Реле включения насоса отопления

При выборе схемы автономного отопления для частного дома домовладельцы обычно останавливают свой выбор на системе с принудительной циркуляцией воздуха. Устройство обеспечивает необходимую температуру теплоносителя для всех приборов, ускоряет циркуляцию и управляет подачей воды на верхние этажи дома. Давайте рассмотрим, что такое автоматика для циркуляционного насоса отопления и зачем она нужна.

Схема и принцип работы циркуляционного насоса отопления

Тепловой насос — это устройство, имеющее основные узлы и вспомогательные компоненты:

  • Крыльчатка (битер) обеспечивает транспортировку, прогоняя жидкую среду по трубам;
  • Электромотор запускает работу устройства;
  • Насосная камера с нагнетательными и головными соплами, которые подключены к магистральным трубопроводам;
  • Корпус, защищающий устройство от механических воздействий;
  • Клеммная коробка для подключения электрических органов и устройств управления.

Принцип работы прост:

  1. Теплая жидкость поступает в камеру переноса. Для этого имеется входной патрубок.
  2. Поток захватывается крыльчаткой, которая приводится в движение электродвигателем.
  3. Повышенное давление направляет теплоноситель на выход теплоносителя, подключенного к сети.

Таким образом, схема насоса отопления становится предельно ясной и не возникает сложностей с функциональностью. Важно только выбрать тип устройства, предназначенный для типа системы, установленной в доме.

Автоматика для циркуляционного насоса

Общее определение включает в себя несколько типов компонентов — термостат, реле, источник бесперебойного питания. Все эти узлы необходимы для регулирования температуры теплоносителя, поступающего в магистраль, а также для обеспечения бесперебойной работы насоса.

Стоит знать, что термостат для циркуляционного насоса может пригодиться в квартирах — устройство подключается к радиатору и используется для регулирования циркуляции охлаждающей жидкости через аккумулятор. В некоторых квартирах это считается единственно возможным вариантом контроля.

Термостат

Сочетает в себе функции клапана и термостата и регулирует температуру теплоносителя.

Как работает циркуляционный насос с датчиком температуры:

  1. Первый показатель — это показания датчика температуры, на которых основан принцип работы.
  2. Эти значения сравниваются с заданным значением. Они должны быть введены в боковом меню устройства. Разница здесь заключается в самой температуре и гистерезисе, т.е. временном интервале задержки температуры при запуске и остановке оборудования.
  3. В начале процесса нагрева гистерезис добавляется к температуре запуска насоса, а после остывания среды гистерезис отнимается.

Получается, что если владелец устанавливает температуру +50 C, гистерезис +5 C, то вода должна сначала прогреться до +55 C, чтобы контроллер циркуляционного насоса отопления запустил оборудование. Перед отключением устройства теплоноситель должен остыть до +45 C.

Устройство, дополненное гистерезисом, считается удобным в использовании. Получается, что оборудованию не придется постоянно включаться и выключаться для поддержания точности нагрева до одного градуса. При выборе термостата лучше всего указать минимальное значение гистерезиса +/- 1 градус и максимальное +/- 10 градусов.

Важно: Если термостат циркуляционного насоса отопления установлен в соответствии с внешней комнатной температурой, управление котлом должно также учитывать изменения температуры теплоносителя. Установите устройство рядом с котлом.

Бесперебойный блок питания

Регулировать работу циркуляционного насоса без электроэнергии невозможно, поэтому обеспечение постоянного питания — главная задача мастера. Самый простой способ — установить источник бесперебойного питания (ИБП) или побеспокоиться о генераторе.

Многие домовладельцы пытаются обойтись без дополнительного оборудования, создавая гравитационно-циркуляционную систему отопления. Это хорошее решение, но малейшее нарушение технологии прокладки трубопроводов приведет к разрушению системы. Кроме того, при устройстве тяги основного отопления в доме высотой 2 этажа и более, гравитационная циркуляция может выйти из строя, поэтому без насоса не обойтись.

Если вы установите блок питания, вам не придется беспокоиться о работе системы — оборудование поставляется с автоматикой, аккумулятором для теплового насоса. Пакет поддержки обеспечит работу как самого насоса, так и других энергозависимых компонентов системы.

