Погодозависимая автоматика своими руками

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 18.09.2024

Нужна ли вам в систему отопления автоматика, в том числе и реагирующая на изменения погоды? Не лишнее ли это удорожание? Ознакомьтесь с независимым мнением об автоматике в системе отопления. Это совсем не то, что будут навязывать продавцы и установщики.

Многие специалисты, занимающиеся отоплением, относятся в целом к автоматическим средствам, управляющим отоплением в зависимости от погоды, весьма скептически.

И есть за что.
Подробней о том, что получается на практике с автоматикой системы отопления, в каких случаях она нужна, и в чем собственно дело.

Как работает погодозависимая автоматика

Принцип работы автоматических средств изменяющих работу отопления в зависимости от погоды довольно простой – если понижается температура на улице, то увеличивается температура теплоносителя. И на оборот, — если на улице теплеет, то температура теплоносителя снижается.

Этим упреждаются колебания температуры внутри помещения, – теплопотери компенсируются с опережением, без изменения внутреннего микроклимата (по задумке).

Можно регулировать настройки, менять упреждения и температуру. Но не всегда гибко и широко, как хотелось бы. Далеко не всегда проявляется эффективность этой системы. А скорее наоборот – автоматика доставляет только неудобства. Почему?

Как и когда проявляется недостаток автоматического управления

Имеется множество современных домов, у которых внутренняя теплоемкость весьма большая, а снаружи они отличны утеплены. Тогда тяжелые стены почти полностью являются аккумуляторами тепла.

Отдельные образцы погодозависиомой автоматики не могут достаточно эффективно подстраиваться под такое положение вещей. Возникает ситуация, когда суточные колебания температуры отрабатываются автоматикой весьма плохо. Хоть при контроле можно увидеть, что все работает на ура.

Температура значительно снижается вечером, — начинается разогрев в соответствии с настройками. Но здание и само бы не остыло до утра, – в результате к утру жарковато. Наступает день, отопление отключается, и дом остывает к ночи так, что становится прохладно.

Автоматика не настраивается на теплоемкие дома и в результате внутри температура прыгает невпопад. Положение хуже, чем если бы это было простое реагирование на внутреннюю температуру жилища.

Ситуация значительно усугубляется, если погодозависимой аппаратурой управляются еще и теплые полы – самая теплоинерционная система в доме. Это является серьезной ошибкой в монтаже отопления.

В результате владельцы, разуверившись в настройках, попросту отключают аппаратуру, чтобы не мешала жить. Система работает как обычно — по температуре теплоносителя или воздуха внутри.

Таким образом, часто погодозависимая автоматика может нормально реагировать только на сезонные колебания, – когда определенно изменяется среднесуточная температура.

Но не проще ли самостоятельно подрегулировать отопление в соответствии с сезоном? Ведь это не затруднит.

Какие бывают системы и как они работают

В настенных автоматизированных котлах чаще имеются запрограммированы варианты работы в зависимости от погоды. Тогда нужно всего лишь приобрести наружный датчик и подключить его к котлу, и автоматика зависимости от погоды готова. Это просто, недорого, доступно, и поэтому используется повсеместно.

Но с котлом напольным погодозависимая автоматика хоть и возможна, но обойдется в копеечку. Она обеспечивается целым комплексом дополнительного дорогостоящего оборудования.

Два смесительных узла в комплекте.
Коллектор для монтажа этих узлов.
Запорная арматура и фитинги для этого монтажа.
Контроллер управления.
Датчик с проводами

Вместе с работой и наладкой все это удовольствие дотягивает до 2000 у.е.

Но это еще не все. Ведь оборудование ломается, его нужно обслуживать. Чем сложнее система, тем больше вероятность поломки. А здесь электроника, устранить поломки которой невозможно, нужно менять блок. И это все происходит среди зимы. При этом отопление не работает, ждет ремонта этой аппаратуры….

Все это говорит о том, что даже для человека, который не хочет вникать в свою котельную и что-то там регулировать, чтобы подстроить отопление по сезону, такая автоматика не нужна. Лучше и безопаснее вникнуть в регуляцию и сделать ее раз в два месяца, чем беспокоится подобным образом.

