Что такое гистерезис температуры котла
Что такое гистерезис терморегулятора
Электрические приборы, которые преобразуют электрическую энергию в тепловую не могут работать без терморегулятора. Этот элемент позволяет автоматически регулировать период работы прибора с некоторым замедлением. Статья даст подробное описание, что такое гистерезис терморегулятора, даст определение этому эффекту, опишет принцип его действия.
Определение
Прежде чем разобраться как работает терморегулятор, необходимо знать, что это такое гистерезис. Гистерезисом является физическое свойства вещества, материала или системы реагировать на раздражитель, возбудитель, давление с некоторым отставанием по времени. Реакция может сопровождаться частичным или полным восстановлением исходного состояния. При этом способность сопротивления на внешнее воздействие, дальнейшее восстановление зависят от свойств материала. Гистерезис любого терморегулятора — что это такое? Гистерезис терморегулятора — это разница температур между включением и отключением прибора.
Терморегулятор
Термостат или терморегулятор, это устройства контроля температуры. Элемент оснащается специальной биметаллической пластиной, которая имеет свойство к расширению при нагревании. Расширение значительно снижает механическую упругость пластины, за счет чего она отщелкивается, размыкает контакт питания нагревательного прибора.
Гистерезис терморегулятора
Теперь можно соединить явление с его использованием в конкретном электрическом элементе. Гистерезис терморегулятора определяет разницу температуры включения и выключения нагревательного прибора. Работает регулятор следующим образом:
Таким образом прибор будет автоматически включаться или выключаться, реагируя на температуру контактной пластины, контролируя климат в помещении.
Гистерезис для различных приборов может составлять от 0.015 градусов до 5–10. Зависит от его назначения и требуемых параметров рабочей температуры. Данный параметр очень важен:
Гистерезис в нагревательном приборе позволяет не только поддерживает температуру, но и отвечает за общую безопасность. Периодическое выключение и наличие температурного предела нагрева может предотвратить возгорание, если нагревательное устройство повреждено или упало.
Принцип работы
Самым простым и распространенным примером терморегулятора является устройство контроля температуры утюга. Он состоит из биметаллической подвижной контактной пластины и неподвижного контакта. Регулятор подключен в цепь питания через одну жилу. Работает элемент следующим образом:
Иными словами, регулируется не температурный режим, а время реакции на повышение температуры за счет механического воздействия на контактную пластину.
Разновидности
Современные нагревательные приборы могут оснащаться регулируемым или фиксированным регулятором температуры. От данной характеристики зависит цикличность переключения элемента.
Приобретая нагревательный прибор важно знать о цикличности его работы. Это поможет настраивать и поддерживать необходимый режим.
Заключение
Гистерезис в терморегуляторе имеет полезное значение. Замедленная реакция на внешнее воздействие помогает в нужное время отреагировать на разницу температуры.
Видео по теме
Что такое гистерезис температуры котла
Что такое гистерезис в температурах и давлениях?
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.
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.
Существуют другие графики гистерезисов. Например, магнитный гистерезис
Что такое гистерезис температуры газового котла отопления
Современные системы отопления требуют настройки множества параметров, и гистерезис является одним из важнейших из них. Это сказывается не только на тепловом комфорте дома, но и на расходах на отопление. Проверьте, к чему относится этот параметр и как его правильно настроить!
Что такое гистерезис температуры?
При выборе дизайна дома большинство людей обращают внимание не только на его архитектуру, но и на возможные затраты на его содержание. Несомненно, наиболее важным фактором в этом отношении является отопление, потому что в нашем климате отопительный сезон часто длится более полугода.
С помощью гистерезиса можно регулировать работу нагревательного устройства в соответствии с потребностями, т.е. предотвратить его слишком частое включение, что приводит к более высокому потреблению энергии, или слишком редкое включение, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на эффективности установки.
Что означает гистерезис котла центрального отопления?
При достижении температуры 55 o C котел автоматически перейдет в поддерживающий режим. Устройство запустится только тогда, когда фактическая температура упадет до 52 o C, то есть на 3 o C, потому что именно так определялся гистерезис.
Что означает гистерезис ГВС?
Таким же образом можно объяснить, что такое гистерезис ГВС, т.е. котла, который нагревает техническую воду. В этом случае устройство также включится только тогда, когда датчик покажет, что температура упала с заданного значения на определенное значение. Если гистерезис установлен на 5 o C, а заданная температура составляет 55 o C, насос ГВС будет запущен, когда фактическая температура воды упадет до 50 o C.
Однако стоит отметить, что эффективность гистерезиса ГВС зависит от расположения датчика температуры в котле. Вода остывает снизу, поэтому лучше, если датчик будет собирать данные с этой части устройства. Тогда проще решить, как установить гистерезис ГВС, потому что при определенном перепаде температуры в нижней части котла более теплая вода из его верхней части еще некоторое время будет поступать в краны.
Оптимальный гистерезис котла
Вы уже знаете, что такое гистерезис котла, теперь пора объяснить, каким должно быть его оптимальное значение. Начнем с того, что многие печи имеют заводское значение для этого параметра, и его нельзя изменить.
По возможности соблюдайте общие правила:
Частый запуск устройства с низким гистерезисом способствует его более быстрой работе, а также потреблению довольно большого количества энергии для самого запуска. В свою очередь, поддержание высокого гистерезиса вызывает большие колебания температуры, но с другой стороны, такой способ отопления дома считается более экономичным.
