As vantagens da regulação dependente do clima do sistema de aquecimento de uma casa de campo

Automação residencial / caldeira

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Publicado: 24.05.2019

Tempo de leitura: 3 minutos

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Os cientistas modernos, em conjunto com os engenheiros, procuram aumentar a eficiência dos sistemas de aquecimento para reduzir as consequências negativas do ambiente que nos afetam. Uma das maneiras de resolver esse problema é a automação dependente do clima, capaz de controlar os sistemas de aquecimento.

Este grupo de dispositivos é capaz de monitorar o consumo de combustível em uma unidade em funcionamento, levando em consideração as mudanças climáticas atuais. Ao mesmo tempo, é possível prever o resfriamento excessivo ou o excesso de temperatura no ambiente aquecido para compensar imediatamente possíveis desvios.

É importante entender que o trabalho realizado pela automação dependente do clima visa manter o equilíbrio ideal entre um microclima confortável e um modo de aquecimento econômico.

• 1 dispositivo de automação dependente do clima
• 2 Como funciona
• 3 vantagens e desvantagens
• 4 Quando a automação compensada pelo clima é útil

O dispositivo e o princípio de operação da automação dependente do clima

A parte mecânica da automação do aquecimento é uma bomba com uma válvula de controle. O computador controla o equipamento com base em dados de 4 sensores de temperatura que respondem à temperatura externa e interna. O programa para regulação inteligente do controle da caldeira dependente do clima está embutido no controlador. O contorno é ajustado de acordo com as condições de operação e tipo de ambiente.

Os esquemas regulatórios existentes são baseados em três princípios:

1. O elevador hidráulico utiliza água de retorno, misturando-se com a água aquecida na caldeira. O dispositivo é controlado por um regulador de aquecimento dependente do clima, dando um comando para mover a porta do cone de acordo com as leituras dos sensores.
2. Um circuito com uma bomba de circulação e uma válvula de três posições restringe o fluxo aquecido e retorna o transportador de calor residual para o sistema. A válvula de três vias é controlada pelo processador de acordo com um determinado programa.
3. A válvula de corte na linha de retorno é fechada por uma válvula. O dispositivo é controlado pelo controlador do sistema de aquecimento dependente do clima de acordo com os sensores de temperatura.

Sensores automáticos dependentes do clima para sistemas de aquecimento de um prédio de apartamentos (MKD) são instalados em uma sala de estar.

A estação de aquecimento individual (PTI) está localizada no subsolo, onde é mais fácil a manutenção do equipamento.

Vantagens e desvantagens

A automação dependente do clima permite que seus usuários evitem o aquecimento excessivo da sala durante os períodos de aquecimento e evitem carregar caldeiras de aquecimento com antecedência durante as paradas frias.

O sistema apresentado tem uma série de vantagens que permitem que o aquecimento funcione de forma otimizada:

• mudanças repentinas na temperatura externa não afetam o microclima da sala;
• o consumo de combustível mais econômico;
• transições suaves entre os modos de operação excluem cargas prolongadas no equipamento de aquecimento;
• a quantidade de emissões nocivas para a chaminé é reduzida;
• a vida útil do sistema de aquecimento aumenta.

A instalação do controle automático sobre o aquecimento economizará dinheiro significativamente, obterá o máximo de conforto e não se distrairá com os modos de aquecimento com configuração automática.

No entanto, deve-se também levar em consideração as desvantagens deste equipamento:

1. Preço Alto.
2. A localização interna do sensor afetará seriamente o desempenho geral do sistema.
3. A instalação, ajuste e reparo da automação só é possível com a ajuda de especialistas qualificados.

A automação dependente do clima controla perfeitamente o aquecimento em edifícios altos, cujas fachadas são acessíveis a todos os ventos. O uso no setor privado é altamente dependente do meio ambiente.

Tipos de sistemas de controle automático

Ao usar o aquecimento individual, os proprietários de apartamentos costumam ter problemas com o controle de temperatura. O método de ajuste manual é impreciso e consome combustível em excesso. O uso de regulação automática dependente do clima do sistema de aquecimento economiza recursos e libera tempo pessoal.

Tipos de automação:

• um termostato conectado a um mecanismo dependente;
• controle sem fio do sistema de preservação de calor dependendo do clima.

Funções dos dispositivos de controle:

• manter a temperatura ambiente pelo termostato em um determinado nível;
• definição programada do nível de aquecimento por hora do dia até uma semana.

Tipos de dispositivos:

• termostato mecânico - liga a rede elétrica quando a temperatura ambiente muda;
• dispositivo eletrônico - controla precisamente o aquecimento de acordo com os sinais do sensor;
• dispositivo eletromecânico - um relé de temperatura controla o acionamento da válvula.

Os termostatos de controle de aquecimento podem ser conectados a uma bomba, caldeira ou atuador de desligamento mecânico.

Métodos para controlar o sistema de aquecimento com automação dependente do clima

Automação térmica

O método mais comum de controle de temperatura é chamado de "exposição direta". Ou seja, para alterar o microclima da casa é preciso ir e mudar os indicadores do gerador de calor (caldeira, fogão, lareira ou aquecedor elétrico) com as próprias mãos. Desta forma, o controle máximo sobre o nível de temperatura ambiente é alcançado. Esta abordagem é muito eficaz, mas bastante inconveniente, uma vez que exige esforço para gerenciar o calor o tempo todo.

