Сервопривод для коллектора теплого водяного пола: схема подключения, виды, принцип работы

Принцип работы и устройство сервопривода водяного пола

Любой сервопривод, который применяется для систем теплого водяного пола, имеет следующее устройство: пружинный механизм и емкость (сильфон), в которой находится специальная жидкость – толуол. Под воздействием температуры представленное вещество способно расширяться и оказывать давление на шток термического клапана, который, в свою очередь, выдвигается. В этом случае клапан закрывается.

После того как жидкость внутри сервопривода остынет, клапан возвращается в исходную позицию. Остывает устройство гораздо дольше, чем нагревается. Нужно отметить, что есть устройства, которые работают без толуола. В этом случае шток перемещается вследствие нагрева компенсационного термического элемента. Он представлен в виде пружины или пластины, способной вследствие нагрева менять свое расположение.

В верхней части сервопривода можно увидеть специальный выдвигающийся механизм, который не только определяет, как посажен термопривод в клапане, но и может показывать режим работы клапана (включен он или нет).

Индикация положения клапана на сервоприводе и его устройство: 1- Гайка; 2 — Пружина; 3 — Сильфон; 4 — Корпус со светодиодами; 5 — Вспомогательный контакт; 6 — Кабель

Еще сервопривод, который устанавливается на системе теплого водяного пола, обладает специальной защитой от перегрева. То есть в случае превышения допустимой температуры благодаря встроенному механизму выключения питания приспособление перестает работать. Подключать такие устройства можно как на отдельный термостатический клапан, так и на клапан коллектора.

В зависимости от того, какими техническими параметрами обладает помещение, в котором будет оборудован водяной теплый пол, можно использовать сервопривод, работающий от переменного или постоянного тока. Подробнее о его работе расскажет в видео Дмитрий Шумаков:

Принцип работы сервопривода

Через нихромовый нагревательный элемент проходит электрический ток за счет чего происходит расширение жидкости (толуола) в сильфоне. Именно из этого состоит принцип действия сервопривода для теплого пола. Сервопривод для теплого пола состоит из пружинного механизма и емкости, в которую помещена специальная жидкость. Эта жидкость под воздействием температуры расширяется и оказывает воздействие на шток, который выдвигается и давит на шток термоклапана. Клапан автоматически оказывается закрыт. Под воздействием напряжения происходит нагрев и расширение жидкости. То есть у данного сервопривода отсутствует электромагнитный мотор. Использованная сила происходит от расширения жидкости под действием температуры. Такой привод называется термоприводом. Поэтому при подаче напряжения на сервопривод клапан закрывается только через некоторый промежуток времени, потраченный на прогрев жидкости. Данное время варьируется от 1 до 3 минут.

При отсутствии напряжения сервопривод остынет и клапан вернется к исходному положению. Остывание аппарата занимает времени намного дольше, чем его нагрев.

Существуют сервоприводы для теплого пола, не имеющие жидкости для расширения. Механизм такого привода состоит в перемещении штока за счет нагревания компенсационного термоэлемента. Термоэлемент представляет собой пластину или пружину, изменяющую при нагреве свое положение.

Сверху у сервопривода расположен выдвигающийся механизм, который необходим для следующего. Он определяет посадку привода в термоклапане и показывает режим клапана: Вкл./Выкл.

Сервопривод для теплого пола имееет защиту от перегрева и встроенный механизм отключения питания. Данные приводы подключаются на термостатический клапан коллектора или отдельный термостатический клапан.

Подключение сервопривода

Еще до начала монтажа нужно установить, с каким термостатом будет работать сервопривод. Если с помощью термостата осуществляется контроль всего лишь над одним водяным контуром, между обоими приборами устанавливается прямая связь посредством проводников.

Если же используется так называемый мультизональный термостат, контролирующий сразу несколько участков, то его соединение с каждым сервомотором осуществляется через специальный коммутатор теплого пола. С его помощью различные устройства подключаются и соединяются между собой в единую цепь.

Коммутатор выполняет не только связующую и распределительную функции, но и служит предохранителем. Если положение всех отсекающих клапанов будет закрытым, коммутатор автоматически выполнит отключение питания циркуляционного насоса. Это особенно удобно, когда в работе теплых полов принимает участие автономный автоматизированный газовый котел.