Так же подробней ознакомьтесь – нужна ли гидрострелка в системе отопления
Но, тем не менее, указанная аппаратура монтируется. В каких же случаях в системе отопления ставится аппаратура реагирования на погоду?

Когда применяется автоматика на погоду

Не редко жильцы просто любят все автоматическое. Им нравится разобраться, сделать настройки. В общем, аппаратура управления системой отопления в данном случае является, как и большой автомобиль – дорогим удовольствием, которым можно заняться в свободное от работы время (наладка отопления в доме – новое хобби).
Второй случай – весьма сложные системы отопления со многими контурами. Если от одного котла (группы котлов) питаются несколько объектов – дом, домик, гараж, сауна, оранжерея…. то вручную всем управлять невозможно и нужно ставить полностью автоматический комплекс. Но на таких объектах, как правило, имеется и штатный специалист для обслуживания, а владелец в нюансы работы отопления не вникает.
Еще вариант – большие площади отопления, производственные цеха, со сменными режимами работы и т.д… При таких объемах, даже малейшая экономия на отоплении – большие деньги. Поэтому автоматикой регулируется все.

Но в подавляющем большинстве случаев, обычный дом до 400 м кв. не требует никакой погодозависимой автоматики. Если жильцы самостоятельно смогут подстроить котел при похолодании (потеплении) на улице, то эта аппаратура теряет всякий смысл.

Нюансы работы и выводы по автоматике системы отопления

Электронный контроллер в системе отопления управляет не только изменениям на погоду, но и другими функциями. В частности, важнейшая – управление системой горячего водоснабжения. При нагреве бойлера, отопление отключается – правило приоритета ГВС в любой системе. Это выполняется внешним контроллером с напольным котлом, или эта функция вшита в автоматизированные котлы.

Если вопрос работы бойлера с твердотопливным котлом решен, то можно полностью отказаться от автоматики. Остается сделать выводы. Погодозависимая автоматика может быть встроена в настенный котел. Тогда запросто можно включить ее в работу путем приобретения дополнительного наружного датчика температуры – весьма просто и функционально.

Это оборудование, обеспечивающее обогрев дома. Принцип работы заключен в изменении температуры вне помещения.

Использование устройства позволяет сэкономить на электроснабжении.

Погодозависимая автоматика для управления системами отопления

Представляет собой систему, направленную на контроль обогрева помещения. Аппаратное устройство измеряет температуру на улице.

Обнаружив изменение, программа заставляет котел увеличить или ослабить прогрев теплоносителя. Постоянное изучение перепадов температурного режима приводит к экономии: устройство не расходует топливо для поддержания работы котла, если в этом нет нужды.

Пока вода нагреется, пройдет некоторое время. Помещение успеет частично остыть, хотя затем восполнит потерю тепла. Учитывая данный факт, не рекомендуется подключать к устройству теплые полы. Погодозависимая автоматика успешно справляется с поставленной задачей, но может некорректно работать при резких перепадах температур.

Особенности использования

Погодозависимая автоматика (ПА) применяется в двух видах котлов.

Настенный

В большинство подобных приборов автоматика встроена производителем. Их навешивают на вертикальную поверхность во время установки, отчего они и получили соответствующее название. Средний по размерам аппарат занимает немного места. Рекомендуется использовать в небольших частных домах, где нельзя выделить отдельную комнату для котельной. В сравнении с напольным исполнением, настенное дешевле. ПА предполагает установку датчика, измеряющего уличную температуру.

Фото 1. Настенный котел, установленный на кухне. Обычно такие устройства оснащены погодозависимой автоматикой.

Напольный

Применение напольного котла оправдано в крупном загородном доме. Себестоимость устройства выше, чем у настенного аналога, но эксплуатация обходится дешевле.

В редких моделях есть встроенный контроллер – его придется купить отдельно. Также потребуется приобрести и установить много дополнительного оборудования: смесительные узлы, клеммы, систему гидравлики. Для обвязки необходимо место, желательно отдельная комната. Кроме того, понадобится нанять специалиста для подключения и отладки. Итоговая сумма выйдет в 100 – 150 тысяч рублей.