Оптимальный гистерезис пеллетной печи
Оптимальный гистерезис печи для эко-горошка
Гистерезис газового котла
Оптимальный гистерезис масляной печи
Диапазон гистерезиса котлов, работающих на жидком топливе, обычно высок, поскольку он может составлять от 1 для C 20 даже для C. В целом, более высокое значение параметра влияет на эффективное использование энергии, но при его настройке необходимо учитывать энергетические показатели здания.
Гистерезис комнатного регулятора
Также имеется гистерезис для комнатного контроллера. Однако в этом случае он обычно устанавливается на заводе и не может быть изменен. Причем обычно он существенно отличается от гистерезиса котла, так как составляет максимум 0,4 или 0,5 o C.
Какой гистерезис используется для теплого пола?
Полы с подогревом обладают высокой тепловой инерцией, а это означает, что пол медленно нагревается и медленно остывает, и поэтому точно контролировать температуру в комнате намного сложнее.
Итак, каков оптимальный гистерезис для теплого пола? Как правило, как можно ниже, ниже 1 ° C, потому что только тогда можно обеспечить относительно стабильную температуру в помещениях.
Что такое гистерезис температуры газового котла отопления
Время на чтение: 2 мин
Современные системы отопления требуют настройки множества параметров, и гистерезис является одним из важнейших из них. Это сказывается не только на тепловом комфорте дома, но и на расходах на отопление. Проверьте, к чему относится этот параметр и как его правильно настроить!
Что такое термореле с регулировкой температуры
Термореле с регулировкой температуры – это электромеханический прибор, предназначенный для контроля температуры в неагрессивной среде. Регулировка температуры посредством устройства происходит благодаря способности реле размыкать и замыкать контакты электрической цепи, в соответствии с изменениями температурного режима.
Это позволяет использовать отопительные приборы только по их фактической необходимости.
Так, например, термореле с внешними теплочувствительными датчиками можно использовать для регулирования работы отопительной системы в зависимости от погодных условий. Регулятор будет включать отопительные приборы при понижении температуры на улице ниже заданной.
Кроме того, термореле можно использовать для:
Существует несколько видов термореле. В основном, устройства различаются по исполнению. При этом, их устройство остается практически неизменным. К основным конструктивным элементам термореле относят термочувствительный датчик и терморегулятор, подающий сигнал на включение или выключение приборов обогрева и кондиционирования. Информация о фактическом и заданном температурных режимах, обычно, выводится на цифровой дисплей устройства, а светодиодный индикатор сигнализирует о рабочем состоянии реле.
Разновидности
Современные нагревательные приборы могут оснащаться регулируемым или фиксированным регулятором температуры. От данной характеристики зависит цикличность переключения элемента.
Приобретая нагревательный прибор важно знать о цикличности его работы. Это поможет настраивать и поддерживать необходимый режим.
Для чего нужен гистерезис терморегулятора
Сегодня, большинство устройств по контролю над температурным режимом имеют функции как установки нужной температуры, так и настройки гистерезиса. Что же такое гистерезис терморегулятора? Это величина температуры, при которой сигнал противоположно меняется. Благодаря настройке гистерезиса реле осуществляет включение или выключение подключенного к нему оборудования.
То есть гистерезис – это разница между температурами включения и выключения приборов, обеспечивающих нагревание или охлаждение среды.
Так, например, если гистерезис терморегулятора равен 2 °С, а само устройство выставлено на 25 °С, то при понижении температуры окружающей среды до 23 °С термореле запустит оборудование, контролирующее обогрев комнаты. Такое оборудование может быть представлено электрическим обогревателем или газовым котлом отопления. При этом, чем больше будет гистерезис, тем реже будет запускаться термореле. Это следует учитывать в том случае, если главной целью установки автоматического терморегулятора является экономия электроэнергии.
—> —>Статистика —>
В случае использования пультов управления для нормальной работы отопительной системы необходимо задавать температуру системы на входе в котел (обратка), на выходе из котла (подача) и гистерезис (уставку гистерезиса) по каждому каналу.
Гистерезис (уставка гистерезиса) – это разница между температурой отключения и последующего включения, задается по каждому каналу в диапазоне от 1 до 9°С. Этот параметр мы рекомендуем выставить в пределах:
Виды термореле на включение-выключение
Обычный терморегулятор на включение и выключение представляет собой компактный электронный блок, который крепится на стену в подходящем месте и соединяется с контролируемым оборудованием. Самый простой, а поэтому и самый доступный регулятор температуры имеет механическое управление.
Кроме того, все термореле делится на:
Отдельно выделяют беспроводные устройства с внешним датчиком. Такие устройства считаются наиболее эффективными. Они отличаются быстродействием, ведь термодатчик реагирует на изменение температуры еще до того, как она успела повлиять на температуру внутри помещения.
Чи обов’язкова установка групи безпеки на котел?
Група безпеки котла являє собою манометр, для відображення тиску в котлі, клапан, який відкривається і скидає назовні теплоносій при досягненні заданого тиску і клапан для видалення повітря. Встановлюється на виході з котла або на сам котел. Як правило, багато виробників розміщують на верхній частині котла роз’єм для групи безпеки.
