Регулировка гистерезиса в котлах

Обновлено: 18.05.2024

Комнатный термостат для газового котла с Алиэкспресс из Китая

Выбираем программируемый комнатный термостат для газового котла на Алиэкспресс

Зачем нужен комнатный термостат

Установка в доме и подключение к газовому котлу комнатного термостата решает две задачи:

В редко посещаемых помещениях дома выгодно держать более низкую температуру. Строительные правила рекомендуют температуру воздуха в отопительный период в разных помещениях дома поддерживать в диапазоне от +12 до +26 о С.

Нормы температуры воздуха в жилых помещениях дома

Комнатный регулятор позволяет поддерживать постоянную температуру в отапливаемом помещении с высокой точностью. При ручном управлении диапазон колебаний температуры получается больше и отклонения чаще бывают в сторону более высокой температуры. Каждый лишний градус в помещении приводит к увеличению расхода газа на отопление. Кроме того, с помощью терморегулятора можно запрограммировать автоматическое уменьшение температуры в доме в отдельные периоды (ночью …).

В богатых странах Евросоюза установленная на ночь температура в помещениях обычно не превышает 16-17 градусов. Об этом свидетельствует представленный немецким производителем термостатов Tado отчет за 2014 год.

Комнатный термостат экономит электроэнергию

При работе котла без комнатного термостата циркуляционный насос работает постоянно, расходуя электроэнергию. Циркуляционный насос под управлением двухпозиционного комнатного термостата работает с перерывами, что экономит электроэнергию и ресурс работы насоса.

Какой комнатный термостат выбрать?

Выбор комнатного термостата производим, ориентируясь на следующие основные и обязательные требования к термостату:

Не ошибитесь с выбором. Не покупайте термостат с питанием от электросети. Контакты реле такого термостата, скорее всего, окажутся под напряжением сети. Они предназначены для других целей.

Контакты реле термостата могут находиться в одном из двух положений: замкнутом или разомкнутом. Соединенные с котлом, замкнутые контакты термостата включают режим отопления котла. При размыкании контактов — режим отопления выключается. Котел работает циклами — включен/выключен. Каких либо изменений в настройках режима отопления на самом котле не происходит.

Еще одним важным параметром для выбора является алгоритм регулирования по температуре. Имеются термостаты:

Термостаты с ПИ регулированием имеют преимущества. Они обеспечивают более точное поддержание температуры воздуха в помещении +/- 0,5 о С. Температура отопительной воды, а следовательно и радиаторов, в процессе регулирования меняется в меньшей степени.

Выбор в пользу комнатного термостата с регулированием по гистерезису сделан из-за их меньшей стоимости и доступности на торговой площадке AliExpress.

Выбор комнатного термостата на Алиэкспресс из Китая

На торговой площадке AliExpress, на первый взгляд, предлагается много моделей комнатных термостатов для газового котла. Но, после внимательного изучения, понимаешь, что большинство моделей являются аналогами под разными торговыми марками.

Рассматривал два варианта: модель с кнопками управления на корпусе и с сенсорными кнопками на экране. Выбор сделал в пользу кнопок на корпусе. Кнопками придется пользоваться не часто. Так удобнее и дешевле.

Комнатный термостат с Алиэкспресс из Китая, модель BGL02-5BB — электронный двухпозиционный программируемый регулятор, позволяет выполнить настройку температуры по одной недельной программе с возможностью комбинаций из шести разных временных интервалов.

Термостат, модель BGL02-5BB, поддерживает функцию защиты системы отопления от замерзания при снижении температуры помещения до 5 °С.

Величина гистерезиса может задаваться в настройках. Минимальная величина гистерезиса +/- 0,5 о С.

Корпус прибора сделан из качественного пластика с глянцевой поверхностью. Печатная плата выглядит аккуратно, сверху закрыта защитным прозрачным пластиком.

Посылка доставлена Китайской и Российской почтой через 18 дней с момента оплаты заказа.

Минусы, недостатки термостата с Алиэкспресс

При манипуляции с кнопками включается подсветка экрана. Если экран расположен выше уровня глаз, то изображение на экране становится плохо видимым. Размещайте прибор на стене как положено, на высоте 1,5 м. Если смотреть на подсвеченный экран сверху вниз, то все отлично видно.

В коробке с термостатом имеется один лист с инструкцией на английском языке. В инструкции нет каких-либо указаний на модель, марку термостата. Содержание инструкции в некоторых пунктах не соответствует модели термостата.