Достоинства

Аппаратное устройство обладает двумя преимуществами:

Система автоматизирована – не требуется внешнее вмешательство, кроме экстренных случаев.
Считается, что автоматика позволяет сэкономить на электроснабжении.

Недостатки

Их у системы три:

Высокая стоимость устройства.
Необходимость полной замены узлов в случае возникновения проблем с электроникой.
Обслуживание автоматики осуществляется только специалистом.

Принцип действия

Производители задают в ПА несколько кривых, чтобы настройка не занимала лишнее время. Выбрав программу, специалист запускает систему. Далее, она функционирует самостоятельно.

Для лучшей синхронизации требуется установить два датчика – один снаружи, второй – внутри.

Сверяя показания, система не станет производить дополнительный нагрев при комфортной температуре в помещении.

По этой причине необходимо правильно выбрать комнату, в которую установят датчик.

Прогрев или охлаждение теплоносителя требует времени, поэтому отопление не может резко подстроится под перепад температур.

Контроллер

Контроллер – основа аппаратного устройства. Он отслеживает показания датчиков и задает температурный режим помещения. Заводские функции прибора отвечают за обогрев, а также сообщают владельцу о неполадках. Пользовательские настройки предназначены для поддержания максимально комфортных условий.

Экономия тепла

Большинство людей устанавливают подобные приборы для экономии потребления электричества. Например, при достижении комфортной температуры в помещении, система снизит расход топлива на последующий прогрев воды.

Внимание! Следует быть осторожным – при резком охлаждении помещения теплоноситель начинает стремительно нагреваться. Подобные случаи могут привести к возникновению неполадок в системе отопления.

Особенности использования в многоквартирном доме

В многоквартирных домах система работает схожим образом. Отличие заключается в принципе обогрева. Прямая и обратная труба взаимосвязаны. Если контроллер считает, что необходимо изменить температуру, происходит смешение теплоносителей. Во время настройки системе задают приблизительный график отопительного сезона.

Фото 2. Вариант контроллера для погодозависимой автоматики от производителя Ouman модели ЕН-200.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором рассказывается о том, что такое погодозависимая автоматика, в каком случае она нужна.

Применение погодозависимой автоматики

Данное устройство полезно, хотя имеет свои недостатки. Его следует устанавливать при невозможности постоянного контроля за обогревом дома. Также погодная автоматика является отличным дополнением к конвекторам, быстро меняющим температуру в помещении.

Мощность газовых котлов и отопительную систему необходимо подбирать, исходя из наиболее холодных пяти дней за последние 20 лет. Правда, в 9 случаев из 10 в течение всего отопительного сезона в помещении нет надобности в такой мощности.

Установленный в автоматике термометр для системы отопления, купить его можно отдельно в случае поломки, показывает температуру и позволяет рассчитать температурный оптимум для поддержания в помещении нужной температуры.

Погодозависимое управление системами отопления, его суть

Автоматика позволяет держать котел в оптимальном температурном коридоре, установленном в диапазоне комфортной температуры. Таким образом, владелец может сэкономить на потреблении топлива, снизив количество тепла и технологические тепловые потери.
Без установки погодозависимой автоматики в котле держится достаточно высокая температура в силу того, что газы, которые отходят, на порядок горячее воздуха в комнате.

Это указывает на то, что большое количество энергии в процессе сжигания горючего попадает во внешнюю среду.

Когда установлена погодозависимая автоматика систем отопления, теплоноситель держит допустимую температуру на самом низком уровне, который требуется, чтобы обеспечить комфорт в помещении. Это указывает на то, что в атмосферу попадает гораздо меньшее количество полученного от сгорания топлива тепла.

Согласитесь, автоматизированный узел управления системой отопления действительно дает возможность сэкономить значительные средства на отоплении, так как теплопотери минимизируются.

Специфика конденсационного котла – его способность функционировать в низких температурных режимах, используя при этом конденсационную энергию водяных паров, выделяемых в момент сгорания газа. Необходимо, чтобы была захвачена отметка в +55 градусов Цельсия с целью увеличения КПД.