Regras para a operação de aquecimento dependente do clima

Os sistemas de controle de aquecimento têm uma função de autodiagnóstico. Mensagens de erro são enviadas para o monitor e o proprietário é deixado com a escolha de como resolvê-los.

Se o controlador de temperatura não funcionar, você precisa verificar a eletricidade primeiro.

Problemas frequentes:

• ruído crepitante durante a operação - mau contato com a fonte de alimentação;
• aquecimento fraco da sala em um nível alto definido - um efeito térmico estranho no sensor é possível;
• o dispositivo conectado de acordo com as regras não liga - o motivo está no projeto, a substituição será necessária;
• LED piscando - o sensor de temperatura está quebrado;
• o termostato não fornece o modo definido - o dispositivo está com defeito.

Para operação contínua sem falhas, é suficiente atender aos requisitos operacionais estabelecidos pelo fabricante. A instalação e configuração do sistema são realizadas de acordo com as instruções.

Usando o controle de aquecimento automático

Os sistemas de controle de aquecimento diferem em função e preço. Os modelos simples são controlados por um controle remoto ou tela de toque. Os sistemas complexos possuem seu próprio software com acesso por controle remoto. A automação dependente do clima está disponível em diferentes tipos de caldeiras de aquecimento:

• montado na parede, localizado em um dos quartos;
• chão, instalado na sala da caldeira;
• caldeira elétrica.

Na configuração do programa do controlador, o valor inicial é definido quando as temperaturas interna e externa são iguais. Em seguida, é realizada a calibração, os parâmetros do refrigerante são selecionados para cada tipo de clima. O fabricante programa suas próprias opções por padrão, uma das quais pode ser selecionada para funcionar.

Para configurar o sistema, você precisa instalar sensores de temperatura fora e na sala para que os dados sejam transmitidos sem distorção.

As vantagens do gerenciamento são a disponibilidade de operação autônoma, economizando recursos.Desvantagens da automação compensada pelo clima - manutenção e reparos podem ser caros devido à substituição de componentes eletrônicos defeituosos.

O princípio do controle de aquecimento compensado pelo clima

Vamos explicar como a manutenção da temperatura ambiente é realizada levando em consideração as mudanças na temperatura da rua. Ao configurar o controlador, uma chamada curva de temperatura é definida, que reflete a dependência da temperatura do refrigerante no circuito de aquecimento das mudanças nas condições climáticas externas. Esta curva é uma linha, um ponto da qual corresponde a + 20 ° С do lado de fora (enquanto a temperatura do refrigerante no circuito de aquecimento também é de + 20 ° С, pois se acredita que nessas condições não há necessidade de aquecimento) . O segundo ponto é a temperatura do refrigerante (digamos, 70 ° C), na qual, mesmo nos dias mais frios da estação de aquecimento, a temperatura na sala permanecerá no valor especificado (por exemplo, 23 ° C). Se o edifício não for suficientemente isolado, será necessária uma temperatura ligeiramente mais alta do refrigerante no circuito de aquecimento para compensar a perda de calor. Conseqüentemente, a inclinação da curva será íngreme. E vice-versa, se tudo estiver em ordem com o isolamento térmico da casa. Durante a fabricação do controlador, muitas curvas semelhantes são inseridas na memória do dispositivo, para que você possa então selecionar de toda a família uma linha adequada especificamente para as condições de sua casa.

Normalmente, um único sensor externo não é suficiente para maximizar o conforto térmico e economizar combustível. Portanto, um sensor adicional é freqüentemente instalado dentro de uma sala aquecida. A presença de dois sensores ao mesmo tempo, internos e externos, permite monitorar com precisão e ajustar rapidamente a temperatura nas dependências da casa.

Normalmente, o sensor de temperatura ambiente é instalado em uma chamada sala de referência - a temperatura nele corresponderá ao seu conceito de um fundo térmico confortável. Esta sala não deve ser aquecida pela luz solar direta ou soprada por correntes de ar. Via de regra, creches e quartos são escolhidos como referência. A instalação de um sensor ambiente permite ativar o modo de auto-adaptação, no qual a curva de aquecimento é automaticamente adaptada ao ambiente correspondente - pelo próprio microcomputador do painel de controle. Além disso, o sensor ambiente é frequentemente integrado a um termostato, com o qual você pode definir a temperatura desejada e seu nível médio em toda a casa. O controle de temperatura local em uma sala separada é obtido pela instalação de válvulas termostáticas com cabeçotes térmicos nos radiadores.

Um aspecto muito importante do uso de um termostato é novamente a economia de combustível. Vamos explicar como isso é feito. Por exemplo, na sala onde o sensor está instalado, os convidados se reuniram e a temperatura subiu 2 ° C devido à liberação natural de calor das pessoas. O painel de controle detecta essas mudanças e dá um comando para reduzir a temperatura do refrigerante neste circuito, embora um sensor externo possa exigir exatamente o contrário. Reduzir o consumo de calor para aquecer esta sala economiza combustível naturalmente. Mas também existem problemas aqui. Inundar em uma sala com termostato, lareira ou deixar uma janela aberta por um longo período pode causar mudanças de temperatura em toda a casa. Para levar em consideração esses fatores em muitos sistemas, é possível alterar o algoritmo de controle definindo o coeficiente de influência do sensor do ambiente na natureza da curva de aquecimento. Mas, em geral, os especialistas simplesmente não recomendam a instalação de dispositivos de medição de temperatura ambiente perto de lareiras, portas de entrada, janelas e outras fontes de calor ou frio que podem introduzir um erro nos resultados da medição.