Жалобы на не соответствие инструкции модели прибора часто встречаются в отзывах покупателей на AliExpress.

Подключение комнатного термостата к газовому котлу Protherm

Провода от комнатного терморегулятора — термостата присоединяют к колодке клеммника обозначенного, как Х17 (на рис. черного цвета слева ) в отсеке 24 V панели управления газового котла Protherm Gepard (Panther).

Провода от контаков реле двухпозиционного термостата подключают на колодке к клеммам RT. Клеммы будут замкнуты проволочной перемычкой, которую необходимо убрать.

Колодка клеммника комнатного термостата с Алиэкспресс. Двухжильный провод от газового котла подключают к клеммам, обозначенным как COM и NO. Какую жилу провода к какой клемме подключать значения не имеет.

Подключение комнатного термостата к другим моделям газовых котлов производится аналогично. Необходимо только найти расположение соответствующего клеммника на котле.

Товары для строительства и ремонта

Как работает комнатный термостат газового котла

Установленный в помещении комнатный термостат, с регулированием температуры по гистерезису, измеряет текущую температуру воздуха и, в случае понижения температуры от установленного в настройках значения, включает котел в работу. Например, если в настройке термостата задана температура 22 о С, то включение котла произойдет, с учетом гистерезиса +/- 0,5 о С, при снижении температуры воздуха до 21,5 о С. Нагреваемая котлом отопительная вода начнет поступать в радиаторы и нагревать их. От радиаторов, в свою очередь, будет нагреваться воздух в помещении.

Проблема в том, что процесс передачи тепла от радиаторов в воздух помещения очень медленный. После включения котла, температура воздуха помещении, в месте установки термостата, продолжит еще какое-то время снижаться, до 21 о С , и только после этого начнет увеличиваться. Когда температура воздуха увеличится до 22,5 о С, термостат отключит котел. Но от разогретых радиаторов температура воздуха в помещении будет продолжать увеличиваться ещё какое-то время, до 23 о С.

Из-за наличия большой задержки по времени в петле обратной связи, колебания температуры воздуха в помещении будут заметно больше, чем величина гистерезиса термостата. Колебания температуры воздуха в помещении будут +/- 1 о С от заданных 22 о С.

Часто температура отопительной воды успевает возрасти до максимальной, при которой котел отключится от датчика температуры котла. Хотя термостат будет все еще подавать на котел команду на включение.

Настройка термостата котла

Поскольку инструкция к приобретенному на Алиэкспресс термостату на английском языке и не соответствует прибору, то пришлось найти видео по настройке комнатного термостата. Прибор на видео и его функции в точности такие же, хотя модель называется по другому.

Рекомендую в настройках обязательно установить величину гистерезиса, функция dIF =0,5.

Для экономии газа очень рекомендую настроить на термостате недельное программирование температуры.

Ранее, газовый котел работал под управлением комнатного термостата с ПИ-регулированием. Колебания температуры воздуха были в два раза меньше.

Настройка работы системы отопления под управлением комнатного термостата

На газовом котле под управлением двухпозиционного термостата настройку температуры отопительной воды обязательно устанавливают на максимум. Такой, какой её устанавливали зимой в самые морозы (65 о С).

Комнатный термостат, который управляет работой котла, выгодно устанавливать в самом большом помещении дома. Радиаторы в помещении, в котором установлен термостат, не должны иметь автоматических вентилей, регулирующих расход теплоносителя.

В других комнатах на каждом радиаторе рекомендую установить термостатический вентиль, который регулирует расход теплоносителя через радиатор в зависимости от температуры в помещении. Это позволит избежать «перетопа», держать в доме более низкую, но комфортную температуру воздуха.

Регулировка гистерезиса в котлах

Что такое гистерезис в температурах и давлениях?

Если говорить глобально…

Гистере́зис (в переводе с греческого — отстающий) — свойство систем (физических, логических, биологических и т. д.), мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией.

Многие устройства по регулировке и контролю температуры систем отопления имеют настройку не только температуры, но и обязательную настройку гистерезиса, которая позволяет уменьшить количество переключения в единицу времени между двумя положениями: Вкл / Выкл. Гистерезис также позволяет повысить точность регулировки температуры уменьшением гистерезиса.

На сегодняшний день в основном существует только дуальный гистерезис, имеющий только два положения.

К примеру, мы рассмотрим два варианта:

1. Температурный гистерезис – для логики темростатов

2. Гистерезис давления – реле включения / отключения насосов

Как известно у них имеется только два варианта: Вкл / Выкл.