Когда в котлах используется программируемый терморегулятор для системы отопления, можно подбирать по наиболее холодной 5-ти-дневке компактные батареи до 60-80 градусов Цельсия.

В том случае, если отсутствует погодозависимая автоматика систем отопления, под отопительные приборы конденсационного типа необходимо подбирать батареи, рассчитанные на низкотемпературный график, т.е. в 2-3 раза больше. Это, в свою очередь, приводит к увеличению расходов на оплату радиаторного отопления на треть, к тому же, такие радиаторы довольно громоздкие.

Какие из этого можно сделать выводы? С помощью такого контроллера можно смело совмещать конденсационный режим в системе отопления с оптимальными габаритами и стоимостью батарей.

Работа котла с теплыми полами

В теплом поле внушительная инерция тепловой энергии – этому способствуют значительные объемы греющей стяжки.

По этой причине, если помещение достаточно теплое и вы решили уменьшить подачу тепла в пол, температурные показатели начнут снижаться только спустя некоторое время, а вам придется лишнюю тепловую энергию выбрасывать в открытое окно.

Учитывая тот фактор, что помещения в современных условиях оборудованы системой отопления различных типов (теплый пол, радиаторная, вентиляционная система, бассейны, фанкойлы), необходима автоматика, с помощью которой можно будет обеспечить их экономичную и слаженную эксплуатацию. На рынке систем отопления предлагают погодозависимые контроллеры такого плана:

Как работает погодозависимая автоматика

Как и когда проявляется недостаток автоматического управления

Но не проще ли самостоятельно подрегулировать отопление в соответствии с сезоном? Ведь это не затруднит.

Какие бывают системы и как они работают

Два смесительных узла в комплекте.
Коллектор для монтажа этих узлов.
Запорная арматура и фитинги для этого монтажа.
Контроллер управления.
Датчик с проводами

Вместе с работой и наладкой все это удовольствие дотягивает до 2000 у.е.

Когда применяется автоматика на погоду

Не редко жильцы просто любят все автоматическое. Им нравится разобраться, сделать настройки. В общем, аппаратура управления системой отопления в данном случае является, как и большой автомобиль – дорогим удовольствием, которым можно заняться в свободное от работы время (наладка отопления в доме – новое хобби).
Второй случай – весьма сложные системы отопления со многими контурами. Если от одного котла (группы котлов) питаются несколько объектов – дом, домик, гараж, сауна, оранжерея…. то вручную всем управлять невозможно и нужно ставить полностью автоматический комплекс. Но на таких объектах, как правило, имеется и штатный специалист для обслуживания, а владелец в нюансы работы отопления не вникает.
Еще вариант – большие площади отопления, производственные цеха, со сменными режимами работы и т.д… При таких объемах, даже малейшая экономия на отоплении – большие деньги. Поэтому автоматикой регулируется все.

Нюансы работы и выводы по автоматике системы отопления

В настоящей статье мы решили выяснить, в чем заключаются преимущества современной погодозависимой автоматики, управляющей отопительным котлом. В силу того, что объективно оценить достигнутый в этой области прогресс возможно только в сравнении, рассмотрим основные существующие системы, а заодно познакомимся с протоколом OpenTherm и модулирующими газовыми горелками. Как говорится, вперёд, а выбор уже будет за вами!

Ручное управление отопительным котлом

Самым распространённым способом управления отопительным котлом было ручное регулирование температуры теплоносителя (надо сказать, что многие котлы до сих пор управляются именно так). Автоматизация была простая, но эффективная – встроенный в котёл термостат вручную настраивался на определенную температуру циркулирующего в системе теплоносителя, например 50 градусов (см. рис.1).

Рис.1. Ручное регулирование температуры теплоносителя

Неудобство этого способа регулирования налицо – это вовлеченность человека в работу системы отопления и непрерывная работа автоматики розжига горелки.

Плюсы:

Не нужно доплачивать за автоматику управления, т.к. она входит в стоимость котла;
Высокая точность поддержания стабильной температуры в доме при неизменной температуре на улице.

Минусы:

Необходимость регулярной ручной регулировки температурного режима работы котла;
Из-за постоянно работающего насоса происходит повышенный расход электроэнергии;
Частые циклы включения/выключения быстрее изнашивают автоматику котла.