De referir ainda que a instalação de apenas um termóstato ambiente, sem sensor de temperatura exterior, aumenta significativamente a inércia do sistema de controlo térmico. Mudanças no calor de fundo ocorrerão com atraso, já que a automação só começará a funcionar quando a temperatura da casa, por exemplo, cair, e isso acontecerá após a onda de frio propriamente dita do lado de fora.

Os controladores modernos não apenas monitoram o clima, mas também têm um número bastante grande de funções, algumas das quais personalizadas e outras de serviço. Enquanto os primeiros estão atentos para o conforto, os segundos monitoram o estado do sistema e garantem o funcionamento correto e seguro do equipamento.

Vaillant de automação dependente do clima

O Multimatic VRC 700 da Vaillant controla o aquecimento por piso radiante e até 10 circuitos de aquecimento mistos.

Especificações Vaillant VRC 700 Multimatic:

• configuração de parâmetros com botão rotativo;
• trabalhar com aquecimento solar do refrigerante e ventilação forçada;
• curvas de aquecimento predefinidas Vaillant - noite, convidado, dia e ventilação;
• gravação de um programa de controle individual;
• diagnóstico remoto do sistema por serviço.

Esquemas de controle de automação com compensação de clima VRC 700:

• Um circuito de aquecimento direto e bomba de recirculação com módulo adicional.
• Duas linhas de mistura, expansão VR 70, bomba da caldeira.
• Controle direto do fluxo do portador de calor.
• Circuitos - direto e misto, com dois módulos VR 70, bomba de recirculação.
• Controle de duas linhas de mistura de meio de aquecimento com expansão VR 70, o módulo VR 91 regula o processo.
• Regulação de dois circuitos de mistura por meio de uma expansão VR 70 e uma caldeira por meio de uma placa de caldeira de condensação.
• Três linhas de mistura com módulo VR 71 e bomba de recirculação.
• Controla mais de 3 contornos, um dos quais é reto. O circuito inclui extensões VR 60, VR 32, VR 90.

A versão da automação dependente do clima Vaillant VRC 700/6 pode conectar várias caldeiras para trabalhar e, com a unidade VR 900, controlar a cascata remotamente em uma aplicação especial.

Controle da bomba a partir de um sinal externo

Conectar o controlador ao sistema de “casa inteligente” expande significativamente as possibilidades de controle de aquecimento. Além da operação de aquecimento sob o controle do controlador de automação dependente do clima, o sistema dá aos proprietários a oportunidade de ajustar remotamente o regime de temperatura nas instalações.

A principal condição aqui é conectar o controlador à Internet e instalar um aplicativo especial nos dispositivos móveis para gerenciar sistemas de suporte de vida em casa.

Caldeiras Baxi climatizadas

As caldeiras a gás, mesmo em modo normal, consomem combustível, uma vez que o queimador continua a funcionar na ausência de pessoas na casa. Com um bom isolamento da casa, desligar o aquecimento reduz a temperatura em 2 ° C em 6 horas, e ligar o aquecimento dá um aumento de 2 ° C em uma hora. As caldeiras do modelo Baksi Luna 3 Comfort são controladas remotamente através de um aplicativo móvel. Um script para controle automático de aquecimento pode ser vinculado a um calendário.

As caldeiras da série Baxi Slim possuem as seguintes funções:

• inquérito remoto de temperatura no apartamento e na rua;
• controle remoto da temperatura da água nos circuitos direto e retorno;
• leitura de leituras de medidores de gás;
• controle de pressão no sistema;
• notificação de erros e parada de emergência da caldeira;
• acionamento remoto da caldeira.

Vantagens das caldeiras suspensas:

• aquecimento separado e circuito de aquecimento de água;
• temperatura constante do refrigerante;
• trabalho silencioso;
• modulação eletrônica da chama;
• operação da caldeira com pressão de gás reduzida no sistema;
• a capacidade de conectar o aquecimento por piso radiante.

As caldeiras do fabricante italiano Baxi são despretensiosas.

Controle manual da caldeira de aquecimento

Até certo ponto, a forma mais comum de controlar uma caldeira de aquecimento era a regulação manual da temperatura do agente de aquecimento (muitas caldeiras ainda são controladas desta forma). A automação era simples - o termostato embutido na caldeira era ajustado manualmente para uma determinada temperatura do refrigerante circulando no sistema, por exemplo, 50 ° C. Mas o controle manual é eficaz apenas em condições externas estáveis. Digamos que seja necessário manter uma certa temperatura na sala - 23 ° C. Quando a temperatura do refrigerante atingir 50 ° C, o termostato dará um comando para desligar o queimador de gás e, se a temperatura cair, ligue. Este processo cíclico explica a “ondulação” do gráfico laranja da temperatura do fluxo e do gráfico verde da temperatura ambiente. Se ficar mais frio do lado de fora e o termostato continuar a funcionar do mesmo modo (50 ° C), a temperatura ambiente irá inevitavelmente cair. Para corrigir esta situação, é necessária a participação de uma pessoa, que deve aumentar a temperatura do refrigerante para valores superiores.
As desvantagens deste método de regulação são óbvias - trata-se do envolvimento de uma pessoa no funcionamento do sistema de aquecimento e no funcionamento contínuo da ignição automática do queimador.