Водяной теплый пол является новым и современным видом отопления. Данная отопительная система устанавливается в различных помещениях как жилого, так и бытового предназначения.

Водяные теплые полы представляют собой довольно сложную отопительную систему, которая состоит не только из нагревательных элементов труб.

В ее состав входит важнейший распределительный орган – коллектор, который в свою очередь также оборудуется рядом важнейших устройств, одним из которых является сервопривод для теплого пола.

Комплектация коллекторных групп

К коллектору присоединяется группа для теплого пола – совокупность различных элементов и оборудования. В прямой зависимости от комплектации находится цена на коллектор. Для удобства можно разделять комплектацию на четыре группы — от самой простой к самой сложной:

Самый простой в сборе вариант – коллектор с выходами под евроконусы. По сути это обычный патрубок с внешними и внутренними резьбами, к которым подсоединяют трубопровод. Его можно сделать самостоятельно, но для применения в системе теплого пола необходимо будет докупить остальные элементы узла.
Следующий вариант — выходы коллектора оборудованы вентилями регулировки потока, которые стоят на месте подключения трубопроводов контура. Этот популярный вид коллекторов в основном произведен в Китае. Встречающаяся проблема в таких вентилях — подтекающие ручки регулировки. Избавиться от проблемы можно, заменив уплотнительные кольца. Эта коллекторная группа не рассчитана на установку дополнительных элементов. Применять такой коллектор можно в системах с одинаковыми контурами без автоматического регулирования температуры.
Еще более дорогой коллекторный узел для теплого пола — когда на выходах установлены регулировочные вентили оборудованные сервоприводами. Они могут работать с термостатами. Также, в комплектации предусмотрены фитинги для присоединения труб из полипропилена. Цена такого коллектора сильно зависит от производителя и вида сервоприводов.
Самый полный вариант состоит из подающего коллектора с расходомерами для теплого пола и обратного с сервоприводами. Применяют такие группы при разнодлинных контурах отопления, где отрегулировать подачу теплоносителя вручную не представляется возможным. Расходомер для теплого пола дает возможность отстроить отдельно каждый контур.

Подающий коллектор должен располагаться выше обратного. Это поможет избежать нагрева элементов, установленных на обратке, например, термостатических головок, что приведет к неправильному функционированию всей системы.

Если стоит задача разработать систему отопления с максимальной эффективностью, независимо от ее сложности, рекомендуется применение сервоприводов для регулировки температуры теплоносителя.

Преимущества использования систем автоматики для теплого пола:

После установки блоков управления теплым полом режим их работы оптимизируется с учетом заданных пользователем параметров
Прямая экономия энергоресурсов, так как без автоматики обогревательные устройства работают непрерывно, что далеко не всегда требуется их владельцу
Обеспечивается защита напольных покрытий, так как они плохо выдерживают значительные перепады температуры и могут попросту растрескаться. Автоматика позволяет установить верхнюю границу температуры и тем самым предотвратить деформацию отделочных материалов.
Обеспечивается комфортное управление и контроль параметров теплого пола. Автоматика теплого пола позволяет один раз выставить необходимый температурный режим и в дальнейшем не вмешиваться в работу оборудования. А с помощью беспроводного управления теплым полом контроль за работой системы отопления и изменение ее настроек становятся доступны даже с мобильных устройств — удаленно по сети Интернет. Для этого требуется лишь установить специальное приложение от производителя и зарегистрироваться на его сайте.

Обзор популярных моделей сервоприводов

Сервоприводы для водяного теплого пола выпускаются разными производителями. Каждая модель имеет свои особенности.

Сервопривод для отопления

VALTEC

VALTEC – это производитель приборов для устройства водо- и теплоснабжения для дома. Над созданием продукции совместно работает группа из российских и итальянских специалистов. VALTEC выпускают следующие приводы для обеспечения регулировки работы отопительной системы напольного типа:

Комбинированная система отопления VALTEC

TE3042.A. Относится к группе нормально открытых. Предназначены для управления клапанами климатических систем по командам, которые будет задавать термостат, контроллер или ручной переключатель. Мощность устройства – 2 Вт, сечение проводника – 0,75 кв. мм. Присоединительный размер составляет М30х1,5;
TE3061.0. Это электротермический прибор нормально закрытый. Предназначен для трехходовых клапанов. Работа устройства возможна благодаря температурному расширению жидкости – толуола. Мощность привода – 2 Вт, сечение проводников – 0,22 кв. мм;
TE3041A.0. Устройство работает благодаря наличию в корпусе жидкости, которая расширяется под воздействием температуры. Относится к группе нормально открытых. Подключение к клапану происходит через переходник, который входит в комплект. Мощность агрегата – 1,8 Вт, сечение проводников – 0,75 кв. мм.