При нагріванні води відбувається серйозне збільшення її об’єму і тиску. Навіть після повного перекриття подачі кисню в топку температура води в системі опалення може рости ще досить довгий час. Це обумовлено більшою теплоємністю дерева в порівнянні з газом. Так що при сильному перегріві, надлишки води у відкритій системі просто виллються через відвідну трубку розширювального бачка. Якщо ж застосовується закрита система, надлишковий тиск в трубах може привести до їх розриву.
Використання твердопаливних котлів в закритих системах зобов’язує встановлювати групу безпеки.
Как сделать термореле своими руками
Подходящее по способу действия термореле можно заказать в интернет-магазине, а можно собрать своими руками. Чаще всего, самодельные регуляторы температуры воздуха рассчитываются на питание от аккумулятора на 12 В. Можно запитать термореле и к электропроводке через силовой кабель.
Для того, чтобы собрать надежный терморегулятор с датчиком следует:
Для питания терморегулятора можно взять катушку от старого электромеханического электросчетчика. Для получения необходимого напряжения в 12 В, нужно будет намотать на катушку 540 витков. Для этого лучше всего использовать медный провод диаметром не менее 0,4 мм.
Как изготовить терморегулятор для инкубатора своими руками
Инкубатор – это незаменимая вещь в сельском хозяйстве, которая позволяет выводить птенцов в домашних условиях. Температуру инкубатора можно контролировать с помощью термореле. Термореле для инкубатора можно приобрести, а можно собрать самостоятельно из подручных материалов.
Существует два способа изготовления терморегулятора для инкубатора:
Наиболее простым и доступным считается второй способ. Независимо от типа термореле, перед закладкой яиц, инкубатор необходимо прогреть, а самодельный терморегулятор настроить.
Принцип дії
При досягненні заданої температури котла, регулятор температури вимикає вентилятор. При зниженні температури котла нижче встановленої на значення гістерезису котла, регулятор температури знову вмикає вентилятор.
Гістерезис температури котла – це значення, яке показує різницю між встановленою температурою котла і температурою котла, при охолодженні до якої регулятор температури знову включить вентилятор
Гістерезис температури включення насоса – це значення, яке показує різницю між встановленою температурою включення насоса центрального опалення і температурою котла, при охолодженні до якої, регулятор температури вимкне насос центрального опалення.
Значення гістерезиса зазвичай задається заводськими налаштуваннями виробника і так само 3-5 ° С.
Таким чином, поки котел не затух, температура теплоносія підтримується в межах заданого значення.
Використання вентилятора з регулятором температури дозволяє підтримувати постійну температуру в будинку і економити до 35% палива.
Ремонт терморегулятора холодильника своими руками (видео)
Термореле с регулировкой температуры – это простое устройство, которое позволяет автоматизировать работу нагревательного, обогревательного и кондиционирующего оборудования. Благодаря термореле электроприборы можно автоматически использовать по их фактическому назначению, сократив потребление электроэнергии. Выбрать термореле помогут представленные выше рекомендации. А если подобрать наиболее подходящее устройство не получилось, вы всегда сможете собрать терморегулятор своими силами!
Что такое гистерезис терморегулятора
Что такое гистерезис в температурах и давлениях?
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.
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.
Существуют другие графики гистерезисов. Например, магнитный гистерезис
Термореле с регулировкой температуры можно приобрести в магазине или же сделать самому Сегодня, в быт современного человека активно внедряются устройства, позволяющие автоматизировать работу систем отопления и вентиляции, горячего водоснабжения. К таким устройствам относят и термореле. Какие виды термореле для контроля над температурой существуют на сегодня, где можно использовать терморегуляторы и как самостоятельно сделать устройство – читайте ниже.
Автоматизація та безпека котла
Що означає поняття автоматизація твердопаливного котла? В основному це підтримка постійної температури теплоносія в котлі. Температура змінюється шляхом збільшення або зменшення подачі повітря в топку. При природній тязі – це зміна положення заслінки в нижніх дверцят котла. Виставивши заслінку в одному положенні вручну, ми будемо мати однакове надходження повітря в топку. Однак при розгоряння палива, котел може нарощувати температуру близько до критичної. Як результат – швидке перегоряння однієї закладки палива, висока температура в будинку і також є небезпека закипання системи.
Автоматизація на природній тязі
Практично всі сучасні котли можна оснастити механічним регулятором тяги, який працює за принципом термостата і буде змінювати положення повітряної заслінки, підтримуючи задану температуру теплоносія. Для цього на котлі повинен бути спеціальний роз’єм з внутрішнім різьбленням. Для регулятора Regulus RT-3 розмір становить ¾.
Принцип роботи механічного регулятора тяги
При зменшенні температури нижче заданого значення, спрацьовує термостат, головка повертається, ланцюг на важелі натягується, піднімаючи заслінку. Коли температура підвищилася до заданого значення, головка повертається у зворотний бік і заслінка опускається, тим самим обмежуючи доступ повітря в топку. Таким чином котел працює в заданому діапазоні температур.
Регулятор Regulus RT-3 складається з занурюваної гільзи (термостата), пластикової головки на яку нанесені 2 шкали: для вертикального і горизонтального положення регулятора, важеля і ланцюжки.
Щоб встановити регулятор тяги, виконайте наступні дії:
Автоматизувавши котел за допомогою регулятора тяги, Ви отримаєте більш «плавну» роботу котла. Витрата палива можна зменшити до 15%. Ще слід зазначити енергонезалежність і невисоку ціну даного пристосування.