Benefícios:

• Alta precisão de manutenção de uma temperatura estável na casa em uma temperatura externa constante;
• Não há necessidade de pagar a mais para automação de controle, porque está incluído no preço da caldeira.

Desvantagens:

• A necessidade de ajuste manual constante do regime de temperatura da caldeira;
• Devido ao funcionamento constante da bomba, ocorre aumento do consumo de energia;
• Os ciclos frequentes de ligar / desligar desgastam a automação da caldeira mais rapidamente.

Controle automático de caldeiras Protherm

Caldeiras sem regulagem ligam o aquecimento dependendo dos parâmetros do transportador de calor. O equipamento Protherm dependente do clima controla o aquecimento com base em dados de sensores internos e externos. Os termostatos economizam até 30% do combustível, reduzindo a frequência de acionamento da caldeira.

Reguladores de ambiente que são usados ​​com a caldeira elétrica Proterm Skat:

• Instat Plus com ligação com fios, mantém as temperaturas de 5 a 30 ° C, existe um modo nocturno para reduzir o aquecimento.
• Termolink B - regulador ambiente para aquecimento do ar na faixa de 8 a 30 ° C, modo de operação programável por 24 horas, função de proteção contra congelamento.

O aquecimento elétrico é uma fonte de calor segura e livre de emissões em sua casa. Nenhum sistema de ventilação necessário para a instalação. O equipamento de uma caldeira elétrica Protherm é mais simples do que a de gás.

Com as caldeiras de ferro fundido de chão Protherm Bear, termostatos no eBus são usados:

• Termolink P - existe um modo de modulação, regulação do aquecimento do ar e da água quente, curva de controlo do aquecimento em função dos sensores de temperatura.
• Termolink S - permite alterar o modo de funcionamento da caldeira por hora do dia, programável para uma semana. O modo de férias e a proteção contra congelamento estão predefinidos.

As caldeiras da série Medved mudam a temperatura da água com um queimador de injeção. O elemento de aquecimento é feito de ferro fundido. O display no painel informa sobre os parâmetros do refrigerante.

Descrição da operação do controlador:

Dependendo de qual dos circuitos hidráulicos é ativado, o contato livre de potencial R1, os contatos de potência R2 ... R8, bem como os contatos de baixa tensão dos sensores de temperatura T1 ... T8 recebem um lugar correspondente no sistema hidráulico o circuito. Podem ser atribuídos contactos de potência livres para controlar qualquer dispositivo adicional (caldeira ou bombas misturadoras, terminais da 2ª fase do queimador, bomba solar, elemento de aquecimento, etc.). O número de dispositivos adicionais conectados é limitado pelo número de terminais de contato de energia livres.

A expansão do circuito em termos do número de circuitos de aquecimento controlados é realizada conectando o número necessário de controladores EH adicionais (escravos) ao controlador mestre EH através do eBUS (cabo de 2 núcleos com uma seção transversal de 0,5. .. 0,75 mm2). Qualquer um dos controladores EH pode atuar como controlador mestre ou escravo.

O sensor de temperatura externa pode ser conectado a vários controladores ou cada controlador pode ter seu próprio sensor de temperatura externa (T2).

Nos circuitos hidráulicos com circuitos de mistura, pode selecionar o tipo de dispositivos de aquecimento utilizados: radiadores ou piso radiante. Por exemplo, ao escolher um “pavimento quente”, é activada a correspondente curva de aquecimento a baixa temperatura, os programas de tempo são alterados tendo em conta a inércia, torna-se possível iniciar o programa de secagem da betonilha, etc.

O circuito do tanque de AQS pode ser carregado de acordo com a prioridade ou em paralelo com o sistema de aquecimento. É possível operar o controlador em sistemas com tanques combinados (aquecimento + abastecimento de água quente) do tipo armazenamento ou fluxo.

O contato de energia R5 pode ser usado para controlar uma bomba de recirculação no sistema AQS. Neste caso, são utilizados os sinais dos sensores de temperatura T1 ou T8 (se estiverem livres no circuito hidráulico selecionado).

O contato de potência R6 tem a capacidade de controlar a velocidade de rotação da bomba conectada a ele. Também é possível definir a velocidade de rotação da bomba predefinida mínima neste contato de energia.

Capacidades funcionais dos controladores EH-7, EH-17, EH-52

Meibes de automação dependente do clima

O termostato dependente do clima HZR-M Meibes controla o circuito de mistura do meio de aquecimento de forma independente, completo com outros controladores. Características do dispositivo Maybes:

• interface com ícones;
• programas de aquecimento embutidos;
• integração com outros reguladores no barramento eBUS;
• fonte de alimentação autônoma com baterias;
• luz de fundo da tela;
• conector para conectar um computador.

Automação dependente do clima para sistemas de aquecimento de uma casa privada - dispositivos com acesso remoto Meibes LE HZ de produção alemã.

O termostato controla dois circuitos ou uma cascata de 2 caldeiras, bombas de recirculação. Recursos do Meibes LE HZ:

• conectar controladores remotamente;
• ampliação do controle em 8 loops via eBUS;
• menu simbólico;

Vantagens - fácil instalação na parede.

Quando a automação dependente do clima é útil

Nas moradias particulares, sejam de médio ou pequeno porte, a necessidade de instalação desta automação surge principalmente quando os proprietários se ausentam há muito tempo.Em outros casos, os ajustes não são difíceis de fazer manualmente ou com a ajuda de gadgets.