Данное понятие можно разделить на две составляющее:

1. Обозначить этим термином само явление, что существует гистерезис. Например, что данная система обладает гистерезисом.

2. Обозначить значение гистерезиса. Например, сказать, что гистерезис равен 2 градусам.

Исходя из этого

Гистерезисом называется или величина, при котором сигнал меняется на противоположный сигнал. Или сам эффект при котором, действие переключения на противоположный сигнал осуществляется с некоторой задержкой по величине влияния. (Например, при достижение нормы температуры и превышение этой нормы сигнал изменится не сразу, а по достижению той самой величины гистерезиса).

График температурного гистерезиса

Пример для термостата

Термостат настроен на 25 градусов с гистерезисом 2 градуса.

Предположим что температура помещения 20 градусов. Когда температура достигнет 27 градусов термостат переходит в положение отключения. После этого температура помещения будет падать. Когда температура достигнет 23 градусов, то термостат переходит в положение включения. Цикл замыкается.

Пример для реле давления

Реле настроено на два порога: Порог включения 1,2 Bar, порог отключения 3 Bar

Гистерезис при этом будет равен 0,9 Bar. (3-1,2)/2=0,9

Когда давление составляет 1 Bar, реле замыкает контакт. Когда давление достигает 3 Bar, реле размыкает контакт. Когда давление достигает 1,2 Bar, реле вновь замыкает контакт. Цикл повторяется.

Вот собственно так и нужно понимать логику гистерезиса.

Если бы давление включение и отключения имели одно значение, то гистерезиса бы не было. То есть если порог включения равен порогу отключения, то в такой системе отсутствует гистерезис.

А поскольку комнатные термостаты обладают разными порогами включения и отключения, то такая система обладает гистерезисом. Гистерезис в свою очередь позволяет реже производить переключение между двумя положениями: Вкл / Выкл. Но чем больше гистерезис, тем выше скачкообразное изменение температуры.

Автоматика. Усложняем задачу. Термостат.

Продолжаю тему автоматики и автоматизации. В прошлый раз я разбирал простую задачу, которая сводилась в включению/выключению насоса по сигналам датчиков уровня. Как вы помните, там использование микроконтроллера не имело особого смысла. Сегодня рассмотрим более сложную задачу, которая таковой не кажется, на первый взгляд. Поговорим о регулировке температуры, то есть, о термостатах или терморегуляторах. По прежнему я буду рассчитывать на любителей и новичков объясняя суть методов и подходов.

Казалось бы, все просто, подобных схем очень много, например, такая

Термостат, схема из журнала "В помощь радиолюбителю" Термостат, схема из журнала "В помощь радиолюбителю"

Я специально нашел схему времен СССР, поэтому не удивляйтесь использованным в ней деталям. О самой схеме не буду много говорить, она приведена лишь для примера. Принцип работы таких схем одинаков, при понижении температуры ниже минимального установленного значения включаем нагреватель, при достижении максимального выключаем. Как и в случае с насосом. Только тут используется термодатчик и пороговый элемент на триггере Шмитта (собран на компараторе DA1). Как вариант, если слишком жарко, включаем вентилятор. О чем тут говорить?

А вот о чем. Во первых, чтобы избежать самовозбуждения в петле обратной связи мы вынуждены использовать гистерезис (в данном случае, разница между температурой включения и температурой выключения) в пороговом элементе. Именно поэтому не просто компаратор, а триггер Шмитта. Значит, точно поддерживать температуру не получится, она будет колебаться вокруг установленного значения примерно плюс минус половина гистерезиса. Часто это не страшно, например, терморегулятор утюга (я его упоминал тут ) работает точно так же и ничего страшного не происходит. Но иногда это имеет значение. Да, гистерезис можно сделать небольшим, например, 1 градус, но факт остается фактом.

Во вторых, и это уже гораздо важнее, в таких схемах не учитывается тепловая инерция управляемого объекта. Мы можем регулировать температуру не в утюга или инкубатора, а, например, муфельной печи

Это маленькая лабораторная печь, но бывают печи гораздо большего размера. Проблема заключается в том, что когда мы включаем нагреватель повышение температуры в рабочей зоне начинается не сразу и происходит довольно медленно. Во всяком случае, не мгновенно. А когда мы выключаем нагреватель, температура в рабочей продолжает некоторое время расти. А снижается очень медленно, так как теплоизоляция хорошая. Это и есть тепловая инерция.