Автоматизація вентилятором
Практично всі моделі дорогих і економічних котлів укомплектовані вентилятором і контролером. Моделі бюджетні або базові (без додаткових опцій) продаються без автоматики. Можна експлуатувати котел в «базової» комплектації, а можна за додаткові гроші автоматизувати. Чи потрібно Вам це, читайте нижче.
Для повного спалювання палива необхідна певна кількість кисню. Якщо кисню недостатньо, паливо не перегорає повністю, відповідно отримуємо забруднення теплообмінника. Якщо палива завантажили більше, вологість дров висока, то повітря для згоряння необхідно більше. Також чим більше повітря, тим менше конденсату в котлі і димоході. Використання вентилятора, як джерела примусовою тягою дозволяє значно поліпшити горіння палива.
Оснащуючи котел вентилятором, отримуємо наступні переваги:
Вигода в тому, що використовуючи вентилятор, ми збільшуємо ККД котла. Але поставити вентилятор не означає, що котел автоматизований. Струм на вентилятор пропускає через себе регулятор температури (блок керування). Управління роботою вентилятора здійснюється через нього.
Розглянемо основні функції, які виконує регулятор температури:
У різних виробників функції регулятора температури можуть додаватися, наприклад функція регулювання роботи насоса контуру ГВП, механізм подачі палива і т. д.
Определение понятия гистерезиса: особенности, применения в котлах
Гистерезис является комплексным понятием процессов, происходящих в системах и веществах, которые способны в себе накапливать различную энергию, при этом скорость и интенсивность ее нарастания отличается от кривой ее убывания при снятии воздействия. В переводе же с греческого языка понятие гистерезис переводится как отставание, поэтому и понимать его следует как запаздывание одного процесса по отношению к другому. При этом совсем необязательно, чтобы эффект гистерезиса был характерен только магнитным средам.
Это свойство проявляется во многих других система и средах:
Особенно часто используют понятие при осуществлении регулирования температурных режимов в системах отопления.
Схема каскадного подключения котлов
Каскадное подключение котлов — это один из вариантов подключения газовых котлоагрегатов, с целью увеличения единичной мощности и ступенчатой регулировки системы теплоснабжения.
Данный способ подсоединения считается оправданным и результативным при значительной отопительной нагрузке.
Плюсы каскадной схемы котлов
Смысл этого метода состоит в том, что суммарная тепловая мощность распределяется между различными независимо функционирующими котлоагрегатами, в результате этого в работу подключаются те, которые способны обеспечить тепловую нагрузку в данный период функционирования теплосетей.
Каскад котлов разделяют на «ступени», которые совместно вырабатывают общую тепловую мощность сети.
Каскадная либо последовательная схема включения газовых котлов обладает значительными преимуществами:
Тем не менее, как и все системы теплоснабжения, схема обвязки каскада котлов имеет свои недостатки:
Возможность повышение мощности
Основная причина для размещения нескольких котлоагрегатов в каскад — повышение предельной мощности котельной при рабочей нагрузке одиночного котла, например, Вайлант.
К современным теплоснабжающим системам предъявлены высокие требования по вопросам энергоэффективности. Котел считается таковым если работает на номинальных нагрузках.
Котел выбирается по максимальной тепловой нагрузке для расчетных отопительных минусовых температур наружного воздуха, которые случаются не чаще 15-20% на протяжении отопительного сезона.
Таким образом, при традиционной схеме обогрева котел в среднем работает незагруженным на 30-40 % и предельно низким КПД. Напротив, в каскадной схеме расположения источников, каждый агрегат работает на полную мощность.
Общая теплопроизводительность регулируется за счет введение в работу нового агрегата.
При установке в каскаде равных по мощности котлоагрегатов, нижняя граница теплопроизводительности устанавливается делением суммарной на их число.
В наиболее выгодном варианте будут находиться котлы с широким диапазоном модуляции, поскольку в этом случае суммарная производительность будет устанавливаться по нижней границе мощности.
Так, например, при каскаде из 4-х котлов 25 кВт котлов с модуляцией 30-100%, нижняя граница мощности составит:
что составляет 10 % общей модуляции системы теплоснабжения и является энергоэффективным результатом, который не может обеспечить ни один газовый котел в традиционной схеме обвязки.
Удобство монтажа и эксплуатации
Несмотря на то, что в целом обвязка каскадом считается очень сложным процессом, который можно поручить только специализированным организациям, имеющим соответствующие разрешительные документы, сам процесс по обвязке каскадной схемы считается простым, поскольку легче укомплектовать в одну схему малогабаритное однотипное оборудование.
Применение типового оборудования упрощаем не только монтажные работы, но и эксплуатацию каскадной схемы. Установка каскада происходит в несколько стадий:
Схемы каскадного подключения
Наиболее часто применяются три типа каскадного включения агрегатов, в зависимости от вида монтажа и числа контуров нагрева.
Типы каскадного включения агрегатов:
Гидравлическая стрелка — это популярный инновационный узловой элемент каскадного включения. Он разделяет контуры котлоагрегата и системы отопления, создавая зоны низкого гидросопротивления.
Расход греющей среды в этих 2-х контурах обуславливается мощностью индивидуальных электронасосов. Подобный разделитель формирует гидравлический и тепловой баланс и удерживает постоянный объем греющей воды в основном контуре.
А во второстепенном выполняет его эффективное регулирование по тепловой мощности.