Важно выбрать ИБП с правильной емкостью батареи; для этого обратитесь к техническому паспорту. Как правило, производители указывают емкость хранения и возможное время работы оборудования. Для получения точной информации следует учитывать мощность насоса системы отопления.

Реле включения и выключения

Установлен выключатель, который автоматически включает и выключает тепловой насос. Принцип работы прост — если давление падает, реле запускает устройство, а если давление повышается, оно его отключает. Оказалось, что как только потребитель перестает сливать воду, уровень давления в системе поднимается до верхнего предела, и таймер теплового насоса отключает устройство. Как только начинается удаление воды, давление в сети снижается до нижнего предела, и насос запускается снова.

Как правило, производители агрегатов, не оснащенных автоматикой, советуют выбирать аксессуары, но можно приобрести тепловой насос со всеми доступными аксессуарами. Чтобы облегчить регулирование подачи охлаждающей жидкости к радиаторам, специалисты рекомендуют установить терморегуляторы на всех радиаторах. Помимо поддержания комфортной температуры в доме, своевременное регулирование поможет снизить затраты на электроэнергию.

Важно: При выборе термостатических регуляторов обратите внимание на шкалу регулирования. Чем меньше число делений (1-5 градусов), тем точнее будет установлена температура жидкости, циркулирующей по магистрали.

На данный момент мы приступили к модернизации крышного отопления, было рассмотрено несколько вариантов и, помимо газового котла, было решено оставить дровяной котел, а для более эффективного обогрева дома имеет смысл установить циркуляционный насос, который прокачивает жидкость, транспортирующую тепло по трубам во всех комнатах. Таким образом, в случае любого кризиса у вас всегда будет запас тепла для дома, стоит только нарубить дров и бросить их в плиту. Таким образом, за счет циркуляционного насоса (система батарей герметична) вы получите более или менее равномерное отопление дома, а также достаточно быстрый нагрев помещений, более удаленных от котла. Он также будет обогревать дом, так сказать, с большей эффективностью, как утверждают многие.

Логика здесь такова — вы закладываете дрова в плиту, теплоноситель нагревается, и нагретая жидкость циркулирует по комнатам с помощью этого конкретного циркуляционного насоса. Но не очень хорошо, если насос работает постоянно — это неэкономично, он будет гудеть. Чтобы решить эту проблему, необходим некий термостат. Как должен работать этот термостат? Исходя из вышеупомянутой логики, теплоноситель должен сначала нагреться, а затем распределить это тепло по дому. Таким образом, термостат должен включать насос, когда температура охлаждающей жидкости достигает определенного значения, охлаждающая жидкость охлаждается, распределяя тепло, и, как только температура опускается до нижнего предела, насос выключается для повторного нагрева охлаждающей жидкости. Ничто не кажется слишком сложным. Далее приступим к проектированию термостата для циркуляционного насоса отопления.

Сам циркуляционный насос выглядит следующим образом:

Без долгих раздумий была разработана схема на микроконтроллере Attiny2313A:

Помимо микроконтроллера, в стандартную комплектацию входят: семисегментный двухразрядный дисплей для отображения текущей температуры, а также настройки температурного порога и гистерезиса, исполнительное реле (циркуляционный насос работает от 220 В), простой блок питания для работы схемы, несколько светодиодов для индикации режимов работы и DS18B20 в качестве датчика температуры. Конечно, можно было бы просто использовать термистор, но термометр DS18B20 был приобретен в удобном водонепроницаемом корпусе с кабелем — это облегчает крепление термометра к теплоносителю и повышает надежность.