Думаете, что муфельная печь слишком далекий от бытового применения предмет? Как вам тогда обычная электрическая плита с такими, например, конфорками (это не современная индукционная плита)

Владельцами подобных плит известно, что снижать нагрев, или отключать, нужно заранее. Включать, или увеличивать нагрев, тоже заранее. Так как нагревается медленно и остывает медленно. Ситуация точно такая же, как с муфельной печью. Но я буду, все таки, использовать для примера печь, а не плиту.

В окружающем нас мире много примеров действия инерции. Например, корабль некоторое время плывет и после остановки гребного винта. И скорость набирает медленно после его запуска.

Да, мы можем учесть инерцию сдвинув порогу включения/отключения нагревателя. Но что будет, если мы помести в рабочую зону печи тигель или металлический брусок? Тепловая инерция изменится, а значит нам снова придется сдвигать пороги регулирования. Не очень удобно, правда?

Давайте разберемся подробнее. Показанная на фотографии муфельная печь имеет регулятор температуры. Нам пока не важно, как именно он работает. Важно, что регулировка температуры осуществляется изменением выделяемой на нагревательном элементе мощности. То есть, изменением подаваемого на нагреватель напряжения. При этом будем считать, что нет автоматического поддержания температуры, есть только регулировка мощности.

Оператор поддерживает нужную температуру вручную изменяя регулятором мощность нагревателя. Схематически это выглядит примерно так

Ручная регулировка температуры, иллюстрация моя Ручная регулировка температуры, иллюстрация моя

Заменим человека и ручной регулятор мощности на эквивалент приведенной выше схемы на компараторе. Такое регулирование называется релейным . Выглядеть это будет примерно так

Релейное регулирование температуры, иллюстрация моя Релейное регулирование температуры, иллюстрация моя

Выглядит примерно так же, как в случае ручного регулирования. Давайте посмотрим на график работы такого решения

Работа релейного регулятора температуры, иллюстрация моя Работа релейного регулятора температуры, иллюстрация моя

Видно, что температура колеблется вокруг установленного значения. Времена включенного и выключенного состояния нагревателя не равны, в общем случае. Кроме того, эти времена изменяются в силу воздействия внешних факторов (напряжение сети, температура помещения, открыта ли дверца, и т.д.) Длительное включение нагревателя в начале графика соответствует включению печи и ее нагреву до рабочей температуры.

Как мы можем улучшить ситуацию со стабильностью температуры? Первым в голову приходит способ называемый пропорциональным управлением . А что, если мы будем не включать/выключать нагреватель, а плавно менять выделяемую на нем мощность? Выглядеть это будет примерно так

Почти пропорциональное управление, иллюстрация моя Почти пропорциональное управление, иллюстрация моя

Теперь нам важен не факт выхода температуры за заданный диапазон, а величина отклонения от заданного значения. Чем больше отклонение, тем сильнее мы изменяем подаваемое на нагреватель напряжение от текущего значения. То есть, вместо компаратора будет усилитель, называемый усилителем ошибки. Выходное напряжение усилителя ошибки пропорционально разности между заданной и фактической температурами. Важно отметить, что сигнал ошибки имеет знак . В нашем случае, если фактическая температура выше заданной, то сигнал ошибки отрицательный. Напряжение на нагревателе надо уменьшать. Если фактическая температура ниже заданной, то сигнал ошибки положительный. Напряжение на нагревателе надо увеличивать. Или в виде формулы

здесь Uerr - сигнал (напряжение) ошибки, К - коэффициент усиления, Ts - заданная температура, Tf - фактическая температура. Мы прибавляем напряжение ошибки к заданному напряжению на нагревателе и подаем результат на регулятор. То есть, наш сигнал ошибки корректирует заданное напряжение на нагревателе. И тем сильнее, чем выше разница температур.

Коэффициент усиления, или коэффициент пропорциональности , определяет крутизну и глубину регулирования, то есть, в какой степени величина отклонения влияет на напряжение на нагревателе, в данном случае.

Мы добились нужного результата? И да, и нет. Что же тут не так? В глаза бросается то, что нам нужно задавать два параметра, температуру и напряжение. Проблема, или небольшое неудобство? На самом деле проблема кроется гораздо глубже - у нас неправильная математическая модель печи! А необходимость задания двух параметров лишь следствие этой проблемы. Что же тет неправильно? Что бы понять нужно вспомнить физику.

