Управление котлом с функцией OpenTherm

Отличительной особенностью данных термостатов является возможность подключения к котлам, поддерживающих протокол обмена данными OpenTherm. OpenTherm представляет собой современную технологию управления с простой процедурой установки и высокой функциональностью, которая состоит из протокола обмена данными и специальных технических нормативов. Opentherm устройства могут быть идентифицированы по специальному логотипу ОпенТерм (рис. справа). Присутствие логотипа гарантирует минимальный уровень взаимодействия между отопительным котлом и комнатным термостатом, степень взаимодействия зависит от конкретной модели и версии протокола. Термостаты с функцией OpenTherm совместимы только с моделями котлов, поддерживающими этот протокол, поэтому пользователь обязательно должен уточнять данную информацию при покупке или в паспорте котла.

Как работают терморегуляторы OpenTherm?
Обычные терморегуляторы работают в релейном режиме, то есть просто включает или выключает котел. При включении горелка котла начинает работать на полной мощности, что приводит к определенному перерасходу тепла, так как для нагрева воздуха в помещении возможно такое его количество и не нужно. При выключении котла из-за инерции системы отопления трубы и радиаторы продолжают отдавать лишнее тепло, из-за чего температура в помещении на некоторое время станет выше заданной на термостате, хотя котел уже выключен. В обоих случаях происходит перерасход тепловой энергии, что уменьшает экономию от использования автоматики управления котлом.

Управление котлом без функции OpenTherm

При работе котла с интерфейсом OpenTherm терморегулятор не включает или выключает котел, а постоянно модулирует (изменяет) мощность горения горелки в зависимости от потребности в тепле. Термостат измеряет окружающую температуру воздуха и в случае ее снижения увеличивает мощность горения, а в случае увеличения — снижает. При этом котел отдает столько тепла, сколько необходимо в данный момент системе, что дает дополнительную экономию и комфорт пользователю.

Управление котлом с функцией OpenTherm

Термостат в зоне гистерезиса постоянно вычисляет, насколько фактическая температура отклонилась от заданной, и чем больше эта разница, тем большую мощность горелки он командует развить котлу. При выходе за пределы гистерезиса он полностью выключает или включает горелку, а в пределах его он будет плавно управлять мощностью горелки. То есть процесс чередования периодов недогрева и перегрева будет «затухающим», все время автоматически стремясь к равновесному состоянию, когда котел в любой момент времени отдает в систему отопления ровно столько тепла, сколько требуется для компенсации текущих теплопотерь помещения. Таким образом температура помещения остается на постоянном заданном уровне. Для котла в частности и для КПД отопительной установки в целом это значительно лучше, ведь непрерывно работать на пониженной мощности намного выгодней. В результате по сравнению с котлами без интерфейса OpenTherm за отопительный сезон можно сэкономить до 30% топлива!
Для справки:
Гистерезис (зона нечувствительности) — диапазон, откладываемый в большую и меньшую стороны от заданного значения температуры, в котором термостат никак не реагирует на изменение фактической температуры. Например: температура воздуха в помещении задана в 20°С. При гистерезисе ±1 °С это означает, что термостат будет управлять котлом отопления только тогда, когда измеренная им температура упадет ниже 19°С или же поднимется выше 21°С. Если же измеренное значение температуры будет находиться в диапазоне 19°С — 21°С, то термостат не будет на это реагировать и, соответственно, не будет отдавать команды котлу.

Погодозависимое управление отоплением

Насчет применения погодозависимой автоматики для котлов отопления в интернете разыгрались нешуточные баталии. Одни «эксперты» однозначно «За» ее использование, другие не менее категорично «Против». Где же истина? А как всегда посередине. Вспомните накал обсуждений по поводу: нужен ли пульт управления телевизором. Горячие головы и тогда доказывали, что это деньги, выброшенные на ветер… Интересно послушать их мнение сейчас 🙂 Так и с погодозависимой автоматикой. Можно ли обойтись без нее? Конечно можно. Можно ли не тратить на нее деньги? Естественно. Но ведь это удобно, когда температура в помещении перестает зависеть от перепадов температуры снаружи, не правда ли? А дополнительная экономия расходов на топливо разве не так уж важна? По крайней мере ни один из наших клиентов не отказался от использования этих технических решений.
Применение погодозависимой автоматики, с нашей точки зрения, не вполне оправдано лишь в случаях отлично утепленных домов (они в этом случае являются хорошими аккумуляторами тепла) или, если система отопления построена на теплых полах (из-за их высокой тепловой инерционности). Например, вечером уличная температура значительно снижается и, соответственно, заранее начинается повышение температуры теплоносителя в соответствии с настройками автоматики. Но хорошо утепленное здание и само по себе очень медленно остывает – в результате к утру в доме может стать несколько жарковато. В системах отопления «теплый пол» автоматика будет ошибаться еще больше.
Погодозависимая автоматика для котла отопления нужна тем, кто не хочет вникать в принципы регулирования своей котельной и заморачиваться подстройкой работы отопительной системы в связи с изменениями уличной температуры, а просто удобно пользоваться современными техническими решениями. Еще вариант – это большие по площади отопления жилые строения, или, например, производственные цеха и т.д. В этих случаях даже малейшая экономия сбережет большие деньги на оплату отопления.
Вот еще примеры: если на улице температура  +5 градусов, то зачем, спрашивается, греть теплоноситель до +70 градусов? Чтобы поддерживать в помещении 20 градусов тепла? Правильно, в этом нет никакой необходимости, и автоматика это понимает. Возможно, что достаточно нагреть теплоноситель всего до 40 градусов и обеспечить температуру в помещении плюс 20 градусов. Вот вам и экономия топлива. Все просто и логично.