Watts

Watts – это ведущий мировой производитель отопительной техники разного формата. Отличается высоким качеством, демократичной ценой и эффективностью. Сервоприводы от Watts – это модели с электромагнитным двигателем. Популярные серии:

Технические характеристики электротермического сервопривода WATTS

22С. Устанавливается на вентиле обратного трубопровода и регулирует подачу теплоносителя в систему напольного отопления. Мощность составляет 2,5 Вт. В зависимости от модели в серию 22С входят устройства нормально открытые и закрытые. Класс защиты – IP44;
22СХ. Относятся к электротермическим приборам для обеспечения эффективной работы водяного теплого пола. Существуют модели нормально закрытые и открытые. Уровень потребляемой мощности в нормальном режиме работы – 1,8 Вт. Рабочая температура жидкости в системе – +110°С;
26LC. Электротермические приводы для коллектора. На корпусе размещается светодиодный индикатор, который указывает на его режим работы. Если загорается зеленый – на привод подается напряжение, синий – прибор открыт.

REHAU

Приводы для регулировки работы водяного теплого пола от немецкого производителя. Сочетают в себе инновационные разработки и проверенное годами качество. Самые популярные модели от REHAU:

UNI на 230, 24 В. Монтаж устройства происходит на вентилях коллекторной группы при помощи специального адаптера. Относится к приборам нормально закрытым. Контроль над работой привода осуществляется через индикатор. Присоединительные кабели сечением 2х0,5 кв. мм;
привод 230, 24 В. В обесточенном состоянии вентиля находится в закрытом состоянии. Для контроля функционирования устройства на корпусе размещается световой индикатор.

Таблица характеристики сервоприводов Rehau

LUXOR

Итальянская компания LUXOR специализируется на производстве водозапорной арматуры и систем для регулировки температуры отопительной системы для дома. В составе устанавливаемой коллекторной группы будет присутствовать привод SM 1347. Он предназначен для регулирования температуры подаваемого теплоносителя для теплого водяного пола. Основные технические характеристики прибора:

питание – 24 В;
Коллекторная группа системы отопления и теплого пола Luxor
работа устройство обеспечивается шаговым двигателем. Его управление – электронное;
на корпусе присутствует светодиодная индикация, которая указывает на режим работы;
монтаж происходит в прямом положении – вертикальном или горизонтальном;
максимальная температура в системе – +100°С;
кабель длиною 1,5 м;
температура хранения прибора – от 0 до +50°С;
корпус изготовлен из синтетических материалов. Его цвет – серый;
наличие гарантии – 2 года.

Независимо от выбранной модели, монтаж сервопривода и его эксплуатация должна проходить в соответствии с рекомендациями от производителя. С ними можно ознакомиться в инструкции к прибору. После установки привода и всех элементов системы приступают к их использованию после полного тестирования.

Виды сервоприводов для коллектора теплого водяного пола

В зависимости от состояния горячей воды (теплоносителя) на момент отсутствия напряжения, различают сервоприводы нормально открытые и нормально закрытые.

Нормально открытый сервопривод – устройство обеспечивает продвижение теплоносителя в обычном состоянии. Т.е. при отсутствии напряжения внутренний клапан находится в состоянии «Открыто».

Нормально закрытый сервопривод – устройство, у которого обычное состояние клапана находиться в режиме «Закрыто», следовательно, при отсутствии напряжения, теплоноситель не поступает.

Существует еще один вариант устройств, в которых нормальное положение можно устанавливать в зависимости требований системы. Универсальный, переключающийся электропривод теплого пола позволяет менять состояние «Нормально открытый» на «Нормально закрытый».

