Главная
Блог об инженерных системах
Управление отоплением. Часть 3. Газовый котел в системах с несколькими потребителями.

Управление отоплением. Часть 3. Газовый котел в системах с несколькими потребителями.

В данной статье рассматриваются различные способы управления газовым котлом при работе на потребителей с различными температурными графиками.

Принципы управления, описанные в данной статье, схожи с котлами, работающими в автоматическом режиме на других видах топлива.

Современный газовый котел по умолчанию имеет микропроцессорное управление и следующий функционал:

Модуляция мощности — осуществляется контроллером котла. При приближении к заданной на котле температуре теплоносителя котел снижает мощность, стараясь выйти на величину, равную текущему теплосъему. Таким образом, снижается количество циклов включения/выключения горелки и увеличивается срок службы котла в целом.
Контур бойлера ГВС – возможность подключения греющего контура бойлера ГВС напрямую к котлу, параллельно контуру системы отопления. За нагрев бойлера при таком подключении полностью отвечает контроллер котла – переключает поток теплоносителя на контур бойлера ГВС и поддерживает максимально возможную температуру теплоносителя до достижения заданной температуры воды в бойлере ГВС.
Интерфейс управления по протоколу OpenTherm – позволяет менять и отслеживать параметры котла при помощи внешних устройств. Наиболее используемыми являются: запрос тепла на отопление, температура теплоносителя на отопление, запрос тепла на контур ГВС.

В случае отсутствия поддержки протокола OpenTherm управление котлом производится сухим контактом (реле в составе термостата) – логическую единицу котел воспринимает как запрос тепла на отопление, логический ноль – режим ожидания. Температура теплоносителя в отопительном контуре задается на панели управления либо постоянной, либо есть возможность подключения к контроллеру котла датчика уличной температуры с последующим заданием температурного графика по наиболее высокотемпературному потребителю.

Температурные графики различных потребителей

Наиболее часто встречаемой конфигурацией котельной является подключение трех потребителей:

Система радиаторного отопления — характеризуется температурным графиком с температурой теплоносителя в подающей линии от 45 до 85 градусов и сравнительно с теплым полом не большим расчётным расходом теплоносителя.

Система внутрипольного отопления — характеризуется температурным графиком с температурой теплоносителя в подающей линии от 30 до 55 градусов и большим расчётным расходом теплоносителя.

Бойлер ГВС косвенного нагрева — Нагрев бойлера осуществляют до температуры 55-60 градусов, чтобы исключить риск размножения бактерий. Температура теплоносителя для обеспечения возможности нагрева должна быть на 15-20 градусов выше. Максимальная температура теплоносителя в газовых котлах ограничена в диапазоне 75-85 градусов. При нагреве бойлера котел включается на максимальную температуру теплоносителя.

Типовые схемы обвязки оборудования котельной

1. Схема без гидрострелки, котел с высоким гидравлическим сопротивлением

TS — комнатный термостат, TE — датчик температуры бойлера ГВС

Схема без гидрострелки успешно применяется в домах до 250-300м2 – до тех пор, пока расчётный расход теплоносителя в системе отопления соответствует характеристикам установленного в котле циркуляционного насоса. Весь необходимый функционал для управления заложен производителем котла, дополнительно необходим только внешний контроллер или комнатный термостат для управления котлом на систему отопления.

Зачастую в таких домах за управление отоплением отвечает всего один термостат, установленный в помещении, где поддержание комфортной температуры в приоритете. Вторым вариантом является объединенная одним контроллером система покомнатного регулирования с сухим контактом для управления котлом. Иными словами, замыкание любого из множества термостатов в доме приводит к включению котла на нагрев.

Работа насосно-смесительного узла теплого пола в представленной схеме возможна только при работе циркуляционного насоса котла, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя в системе радиаторного отопления.

2. Схема с гидрострелкой, котел с высоким гидравлическим сопротивлением

2 газовых котла в каскаде, 4 насосные группы

Схема с гидрострелкой применяется в случае:

Если источник тепла с высоким гидравлическим сопротивлением, не соответствующим сумме расходов всех потребителей (настенные газовые котлы имеют сравнительно высокое гидравлическое сопротивление).
Если имеется несколько источников тепла с различным гидравлическим сопротивлением или каскад из одинаковых котлов с высоким гидравлическим сопротивлением.
Если система отопления раздроблена на множество насосных групп, например Система отопления строение 1, система отопления строение 2, калорифер системы вентиляции, теплообменник бассеина и т.д.