Температура отображается на семисегментном индикаторе с общим анодом, плюс питание на цифры подается через транзисторы Т2 и Т3, использовались КТ3102, их можно заменить любыми другими n-p-n транзисторами. Резисторы R8 — R15 ограничивают ток, протекающий через цифровые сегменты индикатора. При таких значениях резистора 390 Ом яркость диодов, на мой взгляд, достаточна. Индикатор маркирован HLEC-D512GWA2 — двузначный, с общим анодом, диоды зеленого цвета. Он может быть заменен на любой аналогичный с похожими параметрами. Приводом является реле, можно использовать абсолютно любое реле с подходящим источником тока. Диод VD1 подключен параллельно катушке реле, это необходимо для подавления индуктивного напряжения при выключении реле, чтобы транзистор Т1 не сгорел. Транзистор T1 также может быть любым n-p-n транзистором, но наиболее выгодно использовать транзистор средней мощности, такой как KT815. Источник питания устройства собран по простой схеме с использованием миниатюрного маломощного трансформатора BV EI 382 1189. Он имеет вход 220 В переменного тока и выход 9 В переменного тока мощностью 4,5 Вт. Этого достаточно для питания микроконтроллера и управляющих реле. Размер этого трансформатора лишь немного больше, чем у импульсного источника питания, например, от старого зарядного устройства для телефона, который может заменить предлагаемый источник питания. В оригинальной схеме используется регулятор напряжения 5 В L7805, который можно заменить любым другим регулятором с выходным напряжением 5 В. Все диоды в схеме — 1n4007, если у вас нет таких диодов, вы можете заменить их на любые другие с запасом по току и напряжению относительно схемы термостата. Для правильной работы DS18B20 необходимо установить резистор около 4,7 — 10 кОм (согласно схеме, это R2) между положительной клеммой источника питания и выходом данных. Управление устройством осуществляется с помощью трех кнопок S2, S3, S4. Для дополнительной сигнализации имеются два светодиода и буфер со встроенным генератором. Можно использовать любой тип светодиодов, в моем случае я использовал яркие 3-мм светодиоды, чтобы сделать режим наиболее заметным. Усилитель должен быть рассчитан на напряжение 5 вольт. В основном, он нужен для звуковой индикации перегрева охлаждающей жидкости (более 90 градусов), а также он будет издавать несколько звуковых сигналов при включении и нормальном запуске устройства. В итоге я решил не использовать его, но не стал выбрасывать из прошивки, а просто впаял его в печатную плату. Вместо предохранителя и выключателя S1 можно использовать выключатель на 1 — 5 ампер.

Как работает термостат? Сначала считывается информация с датчика температуры, и это является основой логики. Затем показания текущей температуры сравниваются с настройками, сделанными в боковом меню устройства — температурой включения циркуляционного насоса и гистерезисом (задержкой действия) температур включения и выключения насоса. Гистерезис прибавляется к температуре включения насоса при нагреве и вычитается при охлаждении. Так, например, если вы установили температуру 50 градусов и гистерезис 5 градусов, то для включения насоса теплоноситель должен нагреться до 55 градусов, а затем остыть до 45 градусов, чтобы насос выключился. Гистерезис на самом деле довольно удобен — нам не нужно регулировать температуру охлаждающей жидкости, а насосу не придется постоянно включаться и выключаться, чтобы поддерживать точность до определенной степени. Минимальный гистерезис устанавливается в микропрограмме на плюс или минус 1 градус, а максимальный — на плюс или минус 10 градусов. Я думаю, что это вполне адекватно. Затем текущая температура, считанная с датчика DS18B20, сравнивается с температурным порогом, программное значение которого составляет 90 градусов, и при превышении этого порога включается звуковой сигнал. Это означает, что нет необходимости добавлять дрова, и, вероятно, все успело нагреться до комфортного уровня. В то же время насос будет работать и разгонять жидкость по трубам до тех пор, пока температура не снизится до заданных значений, пытаясь охладить теплоноситель за счет перераспределения тепла в жилые помещения. Все это можно увидеть в цифровом виде на языке C в исходном коде микроконтроллера, поэтому я не привожу код здесь. И, наконец, реализованы еще два уровня меню для настроек температуры и гистерезиса.

Вы определились со схемой, теперь нужно написать прошивку по описанному выше алгоритму, а для отладки прошивки схема была собрана на этой макетной плате:

Здесь резисторы отличаются от тех, что используются в схеме, но самое главное — это разработка логики термостата для циркуляционного насоса.

