года можно черпать горячую воду прямо из нагревательного контура котла.

Разновидности автоматики для отопления своего дома

Пожалуй, каждый владелец частного дома сталкивается с проблемой устройства системы отопления. Есть надёжное современное решение — автоматика для отопления дома! Правда, многие не понимают значения заданной фразы. Поэтому в представленной статье речь будет идти именно о ней. Очевидно, установка рассчитана на упрощение жизнедеятельности человека! Благодаря ей гораздо удобнее контролировать отопление. Автоматика имеет ряд прочих достоинств, таких как автоматическое регулирование степени теплоты, а следовательно, меньшие затраты личного времени. Однако, не многие доверяют данному типу отопления, предпочитая регулировать его самостоятельно.

Под самим словом «автоматика» понимают комплекс приборов, регулирующих какой-либо процесс автоматически, то есть не вручную. Плюсом является практически абсолютная безошибочность агрегата, управление — более точное, а функционал представляет собой кладезь дополнений.

Какие существуют автоматические установки?

В настоящий момент рынок представляет потребителю широкий выбор регулирующих устройств. Поэтому необходимо знать, какая автоматика для систем отопления дома вообще существуют, чему отдать предпочтение.

Комнатный термостат

По критерию установки существуют:

• Проводные термостаты. Достоинством данного вида считается возможность провести питание до приблизительно 50 метров посредством проводов.
• Беспроводные термостаты. Преимуществом является необязательность создания отверстия под провода. Однако, они имеют существенный недостаток — железобетонные стены уменьшают мощность сигнала.

По функционалу различают:

• Простые термостаты. Они удерживают нужный уровень теплоты.
• Программируемые термостаты. Такие устройства способны устанавливать определённое количество градусов на целую неделю вперёд (срок зависит от модели) с максимальной точностью до секунд. К достоинствам также можно причислить экономию средств за счёт недельного программирования.

Также различают термостаты:

• Электронные термостаты. Комплект содержит три компонента: датчик температуры, передатчик сигнала, реле. Главным плюсом устройства является максимальная точность оборудования. Не стоит забывать простоту использования.
• Механические термостаты. Основа приборов состоит в способности изменять свойства под влиянием уровня температуры. Вследствие изменения температуры в газовой мембране, замыкается или размыкается цепь, заставляющая работать определённые механизмы.
• Электромеханические термостаты. Механизм устройства гораздо проще электронного. Главным элементом является реле. Узел внешне похож на трубку, которая наполняется специальным веществом, реагирующим на температуру. Если котёл нагревается, то вещество расширяется, аналогично котёл остужается — вещество сокращается. А привод, зависящий от вещества, благодаря электроцепи регулирует температуру.

Подключение может осуществляться к :

Термоголовка

Это терморегулирующий элемент, который под влиянием внешней среды приоткрывает или закрывает радиатор. Недорогой вид автоматики для отопления дома. Значительным плюсом является то, что термоголовка очень удобна для локального нагрева, а также происходит значительная экономия средств. Из минусов: во-первых, регулировка происходит по меркам, состоящих из абстрактных чисел, а не градусов. Во-вторых, датчик измеряет градусный уровень тепла вокруг установки, но не помещения, что уменьшает точность устройства.

Погодозависимая автоматика

Конструкция погодозависимой автоматики для отопления дома несложна: снижается погода на улице-увеличивается температура теплоносителя. Однако, погодозависимая установка имеет весьма значительный недостаток — система порой не успевает адаптироваться под температуру, и, следовательно, эффект запаздывает. Особенно упомянутый минус проявляется, если подключено дополнение — полы с подогревом. К недостаткам относят то, что приборы действуют не совсем корректно, приблизительно, поэтому изменение заметно лишь при сезонной смене климата. Стоит отметить, цены на агрегат относительно высокие. Но агрегаты будут очень удобными в производстве, масштабных домах (свыше 500 квадратных метров).

Автоматика для радиаторов

• Использование термоголовки с клапаном; (Описано выше)
• Климат-контроль;

Состоит из термоэлектрического привода, контроллера, датчика. Полностью автоматическая установка для отопления дома с возможностью удалённого управления. Климат-котроль — автоматическое управление по датчикам с множеством дополнений. К плюсам относят: во-первых, управление доступно централизованно, удалённо (с мобильных устройств), во-вторых, возможность подключения к системе умного дома, в-третьих, установку расписания режима.