Принципиальные отличия и рекомендации к применению у разных типов сервоприводов

Сервоприводы для теплого водяного пола бывают 2 типов:

Нормально открытый. Изначально кран, которым он управляет, будет открыт. При отсутствии питания на приводе теплоноситель циркулирует свободно через устройство;
Нормально закрытый. Соответственно, изначально кран будет закрыт. Нет питания — теплоноситель не проходит через него.

Бывают сервоприводы, где можно выбирать положение по умолчанию. Их называют универсальными или переключающимися. При выборе конкретного типа нужно знать, в каком из положений большую часть времени необходимо находиться крану. Если циркуляция теплоносителя предполагается постоянной, рекомендуется выбирать нормально открытый тип устройства.

Если в вашем регионе бывают продолжительные морозы, необходимо выбирать только нормально открытый тип сервопривода. Так как при отсутствии или сбоях электропитания, а также при поломке привода, циркуляция теплоносителя не нарушится и пол будет горячий, пока подается горячая вода от котла.

Нормально закрытые устройства применяются в регионах с мягким климатом, где прекращение подачи теплоносителя в систему не будет иметь негативных последствий. Среди моделей обоих типов бывают сервоприводы с плавной регулировкой. Применять их рекомендовано, когда по проекту необходимо количественно дозировать подачу теплоносителя.

Функциональные основы и базовые разновидности коллекторов

Схема работы коллектора для теплого пола достаточно проста. Теплоноситель от котла отопления поступает в подающий распределитель. Его рекомендуют размещать сверху (над возвратной гребенкой), однако, в зависимости от местных монтажных особенностей, а также разновидности подключаемого смесительного узла, он может устанавливаться и внизу. Корпус коллектора имеет от двух и более ответвлений, оборудованных соответствующей запорно-регулирующей арматурой. По каждой из веток теплоноситель перенаправляется в определенные трубопроводы ТП. Выходной конец трубной петли замыкается на возвратной гребенке, направляющей собранный общий поток к котлу отопления.

Очевидно, что в самом простом случае коллектор для водяного теплого пола представляет собой кусок трубы с неким количеством резьбовых отводов. Однако, в зависимости от того какую конечную комплектацию он получит, сложность его сборки, настройки и стоимость могут изменяться в разы. Рассмотрим для начала наиболее популярные базовые модели распределителей для водяного ТП.

С фитингами для подключения контуров

Одной из самых бюджетных, но полностью готовой к использованию является гребенка с входной/выходной резьбами и фитингами для подсоединения металлопластиковых или труб из цельносшитого полиэтилена. Одна из таких моделей изображена на фото ниже.

Рисунок 2.

С интегрированными кранами

В минимальной комплектации можно также встретить коллектор на теплый пол оборудованный двухходовыми шаровыми кранами (Рис. 3). Такие устройства не предусматривают поконтурную регулировку – они рассчитаны только включить или выключить отдельные отопительные ветки. Учитывая, что система теплый пол приобретается и устанавливается для повышения комфорта проживающих, который обеспечивается точной подстройкой системы, целесообразность использования таких гребёнок имеет сугубо выборочный характер. На фото представлен подобный коллектор на три контура с интегрированными двухходовыми шаровыми кранами.

Приобретая указанные бюджетные варианты распределителей, следует учитывать, что их использование требует фундаментальных знаний, а также большого опыта в монтаже систем отопления. Кроме того, закупочная экономия является довольно условной, так как всё дополнительное оборудование придется докупать отдельно. Практически упрощенные коллектора для теплого водяного пола без доработки подходят только для вспомогательных систем на одну-две петли небольшой протяженности. Годятся они и для нескольких контуров, но имеющих идентичные тепловые и гидравлические характеристики. Ведь конструкции таких гребенок не предоставляет технической возможности установки контрольно-регулирующего оборудования непосредственно на каждую ветку.

Рисунок 3.

С регулировочными вентилями

Следующий уровень, как по стоимости, так и по функциональности – это распределительный коллектор для тёплого пола с регулировочными вентилями. Такие устройства, эксплуатируясь в ручном режиме, уже могут обеспечить настройку интенсивности подачи теплоносителя по отдельным отопительным контурам. Для них в большинстве случаев существует техническая возможность установки на них вместо ручных вентилей исполнительные устройства с сервоприводами. Приводы могут подключаться либо непосредственно к электронным термодатчикам, установленным в помещениях, либо к центральному программируемому устройству контроля. На рисунке 4 показан пример гребенки с регулировочными вентилями.