Первым интересующим нас разделом будет термодинамика . Изменение температуры тела происходит благодаря теплообмену. В процессе нагрева телу передается некоторое количество теплоты, что и вызывает повышение его температуры. В процессе остывания тело отдает некоторое количество теплоты, что и вызывает понижение его температуры. В равновесном состоянии, то есть, при отсутствии теплообмена температура тела измениться не может.

Наша печь участвует в двух процессах теплообмена . Первый - передача теплоты от нагревателя печи. Второй - передача тепла от печи окружающей среде. Если в печь поставили, например, тигель, то появится третий процесс теплообмена - передача теплоты от печи тиглю. Это вызовет повышение температуры тигля и снижение температуры печи. Если мы просто открыли дверцу, то увеличится отдаваемое окружающей среде количество теплоты, что вызовет понижение температуры печи.

Изменение температуры тела определяется формулой

здесь Q - количество теплоты (Дж), с - удельная теплоемкость, m - масса тела, Δt - изменение температуры тела.

Поскольку у нас два процесса теплообмена, то итоговая формула будет выглядеть так

здесь Qн это получаемая от нагревателя теплота, а Qо отдаваемая окружающей среде (теплопотери). Если Qн>Qо, то идет нагрев. Если Qн<Qо, то идет остывание. Если Qн=Qо, то температура печи не изменяется.

Что все это значит? Это значит, что для нагрева мы должны передавать от нагревателя теплоты больше, чем теряется на нагрев комнаты. А для поддержания температуры нужно лишь компенсировать теплопотери.

Переходим ко второй части, сколько же теплоты может отдать нагреватель? Для этого вспоминаем раздел физики электричество . Точнее, тепловое действие электрического тока .

здесь Q - количество выделившейся теплоты, I - ток, R - сопротивление проводника (нагревателя, в нашем случае), t - время. Если посмотреть внимательнее, то увидим, что количество теплоты равно произведению электрической мощности на время .

Теперь мы видим, что задавая постоянную мощность нельзя задать нужную температуру. А вот регулируя мощность мы можем регулировать температуру. Чем меньше разница между заданной и фактической температурами, тем меньше должна быть мощность нагревателя. Для поддержания температуры мощность должна быть равна "мощности потерь", назовем так мощность нагревателя соответствующую выделению теплоты позволяющей компенсировать теплопотери. Для остывания мощность нагревателя должна стать меньше "мощности потерь".

Все, с физикой и математикой мы закончили. Стало ясно, что задавать напряжение на нагревателе (фактически, мощность) не только не нужно, но и вредно. Сделаю оговорку, для нашего случая. Поскольку это зависит от математической модели управляемого объекта!

В результате, получаем такое

Пропорциональное управление нагревом, иллюстрация моя Пропорциональное управление нагревом, иллюстрация моя

Это уже полноценное пропорциональное управление с правильной математической моделью. Правда я не стал вводить в модель параметры тепловой инерции, что бы совсем вас не запутать.

Я очень сильно упростил объяснение опустив многие моменты. В конечном итоге это не лекция по ТАУ (теории автоматического управления). Для наших целей этого достаточно.

Однако, нужно вскользь коснуться ПИД регулирования. ПИД регуляторы способны работать гораздо более точно. ПИД это сокращение от пропорционально-интегрально-дифференциальный . Звучит устрашающе, правда? Это действительно сложный метод регулирования. С пропорциональностью мы уже познакомились, давайте кратко, очень кратко, пройдемся по остальным.

Интегральная составляющая использует интеграл от сигнала рассогласования, то есть, сигнала ошибки. Это позволяет убрать шумы и частично компенсировать помехи. Однако это увеличивает постоянную времени петли регулирования. И замедляет процесс установления требуемого значения, в нашем случае, температуры.

Дифференциальная составляющая использует производную от сигнала ошибки. Это позволяет реагировать на быстрые изменения состояния объекта управления. Например, это позволит быстрее установить заданную температуру после помещения в печь тигля. Кроме того, интегральная составляющая позволяет снизить возможные колебания в петле регулирования и значении целевого параметра.

Теперь давайте внимательнее посмотрим на то, что на наших схемах называется регулятором. Если мы питаем нагреватель постоянным, а не переменным, напряжением и потребляемый им ток мал, то мы можем напрямую реализовать пропорциональное управление в линейном режиме и схема получится довольно простой. По сути, это будет подобие компенсационного линейного стабилизатора напряжения. Только мы отслеживать не отклонение напряжения, а отклонение температуры. Однако на регулирующем элементе в линейном режиме рассеивается большая мощность, что плохо.