Отопительные котлы с гидравлическим разделителем
Схема с гидравлической стрелкой считается типовой и даёт возможность добавлять произвольное число источников тепла и зон нагрева.
К ней без осложнений могут быть подсоединены и высокотемпературное отопление с типовыми батареями, и низкотемпературное по системе «тёплый полы».
Такой вариант включения дает возможность работать без применения сложно управляемых блоков каскадного регулирования и не снижать температуру греющей среды в отопительной системе при максимальной нагрузке.
Допускается подключить несколько котлоагрегатов по упрощенному варианту, без применения специального оборудования и блоков, используя интегрированную погодозависимую автоматику включения котлов.
Организовывая котельную по данной схеме необходимо уделить пристальное внимание на то обстоятельство, что всякий агрегат в отдельности обязан гарантировать нужный объем теплоносителя в системе отопления за счет встроенного насоса циркуляции. Если характеристики котла это условия обеспечить не могут, устанавливают гидроразделитель и самостоятельный насос во вторичном отопительном контуре.
Схема с котлоагрегатов для ГВС и гидравлической стрелкой
Бывают ситуации, когда выше обозначенная схема способна быть оптимальной, например, при необходимости подогрева горячей воды для бытовых нужд. В этом случае применяют схему с котлоагрегатом для ГВС и гидрострелкой.
Она хорошо работает в случае, если потребность в ГВС обеспечивают небольшим числом агрегатов из всего каскада: одним либо двумя. Особенно, когда в системе теплоснабжения применяется низкотемпературный режим отопления, например, в системе «теплый пол».
Тем временем для скорого нагрева горячей воды до температуры 65 С требуется более высокая мощность котлоагрегата. Чтобы не выключать весь каскад из низкотемпературного режима на период нагрева ГВС применяют схему с отдельным котлоагрегатом на нужды ГВС.
В таком случае реализуется работа одного котлоагрегата из каскада для нагрева более высокой температуры ГВС. Общее КПД системы в таком варианте повышается.
Схема обвязки с магистральным коллектором
Такой вариант собирается в отсутствии гидравлической стрелки. В подобном варианте для предоставления автономии котлам используется замыкающий участок на распредколлекторе, гарантирующего регулярную циркуляцию через любой котлоагрегат.
Подобная конфигурация удобна при обустройстве котельной крышного типа и размещении распредсистем для контуров потребления в подвальных помещениях и позволяет сохранить свободное пространство, без использования гидравлической стрелки.
Проектирование такого решения потребует уделить особое внимание на выбор котловых электронасосов, поскольку они обязаны гарантировать компенсацию потерь напора на магистральном трубопроводе.
В связи, с чем данная схема используется исключительно с напольными вариантами котлоагрегатов. В настенных газовых агрегатах насос встроен в его конструкцию, и его характеристики обеспечивают только работу котла для отопления.
Автоматизация каскадных котельных
Роль автоматики в таких котельных огромна, чтобы обеспечить их надежное и эффективное функционирование. Именно она несёт ответственность за то, чтобы получить наибольшую эффективность от агрегатов, функционирующих в каскаде, гарантируя при этом чувствительность котлов на потребительские запросы.
В этих системах каскадная логика интегрируется в базовую автоматическую схему и настраивается для определенного парка котельного оборудования. Базовые функции автоматизации каскадных схем теплоснабжения:
Подобная политика регулирования применяется в современной каскадной котельной. В этом случае каждый единичный аппарат должен функционировать на минимальной модуляции, гарантирующей тепловую нагрузку.
Только в таких условиях можно получить высокий КПД каскадной установки при равномерном использовании ресурса работы котлоагрегатов.
Особенности физического явления
Мы же остановимся именно на гистерезисе в электронной технике, связанным с магнитными процессами в различных веществах. Он показывает, как себя ведет тот или другой материал в электромагнитном поле, а это тем самым позволяет строить графики зависимости и снимать какие-то показания сред, в которых находятся эти самые материалы. Например, этот эффект используется в работе терморегулятора.
Рассматривая более подробно понятие гистерезиса и эффект с ним связанный, можно заметить такую особенность. Вещество, обладающее такой особенностью, способно переходить в насыщение. То есть, это то состояние, при котором оно больше не способно накапливать в себе энергию. А при рассмотрении процесса на примере ферромагнитных материалов энергия выражается намагниченностью, которая возникает благодаря имеющейся магнитной связи между молекулами вещества. А они создают магнитные моменты – диполи, которые в обычном состоянии направлены хаотически.
Намагниченность в данном случае – это принятие магнитными моментами определенного направления. Если же они направлены хаотически, то ферромагнетик считается размагниченным. Но когда диполи направлены в одну сторону, то материал намагничен. По степени намагниченности сердечника катушки можно судить о величине магнитного поля, создаваемого током, протекающим по ней.
Мастерам на все руки будет интересна статья о том, как самостоятельно подключить ходовые огни.
Скрытые параметры комнатных терморегуляторов.
Человек ощущает себя комфортно в довольно таки узком диапазоне температур. 22 градуса может казаться жарко, а 21 градус — прохладно. Но мало какие терморегуляторы могут обеспечить такую точность. Рассмотрим ключевые параметры имеющихся в продаже комнатных терморегуляторов.
Казалось бы, на терморегуляторе устанавливается значение температуры — о чем ещё можно говорить?
Но для того чтобы не возникал дребезг (бесконечное дергание в виде кратковременных включений/выключений) должен быть гистерезис.