Uma situação diferente se desenvolve em grandes chalés ou mansões, bem como em edifícios públicos com uma grande área. Aqui, a organização do controle automático de aquecimento por meio da automação para caldeiras torna-se uma necessidade direta.

De acordo com os resultados do teste de controlo, que verificou o funcionamento do novo sistema, verificou-se que o consumo de combustível para aquecimento num edifício alto com grande número de superfícies envidraçadas foi reduzido em 2 vezes.

Além disso, a automação dependente do clima produziu alta eficiência na casa de caldeiras de aquecimento central do setor residencial, ajustada para atender uma série de edifícios.

Termostato ZONT

O controlador de aquecimento com compensação climática ZONT H-1 é um sistema inteligente que é controlado remotamente via GSM ou protocolo de Internet. O dispositivo é conectado por meio de um aplicativo móvel, uma conta pessoal no site do fabricante ou por comandos de SMS. Recursos do termostato:

• Gerenciamento de cartão SIM 2G;
• transmissão de leituras de sensores de temperatura e modo de operação da caldeira;
• seleção da curva de controle de aquecimento;
• programação de aquecimento ambiente por uma semana;
• notificação de erros e casos de emergência;
• uma mensagem sobre uma queda de energia na casa;
• histórico de operações por 3 meses;
• atualização de software via Internet.

O termostato é conectado de 2 formas - através dos terminais na caldeira ou através de um adaptador para o barramento digital. O controle do aquecimento pode ser realizado em modo relé, com acendimento periódico do queimador a gás. O controle digital via adaptador é possível - modulação de chama eletrônica.

Especificações ZONT H-1:

• tensão de operação 10-28 V;
• entradas analógicas e digitais;
• conexão de 10 sensores com fio e de canal de rádio;
• faixa de operação de –30 a + 55 ° C;
• sair do modo - 50 segundos;
• caixa de plástico, montagem de superfície universal.

As vantagens da regulação dependente do clima do sistema de aquecimento de uma casa de campo

Primeiro, você precisa determinar quais funções a automação do sistema de aquecimento foi projetada para executar. Vamos destacar dois principais: garantir as condições mais confortáveis ​​para os moradores e economizar energia térmica.

Condições confortáveis ​​não são fornecidas apenas pela automação climática. Toda uma gama de soluções de engenharia é utilizada para garantir a temperatura ideal do ar nas instalações interiores, e a automação meteorológica é um dos componentes essenciais deste complexo. O fato é que os parâmetros do microclima, via de regra, são responsáveis ​​por termostatos ambientes que operam sobre sensores internos de temperatura do ar e fornecem controle direto do sistema de aquecimento. No entanto, já foi entendido que o uso de termostatos isoladamente (se estamos falando de um modo puramente automático) não se justifica inteiramente, uma vez que sempre há um atraso entre uma mudança na temperatura do ar externo e a subsequente mudança na interna. temperatura do ar, bem como a inércia do próprio sistema de aquecimento (isto é especialmente verdadeiro no aquecimento de piso). Considerando todos os fatores acima, verifica-se que o sistema começa a operar em um modo de pulso intermitente com um atraso periódico. E aqui vem a mesma automação dependente do clima, que inclui um controlador que, usando um sensor de temperatura externa, ajusta constantemente a temperatura do refrigerante e fornece os parâmetros necessários.

O conforto é, obviamente, bom, mas surge a questão de saber se é aconselhável ajustar constantemente a temperatura do líquido de refrigeração. Freqüentemente, é possível encontrar tal opinião de que é necessário e suficiente ajustar o sistema uma vez por um período, ou quando a temperatura externa muda abruptamente.Ao mesmo tempo, o ajuste pode ser feito manualmente e, por meio de diversos sistemas de controle remoto, para evitar "sinos e apitos" desnecessários em seus sistemas de engenharia, simplificando seu funcionamento. Para entender esta questão em mais detalhes, proponho passar para a segunda parte funcional da regulação dependente do clima - economizar recursos de energia.

Claro, se você perguntar: "Que tipo de regulação do fornecimento de refrigerante será mais eficiente em termos energéticos?", Então você pode imediatamente, sem hesitar, responder: "Automático!" e assim terminar este artigo. Mas surge de imediato uma questão, não apenas associada à eficiência energética, mas a quanto são reduzidos os custos reais de geração de energia térmica a partir do uso da automação dependente do clima e quão expedientes essas medidas são.

Muitos fabricantes dão números diferentes quando falam em economia, mas praticamente não existem dados reais, confirmados por cálculo ou experimento. Talvez isso se deva ao fato de que é bastante difícil calcular com antecedência qual será o efeito real de um determinado sistema, porque um grande número de variáveis ​​está incluído no cálculo.

Todas estas variáveis ​​estão associadas ao modo de funcionamento real do sistema de aquecimento de água quente e ao número de horas que as pessoas passam na casa.

Assim, podemos determinar o efeito do uso da regulação dependente do clima de duas maneiras. O primeiro método é experimental, o segundo é calculado.

Neste artigo, usaremos apenas o método 2 e, para isso, definiremos os dados iniciais. Por exemplo, pegue uma casa (Fig. 1), localizada na região de Leningrado, que tem as características de projeto fornecidas na tabela. 1.