Сейчас все больше современных котлов отопления могут работать в погодозависимом режиме. Для этого пользователю необходимо убедиться, что его котел поддерживает данную функциональную возможность (уточнить у продавца или в паспорте котла). Если поддерживает, то Вам повезло, и придется лишь дополнительно купить и установить датчик уличной температуры, а если нет — то необходимо приобрести погодозависимый контроллер управления котлом (см. ниже), ну и уличный датчик температуры, естественно, тоже. В обоих случаях крайне желательно наличие в доме комнатного термостата.
Погодозависимое управление котлом позволяет повысить температурную комфортность в помещении за счет того, что учитывается изменение уличной температуры и заранее подогревается (или нет) теплоноситель до той температуры, которая нагреет воздух в помещении до значения, выставленного на терморегуляторе. Если бы уличный датчик отсутствовал, то котел ориентировался бы в своей работе только на данные комнатного терморегулятора и ему требовалось бы дополнительное время для нагрева теплоносителя, что приводило бы к определенному проседанию теплового комфорта в помещении из-за инерции системы отопления. Так как котел только подогревает систему отопления до заданного значения, а не «разгоняет» ее в момент включения его термостатом, то дополнительная экономия составляет 10-15% даже с учетом уже установленного в доме комнатного терморегулятора.

Вообще работа отопительной системы зависит от многих факторов, и, в частности, от качества теплоизоляции конкретного здания. К системе применяются общие теплофизические законы, позволяющие рассчитать зависимость между уличной температурой и температурой теплоносителя. Но есть один неизвестный параметр, зависящий от конкретного помещения. Его выбирают экспериментально так, чтобы при определенной уличной температуре получилась ожидаемая температура теплоносителя. Раз есть неизвестный параметр, то и описать эту зависимость можно не одним графиком а целым семейством кривых. Основа алгоритма погодозависимой автоматики — это использование определенных заранее вычисленных кривых, которые связывают температуру вне дома и температуру теплоносителя. Выбор делается эмпирически, другими словами просто подбирается экспериментально. Так как дом — это объект с  большой тепловой инерцией, то и результат выбора может быть ясен примерно через сутки. Если выясняется, что дом недогрет, то выбирается более крутая кривая отопления и наоборот.
Например, рассмотрим ситуацию, когда пользователем выбран режим в помещении +21˚С при -15˚С «на улице» (вообще-то, рабочие параметры системы должны соответствовать расчётному самому холодному дню года). При таких условиях настройка котла, к примеру, будет выполняться так, чтобы температура теплоносителя в системе была на уровне +60˚С, а значит, необходимо выбрать такой график, в котором кривая будет проходить при указанных условиях через точку А (кривая 1.0).
Возможна ситуация, когда настройка системы отопления будет такой, что при тех же -15˚С на улице понадобится температура теплоносителя на уровне +75˚С (например, дом плохо утеплён или в помещениях смонтировано недостаточное количество радиаторов). В этом случае кривая будет иметь более «крутой» характер, проходя через точку B (кривая 1.5). Ещё одной фиксированной точкой для всех кривых является температура в помещении +20˚С при +20˚С на улице. Принято считать, что при таких параметрах в отоплении помещения уже нет необходимости. Во все остальные дни погодозависимая автоматика будет выставлять температуру теплоносителя в соответствии с текущими потребностями по выбранной кривой.

Если же использовать только комнатный температурный датчик, то повысится инерционность системы терморегулирования, а точность регулировки снизится. Он просто не сможет «увидеть» изменение уличной температуры и температура в помещении будет изменяться с запозданием, поскольку автоматика начнет действовать лишь тогда, когда температура в доме, например, понизится, а это произойдет гораздо позже реального похолодания на улице. Погодозависимая автоматика в этом отношении намного более гибка и не потребует от пользователей постоянного внимания к себе. Наличие сразу двух датчиков, и комнатного и уличного, позволяет более точно отслеживать и оперативно корректировать температуру в помещениях.