Для постоянного тока выходом является ШИМ, про который я уже упоминал здесь .

Работа аналогового ШИМ, иллюстрация моя Работа аналогового ШИМ, иллюстрация моя

Принцип работы ясен из рисунка, однако, я его немного поясню. Черной линией показан сигнал с внутреннего генератора пилообразного напряжения. Синей линией показан входной сигнал, который поступает, в нашем случае, с усилителя ошибки. Красным закрашены периоды, когда на нагреватель подается питание, то есть, это выходной сигнал регулятора. Видно, что нагреватель включен, когда величина сигнала ошибки превышает текущее значение пилообразного напряжения. Обратите внимание, что частота выходного напряжения регулятора постоянна и определяется частотой пилообразного напряжения. А вот скважность, или коэффициент заполнения, меняется в зависимости от входного сигнала. Это и есть широтно-импульсная модуляция, или регулирование. Схемотехнически это реализуется, например, компаратором на один вход которого подается пилообразный сигнал, а на второй сигнал ошибки.

Я опять сильно упростил объяснение, так как нам важна лишь суть, а не тонкости. Сразу возникает вопрос, как же так, мы же уходили от режима включения/выключения, а тут снова он. Вся разница в частоте того самого включения/выключения. В данном случае частота может быть высокой, от сотен герц до сотен килогерц. За счет тепловой инерции нагревателя его температура будет зависеть только от коэффициента заполнения подаваемых на него импульсов питания.

А что делать, если нагреватель питается переменным напряжением? Там ведь такой подход не применим? Вообще то, применим. Существуют силовые ключи способные коммутировать переменное напряжение с высокой частой переключения и большим допустимым током. Однако чаще применяют фазо-импульсное управление тиристорами

Фазо-импульсное регулирование, изображение с сайта electrik.info Фазо-импульсное регулирование, изображение с сайта electrik.info

В этом случае управляют моментом открывания тиристора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Закроется тиристор в конце полупериода сам. При этом выделяющаяся на нагрузке мощность пропорциональна времени открытого состояния тиристора, то есть, тому же самому коэффициенту заполнения. Да, я опять сильно упростил объяснение.

И ШИМ, и фазо-импульсное и пропорциональное управление можно реализовать аналоговыми схемами, что раньше и делали. Однако, решения на микроконтроллерах оказываются проще и дешевле. Особенно, в случае ПИД регулирования. В состав многих микроконтроллеров входят модули ШИМ и АЦП (аналого-цифрового преобразования). Причем это бывают даже не просто ШИМ (PWM), а модули захвата/сравнения/ШИМ (CCP).

Модель объекта управления может быть гораздо сложной и нелинейной, чем в случае нашей простой печи. А это приводит к сложному алгоритму управления, со множеством настраиваемых коэффициентов. Программная реализация такого алгоритма проще, чем схемотехническая. И устройство получается не просто более компактным и дешевым, но и более надежным и удобным. Да и для человека более наглядным и простым в использовании.

Нужно отметить, что с ПИД регулированием справится далеко не каждый микроконтроллер. Нужны высокое быстродействие, разрядность, и возможность быстро работать с числами с плавающей запятой. Такая сложность нужна не всегда, поэтому могут быть и ПИ и ПД регуляторы. И пропорциональные тоже применяются.

Повторюсь, это не лекция по ТАУ. Поэтому я не стал давать громоздких определений и многоэтажных формул. Для бытового, любительского, применения достаточно релейного подхода, как в схеме в начале статьи, и пропорционального регулирования. А это можно реализовать с использованием большинства дешевых 8 разрядных микроконтроллеров.

Заключение

В этой статье я не говорил про датчики, УУ, УСО и прочее. Я показал, что степень сложности задачи может быть гораздо выше, чем кажется на первый взгляд. И что математическая модель объекта управления и алгоритм управления имеют критически большое значение. Неверное построение модели может пройти незамеченным при проектировании и отладке, но привести к полной не применимости устройства в реальных условиях. Примером такой неточности модели может служить не учтенное помещение тигля в печь, про которое разработчик просто забыл. Не менее тяжелыми могут быть и ошибки в алгоритме, или его чрезмерное упрощение.