Para começar, vamos determinar a perda de calor [W] de nosso edifício a uma temperatura externa tн = –26 ° C. O cálculo das perdas de calor através de cada estrutura envolvente é realizado de acordo com a fórmula:

onde k é o coeficiente de transferência de calor do invólucro, W / (m2 · K); A - a área da estrutura de fechamento, m²; tв e tн - temperaturas do ar interno e externo, respectivamente, ° C; n - coeficiente de redução da diferença de temperatura calculada; β é um coeficiente que leva em consideração as perdas adicionais de calor além das principais.

Assim, o valor do valor máximo da perda de calor na temperatura externa mínima será de 14 891 W ou 14,9 kW.

Porém, devido à mudança na temperatura do ar externo, o processo de transferência de calor se torna dinâmico. A fim de estimar a carga de calor necessária para o nosso edifício, dependendo da temperatura do ar externo, propõe-se fazer uma série de cálculos, substituindo sequencialmente os valores das variáveis ​​da temperatura do ar externo na fórmula inicial, como resultado do que podemos obter a dependência mostrada na Fig. 2

Observe que este gráfico tem alguma curvatura, o que indica uma relação não linear entre temperatura e potência. Esta relação não linear será diferente para cada edifício devido às suas características de design individuais.

Além das características apresentadas acima, precisaremos dos valores das temperaturas do ar externo durante todo o período de aquecimento. Para fazer isso, usaremos o arquivo de dados da região de Leningrado no período de 2015–2016. Claro, existem normas, com base nas quais a cada ano em um determinado momento a estação de aquecimento começa, no entanto, se estamos considerando uma casa particular, então ocorre, em regra, na primeira onda de frio forte. Após analisar a variação da temperatura ao longo do ano, concluiu-se que o período de aquecimento teve início presumivelmente em 5 de outubro de 2020 e encerrou-se em 30 de abril de 2020. Assim, a duração do período de aquecimento foi de sete meses, o que é um indicador bastante normal para esta região.

Na fig.3 mostra um gráfico das mudanças de temperatura do ar durante todo o período de aquecimento. Tendo garantido os dados iniciais, passamos a calcular o efeito do uso da automação dependente do clima.

O princípio de funcionamento deste tipo de regulamento é o seguinte. O sensor de temperatura externa detecta mudanças de temperatura e envia um sinal ao controlador.

O controlador processa as informações recebidas e, de acordo com um determinado algoritmo, calcula a temperatura necessária do refrigerante no sistema de aquecimento. O sinal do controlador vai para o atuador da válvula de mistura, que, por sua vez, abrindo ou fechando, fornece a temperatura do líquido de arrefecimento necessária no circuito em manutenção. Observe que, neste caso, ocorre um ajuste qualitativo, no qual a vazão total do refrigerante no sistema permanece constante, pois a regulagem consiste no grau de mistura do refrigerante quente com o refrigerado. Uma diminuição na mistura de refrigerante quente leva a um aumento na temperatura do refrigerante que retorna ao circuito de aquecimento (caldeira). Isso fará com que o queimador desligue ou reduza o fornecimento de combustível para o queimador. É assim que se forma a economia de energia, que eu gostaria de avaliar.

Para cálculo direto, definiremos os seguintes modos de operação do sistema de aquecimento:

1. Primeiro modo de operação - correção constante da temperatura do refrigerante pelo sensor de ar externo (modo automático). Para calcular a energia térmica consumida, faremos o cálculo levando em consideração as mudanças na temperatura do ar externo a cada três horas.

Este cálculo será feito para todos os dias durante todo o período de aquecimento.

2. Segundo modo de operação - neste modo, teremos em consideração as alterações da temperatura exterior de dia durante o mês. Presume-se que este seja o mesmo modo quando o proprietário tem a capacidade de ajustar manualmente ou remotamente a temperatura do refrigerante todos os dias. A lógica deste regulamento é a seguinte. Ao ver uma previsão do tempo ou sensação real de frio, a pessoa define a temperatura desejada, porém, o principal critério não será economizar recursos, mas sim o desejo de não congelar. No entanto, quando a temperatura sobe 2–4 ° C, a probabilidade de que o proprietário vá imediatamente cobrir o regulador tende a zero. Assim, o cálculo deste tipo de regulagem será feito com base na temperatura externa mínima durante o dia. O cálculo é executado da mesma forma para todos os dias do período de aquecimento.

3. Terceiro modo de operação - envolve o ajuste manual do sistema no momento de uma mudança brusca na temperatura do ar externo. Para maior clareza, vamos consultar o gráfico mostrado na Fig. 4. Pode-se observar pela figura que no intervalo de 1º a 23º, inclusive, a temperatura do ar externo oscilou na faixa de –20… –10 ° C, com valor médio de –15 ° C. Então a tendência subiu e vemos um valor médio em torno de +2,5 ° C.

É óbvio que é nesse momento que qualquer pessoa sã tentará reduzir a temperatura do refrigerante pelo método que tem à sua disposição, por exemplo, ajustando a potência da caldeira. Assim, ao calcular o terceiro modo de operação do sistema de aquecimento, seremos definidos pelos valores mínimos da temperatura do ar externo dentro da tendência.

4. Quarto modo de operação - ausência total de qualquer regulação da temperatura do refrigerante. Presume-se que o sistema de aquecimento opera com capacidade total durante todo o período de aquecimento. Os resultados do cálculo da energia térmica consumida para o período de aquecimento para vários tipos de regulação estão resumidos na tabela. 2 e o gráfico mostrado na Fig. 5. Além disso, é possível calcular o consumo de combustível:

onde Q é o consumo de calor para o período de aquecimento, kW / h; qн - o menor calor de combustão do gás, kW / m³; η - eficiência da caldeira.