Но есть еще несколько скрытых параметров.
Технические параметры терморегуляторов рассматривал в статье «Какие бывают терморегуляторы».
Здесь остановлюсь на неочевидных параметрах логики работы комнатных терморегуляторов, таких как:
Физический процесс при гистерезисе
Чтобы подробно понять процесс гистерезиса, необходимо досконально изучить следующие понятия:
Что касается материалов, в которых лучше всего наблюдается эффект гистерезиса, то таковыми являются именно ферромагнетики. Это смесь химических элементов, которая способна намагничиваться за счет направленности магнитных диполей, поэтому обычно в составе имеются такие металлы, как:
Чтобы увидеть гистерезис, на катушку с сердечником из ферромагнетика необходимо подать переменное напряжение. При этом от величины его график намагничивания сильно зависеть не будет, потому как эффект зависит напрямую от свойства самого материала и величины магнитной связи между элементами вещества.
Основополагающим моментом при рассмотрении понятия гистерезиса в электронике является как раз магнитная индукция В, созданная вокруг катушки при подаче напряжения. Она определяется по стандартной формуле, как произведение магнитной диэлектрической проницаемости вещества к сумме напряженности и намагниченности поля.
Чтобы понять общий принцип эффекта гистерезиса, необходимо воспользоваться графиком. На нем видна петля намагничивания из состояния полной размагниченности. Участок можно обозначить цифрами 0-1. При достаточной величине напряжения и длительности воздействия магнитного поля на материал график доходит до крайней своей точки по указанной траектории. Процесс осуществляется не по прямой, а по кривой с определенным изгибом, который характеризует свойства материала. Чем больше в веществе магнитных связей между молекулами, тем быстрее он выходит в насыщение.
После снятия напряжения с катушки напряженность магнитного поля падает до нуля. Это участок на графике 1-2. При этом материал за счет направленности магнитных моментов остается намагниченным. Но величина намагниченности несколько ниже, чем при насыщении. Если такой эффект наблюдается в веществе, то оно относится к ферромагнетикам, способным накапливать в себе магнитное поле за счет сильных магнитных связей между молекулами вещества.
Со сменой полярности напряжения, подводимого к катушке, процесс размагничивания продолжается по той же кривой до состояния насыщения. Только в этом случае магнитные моменты диполей будут направлены в обратную сторону. С частотой сети процесс будет периодически повторяться, описывая график, получивший название – петля магнитного гистерезиса.
При многократном намагничивании ферромагнетика меньшей, чем при насыщении напряженностью, то можно получить семейство кривых, из которых можно построить общий график, характеризующий состояние вещества от полного размагниченного до полного намагниченного.
Гистерезис в разных материалах
Гистерезис – это комплексное понятие, характеризующее способность вещества накапливать энергию магнитного поля или другой величины за счет имеющихся магнитных связей между молекулами вещества или особенностей работы системы. Но таким эффектом могут обладать не только сплавы железа, кобальта и никеля. Титанат бария даст несколько иной результат, если его поместить в поле с определенной напряженностью.
Так как он является сегнетоэлектриком, то в нем наблюдается диэлектрический гистерезис. Обратная петля гистерезиса образуется при противоположной полярности подводимого к среде напряжения, а величина противоположного поля, действующего на материал, получило название коэрцитивная сила.
При этом величина поля может предшествовать разным напряженностям, что связано с особенностями фактического состояния диполей – магнитных моментов после прошлого намагничивания. Также на процесс влияют различные примеси, содержащиеся в составе материала. Чем их больше, тем труднее сдвинуть стенки диполей, поэтому остается так называемая остаточная намагниченность.
Что влияет на петлю гистерезиса?
Казалось бы, гистерезис – это больше внутренний эффект, который не виден на поверхности материала, но он сильно зависит не только от типа самого материала, но и от качества и вида его механической обработки. Например, железо переходит в насыщение при напряженности равной 1 э, а сплав магнико достигает своей критической точки только при 580 э. Чем больше дефектов на поверхности материала, тем требуется больше напряженность магнитного поля, чтобы вывести его в насыщение.
В результате намагничивания и размагничивания в материале выделяется тепловая энергия, которая равна площади петли гистерезиса. Также к потерям в ферромагнетике можно отнести действие вихревых токов и магнитной вязкости вещества. Это обычно наблюдается при изменении частоты магнитного поля в большую сторону.
В зависимости от характера поведения ферромагнетика в среде с магнитным полем, различают статический и динамический гистерезис. Первый наблюдается при номинальной частоте напряжения, но с ее ростом площадь графика увеличивается, что приводит и к росту потерь.
Погрешность (точность измерения) терморегулятора.
При преобразовании измеренной температуры в цифровое значение происходит отбрасывание знаков после запятой с понижением точности.
Точность более 0,1 очевидно что не нужна.
Часто в комнатных терморегуляторах выбрана точность 0,5.
Но точность 1 кажется слишком грубой.
Тем не менее встречаются терморегуляторы, у которых не отображаются вообще знаки после запятой.
Ещё заметил что у некоторых терморегуляторов точность значения температуры, участвующего в вычислениях, и точность отображаемого значения различаются.