Автоматизация требует глубокого понимания предметной области, в которой ведется работа ! Я показал это в статье про влажность почвы . И еще более наглядно показал это здесь. В большинстве случаев требуется знание физики и математики, очень часто химии. Я не говорю уже про электронику и информационные технологии. Причем желательно на уровне гораздо выше школьного. Однако, для бытового и любительского уровня зачастую достаточно просто хороших знаний школьной программы. Заметьте, я рассказывал об очень сложных вещах, но мне удалось ни разу не выйти за рамки школьных знаний. Да, я очень старался в них удержаться, поскольку понимаю, что большинство не любят математику и физику.

Это не последняя статья цикла про автоматизацию, будет еще много всего написано. Повторюсь, я ориентируюсь на новичков и любителей, а не на занимающихся автоматизацией профессионально.

Если что то непонятно, задавайте вопросы. Предлагайте свои темы для рассказа об интересном, сложном, и одновременно простом мире автоматики.

Кривая отопления. Что это и как ее настроить?

Каждый пользователь котельного оборудования хоть раз в жизни задаёт себе вопрос: «Как мне управлять системой отопления для достижения комфорта в помещении?» Существует несколько вариантов, от самых простых, до самых эффективных.

📌 Самый простой вариант достижения комфорта в помещении, это установить механический комнатный термостат, который при достижении выставленной на нём температуры разомкнёт контакт, и котёл выключится.

❗ Недостатком такого варианта будет большой гистерезис температуры помещения, т. е. разница между включением и выключением котла будет в среднем 2-3 С, и измерение температуры возможно только в одном помещении дома. И также температуру котла пользователь должен регулировать сам, вручную. Применяется как правило для домов маленькой площади, и небольшого количества комнат.

📌 Более эффективный вариант, это установка цифровых комнатных регуляторов с возможностью дневного или недельного программирования отопления, что позволит дополнительно сэкономить, и при этом измерение температуры происходит более точное, за счет встроенного датчика температуры.

❗ Недостаток, как и в первом случае это измерение температуры в одной зоне, и необходимость регулирования температуры котла.

📌 Самый эффективный и комфортный для пользователя является погодозависимый режим работы. Он позволяет максимально снизить затраты на отопление до 20-25%, а также полностью автоматизирует работу поддержания температуры помещения без участия пользователя.

В режиме погодозависимой теплогенерации температура подающей магистрали регулируется в зависимости от наружной температуры. В результате количество вырабатываемого тепла не превышает количество, необходимое для отопления помещений с настроенной температурой помещения. Наружная температура регистрируется датчиком, установленным снаружи здания, и передается на контроллер.

Для настройки системы вводится такое понятие, как «Кривая отопления». Кривые отопления представляют собой зависимость между температурой окружающей среды, температурой помещения (заданное значение) и температурой котловой воды или температуры подачи . Чем ниже наружная температура, тем выше температура котловой воды. От температуры котловой воды или подающей магистрали, в свою очередь, зависит температура помещения.

Чтобы при любой наружной температуре было возможно обеспечить достаточное количество тепла при минимальном расходе топлива, необходимо учесть особенности здания и отопительной установки. Для этого в контроллере возможна корректировка кривой отопления.

В погодозависимых контроллерах Vitotronic 200, которые устанавливаются в настенных и напольных котлах, существует два вида настройки, это наклон и уровень кривой.

📌 Наклон кривой отопления – это изменение крутизны кривой, которая в свою очередь влияет на зависимость «температура подачи от температуры улицы». Чем ниже значение, тем ниже температура подачи, и наоборот.

Настройка наклона кривой зависит от климатических условий, в которых находится котельная (расчетная температура самой холодной пятидневки), а также от применяемой системы отопления (радиаторы или тёплые полы) и, закладываемых при подборе, температурных графиков.

Например, для радиаторного отопления, рассчитанного на 70 ⁰С, в доме который расположен в Московской области (минимальная расчетная температура для региона -25 ⁰С ) настройка наклона будет 1,2. Для Краснодара ( -19 ⁰С ) бы это значение было 1,3. Для низкотемпературных контуров, таких как теплые полы, значение от 0,2 до 0,6, также зависит от расчётной температуры.

📌 Следующая настройка - уровень кривой отопления позволяет произвести подстройку температурного графика под условия работы на конкретном объекте, равномерно сдвигая ее параллельно оси наклона. Изменение уровня позволяет провести точную настройку системы, учитывая всевозможные нюансы и неточности допущенные при строительстве, что безусловно влияет на тепловые потери дома.

Настройка эта делается для каждого отопительного контура в индивидуальном порядке, в зависимости от их количества, подключенного в контроллер Vitotronic 200.