Para o cálculo tomamos o valor médio do poder calorífico líquido do gás natural - 10,619 kW / m³ e o valor médio da eficiência da caldeira igual a 0,92.

O cálculo dos custos financeiros é realizado multiplicando o consumo de combustível resultante pelo custo de 1.000 m³ de gás natural, tomado de acordo com os preços de varejo do gás para o período 2015-2016. O custo de 1000 m³ de gás foi de 5.636,09 rublos.

Para determinar os custos médios mensais, é necessário dividir o valor obtido de nós pelo número de meses no período de aquecimento que estamos considerando:

onde Gg - consumo de combustível durante o período de aquecimento, m³ / h; B - o custo de 1000 m³ de gás natural; n é o número de meses na estação de aquecimento. Os resultados estão resumidos na tabela. 3. Como se pode observar na tabela acima, o modo de operação, no qual não há regulagem, é considerado 100%. A economia no modo totalmente automático foi de 64,4%. De referir que o aumento do efeito económico será efectuado através da utilização, por exemplo, do modo de funcionamento para os períodos de presença / ausência de residentes, os quais se configuram individualmente.

Depois de analisados ​​os cálculos e horários acima, é de notar que a regulação em função das condições meteorológicas é uma medida totalmente justificada que permite não só aumentar o grau de conforto, mas também poupar uma percentagem bastante significativa de dinheiro. Obviamente, este cálculo foi efectuado tendo em conta vários pressupostos e pressupostos, mas todos eles foram tomados dentro de um quadro de valores adequados, o que nos permite estimar a ordem dos preços. Em qualquer caso, a automação dependente do clima é uma solução completa e justificada que acompanha o tempo.

Funcionamento da caldeira com piso aquecido

Para maior conforto, um sistema de piso aquecido é usado na casa, onde o transportador de calor é água ou líquido com baixo ponto de congelamento. A bomba de circulação é regulada por um equipamento automático dependente do clima.

Composição do esquema de aquecimento por piso radiante:

• controlador compensado pelo clima;
• sensor de temperatura externa instalado na sombra;
• unidade de mistura servo drive;
• sensor de temperatura da água circulante;
• condutas de aquecimento por piso radiante;
• termostato em uma sala aquecida.

O controlador TRTs-03 de fabricação russa mantém a temperatura ao longo da curva de controle de aquecimento.

Pisos quentes são usados ​​com outros tipos de aquecimento ambiente. Existem quatro tipos de controladores de clima projetados para trabalhar juntos:

• Principal - controla 8 tipos de circuitos hidráulicos, 6 dos quais incluem uma caldeira.
• Expansão para 2 sistemas hidráulicos além do regulador principal.
• Controle independente do circuito de mistura, pode regular independentemente um sistema.
• Unidade de controle de aquecimento com tanque tampão e temporizador.

Pisos quentes têm inércia significativa, de modo que o termostato da sala reage com mais precisão ao clima.

Esquemas de bomba

O segundo esquema popular para o funcionamento de uma bomba de circulação em um sistema de aquecimento dependente do clima é o seu uso no circuito de aquecimento por piso radiante. A instalação do piso radiante permite aumentar a temperatura ambiente por um curto período de tempo. A essência deste esquema é usar uma bomba de circulação para bombear refrigerante quente no sistema de aquecimento por piso radiante durante o período de redução da temperatura externa. O controlador, ao ler as leituras dos sensores de temperatura, calcula o quanto a sala esfriará quando a temperatura externa cair. Após o processamento da informação e a realização dos cálculos necessários, são dados comandos para abrir as válvulas e comutar o funcionamento da bomba para o modo pretendido. O refrigerante enche o coletor e entra nas vigas do aquecimento por piso radiante.

As vantagens desse esquema são a criação rápida de uma temperatura confortável no ambiente para sua permanência, enquanto, após o aquecimento, o controlador bloqueia novamente o fornecimento do refrigerante e passa para o funcionamento normal.

Automação dependente do clima para estufas

O cultivo de produtos agrícolas durante todo o ano nos climas do norte é uma tarefa difícil. Para garantir a vegetação das plantas, é usado aquecimento dependente do clima. A melhor opção é um sistema de aquecimento de solo encanado que estimula o desenvolvimento das raízes e reduz o consumo de energia.

A temperatura na estufa é diferente à noite e durante o dia, e o solo deve estar mais quente entre 2 e 3 ° C. A automação Aries TRM-32 ou controladores Aries PLC 100, combinados em um sistema com um centro de controle, darão conta dessa tarefa.

Características do sistema de controle Áries TRM-32:

• controle de aquecimento do refrigerante com base no sinal de quatro sensores externos;
• conexão a um computador por meio de um adaptador;
• faixa de controle de –50 a + 200 ° C;
• comprimento de comunicação do fio - 1200 m;
• a temperatura na estufa é de +1 a + 50 ° C;
• controle de botão de pressão, exibição de informações;
• programar a programação de aquecimento em um determinado valor de temperatura;
• mudar da operação diurna para a noturna.

O controle remoto do microclima em estufas é feito ventilando e alterando a velocidade das bombas.

Regulação automática faça você mesmo

A regulação dependente do clima é usada para manter o conforto e a economia. Eles instalam aquecimento dependente do clima com as próprias mãos em pequenas casas particulares e dachas. Dispositivos montados na fábrica são adequados para operação estável do sistema. Dispositivos feitos por você mesmo não funcionam de forma estável, eles são inseguros.

