Газовые котлы обеспечивают минимальную стоимость отопления. Однако, подключение газа может занять немало времени. На этот период, обычно, приобретается электрический котел, который после запуска газового используется в качестве резервного.
Даже если функциональный электрический котел приобретается в качестве основного, целесообразно поставить резервным второй, просто и недорогой котел. Он не обеспечитт комфортного регулирования температуры, но позволит спокойно дождаться приезда сервисных инженеров.
Резервный котел запускается в нескольких случаях:
- Остановка основного (газового или электрического) котла (выход из строя или ошибка). Ситуации такие случаются. Электроника и электрика котла состоит из большого количества компонентов.
- Нехватка мощности основного котла, например, при значительном похолодании на улице.
Запуск резервного электрического котла может производится разными способами. Рассмотрим их подробнее. Основной (газовый) котел будем называть «ведущим», а резервный — «ведомым».
Реле аварии на ведущем котле
Пожалуй, самый недорогой вариант резервирования, когда у ведущего котла есть релейный выход «авария». Если ведущий котел уходит в аварию, происходит замыкание/размыкание аварийного выхода и по этому сигналу запускается резервный котел.
Аварийный выход ведущего котла подключается на вход термостата/каскадирования ведомого котла.
Если реле аварии завели на вход термостата/каскадирования ведомого, то при возникновении аварии на ведущем резервный котел будет греть теплоноситель в соответствии с заданным алгоритмом. Например, в режиме управления внешним термостатом могут включаться все ТЭН-ы или нагрев будет идти до максимальной температуры, заданной в соотвествующей настройке.
Такой подход не очень хорош, поскольку в помещении станет жарковато. 🙂 Можно последовательно с входом аварии подключить механический комнатный термостат. В этом случае как только температура в помещении станет выше той, что задана на термостате, он отключится и котел перестанет нагревать. Естественно, такое управление температурой теплоносителя будет очень грубым.
Здесь напрашивается наличие на котле режима «Резерв при аварии»:
- Резервный котел, фактически, выключен: насос отключен, электроника не мониторит температуру воздуха.
- При срабатывании реле аварии на ведущем котле резервный котел запустится и будет удерживать целевую температуру в выставленном на котле по умолчанию режиме. Сразу отмечу, что выбеги насосов на котле будут работать только при режиме управления температурой по воздуху. См. мою статью.
К сожалению, реле аварии есть на очень редких котлах. Поэтому такой вариант резервирования универсальным не назовешь. Хотя это, пожалуй, один из самых бюджетных вариантов организации резервирования.
В данном случае важный момент как решается вопрос с работой насоса. Современные газовые котлы — мини-котельная со встроенным насосом. Насосы на основном и резервном котле должны быть правильно подобраны и гидравлически связаны, чтобы насос одного котла не «душил» насос «партнера».
При возникновении ошибки насос на газовом котле может быть остановлен. В резервных котлах, обычно, нет специального режима работы в режиме резерва, поэтому насос резервного котла, в режиме управления по теплоносителю, будет работать постоянно.
Ведущий котел с цифровой шиной
Более дорогой, но и более надежный и комфортный вариант — использование внешнего GSM контроллера, поддерживающего считывание данных по цифровой шине ведущего котла.
Например, MyHeat Smart поддерживает всевозможные цифровые шины в базовой комплектации, без дополнительных адаптеров. Цена такого контроллера или аналогов порядка 15 тыс. руб. При использовании такого оборудования появляется возможность удаленного управления по Интернет ведущим котлом. Так что такие инвестиции в долгосрочном периоде вполне оправданы.
Схема коммутации довольно простая. GSM контроллер по цифровой шине считывает состояние ведущего котла. Один из релейных выходов контроллера подключается ко входу термостата/каскадирования. Если ведущий котел ушел в ошибку, то скрипт на контроллере запускает резервный котел и управляет им, поддерживая заданную целевую температуру воздуха в помещении или температуру теплоносителя. Естественно, такое управление будет довольно грубым, поскольку управление по входу термостата запускает котел почти на полную мощность.
Более дорогой и сложный вариант, когда резервный котел поддерживает управление по цифровой шине. Тогда к GSM контроллеру докупается адаптер цифровой шины (не все контроллеры поддерживают управление по двум цифровым шинам) и резервный котел подключается по ней. В этом случае управление будет плавным. Например, такой вариант поддерживается контроллером MyHeat Pro.
При управлении системой отопления внешним контроллером можно повесить насос резервного котла на релейный вход контроллера и он будет запускаться только когда ведущий котел встал.
При наличии на резервном котле режима «Резерв при аварии» можно его установить, но вход управления ведущим котлом подключить к релейному выходу GSM контроллера. При появлении аварии на ведущем котле, GSM контроллер замкнет вход ведущего на резервном котле и запустит его в работу. При этом контроллер не сможет управлять температурой резервного котла, но котел будет работать автономно, поддерживая заданную температуру.
Как только ошибка на ведущем котле пропадет, GSM контроллер разомкнет реле подключенно к входу термостата резервного, фактичеки переведя его в режим ожидания.
Независимая работа ведущего и резервного котлов
Итак, механизмы запуска ведущим котлом резервного котла не столь тривиальны/дешевы. Предположим используется параллельная схема каскадирования котлов с гидрострелкой и обратными клапанами в ветках каждого котла, чтобы отсекать проток через отключенный котел. Вот пример:
- Ведущий котел настроен на управление по температуре воздуха. Управление по воздуху нужно, чтобы оба котла замеряли температуру воздуха. Иначе сложнее обеспечить синхронную работу.