В устройстве есть три меню: первое главное меню, индикация текущей температуры теплоносителя и автоматическое управление реле в соответствии с настройками, нажатие S2 переводит вас во второе меню, где вы с помощью двух других кнопок устанавливаете температуру включения насоса, повторное нажатие S2 и переход в третье меню, где вы устанавливаете температурный гистерезис или задержку от 1 до 10 градусов. При включении насоса загорается светодиод LED2. Когда меню 2 и 3 активны, светодиод LED1 будет гореть. Он также будет мигать при перегреве охлаждающей жидкости более чем на 90 градусов (он также будет подавать звуковой сигнал, если установлен на плате).

Теперь вы можете собрать все на плате в конечное устройство. Из-за некоторых трудностей с печатной платой при изготовлении устройства, схема была разделена на две части и собрана на двух печатных платах, хотя изначально планировалась одна большая плата, мне пришлось импровизировать в этой области.

На плате с индикатором есть разъем для программирования микроконтроллера, в основном он подключается перемычками к самому контроллеру, поэтому его установка совсем не обязательна. И в основном он был необходим для окончательной отладки термостата. Платы соединяются между собой гирляндной цепочкой или 5 проводами. После первого ввода в эксплуатацию необходимо установить только параметры температуры и гистерезиса, никаких специальных настроек не требуется. Настройки хранятся в энергонезависимой памяти EEPROM и загружаются при каждом включении прибора, то есть вы можете один раз установить температуру и пользоваться ею.

Оставалось только одно — корпус. Было решено замуровать все в стену, чтобы ничего не торчало. Крышка будет из тонированного оргстекла, чтобы скрыть содержимое коробки и не делать массу отверстий для индикатора и светодиодов.

Сама коробка была первой подходящего размера, которая попалась под руку. После установки всего необходимого мы получаем готовое устройство. Можно использовать сенсорные кнопки вместо обычных, чтобы сохранить гладкую поверхность без орехов, но это уже модернизация. Когда кто-нибудь сделает это, обязательно опубликуйте фотографии в разделе «Я построил это», это будет очень интересно!

Осталось встроить все это в стену и подключить к насосу и бойлеру.

Для программирования микроконтроллера необходимо знать конфигурацию битов предохранителя:

Статья включает прошивку микроконтроллера, исходный код в AVR Studio, печатные платы и короткое демонстрационное видео.

Система отопления дома может быть с принудительной или гравитационной циркуляцией теплоносителя. Гравитационные сети — это энергонезависимые магистрали без установки насосного оборудования. Вода движется по трубам и радиаторам обратно в котел своим собственным движением — практично для домов площадью до 50 м2. Принудительная циркуляция обеспечивается вентилятором, который требует наличия системы управления. Ниже описана автоматика для циркуляционного теплового насоса, где он используется и из чего состоит.

Схема и принцип работы циркуляционных насосов для отопления

Структурно блок представляет собой совокупность основных узлов и вспомогательных элементов.

Схема блока нагнетателя включает в себя:

  1. Жилье. Это необходимо для защиты устройства от внешних воздействий.
  2. Клеммная коробка. Соединяет электрические компоненты, устройства управления.
  3. Двигатель. Запускает оборудование в работу.
  4. Рабочее колесо. Эта деталь обеспечивает транспортировку жидкости по трубопроводу с заданной скоростью.
  5. Передаточная камера. Камера, оснащенная напорными и подающими патрубками для подключения к отопительным контурам.

Принцип действия заряда прост:

  • Вода поступает в камеру насоса через входное отверстие;
  • теплоноситель собирается лопастями крыльчатки, которые начинают работать при включении двигателя;
  • повышение давления приводит в движение теплоноситель; вода поступает через выходное отверстие в систему отопления.

В схеме для насоса отопления нет никаких сложностей, устройство работает по принципу всех воздуходувок. Особенностью является правильный подбор устройства в соответствии с типом системы отопления, конструктивными особенностями сети, котла и отопительного оборудования.

Автоматический блок управления для циркуляционного насоса

Управление циркуляционным насосом организовано с помощью терморегулятора, реле и источника бесперебойного питания. Комплекс необходим для регулирования нагрева теплоносителя, для обслуживания оборудования.

Небольшое примечание: термостат показан для размещения в квартирах на радиаторах отопления. Блок используется для регулирования движения охлаждающей жидкости по радиатору. Некоторые плоские системы поддерживают это как единственно возможный вариант.