Рисунок 4.

Сборка из подающего и обратного коллекторов

К эконом варианту коллектора для теплого водяного пола относятся также и спаренные сборки из подающего и обратного распределителей (Рис. 5). В них уже могут быть предусмотрены дополнительные монтажные отверстия или установлены краны Маевского, группы безопасности, быстроразъемные резьбовые «американки» для удобства подключения к первичным контурам отопления или смесительному узлу.

Рисунок 5.

Принцип работы устройства

Действие регулятора базируется на принципах расширения жидкости сильфона в момент протекания тока через интегрированный элемент нагрева. При этом рабочая жидкость должна быть особой – как правило, это толуол. При такой конфигурации теплые полы водяные в частном доме могут контролироваться в автоматическом режиме, если правильно организуется взаимодействие между отдельными компонентами системы. Сами производители считают оптимальной схему работы, при которой теплый пол управляется по температуре воздуха до того момента, пока уровень его теплоотдачи соответствует нормативному показателю, то есть комфортному для пользователя.

Заслуживает внимания и другой алгоритм работы теплого пола – с радиатором. Достоинства такой конфигурации очевидны, поскольку будет увеличена теплоотдача и сокращено время на обогрев

Если отбросить затраты на электроэнергию, то следующим по важности недостатком этой системы будет дисбаланс в рабочей нагрузке двух обогревателей. Для сокращения этой разницы тоже может применяться сервопривод для теплого пола

Принцип работы, основанный на регулировании температуры поверхности по воздушной среде, в данном случае будет уместен. При низкой температуре радиаторы будут активизироваться исключительно в моменты недостаточной теплоотдачи напольного обогрева. И напротив, когда отдача тепла основной системы будет превышать заданный режим, радиатор автоматически отключится.

Сервоприводные модификации линейного движения

Линейного движения сервопривод — что это? На самом деле указанное устройство является регулятором с обратной связью. На сегодняшний день модели очень востребованы. Для различных систем отопления они подходят идеально. Конвертеры в них чаще всего используются на три контакта. Статорные коробки устанавливаются различной мощности. Двигатели могут использоваться только синхронного типа.

В противном случае блоки питания не выдерживают предельного напряжения. В качестве приводов в данной ситуации применяются редукторные коробки. Для передачи крутящего момента от двигателя используются шестерни. Да сегодняшний день на рынке представлено множество модификаций с выходным валом. В данном случае регулировать скорость оборотов можно при помощи котроллера. Также следует помнить, что в устройствах имеются специальные платы. Устанавливаются они с маркировкой Р20. Смена режима в данном случае производится за счет контроллера. Роторные модификации сервоприводов в наше время встречаются довольно редко. Используются они чаще всего для управления станками.

Виды, технические характеристики, отличия

На сегодняшний день, существует несколько видов сервомоторов. Наиболее используемые механизмы можно представить по способу их действия следующим списком:

механические;
электронные;
электротермические;
дистанционные.

Механические

Самый простой прибор для управления. Он не представляет сложный механизм. Для регулировки степени нагрева нужного контура достаточно будет повернуть рукой головку прибора на возвратной гребёнке влево или вправо соответственно для увеличения или уменьшения нагрева петли тёплого пола. Устанавливать ручной вентиль целесообразно там, где система отопления состоит из 2 – 3 контуров и особая автоматика не требуется.

Последующая настройка не требуется так, как регулировка происходит автоматически. Одним из достоинств механического приспособления является невысокая стоимость и долгий срок службы. К недостаткам можно отнести то, что отсутствует возможность программирования работы сервопривода коллектора для тёплого пола. Поэтому, покидая жилище, хозяин должен устанавливать необходимый температурный режим вручную.

Электронные

Электронные модели оснащены жидкокристаллическими дисплеями, на которых отображаются этапы работы сервоприводов.

Это можно делать, как автоматически, так и вручную.