Управление работой котла комнатным термостатом

Другим известным, но более современным способом автоматизировать работу отопительного оборудования и освободить от контролирующих функций человека, является применение в отопительной системе релейного комнатного термостата.

В настоящее время существует огромное количество моделей комнатных термостатов, но всех их объединяет один общий принцип работы – прибор измеряет температуру в жилом помещении и, в зависимости от окружающих условий и заданного целевого значения температуры, управляет розжигом и выключением газовой горелки котла. Однако инерционность тепловой системы вызывает большие задержки в реагировании на команды комнатного термостата. И часто температура в жилом помещении существенно отличается от заданной (в сторону повышения или понижения), что и отображается на зеленом графике комнатной температуры в виде появления красных (перегрев) и синих (недогрев) сегментов (см. рис.2).

Рис.2. Регулирование температуры релейным термостатом

Программируемый комнатный термостат автоматически изменяет температуру по графику, установленному пользователем

Плюсы:

Нет необходимости ручного управления работы котла;
По сравнению с ручным управлением, уменьшается количество циклов включения/выключения котла, что благотворно сказывается на увеличении ресурса автоматики розжига;
Автоматическое отключение насоса при выключенной горелке приводит к существенной экономии электроэнергии.

Минусы:

Необходимо дополнительно покупать и монтировать термостат;
В доме возможны ощутимые колебания температуры воздуха.

Модулирующие горелки, протокол OpenTherm и погодозависимая автоматика

На сегодняшний день самыми современными и технологически совершенными системами управления отоплением являются приборы, работающие под управлением протокола OpenTherm.

Не вдаваясь в узкоспециализированные подробности, рассмотрим три главных особенности, которые отличают оборудование с OpenTherm от описанного выше.

Особенность первая: управление модуляцией пламени

Особенность вторая: работа с автоматикой

По сути дела, OpenTherm – это мост, который был проложен между производителями котлов и производителями прочей электроники и автоматики. Единый, не зависящий ни от кого, протокол стандартно описывает все основные команды по работе с модулирующими горелками. Это позволяет подключить к нему самое разнообразное оборудование: от термостата до программируемых термоконтроллеров, к которым может быть присоединено большое количество термодатчиков. Современные термоконтроллеры представляют собой программируемые приборы, которые в состоянии обрабатывать показания термодатчиков, расположенных как в различных зонах отапливаемого объекта, так и на улице. Теплоконтроллер поддерживает заданное значение целевой температуры и может его изменять в зависимости от команд пользователя, времени суток или дня недели. Анализируя полученные данные температуры снаружи и внутри помещения, контроллер задает погодозависящий режим работы для модулирующей горелки котла и насосов (см. рис.3).

Рис.3. Регулирование температуры теплоинформатором Teplocom Cloud

На графике мы можем видеть, что горелка практически не выключается, а только меняет интенсивность своего горения. При этом, вне зависимости от внешних условий, график целевой температуры меняется крайне незначительно и лежит в границах гистерезиса теплосистемы. Дополнительными преимуществами этой системы управления является заметное повышение ресурса работы горелки (отсутствуют циклы розжига, быстрого нагрева и остывания), а также достигается существенная экономия газового топлива.

Особенность третья: доступ к настройкам автоматики и фиксирование ошибок

Плюсы:

Минимальное колебание температуры воздуха в доме вне зависимости от температуры на улице, что обеспечивает максимальный комфорт;
Минимальный расход топлива по сравнению с другими методами управления;
Корректировка температуры идет за счет изменения модуляции пламени горелки, что минимизирует количество циклов включения/выключения;
Возможность удаленного мониторинга состояния котла и изменения его настроек.

Минусы:

Более высокая цена по сравнению с другим оборудованием, что компенсируется за счет меньшего потребления газа.

Теплоинформатор TEPLOCOM CLOUD

TEPLOCOM CLOUD — тепло вашего дома всегда под контролем!