Другие свойства
Кроме магнитного гистерезиса, также различают гальвономагнитный и магнитострикционный эффекты. В этих процессах наблюдается изменение электрического сопротивления за счет механической деформации материала. Сегнетоэлектрики под действием деформационных сил способны вырабатывать электрический ток, что объясняется пьезоэлектрическим гистерезисом. Также существует понятие электрооптического и двойного диэлектрического гистерезиса. Последний процесс имеет обычно наибольший интерес, так как сопровождается двойным графиком в зонах, приближающихся к точкам насыщения.
Гистерезис в отоплении
Гистерезис определение относится не только к ферромагнетикам, применяемым в электронике. Такой процесс может происходить и в термодинамике. Например, при организации отопления от газового или электрического котла. Регулирующим компонентом в системе является терморегулятор. Но только контролируемой величиной является температура воды в системе.
При ее снижении до заданного уровня котел включается, начиная подогрев до заданной величины. После чего выключается и процесс повторяется в цикле. Если снять показания температуры при нагреве и остывании системы при каждом цикле включения и выключения отопления, то получиться график в виде петли гистерезиса, который и получил название гистерезис котла.
В таких системах гистерезис выражается в температуре. Например, если он составляет 4°С, а температура теплоносителя установлена 18°С, то котел выключится, когда она достигнет значения 22°С. Таким образом, можно настроить любой приемлемый температурный режим в помещениях. А терморегулятор является, по сути, датчиком температуры или термостатом, который включает или выключает отопления при достижении нижнего и верхнего порога, соответственно.
Плюшки для газового котла BAXI (часть 2)
Терморезистор упаковывается в подходящую белую коробочку и вешается снаружи дома так, чтобы на него не попадали прямые солнечные лучи. Белая – для исключения нагрева извне. От стены должен быть небольшой зазор, поэтому закрепить коробочку лучше на кронштейне (или чтобы терморезистор внутри был ближе к передней части коробки). Сам терморезистор можно соединить с кабелем через клеммник под винт, полярность не важна. И коробочку надо загерметизировать, оставив снизу небольшое отверстие для выхода влаги. Производитель ограничивает длину соединительного кабеля до 20м при сечении жиле в 0.5мм2. Соединить с котлом можно и витой парой, взяв пару за жилу, в этом случае длину можно увеличить.
В котле из приборного щитка выходят несколько проводов, 2 красных из них оканчиваются изолированными контактами.
К ним и надо подключить датчик, сняв эту изоляцию и подсоединив через клеммник. Когда котел выключен, то вместо OFF на экране теперь отображается температура с датчика, а когда включен, то по — прежнему отображает температуру теплоносителя, но при нажатии на кнопки регулировки этой температуры, отображается уже номер температурной кривой (без значка «с»).
Гистерезис, насыщение, воспроизводимость, мертвая зона
Гистерезис.
Гистерезис — эторазность значений выходного сигнала для одного и того же входного сигнала, полученных приего возрастании и убывании. Например, пусть показания датчика перемещений при движенииобъекта слева направо отличаются на 20 мВ от его показаний при движении объекта в той же самойточке датчика справаналево. Если чувствительность датчика составляет 10 мВ/мм, ошибка гистерезиса в единицахперемещения будет равна2 мм.Типичной причиной возникновениягистерезиса является трение и структурные изменения материалов.
Насыщение
Насыщение– диапазон выходных сигналов за верхней границей рабочего диапазона обусловленныйнелинейностью преобразования входного воздействия (обычно из-за физических илиэнергетических ограничений собственно функции преобразования). Каждый датчикимеет свои пределы рабочих характеристик. Даже если он считается линейным, приопределенном уровне внешнего воздействия его выходной сигнал перестанетотвечать приведенной линейной зависимости: датчик вошел в зону нелинейности илив зону насыщения.
Воспроизводимость
Воспроизводимость — способность датчика при соблюдении одинаковых условийвыдавать идентичные результаты. Определяется по максимальной разности выходных значений датчика,полученных в двух циклахкалибровки. Обычно выражается в процентах от максимального значения входного сигнала (FS):
Причинамиплохой воспроизводимости результатов часто являются: тепловой шум, поверхностные заряды, пластичность материалови т.д.
Мертвая зона
Мертвая зона — нечувствительность датчика вопределенном диапазоне входных сигналов. В пределах этой зоны выходной сигнал остается почти постоянным (часто равным нулю).
Как настроить терморегулятор?
Для этого вначале каждому пользователю стоит определится, какая температура воздуха будет для него комфортной. Тепловые ощущения каждого человека индивидуальны, как папиллярные линии кожи на пальцах его рук, и зависят от тепловых потерь помещения и его теплоинерционности.
Самым доходчивым примером может послужить настройка терморегулятора электромеханического типа. После выбора температуры с помощью вращающегося колеса, клавиш и шкалы в работу вступает терморегулятор со своим датчиком. Последний отслеживает уровень температуры воздуха или пола и передает эту величину в виде сигнала на регулятор. А он, в свою очередь, по мере необходимости включает или выключает нагревательный прибор либо кабель. Цель — поддержание заданной температуры или ее допустимого диапазона.
Именно электромеханический (непрограммируемый) терморегулятор целесообразен, когда отапливаемое помещение имеет небольшой объем и затраты на энергоносители для него невелики. Поэтому экономический эффект от программирования режимов будет малозаметным. Электромеханические регуляторы — это простые, энергонезависимые устройства, самые доступные по стоимости. С другой стороны, они вносят большую инерционность в процесс регулирования. Для них достижение заданной температуры помещения занимает больше времени, чем у цифровых.