Электротермические

Приборы данного вида являются двухпозиционными исполнительными механизмами в автоматизированных системах тёплых полов. На корпусе сервопривода расположены два светодиода. Зелёный свет горит при подаче напряжения на привод, синий индикатор загорается, когда клапан открыт. Если питание отключено, оба индикатора гаснут.

Дистанционный

Главным отличием от других моделей дистанционный сервопривод можно программировать онлайн. Сервопривод имеет два датчика, которые отслеживают изменения температуры снаружи и внутри помещения. Дистанционные приборы имеют 9 режимов эксплуатации. Помимо этого, регуляторы способны выдавать информацию на дисплей термостата о количестве потреблённой электроэнергии.

Кроме этого, существуют приводы закрытого и открытого типа. Первые находятся в закрытом положении по умолчанию, а вторые практически всегда открыты.

Подробнее о конструкции

Сервоприводы по конструкции возможно поделить на 2 группы устройств – электромеханические и электротермические. В первых употребляется механическое зацепление чтобы привести в движение какую-то деталь. В электротермических устройствах вместо этого употребляется свойство жидкости (газа, жёсткого вещества) изменять количество при нагревании, их и применяют в системах отопления.

При выборе конкретной модели необходимо знать применяемые обозначения, смогут видеться такие варианты как:

нормально открытый/закрытый;
напряжение 230 либо 24 В.

С напряжением все ясно – 230 В подразумевают питание устройства от сети, а 24 В – от батареек. А вот открытый/закрытый напрямую связаны с режимом работы и сферой применения прибора.

нормально закрытый тип при замыкании цепи пускает воду по участку трубы, как раз таковой тип и употребляется в отоплении помещения;
нормально открытый – напротив, при замыкании цепи перекрывает движение вещества по трубе, такие устройства употребляются по большей части в кондиционерах, холодильном оборудовании.

Устройство и принцип действия

Основным элементом этого устройства возможно назвать герметичную камеру с гофрированной стенкой. В данной камеры может находиться газ, жидкость, или жёсткое вещество – при нагревании оно будет изменять размеры сильфона (герметичной камеры) и регулировать ток вещества по трубе.

На протяжении работы термостат, расположенный в любой точке помещения сигнализирует сервоприводу о том, что температура превышает оптимальную. Цепь замыкается и через него начинает течь ток.

Наряду с этим происходит нагрев сильфона и его удлинение. При удлинении сильфон начинает давить на шток клапана, уменьшая проходное отверстие в трубе.

Конструкция подпружинена, так что по окончании того, как цепь снова разомкнется и сильфон остынет, пружина вернет толкатель в исходное положение, а проходное отверстие увеличится в размерах.

Особенности установки

При независимой установке сервопривода инструкция будет выглядеть следующим образом:

вначале в комнате устанавливается термостат – он будет фиксировать изменение температуры воздуха;
после этого устанавливается двух- либо трехходовой клапан (изюминки каждого из видов клапанов рассмотрены ниже);
конкретно на клапан устанавливается сервопривод и соединяется с термостатом. На устройство подается питание.

В случае если все работы по подключению выполнены верно, то на головке сервопривода должен загореться светодиод, по его цвету возможно делать выводы о положении:

светло синий цвет показывает, что сейчас устройство обесточено, другими словами оно будет в открытом состоянии;
зеленый индикатор информирует о подаче напряжения на устройство, другими словами сервопривод закрыт.

Применение двух- и трехходовых клапанов

Сервопривод может употребляться с двух-, трех- и четырехходовыми клапанами. В системах отопления значительно чаще употребляются первые 2 типа клапанов.

Двухходовые клапаны с сервоприводом, в большинстве случаев, устанавливаются перед радиаторами. Такое устройство имеет лишь вход и выход, а изменение проходного отверстия разрешает регулировать прохождение теплоносителя через клапан. Установка регулирующего устройства выполняется своими руками.

Трехходовые предоставляют значительно больше шансов. Установка сервопривода разрешает не только регулировать ток теплоносителя через него, но и при необходимости изолировать отопительные контуры друг от друга.

При терморегулировке сервопривод на 3-ходовом клапане может, к примеру, организовать подмес в подающую трубу воды из обратки. Это дает 100%-ную гарантию, что через чур тёплый теплоноситель не попадет в отопительный прибор.