Возможности теплоинформатора TEPLOCOM CLOUD:

Информирование об авариях и состоянии системы отопления. Управление котлом через смартфон из любой точки мира.
Постоянный контроль состояния газового котла, температуры на улице и в доме, температуры теплоносителя, возникновения протечки, наличие сети 220В. Существует возможность подключения контактных датчиков для дополнительного оповещения.
Управление температурой производится в зависимости от уличной температуры по технологии WeatControl, что минимизирует колебание температуры в доме в течение дня.
Индивидуальное расписание комфортной температуры на всю неделю.
Возможность размещения до 10 беспроводных датчиков температуры в радиусе 300 метров.
Снижение потребления газа до 30% и борьба с вредными выбросами в атмосферу благодаря сокращению образующегося углекислого газа.
Бесплатные приложения для работы с TEPLOCOM CLOUD на Android и iOS.
В комплект поставки входит: теплоинформатор, беспроводный радиодатчик температуры, датчик протечки, уличный датчик температуры, датчик температуры теплоносителя, GSM SIM карта, встроенная Li-ion батарея.

Благодаря техннологии WaetControl управление системой отопления происходит с учётом изменений погоды на улице. Что минимизирует колебания температуры в доме в течение дня.

Таким образом, мы видим, что существует большое количество приборов, которое обеспечивает работу тепловых систем с той или иной степенью комфорта и экономичности. Выбор лучшего из них, как всегда, остаётся за потребителем

П одбирая себе котел, я обратил внимание, что многие модели способны анализировать наружную температуру воздуха и тем самым, оптимизировать затраты владельцев загородной недвижимости, на отопление. Вопрос показался мне интересным, и я решил посвятить статью этой теме. Вот о том, необходимо ли погодозависимое регулирование отопления в загородном доме, мы и поговорим в этой статье.

В настоящее время существуют различные, мнения о том, применять ли погодозависимое регулирование отопления в частном доме. Сегодня, практически во всех сферах человеческой деятельности мы можем встретить системы автоматизации, которые помогают человеку комфортно существовать. Однако возникает вопрос: всегда ли это будет целесообразно?

Погодозависимая автоматика для систем отопления

В начале необходимо понять, какие функции выполняет автоматика в системе отопления. Отвечая на этот вопрос можно выделить две основных функции:

Обеспечение комфортных условий для проживающих;
Экономия тепловой энергии.

Погодозависимое регулирование отопления обеспечивает не только погодозависимая автоматика. Для обеспечения оптимальной температуры воздуха внутренних помещений необходим целый комплекс инженерных решений, а погодозависимая автоматика, является одной из существенных составляющих этого комплекса. Дело в том, что за параметры микроклимата в доме, как правило, отвечают комнатные термостаты. С помощью датчиков температуры внутреннего воздуха, они обеспечивают непосредственное регулирование системы отопления.

Но применение одних лишь термостатов не совсем оправдано, так как существует временная задержка между изменением температуры наружного воздуха и последующим изменением температуры в доме, а также инерционность самой системы отопления. Особенно это касается теплых полов. Влияние этих факторов приводит к тому, что система начинает работать в импульсном режиме с некоторым запозданием. Для того, чтобы этого не происходило и существует погодозависимая автоматика, включающая в себя контроллер, который по датчику температуры наружного воздуха будет постоянно корректировать температуру теплоносителя, т. е. будет происходить погодозависимое регулирование отопления.

Погодозависимое регулирование отопления

На первый взгляд все логично, но у меня возник вопрос о целесообразности именно постоянной корректировки температуры теплоносителя в системе отопления. Бытует мнение, что достаточно разовой подстройки системы отопления в течение какого-либо периода времени в случае резкого изменения температуры наружного воздуха.

Уверен, что не надо быть академиком, чтобы ответить на вопрос, какой вид регулирования подачи теплоносителя будет самым энергоэффективным. Естественно, что автоматический. Но сразу возникает вопрос, а на сколько уменьшаются затраты на выработку тепловой энергии если у вас применяется погодозависимое регулирование отопления, и насколько затраты на него целесообразны.