На самом деле все типы терморегуляторов оперируют с температурой уставки. При ее достижении нагревательный прибор отключается от цепи питания и включается только после падения этой величины на размер гистерезиса. Он четко определяет момент подачи питания на нагревательный прибор и ее снятия. Уставка терморегулятора зависит преимущественно от области его применения. Для теплых полов, конвекторов и инфракрасных нагревателей она лежит в диапазоне (0…60), промышленного применения и электрических котлов (-55…+125), систем оттаивания снега (-20…+10) ºС. Отдельные технические решения касаются высокотемпературных процессов.
Гистерезис определяют как разность температур между включением и выключением обогревателя. Гистерезис может быть фиксированным или с возможностью изменения (регулируемым). В последнем случае минимально возможный гистерезис позволяет терморегулятору наиболее точно поддерживать температуру. Но при этом циклы включения / выключения нагревателя будут чередоваться очень часто. Если же гистерезис близок к максимальному значению — точность поддержания температуры снижается. Зато подача / отключение напряжения на теплый пол, конвектор или другой прибор будет происходить значительно реже. Это продлит срок эксплуатации терморегулятора и управляемого им обогревателя. Размер гистерезиса может быть 0,015 ºС для терморегулятора в инкубатор, от 1 ºС и более для систем микроклимата комфортного или производственного назначения, электрических котлов. Элементы программирования имеют терморегуляторы электрических котлов, где есть возможность настроить гистерезис в определенных границах.
Для терморегуляторов, работающих в режиме Охлаждение, нагрузка будет включаться при достижении температуры уставки и выключаться — при повышении ее на размер гистерезиса.
Дополнительные настройки для цифровых терморегуляторов
Для всех терморегуляторов этого типа доступна поправка, призванная скорректировать показания температуры на экране. Вторая группа поправок характерна только для регуляторов со встроенным датчиком температуры. В этом случае на точность показаний терморегулятора влияет его внутренний нагрев. Степень последнего существенно зависит от подсоединенной нагрузки. Поэтому нужно настроить терморегулятор путем внесения значения ее мощности в память устройства.
Важно помнить следующее. Если при калибровке кратковременно отключится питание терморегулятора с последующим восстановлением, то отображенная на экране температура воздуха отличается от реальной на 10 – 12 ºС (в большую сторону). Повторная корректировка произойдет через 50 минут.
Терморегуляторы цифрового типа, управляемые с помощью модуля WI-FI или клавишами имеют блокировку кнопок. Это предотвращает несанкционированную смену настроек режимов работы детьми (в домашних условиях) или при установке устройств управления в местах общего доступа (административные здания и т. д.). Причем настроить терморегулятор на поддержание этой защиты можно с помощью обычных или сенсорных кнопок или дистанционным методом — через компьютер или мобильные гаджеты с доступом в интернет.
При помощи некоторых моделей терморегуляторов можно настроить время (30 минут – 99 часов) задержки включения (подачи питания) отопительной системы или прибора. Какое то время в квартире / доме будут отсутствовать жильцы. Зная ориентировочно период своего возвращения, можно заранее прогреть комнаты для создания комфортных условий.
В приборах управления системами оттаивания снега и наледи имеются функции принудительного и последующего подогрева. Принудительный реализуется при ручном управлении системой оттайки. А последующий прогрев (постпрогрев) требуется для полного удаления осадков со всей площади поверхности, которую датчик осадков не контролирует.
Программируемые терморегуляторы
Отдельно стоит рассмотреть терморегуляторы-программаторы с возможностью введения расписания работы систем обогрева. В таких регуляторах реализовано программирование на неделю вперед. Т.е. каждый пользователь подбирает своему отоплению индивидуальный график эксплуатации, в полной мере соответствующий распорядку жизни человека и его семьи. При этом учитывается порядок чередования рабочих и выходных дней. Возможные режимы «Таймер», «Ручной» и «Отъезд».
К программируемым терморегуляторам terneo относят модели ax, sx, rzx, pro, pro-z и sen. Первые три программируются удаленно, через Wi-Fi, остальные — с помощью кнопок. В режиме расписания «Таймер» можно задать для программатора с кнопок максимум три, а для Wi-Fi — программатора шестнадцать периодов поддержания комфортной температуры в течении суток. В промежутках между ними (т. е. ночью, в рабочее время дня и т. д.) удерживается экономная температура (15 – 16) ºС. Эта величина признана целесообразной с точки зрения расхода энергоносителей и для оперативного возврата к комфортной. Аналогичные температурные параметры поддерживаются в период относительно продолжительного отсутствия людей (режим «Отъезд»). «Ручному» режиму соответствует постоянное поддержание заданного значения температуры. Все это способствует максимально возможной экономии электроэнергии.
Не менее полезными будут настройки проветривания помещения, когда терморегулятор самостоятельно определяет наличие открытого окна или двери и делает получасовой перерыв в работе системы отопления.
В программаторе terneo pro можно активировать предпрогрев для своевременного обеспечения комфорта в помещении. Регулятор анализирует среднюю продолжительность нагрева от экономной до комфортной температуры и откорректирует необходимое время подключения нагрузки.
Для оптимизации расходов на электроэнергию потребителю надо настроить сохранение в памяти терморегулятор графиков статистики энергопотребления (суточных, недельных, месячных или за год). Для части регуляторов доступен более упрощенный вариант — счетчик времени его работы с нагрузкой.