Uma caldeira universal Ochag, que funciona com combustível sólido, é adequada para uma casa de campo. No circuito de controle, existem três sensores de temperatura - o refrigerante na caldeira, os gases residuais e a água na caldeira. Atuadores - amortecedor de fluxo de ar e amortecedor na tubulação. O controle automático é organizado usando o controlador Arduino Nano.

Dispositivo controlador de aquecimento

Consumidores e geradores

É muito importante entender por que a automação é necessária para aquecer uma casa particular e como ela funciona. A automação pode funcionar tanto com consumidores quanto com geradores de calor. Neste caso, os consumidores incluem dispositivos de aquecimento (radiadores, "pisos quentes", etc.). Para controlar a transferência de calor dos consumidores, elementos de controle separados são usados, que regulam o calor. Esses controles podem incluir bombas, torneiras ou misturadores. Uma nuance importante: com a diminuição do número de consumidores no circuito, a precisão do controle aumenta.
O gerador de calor do sistema é geralmente uma caldeira. A automação de uma caldeira de aquecimento pode funcionar nos dois sentidos, aumentando ou diminuindo a temperatura, o que permite o controle preciso da temperatura do refrigerante na tubulação. Se você definir um programa para o sistema uma vez, ele será executado o tempo todo, sem a necessidade de monitoramento constante.

Quão necessário é um sistema de aquecimento compensado pelo clima

A automação do gerenciamento de calor nem sempre é necessária. A regulagem ocorre com desvio de 2 ° C da norma na sala com o sensor, nas demais salas o spread é maior. O custo de instalação da automação instalada separadamente atinge os 2 mil euros.

Se o equipamento for fornecido com caldeira de aquecimento, justifica-se a utilização de automação dependente do clima. Em outros casos, os custos não cobrirão as economias possíveis.

As cabeças termostáticas do radiador são suficientes para regular o aquecimento.

Benefícios do controle automático de aquecimento

Devido ao seu alto custo, a regulação dependente do clima é mais frequentemente usada em prédios de apartamentos e edifícios industriais, onde é economicamente justificada. Vantagens de automação:

• Temperatura constante;
• diminuição do consumo de combustível com quedas de temperatura;
• controle automático do ambiente por sensores;
• manter uma temperatura baixa;
• falta de um fator humano.

As caldeiras dos novos modelos são equipadas com regulagem automática.As funções desses sistemas são suficientes para o conforto da casa sem investimento extra.

Tipos de dispositivos de controle

Para garantir o controle do regime de temperatura do gerador ou consumidor de calor, utiliza-se o mesmo dispositivo equipado com sensor de temperatura.
Esses dispositivos são divididos em três categorias, que podem funcionar individualmente ou em conjunto:

1. Termostato
   ... Este dispositivo é o dispositivo de controle mais simples no sistema de aquecimento. Localizado em um prédio, ele monitora as mudanças na temperatura do ar. Quando a temperatura desejada é atingida, o termostato envia um sinal para a caldeira ou válvula do radiador, fazendo com que o aquecimento do refrigerante seja interrompido ou o fornecimento de líquido ao radiador seja bloqueado. A auto-instalação do termostato não é particularmente difícil: basta olhar para a foto, que mostra um diagrama de sua conexão e funcionamento, para ter certeza de que este design é simples.
2. Regulador de temperatura do agente de aquecimento
   ... Esse dispositivo pode funcionar de forma independente ou em conjunto com um termostato. O projeto funciona por meio de sensores de temperatura que são instalados dentro do circuito de aquecimento. Eles monitoram constantemente as mudanças de temperatura no sistema e transmitem esses dados para o módulo de controle, que controla a válvula misturadora do circuito. Se um aumento na temperatura for necessário, o regulador pode executar essa tarefa usando uma válvula.
3. Automação de sistemas de aquecimento dependente do clima
   ... Este tipo de dispositivo pode ser classificado como o mais complexo, uma vez que tal sistema deve funcionar não só com o circuito de aquecimento, mas também com o ambiente, pelo que é proporcionado o controlo de temperatura mais preciso e racional.

O projeto básico da automação dependente do clima inclui um termômetro externo, um regulador de circuito térmico e um termostato localizado na sala. Apesar do alto custo, tal sistema é considerado o mais procurado, pois é capaz de proporcionar o máximo conforto que só pode ser extraído do aquecimento. A automação de sistemas de aquecimento dependente do clima usa sistemas de software sofisticados que permitem garantir a máxima eficiência e economia.

Para os cálculos, esses sistemas usam a temperatura externa, com base na qual o controlador do sistema de aquecimento dependente do clima toma a decisão de aumentar ou diminuir a temperatura do meio de aquecimento. A lucratividade é garantida pelo uso competente e equilibrado de combustível.

A automação dependente do clima pode ser controlada tanto de seu próprio controle remoto quanto remotamente instalando o software necessário em um smartphone ou tablet (em mais detalhes: "Como escolher um controle de aquecimento remoto - características, capacidades"). Neste caso, você pode regular a temperatura da casa à distância.
Conclusão

A automação para aquecimento de caldeiras é cara, mas imediatamente após a instalação, esses dispositivos começarão a economizar combustível, o que afetará a situação econômica daqui a pouco. Além disso, é o sistema de controle automático de temperatura que garante o máximo conforto na casa.