Эффективно ли погодозависимое регулирование отопления

Многие производители погодозависимой автоматики приводят различные доводы, говоря об экономии, однако реальных, подтвержденных расчетом или экспериментом данных, найти очень трудно. Вероятнее всего, это связано с тем, что достаточно сложно заранее подсчитать, какой реальный эффект будет от данной системы, ведь в расчете участвуют большое количество переменных. Все эти переменные связаны с реальным режимом эксплуатации конкретной системы водяного отопления, а также количеством часов пребывания людей в доме.

Эффективно ли погодозависимое регулирование отопления, можно определить двумя способами: экспериментальным и расчетным.

Так как, экспериментальный способ мне не доступен, я попробую применить расчетный метод. Для примера возьмем дом на рис. 1, имеющий конструктивные характеристики, приведенные в таблице ниже.

Фасад здания

Перед тем, как проводить расчет, необходимо определить тепловые потери дома при температуре наружного воздуха t_н = –26 °С. Для каждой ограждающей конструкцию используем формулу:

k – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²·K;

А – площадь ограждающей конструкции, м²;

t_в и t_н – температура внутреннего и наружного воздуха соответственно, °С;

n – коэффициент уменьшения расчетной разности температур;

β – коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери сверх основных.

Для этого дома, величина максимального значения тепловых потерь при минимальной температуре наружного воздуха составит 14 891 Вт, или 14,9 кВт.

Так как температура наружного воздуха постоянно изменяется, то и процесс теплоотдачи находится все время в динамике. Для того, чтобы оценить необходимую тепловую нагрузку для нашего здания, в зависимости от температуры наружного воздуха, необходимо произвести ряд расчетов, последовательно подставляя в исходную формулу переменные значения температуры наружного воздуха, в результате чего мы сможем получить зависимость, изображенную на графике ниже.

Зависимость необходимой тепловой мощности от температуры наружного воздуха

Данный график имеет некоторый изгиб, что говорит о нелинейной зависимости температуры и мощности. Данная нелинейная зависимость будет у каждого здания своя за счет индивидуальных конструктивных особенностей.

Но построения графика зависимости необходимой тепловой мощности от температуры наружного воздуха недостаточно. Еще потребуются значения температур наружного воздуха в течение всего отопительного периода. Для этого необходимо воспользоваться архивом данных температур той местности, где построен ваш дом за последние 2 года. Конечно же, существуют нормы, исходя из которых каждый год в определенное время начинается отопительный период, однако, если мы рассматриваем частный дом, то он наступает, как правило, при первом резком похолодании. На представленном графике видно, что отопительный период предположительно начался 5 октября 2015 г. и закончился 30 апреля 2016 г. Таким образом, продолжительность отопительного периода составила семь месяцев.

График изменения температуры воздуха в течение всего отопительного периода

Теперь у нас есть все данные для расчета эффективности применения погодозависимой автоматики.

Алгоритм работы данного вида регулирования состоит в следующем: датчик температуры наружного воздуха фиксирует изменения температуры и посылает сигнал на контроллер. Контроллер обрабатывает полученную информацию и по определенному алгоритму вычисляет необходимую температуру теплоносителя в системе отопления. Сигнал от контроллера поступает на исполнительный механизм смесительного клапана, и тот, в свою очередь, открываясь или закрываясь, обеспечивает необходимую температуру теплоносителя в обслуживаемом контуре.

При таком алгоритме происходит качественная регулировка, при которой общий расход теплоносителя в системе остается постоянным, т.к. регулирование заключается в степени подмешивания горячего теплоносителя к остывшему. Снижение подмеса горячего теплоносителя приводит к повышению температуры теплоносителя, возвращаемого в греющий (котловой) контур. Это вызывает либо выключение горелки, либо снижение подачи топлива на горелку. Так образуется экономия энергоресурсов, которую и хотелось бы оценить.

Для расчета рассмотрим режимы работы системы отопления:

Автоматический режим

При автоматическом режиме происходит постоянная корректировка температуры теплоносителя по датчику наружного воздуха. В этом случае, чтобы посчитать затраченную тепловую энергию необходимо вести расчет, учитывая изменения температуры наружного воздуха каждые три часа. Такой расчет делается на каждый день в течение всего отопительного периода.