Механизм устроен следующим образом: на каждом радиаторе устанавливается специальный привод, подсоединенный к контроллеру. К контроллеру подключаются датчики. При изменении температуры датчики реагируют, далее отправляют сигнал контроллеру, который регулирует клапан.

Автоматика для угольного котла

Возможности приборов достаточно широки. Зачастую комплекты отапливающих приборов включают в себя: компьютер, который обеспечивает управление прибором, вентилятор либо воздушная турбина.

Достоинством оборудования, оснащенного автоматикой для отопления частного дома, считается огромная экономия драгоценных минут, денег. Ведь инновационные котлы длительного горения могут сделать практически всю работу за вас — они способны работать без вмешательства человека довольно много времени — до приблизительно 48 часов! Владельцу дома необходимо всего лишь установить нужный градусный уровень, а приспособление будет осуществлять действия самостоятельно. К тому же можно установить таймер на температурный режим. То есть, например, если владелец жилья покинет его на какое-то количество времени, то будет поддерживаться минимальный температурный режим. К приезду жильца, сработает таймер, жилье начнет снова прогреваться до нужной температуры — без участия человека! Так, по приезду жилье будет комфортным, прогретым.

Важно отметить, котлы с автоматикой стали настолько развитыми, что способны самостоятельно проводить диагностику — проверку безопасности, являющейся весьма существенным плюс.

Котлы с автоматической подачей

На сегодняшний день считаются наиболее эффективной установкой —ведь коэффициент полезного действия достигает отметки 80-85%! Такой агрегат точно обеспечит домашний уют. Топливо засыпается в бункер, оттуда подаётся автоматически в камеру сгорания.
Также существует дополнение, позволяющее очищать зольник автоматически — без человеческого вмешательства.
Процесс установки котлов — весьма кропотливый труд, поэтому экономить не стоит в целях вашей пользы.

Автоматика для насоса

Регулирует деятельность системы, контролируя множество функций, таких как, например, давление, распределение воды.

Для нормальной работы необходимы следующие компоненты: коллектор, обеспечивающий подачу воды, реле, контролирующее насос, манометр, осуществляющий измерение давления, датчик сухого хода, который предотвращает перегрев устройства, если вода иссякнет.

Всю автоматику, отвечающую за насос, подразделяют на несколько моделей, исходя из времени создания:

Автоматика первого поколения;

Первая простейшая конструкция подачи воды. Используется для решения несложных задач, если необходимо обеспечить помещение источником воды. Она состоит из трех компонентов: датчик сухого хода, гидроаккумулятор, выполняющего задачу накопления воды, содержащего в себе мембрану, реле, контролирующее давление воды. Обычно не вызывает трудностей при установке, так как в системе полностью отсутствуют сложные электрические схемы. Механизм также чрезвычайно лёгок: порядок цикличен—при полном заполнении воды, насос отключается, далее цикл идёт на повтор.

Автоматика второго поколения

Образец отличается от предыдущего тем, что к управлению добавились датчики, осуществляющие контроль за работой. Вследствие, гидроаккумулятор необязателен, так как его функцию выполняют датчики. Большим спросом автоматика второго поколения не пользуется, так как схожа с первой, однако по цене обходится гораздо дороже.

Автоматика третьего поколения

Является более достойной версией предшественников, стоит дороже соответственно. Агрегат выделяется наибольшей надёжностью, эффективностью, улучшена программа безопасности, а главное — максимальная точность устройства.

Для поддержания прибора в автоматическом режиме устанавливается реле. Механизм несложен: при уменьшении давления воды реле запускает систему, аналогично при увеличении давления — остановит.

Термостат для включения или отключения насоса

Самый частый вид автоматики для насоса в отоплении дома. Механизм: сначала происходит сбор информации с датчика, далее происходит сравнивание показателей, от этого зависит работа насоса. Например, если владелец задает режим +60, а гистерезис +5, то вода должна составлять +65, чтобы система запустилась, а чтобы она остановилась необходима температура соответственно +55.

Заключение по теме

Современному человеку открыто много дверей — много возможностей. Большое количество свежих предложений ожидают нас повсюду. Именно век компьютерных технологий открыл нам двери в мир, где человек с помощью компьютера подчинил своей воле множество вещей. Наверное, глупо не использовать возможности, которые могли сэкономить деньги, драгоценное время, избавить вас от лишних повседневных обязанностей?