Термостаты

Устройства сочетают в себе функции термостата и клапана и используются для регулирования температуры горячей воды.

Термостат для циркуляционного насоса отопления работает следующим образом:

  1. Считывает информацию с датчика температуры. Сравнивает значения с настройками. В выпадающем меню можно выполнить настройки, различая температуру запуска насоса и гистерезис. Гистерезис — это временной интервал, на который запаздывает температура при включении и выключении нагревателя.
  2. При запуске агрегата гистерезис автоматически добавляется к значению нагрева воды при включении вентилятора. Когда насос выключен, гистерезис вычитается из общего значения.

Значение гистерезиса по умолчанию составляет 1/10 от температуры отопительной воды. Это означает, что для нагрева воды при температуре +50 °C гистерезис составляет всего 5 градусов. Для того чтобы автоматика начала работать, вода должна нагреться до +55 C. Чтобы устройство выключилось, оно должно остыть до +45 C. Агрегаты с гистерезисом более удобны в эксплуатации. В оборудовании поддерживается разница температур в 5 градусов, поэтому оно защищено от постоянного включения и выключения.

Термостат должен быть выбран с гистерезисом компании +/- 1 градус минимум, +/- 10 градусов максимум. Установите термостат рядом с котлом. Предполагая, что настройка основана на наружной температуре в помещении, управление котлом должно быть с возможностью изменения показателя коэффициента.

Блок бесперебойного питания

Контроллер циркуляционного насоса отопления является энергозависимым устройством и не будет работать без питания. Источник бесперебойного питания (ИБП) или генератор предотвратят простои. Можно обойтись без источника питания, проложив сеть под действием силы тяжести. Однако существует риск того, что неправильная прокладка труб приведет к выходу из строя магистрали.

В зависимости от способа прокладки отопительные контуры самотечной теплосети наклонены в сторону обратной трубы. Рекомендуется, чтобы уклон не превышал 3 см на метр трубы. Это требует тщательного расчета схемы и увеличивает площадь прокладки сети.

Труба обратной циркуляции устанавливается с уклоном в сторону радиатора, также с учетом уклона. Если уклон слишком мал, существует риск застоя теплоносителя и образования воздушных пробок. Кроме того, радиатор должен быть установлен в самой низкой точке контура, что затруднительно при отсутствии подвала.

Чтобы избежать всех этих проблем, можно установить циркуляционный насос для обеспечения электропитания и встроить в сеть ИБП или генератор. Выбор остается за пользователем, но генератор очень шумный во время работы, а ИБП работает как можно тише.

Важно: Выбор ИБП или генератора зависит от требований владельца и продолжительности отключения центрального электроснабжения. Информацию о емкости хранилища можно найти в техническом паспорте устройства. Расчеты производятся на основе данных о производительности насоса.

Реле включения и выключения

Реле используется для включения и выключения прибора. Реле, включающее насос отопления, является важным компонентом, который отвечает за поддержание всего устройства в рабочем состоянии.

Функция устройства проста:

  • снижение уровня давления в сети — сигнал к запуску устройства, реле включает устройство;
  • избыточное давление — сигнал на остановку агрегата.

Таким образом, когда поток теплоносителя прекращается, давление в сети повышается, запускается таймер для отключения насоса отопления. При возобновлении подачи горячей воды показания давления падают и запускают устройство в работу. Будет ли установлен термостат или ИБП, зависит от владельца.

Высококачественный циркуляционный насос с датчиком температуры имеет множество преимуществ:

  • снижает расход топлива;
  • Он обеспечивает поддержание комфортной температуры в помещении;
  • Это дает возможность быстро настроить режим работы.

Эксперты рекомендуют выбирать оборудование в соответствии с инструкциями производителя. Производители приборов без автоматики прописывают в техническом паспорте параметры прибора, подходящие для установки на приборы.

Рекомендуется, чтобы все радиаторы в доме были оснащены термостатическими регуляторами, которые облегчают регулирование подачи воды в радиатор. При их выборе обратите внимание на градацию настроек — чем меньше градация, тем точнее режим. Практичнее брать приборы с градацией шкалы до 5 градусов.

Оцените статью
Добавить комментарий