Гидрострелка не требуется, если в качестве источника тепла используется котел с низким гидравлическим сопротивлением, например напольный.

3. Схема без гидрострелки, котел с низким гидравлическим сопротивлением

Наличие или отсутствие гидрострелки не влияет на выбор контроллера и его алгоритм работы.

В системах с разделением потребителей насосными группами, если газовый котел не автоматизировать, он будет беспрерывно работать на поддержание заданной температуры теплоносителя. Отсутствие теплосъема со стороны потребителей (например, если помещения прогрелись и все циркуляционные насосы выключены) приводит к тактованию котла и уменьшению его срока службы.

Котел необходимо включать параллельно с включением одного из потребителей в работу, идеально – синхронизировать заданную на котле температуру теплоносителя с текущими потребителями. Алгоритм модуляции мощности работает корректнее, если котел знает, что ему нужно в текущий момент времени поддерживать 45 градусов, а не 80. Этого эффекта можно достичь при наличии связи по протоколу между контроллером насосных групп и котлом.

Ниже показан алгоритм работы на примере трех потребителей с тремя различными температурными графиками.

Блок-схема — управление насосными группами и отправка запроса тепла на котел

Представленная блок-схема универсальна для всех возможных вариантов обвязки котельной:

Подключение бойлера к газовому котлу, управление нагревом бойлера контроллером котла
Подключение бойлера к газовому котлу, управление нагревом бойлера контроллером котельной посредством протокола OpenTherm
Подключение бойлера к отопительному контуру (например, после гидрострелки) и управление исполнительным механизмом загрузки бойлера (насос или клапан)

При отсутствии интерфейса OpenTherm на контроллере или блоке управления котла задается температура теплоносителя, необходимая для работы наиболее высокотемпературного потребителя, на клеммы для подключения комнатного термостата подается логическая единица при наличии запроса тепла от одного из потребителей. Среди готовых решений, имеющихся на рынке, можно отметить контроллер котельной производства Tech ST i-2 и ST i-3, отличающийся наиболее гибкой настройкой алгоритмов работы котельной и удобным пользовательским интерфейсом.

При отсутствии интерфейса OpenTherm имеет смысл производить управление нагревом бойлера ГВС от автоматики котла, в таком случае появляется возможность не привязывать отопительный контур к максимальной температуре теплоносителя, необходимой для нагрева бойлера, а также значительно упрощается управление отопительным контуром.

Управление циркуляционными насосами 1 и 2 этажа и отопительным контуром котла.

В представленной схеме алгоритм управления отоплением может быть реализован релейной логикой. При реализации покомнатного регулирования температуры и применения двухканальных контроллеров, например Salus PL07, снимается необходимость использования реле КМ1, КМ2 и позволяет ещё более упростить электрическую схему.

Каскад

Котлы в каскадной группе подразделяются на ведущий и ведомые. Ведущий котел включается по запросу тепла на определенную температуру (по наиболее высокотемпературному потребителю на текущий момент времени), ведомые котлы включаются в работу спустя определенное время, если для текущего теплопотребления не хватает мощности ведущего котла.

Для равномерной выработки ресурса работы роль ведущего котла переходит по очереди между котлами в группе.

Алгоритм каскадного управления и управление потребителями(насосными группами) осуществляется единым контроллером котельной.

Все статьи, опубликованные на этом сайте защищены Частью 4 Гражданского Кодекса Российской Федерации. Запрещено полное или частичное копирование материалов без согласия их авторов. Незаконное использование материалов сайта влечет за собой административную ответственность в виде компенсации в размере от 10.000 рублей до 5.000.000 рублей [Ст. 1301, 1250, 1252, 1253 ГК РФ]. При согласованном использовании материалов сайта обязательна активная ссылка на «dunven.ru» и указание авторства.

Другие статьи

Особенности эксплуатации твердотопливных котлов

Немного о гидравлике

Теплоаккумулятор. Нюансы в проектировании и эксплуатации