На практике алгоритм ПЗА работает еще сложнее, так как одной зависимости температуры теплоносителя от уличной температуры бывает недостаточно. Например, помещение может нагреться солнцем (инсоляция) или, наоборот, охладиться из-за открытого окна. Наличие большого количества людей также повысит температуру в нем. Поэтому на практике выбирается такая кривая ПЗА, чтобы ее точно хватило на нагрев помещения, то есть с запасом. Далее, когда температура воздуха в доме становится близкой к заданной, то вступает в работу обычный алгоритм поддержания комнатной температуры. При этом вычисленная по кривой температура теплоносителя становится максимальным значением (верхним порогом). Работа по поддержанию комнатной температуры сводится к включению и выключению котла, но с учетом, что максимальная температура теплоносителя не превышает вычисленную по данным ПЗА.

Настройка параметров погодозависимой автоматики (температурный график или кривая) проводится монтажником на панели котла или контроллера, а уличный датчик устанавливается снаружи дома или коттеджа в местах, не подверженных попаданию солнечных лучей (инсоляция) и воздействию других тепловых приборов. Часто производители котельного оборудования предлагают для организации погодозависимой автоматики на свои котлы датчики собственного производства.

Контроллер управления котлом

Следующим этапом развития автоматики управления котлом является контроллер управления. Это своего рода компьютер — электронный блок управления котлом, системой отопления, горячего водоснабжения и теплыми полами (возможности контроллера зависят от конкретной модели). Так как функционал каждой модели и способы управления различны, в этой статье мы лишь кратко презентуем и опишем преимущества некоторых из них.
Как быть в случае, если в доме сложные системы отопления со многими контурами, если от одного котла ( а скорее всего от каскадной котельной) снабжаются теплом несколько объектов: сам дом, гараж, сауна с бассейном? Вручную управлять всем этим хозяйством невозможно и просто необходимо ставить полностью автоматическую систему управления отоплением. Ну или, как вариант, оплачивать работу штатного специалиста и не вникать во все тонкости работы отопления.
В отличии от работы термостатов котлов контроллеры позволяют регулировать температуру не только в одном (или в лучшем случае нескольких) помещениях, а и во всем доме. Достигается это за счет регулирования работы циркуляционных насосов и трехходовых кранов отопительных контуров (например, контур 1-го и 2-го этажа), управления насосом котлового контура (его еще называют сетевым насосом), включением/выключением котла и запуском работы насоса загрузки бойлера. В комплектацию контроллера обычно входит: система управления котлом и отоплением (блок контроллера), температурные датчики, управляющие кабели и крепления. Комнатные термостаты и уличные датчики в некоторых случаях докупаются отдельно. На пульте управления котлом пользователь может задать температуру теплоносителя, время включения, температуру горячей воды, выбрать график погодозависимого режима, настроить работу нескольких котлов в каскаде, уровень нагрева теплых полов и т.д. На выносных комнатных регуляторах устанавливается температура в помещениях каждого контура отдельно.
Пример: Пользователь на термостате выставляет температуру в спальне второго этажа дома (контроллер будет ориентироваться на эти данные при регулировании температуры всего контура второго этажа, включая и другие помещения), на втором терморегуляторе устанавливает температуру в столовой 1-го этажа (контроллер учитывает эти данные для отопительного контура первого этажа), далее выставляет температуру горячей воды в бойлере. В результате этих действий, контроллер, на основании данных от терморегуляторов, датчиков температуры теплоносителя и уличной температуры начинает при помощи трехходовых кранов производить подмес обратки в одно или другое направление потока теплоносителя (об этом подробнее в статье управление системой отопления), включает/отключает циркуляционные насосы (1-го или 2-го этажа), начинает нагрев воды в бойлере путем включения насоса загрузки бойлера.
С учетом вышесказанного, можно выделить преимущества использования контроллеров:
— Автоматическое управление температурой различных контуров (отопления комнат и этажей)
— Поддержание тепловой комфортности в разнотемпературных контурах (радиаторное отопление, теплый пол)
— Возможность поддержания температуры горячего водоснабжения (в бойлере, а также в распределительном коллекторе горячей воды или полотенцесушителе)
— Увязка всех элементов системы отопления в единый управленческий центр
— Экономия на топливе и электроэнергии за счет сбалансированного температурного распределения теплоносителя и работы элементов системы.
— Возможность управления каскадом котлов.

Экономия расходов на отопление до 20%!

Одним из набирающих популярность на российском рынке является погодозависимый контроллер Salus WT100

Кратко о его возможностях WT100:
Управляет одним отопительным контуром (или контуром теплого пола).
Управляет работой котла и сетевого насоса.
Работает в погодозависимом режиме.
Поддерживает постоянную температуру горячего водоснабжения.
Защита температуры на обратке.
Оснащен программируемым таймером.
Идеально подходит для автоматизации и контроля работы отопления или системы теплых полов небольшого дома.

Купить погодозависимый контроллер Salus WT100