Ручное программирование

В данном режиме учтем изменения температуры наружного воздуха по дням в течение месяца. Этот режим применяется тогда, когда у вас есть возможность вручную или удаленно подстраивать температуру теплоносителя каждый день. Алгоритм данного регулирования следующий, основываясь на прогнозе погоды или реальном ощущении холода, человек выставляет необходимую температуру, но главным критерием будет являться не экономия ресурсов, а желание получить комфорт. Следует учитывать, что при повышении температуры на 2–4 °С вряд ли вы сразу же пойдете прикрывать регулятор.

Таким образом, расчет данного вида регулирования будет производиться по минимальной температуре наружного воздуха в течение дня. Расчет выполняется так же, для всех дней отопительного периода.

Ручная подстройка системы

Этот режим работы предполагает собой ручную подстройку системы в момент резкого изменения температуры наружного воздуха. Для наглядности обратимся к графику, представленному на рисунке ниже.

Тенденция изменения температуры наружного воздуха

Из графика видно, что в промежутке с 1 по 23 число включительно, температура наружного воздуха колебалась в диапазоне от –10 до –20 °С, имея среднее значение –15 °С. Затем тенденция пошла вверх, и мы наблюдаем среднее значение в районе +2,5 °С.

Очевидно, что именно в такой момент, любой здравомыслящий человек постарается снизить температуру теплоносителя тем методом, который ему доступен, к примеру, регулировкой мощности котла. Итак, при расчете третьего режима работы системы отопления мы будем задаваться минимальными значениями температуры наружного воздуха внутри тренда.

Система не регулируется

Четвертый режим работы – полное отсутствие какого-либо регулирования температуры теплоносителя. Предполагается, что система отопления работает на полной мощность в течение всего отопительного периода.

Результаты расчета потребленной тепловой энергии за отопительный период для различных видов регулирования сведены в таблицу и график, представленный на рисунке ниже.

Потребленная энергия в зависимости от способа регулирования

График зависимости тепловой мощности от температуры наружного воздуха при различных режимах работы системы отопления

Далее мы можем подсчитать необходимое количество топлива:

Q – расход тепла за отопительный период, кВт·ч;

q_н – низшая теплота сгорания газа кДж/м³;

Для расчета принимает среднее значение низшей теплоты сгорания для природного газа равной 38 231 кДж/м³ и среднее значение КПД котла равным 0,92.

Расчет финансовых затрат ведется путем умножения полученного объема топлива на величину стоимости 1000 м³ природного газа, взятого по данным розничных цен на газ за период анализа. Стоимость 1000 м³ газа составляла 5636,09 руб. Для определение среднемесячных затрат делим получившееся значений на количество месяцев в отопительном периоде:

G_r – необходимое количество топлива, м³;

B – стоимость 1000 м³ природного газа;

n – число месяцев в отопительном периоде.

Полученные результаты сведены в таблицу ниже.

Расчет экономии энергоресурсов при каждом виде регулирования

Из таблицы видно, что режим работы, при котором отсутствует регулировка, принят за 100 %. Экономия при полностью автоматическом режиме составила 64,4 %. Стоит отметить, что экономический эффект может быть еще выше если на термостатах есть режим работы по периодам присутствия/отсутствия жильцов, которые настраиваются индивидуально.

Рассчитаем срок окупаемости:

З_м – затраты на модернизацию системы отопления, руб;

N_o – количество месяцев в отопительном периоде;

З_бр – затраты за отопительный период при отсутствии регулировки, руб;

З_а – затраты за отопительный период при наличии погодного регулирования, руб.

Как видим, в этом случае мероприятия по энергосбережению окупаются уже в течении первой половины отопительного периода.

В качестве резюме к этой статье, можно отметить, что погодозависимое регулирование отопления – это вполне оправданная мера, которая позволяет не только повысить комфорт проживания, но и сэкономить на затратах. Хочу сказать, что данный расчет был выполнен с учетом ряда допущений и предположений, однако все они были взяты в рамках адекватных значений, что позволяет оценить порядок цен. В любом случае погодозависимое регулирование отопления является полноценным оправданным решением. Если вам эта тема интересна, рекомендую почитать мои статьи о настройке теплого пола и регулировании радиаторного отопления в частном доме.

Читайте также: