Терморегулятор на насос отопления

Автономные системы отопления в частном доме могут быть открытыми и закрытыми, с гравитационной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Оптимальными и более практичными считаются схемы закрытого типа с принудительным движением воды. Энергозависимые тепловые магистрали обеспечивают равномерность подачи теплоносителя во все приборы без снижения температуры нагрева воды. А вот чтобы схема работала бесперебойно, нужна автоматика для циркуляционного насоса отопления – что это и зачем, следует разобраться подробнее.

Схема и принципы работы тепловых насосов

Конструктивно прибор представляет собой комплекс основных и вспомогательных элементов:

  1. Рабочее колесо или крыльчатка. Детали с лопастями, которые захватывают жидкость, направляют ее в приборы отопительной системы.
  2. Электрический двигатель. Элемент нужен для запуска оборудования в работу.
  3. Камера перекачивания. Отсек оснащается патрубками подачи теплоносителя и напора, которые присоединены к трубопроводам системы.
  4. Корпус. Служит для защиты прибора от порчи при механическом воздействии, может изготавливаться из чугуна или термостойкого пластика.
  5. Клеммы. Коробка с клеммами нужна для подключения агрегата к электрической сети, для получения питания для всех элементов и регулирующих деталей.

Как работает насос: по патрубку подачи в перекачивающую камеру оборудования поступает теплоноситель, далее электромотор запускает работу крыльчатки, лопасти которой захватывают жидкость. После этого давление на теплоноситель повышается, он направляется в патрубок выпуска, который присоединен к трубопроводу магистрали.

Простая схема для насоса для отопления не требует особых умений при монтаже, также не будет проблем с выяснением причины остановки оборудования – нет питания, засорилась крыльчатка. Никаких дополнительных функциональных особенностей нагнетатель не несет, давление в системе не повышает, нужен только для обеспечения нормальной циркуляции жидкости в приборах.

Приборы автоматики для насосов

Комплекс включает несколько отдельных агрегатов – терморегулятор, реле, источник бесперебойного питания (ИБП). Оборудование требуется для поддержания бесперебойной работы тепловых насосов, а также определения режима нагрева теплоносителя, который транспортируется по магистрали.

Совет! Термостат для циркуляционного насоса отопления пригодится не только в автономной системе, но и централизованной (в квартирах). Устройство устанавливается на радиатор, служит для коррекции интенсивности транспортировки теплоносителя в радиаторе.

Особенности и назначение термостатов

Прибор предназначен для контроля нагрева теплоносителя и совмещает функции запорного вентиля и термоэлемента.

Принцип работы термодатчика:

  • считывание информации с температурного датчика, который нужен для определения режима нагрева;
  • сравнение показателей датчика с заранее установленными настройками нагрева, которые пользователь вводит в меню устройства, определяя температуру включения и отключения насоса;
  • осуществление запуска оборудования в работу или отключение насоса.

Основной момент в определении режима – гистерезис. Это интервал запаздывания показателя температуры при запуске и остановке прибора. Как только начинается процесс нагрева теплоносителя, гистерезис плюсуется к показателям температуры, определяющим запуск насоса в работу, а при остывании жидкости установленный гистерезис отнимается.

Задается гистерезис в ручном режиме, хозяин сам может установить интервал в 5 и более градусов. Например, в настройках режима есть заданный уровень температуры +50 С, гистерезис в +7 С, то сначала теплоноситель прогревается до +57 С, затем блок автоматики, осуществляющий управление циркуляционным насосом, запускает агрегат в работу. А вот для отключения нагнетателя нужно остывание теплоносителя до +43 С (50-7).

Совет! Гистерезис следует устанавливать от +5 С, чтобы прибор не запускался и отключался поминутно, поддерживая точность нагрева в 1 градус. При подборе насоса нужно смотреть установки гистерезиса в прошивке, удобнее работать +/-1 градус минимум и +/-10 градусов максимум.

Термодатчик устанавливается рядом с котлом, а если термостат выставляется с учетом данных температуры в комнате, то приборы регулировки котла должны предусматривать внесение изменений в температуру нагрева теплоносителя.

Возможности и принцип работы бесперебойного блока питания

Циркуляционный насос – энергозависимое оборудование, поэтому при отключении электропитания прибор работать не будет. Чтобы не остаться без тепла, хозяину нужно позаботиться о дополнительном источнике питания, которым может стать бесперебойник (ИБП) или генератор. Но генератор работает шумно, а вот блок обеспечения гарантирует тишину, при этом не уступает генераторам по функциональным возможностям. Главное – правильно подобрать источник обеспечения постоянного тока с учетом индивидуальных особенностей системы.

Можно обойтись без дополнительного источника энергии, если сформировать схему отопления с уклоном трубопроводов в сторону котла – так теплоноситель будет циркулировать самотеком, то есть при отключении электроэнергии дом не останется без тепла. Однако самотечные схемы не подходят для строений более 1 этажа и площадью более 25 м2. На высоту самотеком вода не поднимется, а пока теплоноситель самотеком дойдет до крайнего радиатора, температура снизится, в комнатах будет холодно. Поэтому без насоса, а соответственно, источника дополнительного питания в таких тепловых магистралях не обойтись.

Монтаж ИБП не доставляет сложностей, оборудование оснащено автоматической системой управления, аккумулятором для нагнетателя – такой комплекс обеспечивает энергией блок управления циркуляционным насосом отопления и другие элементы системы, работающие от электричества.

На заметку! В техническом паспорте бесперебойника прописывается объем аккумулятора, стандартное время работы прибора. При выборе ИБП в расчет принимается мощность циркуляционного насоса. А чтобы обеспечить энергией все элементы схемы, источник питания нужно брать с запасом.

Характеристики реле включения и отключения насоса

Реле запуска и отключения необходимо для поддержания работы системы в автоматическом режиме. Если в схему встроен насос циркуляционный с датчиком температуры, то при понижении уровня давления в магистрали реле включает прибор в работу, а при увеличении давления отключает.

На заметку! Реле включения насоса отопления пригодится в однотрубных и двухтрубных системах с раздачей ГВС. При окончании разбора воды давление поднимается, прибор отключается. Как только потребление теплоносителя возобновляется, нагнетатель снова запускается в работу.

Установленный таймер для насоса отопления позволяет неплохо сэкономить на топливе, продлить срок эксплуатации оборудования. Отключение насоса – снижение затрат на обслуживание, оплату электроэнергии и износа деталей. Как правило, производители агрегатов выпускают оборудование сразу с полным оснащением или дают точные рекомендации по подбору типов комплекса автоматического управления.

Читайте также:  Как работает аквастоп в посудомоечной машине

Что касается терморегуляторов, то их следует установить на все батареи, в том числе в квартире. В этом случае хозяин получает возможность задавать режим прогрева в каждой комнате, а владельцы автономных систем снижают затраты на топливо, энергоносители. Например, можно задать минимальный прогрев теплоносителя в дневное время, пока все на работе, запускать оборудование на полный прогрев только в вечерние и утренние часы. При таком режиме экономия достигает 35-40%.

Совет! Для нормальной работы радиаторов нужны термодатчики с тонкой шкалой настройки. Это значит, что деления должны быть не более 1-5 градусов, чтобы выставление режима нагрева теплоносителя было как можно более точным.

Для того чтобы в вашем доме всегда сохранялись тепло и уют, необходимо заранее позаботиться об обогреве жилья. Самым оптимальным вариантом для обогрева частного дома является водяное отопление с насосом. В отличие от системы отопления с естественным способом циркуляции, когда движение горячей воды в трубах происходит из-за разной массы горячей и холодной воды, принудительный метод более удобен и выгоден.

Принудительную циркуляцию производят водяные насосы для отопления дома, что создают сильный напор, который толкает горячую воду по трубам. Ежели правильно выбрать водяной насос для домашнего отопления, то он поможет сберечь электроэнергию, увеличит время службы водопроводных труб и позволит, при незначительных затратах энергии, получить большой уровень теплоотдачи.

Насос для набора воды в систему отопления является лишь частью отопительной системы, в которую, помимо гидравлической помпы, входят радиатор, фильтр, клапан и котел.

Для качественной функциональности любой системы обязательным условием есть наличие управляющего звена. В системах отопления данным звеном будет терморегулятор для насоса системы отопления. Они бывают электронные или механические.

Только правильно установленная и слаженная работа этой системы сможет обеспечить тепло в вашем доме.

Чтобы обеспечить работу отопительной системы применяются циркуляционные водяные насосы для отопления дома. Некоторые производители выпускают отопительные котлы с уже встроенным насосом. Этот вариант имеет множество преимуществ:

  • насос и котел — это единое целое, что позволяет повысить эргономичность и надежность модели;
  • небольшие размеры, что дают возможность установить котел на маленькой территории помещения;
  • котел со встроенным насосом уже готов к эксплуатации — достаточно только присоединить необходимые коммуникации.
    Единственным минусом данного агрегата является его стоимость. Но если просчитать суммы, сэкономленные на установке насоса, стоимость гидравлической системы полностью окупается.
    Котлы, что требуют дополнительную установку насосного оборудования — самый распространенный вид устройства. Самостоятельный монтаж узла привлекает потребителя такими факторами:
  • Невысокая стоимость насоса. Разная цена на водные насосы для отопления дома поможет выбрать подходящую модель.
  • Самостоятельный демонтаж насоса при поломке.
  • Возможность установить насос самостоятельно.

Виды водяных насосов

Современные отопительные системы чаще всего включают в себя такие виды водяных насосов для отопления дома: с сухим ротором и мокрым.

Первый вид насоса характеризируется тем, что перекачиваемая в нем жидкость не контактирует с двигателем.

Это повышает безопасность данного устройства, так как за счет специального уплотнения, которое обеспечивает герметичность мотора, достигается полная изоляция.

Раствор омывает, все детали механизма и предохраняет их от износа, продлевая срок использования прибора. Чаще всего данный вид насоса используют для отопления производственных помещений.

Основной характеристикой насоса с мокрым ротором является то, что приводная конструкция, закрепленная на роторе, вращается благодаря круговороту жидкости в системе. Вода, что протекает сквозь втулку насоса, охлаждает и смазывает подшипники. Несмотря на меньший, по сравнению с насосами с сухим ротором, коэффициент полезного действия, насосы с мокрым ротором являются более востребованными из-за невысокой цены, бесшумной работы, небольшой массе и простоте монтажа.

Чаще всего такие насосы применяются в частных домах, коттеджах и на дачах.

Купить водяной насос для отопления дома, инструкция к которому прилагается, можно в специализированных магазинах.

Читайте также:  Точим цепь бензопилы сами видео

Установка водяного насоса в систему отопления

Существует несколько основных правил, придерживаясь которых, можно самостоятельно установить насосное оборудование:

  • для установки лучше использовать участок трубы, что проходит горизонтально к поверхности пола;
  • насос должен располагаться на небольшом расстоянии от котла;
  • клеммный блок должен находиться над устройством;
  • необходимо заземление механизма;
  • расположение мелкочастотного фильтра перед насосом.

При покупке водяного насоса для отопления дома, не забывайте проверять наличие инструкции, в которой все подробно расписано.

Врезать насос в систему отопления под силу даже обычному мастеру. Для этого понадобиться: схема водяного отопления дома, насос, обратный клапан, мембранная система фильтрации воды, кусок трубопровода и запорная арматура.

Прежде чем установить насос, нужно хорошо прочистить и промыть отопительную систему, а также убрать пузырьки воздуха.

Для того чтобы система была надежной и работала качественно, место стыков требуется обработать силиконовым или полимерным герметиком и уплотнить с помощью пакли.

Нынче затеяли мы тут модернизацию дачного отопления, было рассмотрено несколько вариантов и в дополнение к газовому котлу было решено дополнительно оставить котел на дровах, а чтобы он эффективнее обогревал помещения дома разумно поставить циркуляционный насос, гоняющий жидкость, которая переносит тепло по трубам по всем комнатам. Таким образом на случай всяких кризисов-шмизисов всегда будет резерв тепла для своего дома, нужно только нарубить дровишек и кинуть их в топку. Так вот за счет циркуляционного насоса (система батарей герметичная) мы получим более или менее равномерный обогрев дома, а также достаточно быстрый обогрев более отдаленных комнат от самого котла. Кроме того, это позволит обогревать дом более эффективно, так сказать КПД, как многие утверждают лучше.

Логика здесь следующая – бросаем дрова в топку, теплоноситель разогревается и нагретая жидкость разносится по комнатам этим самым циркуляционным насосом. Но не слишком хорошо, если насос будет работать постоянно – не экономично, будет, кроме этого и гудеть. Для решения этой проблемы необходимо применить некоторый термостат. Как этот термостат должен работать? Исходя из логики, которая упоминалась выше, теплоноситель должен сначала прогреться, а уж потом это тепло разнести жидкостью по всему дому. Значит, термостат должен включать насос по достижении температуры теплоносителя до какого-то значения, а в процессе распределения тепла теплоноситель охлаждается и как только температура понижается до нижнего предела, насос отключается, чтобы теплоноситель прогрелся заново. Кажется ничего сверхъестественного. Тогда приступим к проектированию нашего термостата для циркуляционного насоса системы отопления.

Сам циркуляционный насос выглядит так:

Недолго думая, была задумана схема на микроконтроллере Attiny2313A:

Кроме микроконтроллера задействована достаточно стандартные комплектующие – семисегментный индикатор на два разряда для визуализации текущей температуры, а также настроек порога температуры и гистерезиса, исполнительный элемент – реле (циркуляционный насос работает от сети 220 вольт), простенький блок питания для работы схемы, пара светодиодов для индикации режимов работы, а в качестве термодатчика – DS18B20. В случае с термометром можно было бы, конечно, использовать и просто терморезистор, но DS18B20 был приобретен в удобном водонепроницаемом корпусе с проводом – это упрощает крепление термометра к теплоносителю и повышает надежность.

Температура отображается на семисегментном индикаторе с общим анодом, плюс питания подается на цифры через транзисторы T2 и T3, используются КТ3102, заменить можно на любые другие n-p-n транзисторы. Резисторы R8 – R15 ограничивают ток через сегменты цифр индикатора. С такими номиналами в 390 Ом яркость свечения светодиодов индикатор достаточная на мой взгляд. Индикатор применен с маркировкой HLEC-D512GWA2 – два разряда, общий анод, зеленый цвет светодиодов. Заменить можно на любой аналогичный по характеристикам. Исполняющим элементом является реле, использовать можно абсолютно любые реле с достаточным запасом по току. Диод VD1 включается параллельно катушке реле, это необходимо для того, чтобы погасить напряжение самоиндукции в момент выключения реле, что не даст транзистору T1 сгореть. Транзистор T1 можно также применить любой n-p-n, но уже желательно средней мощности, такой как КТ815. Блок питания для устройства собран по наиболее простой схеме с применением миниатюрного маломощного трансформатора BV EI 382 1189 – вход 220 вольт переменного напряжения, выход 9 вольт переменного напряжения, мощность 4,5 ватт. Этого с головой хватит для питания микроконтроллера и управления реле. По габаритам такой трансформатор лишь немногим крупнее импульсного блока питания, например, от старого зарядного устройства для телефона, чем можно и заменить предложенный блок питания. В исходной схеме применен стабилизатор напряжения на 5 вольт L7805, его замена возможна на любой другой стабилизатор с выходным напряжением 5 вольт. Все диоды по схеме 1n4007, если таких диодов нет в наличии, то можно заменить на любые другие с запасом по току и напряжению относительно схемы термостата. Для корректной работы термодатчика DS18B20 между выводами плюса питания и вывода данных необходимо поставить резистор сопротивлением порядка 4,7 – 10 кОм (по схеме это R2). Управление устройством осуществляется через три кнопки S2, S3, S4. Для дополнительно индикации используется два светодиода и бузер со встроенным генератором. Светодиоды можно применять любые, в моем случае я использовал 3 мм яркие светодиоды, чтобы режим работы был наиболее заметен. Бузер нужно использовать с номинальным напряжением работы 5 вольт. По большому счету он нужен по задумке для звуковой индикации перегрева теплоносителя (более 90 градусов), а также при включении и нормальном старте он издаст несколько писков. В конце для себя решил нецелесообразным его использование, но из прошивки не стал выкидывать, просто не впаивал в печатную плату. Вместо предохранителя и выключателя S1 можно использовать автомат на ток 1 – 5 ампер.