- Ведущий котел замеряет температуру по датчику температуры, т.е. не используется грубое управление по механическому термостату.
- Ведомый котел настраивается на управление по температуре воздуха. Только в этом режиме могут работать выбеги насоса, чтобы слегка сэкономить на электроэнергии. См. мою статью с объяснениями почему только в этом режиме возможна работа выбегов.
- Соединения ведущего и ведомого нет. GSM контроллеры не используются.
Задача: обеспечить приемлемое отопление дома в ситуации, когда ведущий котел встал. Ручное переключение затруднительно, например, до загородного дома ехать пару сотен километров. Как решать такую задачу:
- На ведущем котле выставляется необходимая целевая температура воздуха. Например, 22 градуса С.
- На резервном котле в качестве целевой температуры воздуха выставляется температура ниже на несколько градусов, чем целевая температура выставленная на ведущем котле. Например, 17 градусов С.
- Разброс в температурах определяется погрешностями используемых датчиков температуры. Например, широко используемый цифровой датчик DS18B20 может легко дать разброс в 3 — 5 градусов. Скорее всего, придется эмпирическим путем подбирать разницу в температурах.
- Датчики температуры воздуха обеих котлов должны находится рядом.
При нормальной работе ведущего котла (достаточно мощности и нет ошибок) температура воздуха в помещении примерно соответствует заданной. Естественно, будут флуктуации, амплитуда которых определяется алгоритмами котла, точностью измерения температуры и пр.
Резервный котел видит, что температура воздуха в помещении выше установленной у него целевой, поэтому не запускает нагрев и насос остановлен из-за срабатывания выбегов.
Если ведущий котел встал по ошибке, или температура на улице понизилась настолько, что мощности котла стало недостаточно для поддержания целевой температуры, то температура воздуха в помещении начнет падать.
Как только температура упадет ниже целевой температуры воздуха установленной на резервном котле, он запустится и начнет догревать помещение. Собственно, резервному котлу не важно по какой причине остановился ведущий котел. Он о его существовании вообще ничего не знает и не догадывается, что он работает резервным. 🙂
Минус такой схемы работы в том, что целевая температура на резервном котле должна быть существенно ниже целевой температуры на основном котле. Разница градусов 5. Иначе резервный котел будет периодически включаться, помогая ведущему котлу догреть температуру в помещении.
При такой схеме есть неприятный момент, когда в доме в первый момент времени температура ниже целевой, установленной для резервного котла. При включении обеих котлов, они оба начнут нагревать температуру в помещении, поэтому появится расход электроэнергии.
Возможно, для частичного нивелирования такой проблемы полезен был бы режим отложенного старта резервного котла, чтобы не тратить электроэнергию при первоначальном запуске. Но здесь большой вопрос от какого момента отсчитывать начальный запуск? С момента включения котла? Или с момента замыкания входа ведущего на резервном котле? В общем, такая схема запуска выглядит неоднозначно. И здесь есть риск, если ведущий котел при запуске сразу ушел в ошибку и тогда резервный запустится лишь спустя время задержки. Но, скорее всего запуск производится вручную, поэтому о проблемах с ведущим котлом станет известно сразу. А если запуск удаленный, то тогда есть GSM контроллер и можно использовать схему выше.
Если первоначально запускать ведущий котел, вручную или дистанционно, и дожидаться выхода температуры на установленное целевое значение и лишь после этого запускать резервный котел, то никаких проблем с излишним энергопотреблением не возникнет.
Резерв по воздуху
Как вариант, можно добавить в котел режим «Резерв по воздуху». Механизм работы следующий:
- Котел находится в режиме ожидания: насос отключен, ТЭН-ы отключены, электроника замеряет температуру воздуха.
- На котле выставлена целевая температура воздуха, как на ведущем котле.
- Если температура воздуха растет, приближаясь к целевой температуре, резервный котел понимает, что ведущий котел греет воздух и не включается.
- Если температура воздуха остановилась, либо начала падать, то резервный котел понимает, что с ведущим случилась какая-то проблема, либо его мощности недостаточно для нагрева помещения и запускает нагрев, чтобы достичь целевой температуры.
- Здесь есть вопрос с возвращением котла в резервный режим, если ведущий вернулся к нормальной работе. Автоматически это резервный котел определить по датчику температуры воздуха не сможет.
- Возможна модицифкация этого алгоритма, когда в ветку ведущего котла врезается тройник с NTC датчиком. Как только ведущий котел встанет, температура теплоносителя замеренная NTC датчиком начнет падать. Но, нужно понимать, что при запуске резервного котла, нагретый теплоноситель от него, не смотря на наличие обратного клапана, будет подогревать NTC датчик, сбивая алгоритм. Не факт, что будет корректное определение факта, что ведущий котел запустился.
Полноценное каскадирование котлов возможно только при использовании внешнего контроллера с одним датчиком цели. При этом контроллер управляет обеими котлами, оптимально подбирая мощность и промежутки включения, чтобы флуктуации при поддержании температуры в помещении были минмальными.
Реле протока
Использование реле протока для остановки насоса ведомого котла мне в схемах видеть не приходилось. Но, вариант вполне возможный. Если при каскадировании котлов используется параллельная схема подключения котлов, то можно на ветку с ведущим котлом, оснащенную обратным клапаном, установить реле протока. Если насос ведущего котла остановился, т.е. протока нет, то реле протока сработает и запустит насос ведомого котла.