Для котлов Vitopend 100-W, Vitodens 050/100/111 существует лишь одна настройка наклона кривой, т. к. контроллер на этих котлах достаточно простой.

Полноценная настройка кривой отопления процесс не быстрый. Если настроить наклон кривой можно достаточно быстро, зная расчетные температуры подачи в отопительный контур, то на настройку уровня кривой может уйти время - дому необходимо прогреться и просушиться, а жильцы должны дать обратную связь о комфорте внутри помещений.

Всю корректировку и адаптацию системы проводит специалисты монтирующей организации, ведь только они точно знают все значения расчетных температур, пользователю остается лишь настраивать температуру помещения, которая в данном случае рассчитывается контроллером.

В совокупности с комнатными регуляторами контроллер уже будет «видеть» реальную температуру в помещениях и адаптировать настроенную отопительную кривую так, чтобы добиваться точного поддержания заданного значения температуры воздуха в помещении, а пользователю получать максимальную экономию топлива и комфорт.

Во время выбора домашнего дизайна очень много людей фокусируют внимание не только на его архитектуру, но и на возможные затраты на его содержание. Безусловно, самое большое значение в данном отношении имеет отопление, так как в нашем климате отопительный период иногда длится больше полугода.

Что значит гистерезис котла СО?

В соответствии с определением, вышеописанным Гистерезис котла ЦО это не что иное, как разница между установленной температурой и температурой возврата в режим функционирования устройства.
Например, вы установили температуру в котле на уровне 55.оC, а гистерезис на 3оC. При достижении температуры 55оC котел автоматично перейдет в режим сустейна. Устройство запустится собственно тогда, когда реальная температура упадет до 52оC, так что на 3оC, так как это было так определено гистерезис.

Что значит гистерезис ГВС?

Подходящий гистерезис котла?

Ты уже знаешь, Что такое гистерезис котла, теперь настало время объяснить, какой она обязана быть подходящий ценить. Необходимо начать с того, что во многих печах такой параметр установлен на предприятии и поменять его нельзя. Если есть возможность необходимо не забывать о единых правилах, а конкретно:

Вас также может заинтересовать: Что делать, чтобы на крыше не появлялся мох?

Нередкий запуск устройства с невысоким гистерезисом способствует его более быстрой работе, и также потребляет очень много энергии для самого запуска. Со своей стороны, поддержание высокого гистерезиса вызывает большие температурного колебания, если посмотреть по другому, такой вариант отопления дома является более экономичным..

?Подходящий гистерезис камина на пеллетах

?Подходящий гистерезис камеры сгорания для эко-горошка

Эко-горох уголь это горючее, производимое из каменного угля или лигнита, которое плавно горит, но долго хранит тепло. Гистерезис печи для эко-горошка в большинстве случаев ставится около 2оC, хотя значение данного параметра зависит от многих дополнительных факторов, к примеру, настройки вентилятора, времени простоя и подачи.

Ошибочная их конфигурация будет причиной, к примеру, перегорания печки. Поэтому лучше всего следовать инструкции производителя или спросить у специалиста идеальную настройку котла..

?Подходящий гистерезис котла на газе

Все благодаря тому, что очень большой гистерезис вызывает большие температурного колебания и уменьшает тепловой комфорт. Впрочем слишком частое включение печи приводит к более высокому энергопотреблению, по этой причине контроллеры со очень невысоким гистерезисом не рекомендованы (к примеру, 0,25 оC).

?Гистерезис масляной печи

В масляные котлы диапазон гистерезиса в большинстве случаев большой, он может быть от 1оC до 20оC. В основном, очень высокое значение параметра оказывает влияние на экономное энергопотребление, однако при его настройке нужно брать во внимание энергетические показатели здания..

Гистерезис комнатного регулятора

Есть также гистерезис комнатного регулятора. Но в данном случае он в большинстве случаев ставится на предприятии и не может быть изменен. Более того, в большинстве случаев он сильно выделяется от гистерезис котла, так как это максимум 0,4 или 0,5оС..

?Какой гистерезис применяется для пола с подогревом2

Отопление для пола обладает высокой тепловой инерцией, что значит, что пол плавно нагревается и плавно остывает, и по этой причине точно контролировать температуру в комнате более экстремальные. Стало быть какой гистерезис для пола с подогревом оптимально? В основном, по возможности ниже, ниже 1оC, так как собственно тогда можно обеспечить достаточно постоянную температуру в помещениях..