Читайте также:  Газовые котлы китайского производства

Как работает термостат? Сначала считывается информация датчика температуры, это и есть основа, на которой построена логика работы. Потом считанная текущая температура сравнивается с настройками, которые были введены в побочных меню устройства – температура включения циркуляционного насоса и гистерезис (запаздывание срабатывания) температуры включения и выключения насоса. При нагревании гистерезис прибавляется к значению температуры включения насоса, а при остывании отнимается. Таким образом, если, например, задать температуру 50 градусов и гистерезис 5 градусов, то теплоноситель должен нагреться до 55 градусов, чтобы насос включился и далее остыть до 45 градусов, чтобы насос выключился. На самом деле введение гистерезиса достаточно удобная штука – точное регулирование температуры теплоносителя нам не важно, а вот насосу не придется постоянно включаться и выключаться, чтобы держать точность до градуса. Минимальный гистерезис заложен в прошивке плюс минус 1 градус, а максимальный плюс минус 10 градусов. Думаю, этого вполне достаточно. Далее, считанная с датчика DS18B20, текущая температура сравнивается с предельным порогом значения температуры, программно значение составляет 90 градусов и при превышении которого сработает звуковой сигнал (бузер). Это будет означать, что дрова подбрасывать больше не стоит, да и прогрелось скорее всего уже все до комфортного уровня. При этом насос будет работать и разгонять жидкость по трубам до тех пор, пока температура не опустится до заданных величин, пытаясь охладить теплоноситель, перераспределив тепло в жилые помещения. Все этом можно посмотреть в цифровом формате на Си в исходнике программы для микроконтроллера, поэтому код не привожу тут. И в конце реализуется еще два уровня меню для ввода настроек температуры и гистерезиса.

Со схемой определились, теперь нужно написать прошивку по вышеописанному алгоритму, а для отладки прошивки схема была собрана на такой макетной плате:

Здесь резисторы отличаются от тех, что применены в схеме, но главное разработать логику работы термостата для циркуляционного насоса.

В устройстве имеется три меню: первое основное меню, индикация текущей температуры теплоносителя и автоматическое управление реле по заданным настройкам, по нажатию кнопки S2 переходим во второе меню, где остальными двумя кнопками задаем температуру включения насоса, еще раз жмем S2 и переходим в третье меню, где задаем гистерезис или запаздывание температуры от 1 до 10 градусов. При включении насоса загорается светодиод LED2. При включенных меню 2 и 3 будет гореть светодиод LED1. Также он будет моргать при перегреве теплоносителя более 90 градусов (также будет пищать бузер, если он установлен на плату).

Теперь можно собирать все на плате в конечное устройство. По причине некоторых затруднений при изготовлении печатных плат на момент изготовления устройства схема была разбита на две части и собрана на двух печатных платах, хотя изначально планировалась одна большая плата, пришлось импровизировать в этом плане.

На плате с индикатором размещен разъем для программирования микроконтроллера, он в основном соединен перемычками с самим контроллером, поэтому его можно вовсе не устанавливать. А нужен был он по большей части для финальной отладки термостата. Между собой платы соединяются шлейфом или 5 проводами. После первого запуска необходимо лишь задать настройки температуры и гистерезиса, особых настроек производить не нужно. Настройки сохраняются в энергонезависимой памяти EEPROM и загружаются при каждом включении, то есть можно один раз настроить температуру и пользоваться.

Осталось дело за корпусом. Было решено все это дело замуровать в стену, чтобы ничего не торчало. В качестве крышки будем использовать тонированное оргстекло, чтобы скрыть содержимое коробки, но при этом не делать кучу отверстий под индикатор и светодиоды.

Сама же коробка была использована первая попавшаяся под руку подходящего размера. Монтируем туда все наше добро и получаем готовое устройство. Вместо обычных таких кнопок можно использовать сенсорные кнопки, чтобы поверхность оставалась гладкой без гаек, но это уже как апгрейт, если кто-то реализует, то обязательно выкладывайте фотки в "я собрал", всем будет очень интересно!

Осталось теперь все это встроить в стену и подключить к насосу и котлу.

Для программирования микроконтроллера нужно знать конфигурацию фьюз битов:

К статье прилагается прошивка для микроконтроллера, исходный код в AVR Studio, печатные платы, а также небольшое демонстрационное видео.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *