Как из одноконтурного котла отопления сделать многоконтурный

24 февраля 2021, 19:01

Тот, кто живет в загородном доме, знает, что одной из самых главных задач является задача отопления дома. Для отопления обычно используют так называемые "отопительные котлы", которые бывают электрическими, газовыми, дровяными и смешанными.

Большинство установленных в домах отопительных котлов являются одноконтурными - ибо котлы с двумя и более контурами отопления стоят значительно дороже и имеют слишком большую мощность. Особенно это касается электрических котлов, потому что, как правило, на одно частное владение (если, конечно, вы не олигарх) электрическая компания выделяет мощность 15 кВт. Превышать мощность нельзя. В то же время расчеты говорят, что для нормального отопления зимой 10 квадратных метров дома нужна мощность 1 кВт. Следовательно, суммарная площадь помещений  вашего дома, по идее, не дожна превышать 150 кв.метров, и при этом отопительный котел будет будет забирать всю разрешенную мощность, не оставляя ее ни на свет, ни на телевизор, ни на приготовление пищи.

Вот и получается, что для простого обывателя при покупке котла предел его мощности - 15 кВт. Более мощный котел покупать нет никакого смысла. Ну а котлы до 15 кВт бывают только одноконтурные.

Теперь о контурах. Контур отопления - это совокупность труб и батарей, через которые проходит отопительная жидкость (вода или специальная жидкость) заданной температуры. Если у котла два контура, то он может в один контур посылать, скажем, воду с температурой 65 градусов, а в другой - 80. Или один контур отключить, а второй греть. И т.д.

А теперь представим дом. Например, два этажа. На первом этаже батареи, на втором этаже батареи. Физически они могут образовать два контура (и даже больше, если хочется). Но как вы их к котлу ни подсоедините - хоть последовательно, хоть параллельно - для котла это бдт всё равно один-единственный контур. И сделать на первом этаже батареи попрохладнее, а на втором погорячее вы не сможете. И в результате может получиться так, что на втором этаже будет холодно, а на первом - как в бане. Это не только неприятно по ощущениям, но еще и неэкономно в денежном выражении - электричество-то не бесплатное! Можно, конечно, бегать по этажам и подкручивать краны на батареях, добиваясь равномерного прогрева дома. Но я вам гарантирую - пока вы будете подбирать правильные позиции кранов, зима уже закончится, а вы так и не найдете "правильной комбинации".

Таким образом, встает задача - как разделить один контур отопления на два (или больше), сохранив их подключение к одноконтурному котлу, но при этом обеспечив раздельное управление контурами с целью поддержания заданных температур (для каждого контура своей)?

Первое, что приходит в голову - это поставить запорные краны на контуры первого и второго этажей. Причем, краны не простые, а с электроприводом, которые будут управляться из "Умного дома". Повысилась температура на первом этаже - мы закрыли кран первого этажа, а котёл продолжает греть второй этаж. Понизилась температура на первом этаже - открываем кран...

Но стоп! А кто сказал, что котёл в это время работает? Котёл-то у нас отрабатывает показания датчика температуры, установленном на втором этаже. И если там все прогрето до нужного уровня, то котел просто отключается. И спрашивается - а как нам заставить котёл включиться и протопить только первый этаж? Отрывать от стены на втором этаже датчик температуры и нести его на первый?  

Снова незадача. К сожалению, все известные мне контроллеры управления котлами по цифровой шине (а я знаю таких всего два - это My Heat и ZONT) управляют котлом, исходя из показаний только одного датчика. Даже если контроллер и позволяет объединить несколько датчиков и вычислять по ним максимальное, минимальное или среднее арифметическое значение температуры, то все равно это будет один датчик, хоть и виртуальный, а не физический). Переключить контроллер на "отработку" другого датчика, в принципе, можно - но для этого нужно лезть в "админку" контроллера и менять там настройки. Автоматически, и тем более из-под Home Assistant'а (или другого "Умного дома"), это сделать не получится - API контроллера такие фокусы не позволяет.

Скажем, контроллер заставляет работать котел до достижения температуры, например, 22 градуса. И если соответствующий датчик установлен на втором этаже, то по достижении этих 22 градусов котёл выключится (вернее, контроллер его выключит) - и контроллеру будет глубоко по барабану, что на первом этаже при этом всего, скажем, 16 градусов, и этот этаж неплохо было бы прогреть. То есть получается, что если бы мы каким-то способом передали котлу показания с другого датчика (установленного на первом этаже), то он бы включился и погнал бы горячую воду по трубам. А куда именно гнать, мы можем определить открытием и закрытием соответствующих кранов с электроприводом.

Надо подменить датчик. Контроллер работает с датчиками 1-Wire. Например, "народный" датчик температуры DS18B20 вполне сгодится.

И тут мне приходит в голову идея - а нельзя ли на Arduino (или еще лучше - на ESP8266, чтобы работать в сети через WiFi) реализовать эмуляцию температурного датчика 1-Wire? Оказывается, можно. Более того - имеется готовая соответствующая библиотека OneWireHub, с помощью которой ESP8266 превращается в датчик DS18B20 и воспринимается контроллером котла как таковой. В приложенных тестовых скетчах имеется пример, где вы можете задать нужную температуру, и контроллер ее воспримет.

Осталось дело за малым - научить нашу ESP8266:

  1. получать показатели температуры с реальных датчиков (двух, трёх и т.д.);
  2. переключаться на нужный датчик по нашему желанию.

Для решения п.1 можно, конечно, нагородить радиоканал передачи данных, но можно поступить проще. Если вы занимаетесь "Умным домом", то с вероятностью 90% вы используете MQTT-брокер, в котором скапливаются данные со всех ваших домовых датчиков. Ну вот и будем брать показания с MQTT. В этом нам поможет библиотека EspMQTTClient. А если ваши данные лежат на брокере в формате JSON (скорее всего, так и есть), то вам понадобится еще одна библиотека - ArduinoJson - чтобы легко и просто извлечь значение температуры из payload'а.

Пункт 2 можно, наверное, реализовать как-то более изящно и "научно", но я остановился на самом простом способе - замыкании проводков, подключенных к заданным GPIO, на массу. Если у вас два датчика, то для переключения хватит и одного проводка. Замкнут - передаем контроллер показания датчика температуры первого этажа. Разомкнут - второго. Ну, или как хотите.

Итак, логика работы системы будет такая:

При понижении температуры на первом этаже ниже заданной переключаем наш "виртуальный" термодатчик на датчик первого этажа и открываем кран подачи теплоноситея в батареи первого этажа. Контроллер запускает котел, и первый этаж обогревается. Опустилась температура на втором этаже - переключаем датчик и кран на второй этаж. Требуется отопление сразу двух этажей - не вопрос: открываем оба крана, а какой из датчиков подключен, уже неважно - ведь котел гонит теплоноситель в оба контура. Догрелся какой-то из этажей до заданной температуры - перекрыли его кран, а датчик переключили на другой этаж. Нагрелся и другой этаж - контроллер выключил котел, а мы закрыли второй кран (или не закрыли - тут уже неважно, т.к. котел не работает). 

Вся эта логика несложно реализуется, например, в автоматизациях Home Assistant'а. Для управления кранами понадобится еще один контроллер ESP8266 (наверное, лучше в исполнении Wemos D1 Mini или NodeMCU)  и блок реле. Или многоканальный контроллер Sonoff.

Да, чуть не забыл. Может возникнуть вопрос - а что делать, если нам на разных этажах нужна разная температура? Например, на первом этаже нам нужно поддерживать 21 градус, а на втором 23? Ответ пока такой: до тех пор, пока не найдено более изящное решение, можно одновременно с переключением датчиков посылать контроллеру (через API, а со стороны Home Assistant'а это реализуется через REST-запросы) команду на изменение целевой температуры.


P.S. Ну вот - сложилось какое-никакое решение. Можно почитать здесь.


Все новости мира умных домов - t.me/SprutAI_News или Instagram
Остались вопросы? Мы в Telegram - @SprutAI

Хочешь умный дом но нет времени разбираться?
Посмотри примеры работ и выбери себе интегратора.
  1. (HD_Gluk)
    (HD_Gluk) отредактировано 3 месяца назад
    Комментарий удален
  2. Константин Бродкин (KVBr)
    Константин Бродкин (KVBr) 3 месяца назад

    Уважаемый Игорь, Вы предложили оригинальное решение, но оно, на мой взгляд, основано на ошибочном понимании логики работы контроллера котла и имеет ряд недостатков.

    Для приведенной Вами конфигурации отопительной системы применяют термин "зональное управление". Пример управления через OpenTherm можно посмотреть на Sprut.ai

    • Игорь Бурундуковский (booroondook)

      Почитал. Сложноватое решение, хоть и относительно унеиверсальное. Мне кажется, что мой вариант значительно проще (в том числе, и в реализации). И да, я его смог упростить. В принципе, зачем ESP8266 должна переключаться с одного датчика на другой? Вместо этого можно туда "забить" просто чтение одного-единственного параметра (условной текущей температуры) из MQTT. А уже средствами Home Assistrant'а менять значение этого параметра в зависимости от потребности. По сути - записывать в этот топик показание нужного в данный момент термодатчика. Тогда можно избежать процедуры парсинга JSON и этих самых "проводков" для переключения с датчика на датчик.

  3. Константин Бродкин (KVBr)
    Константин Бродкин (KVBr) 3 месяца назад
    Основная проблема Вашего решения - это скачкообразное изменение уставки комнатной температуры (в терминологии OpenTherm). Контроллер котла управляет температурой теплоносителя (параметр "Целевая температура") в зависимости от уставки температуры и ее измеренного значения по PID-алгоритму. При скачкообразном изменении параметров контроллер будет переводить горелку котла на максимальный режим, чтобы быстро отработать разницу, а это заметно снизит экономичность котла и повлияет на его ресурс. Котлы с интерфейсом OpenTherm имеют управляемую "модулируемую" горелку, которая позволяет экономить энергоноситель за счет установки оптимального режима с наибольшим КПД.
    Программно и электрически Ваше решение жизнеспособно, но с точки зрения взаимодействия с отопительным оборудованием оно не эффективно и "не гуманно".
    При решении задачи зонального управления обогревом котел должен поставлять теплоноситель с температурой, которой будет достаточно для обогрева каждой из зон. При этом котел должен работать в оптимальном режиме (максимальный КПД и минимальный износ). Управление температурой в каждой зоне производится смесителем этой зоны по данным от термостата (может и программного) этой зоны.

    • Игорь Бурундуковский (booroondook)

      Не знаком с OpenTerm - мой котел управяется по EBUS. Хотя, думаю, принципы и там, и там одинаковые.

      Касательно экономичности, "скачкообразности" и КПД котла... Котел электрический, а не газовый - поэтому КПД у него постоянный, вне зависимости от "резкости" или "плавности" включения. Здесь "резкость" включения может сказаться только на всей электросети дома. Но с другой стороны, котел Protherm сам по себе никогда не включается сразу на полную мощность - он сам постепенно в течение минуты включает по одному свои ТЭНы (в моем случае их шесть штук по 2,33 кВт каждый). Поэтому вопрос "плавности включения" решается на стороне котла. В отличе от газового котла, где модуляция горелки может изменяться плавно, электрокотлы (по крайней мере, котлы средней ценовой категории) не умеют "дозировать" мощность ТЭНов - поэтому мощность котла может меняться только ступенчато - по количеству включенных ТЭНов.

  4. Сергей Бабко (Wall)
    Сергей Бабко (Wall) отредактировано 3 месяца назад

    Не удержался, извините.

    Но мне кажется для технического ресурса желательно использовать общепринятую терминологию.
    Двуконтурный котел, это котел имеющий дополнительный проточный водонагреватель, обеспечивающий нагрев воды для ГВС. 
    А уж не как не, два контура для нужд отопления.

    • Игорь Бурундуковский (booroondook)
      Игорь Бурундуковский (booroondook) отредактировано 3 месяца назад

      Не факт. Одноконтурные котлы тоже могут использоваться для ГВС. Просто "второй контур" (для ГВС) образуется путем механического разветвления линии через какой-нибудь трехходовой кран с термостатом, которым управляет котел. В любом случае теплоноситель у них общий, и на возвратном патрубке смешивается.

      • Сергей Бабко (Wall)
        Сергей Бабко (Wall) 3 месяца назад

        Да одноконтурные могут быть использованы и используются для косвенного нагрева воды и как правило не через разветвления и треходовой кран, а с использованием бойлеров косвенного нагрева. . 

        Но я не об этом.

        А о том, что в терминологии одноконтурный и двуконтурный котел используются именно как одноконтурный- используемый для отопления, двуконтурный - для отопления + ГВС.

        Нельзя из одноконтурного сделать двуконтурный котел! 

        Контуров отопления или ГВС можно сделать с любым котлом скольугодно много, но от этого одноконтурный котел не станет многоконтурным!

  5. (Antonio_b10)
    (Antonio_b10) 3 месяца назад

    статья как поиск проблемы которой нет

  6. Павел Ник (bj_tracer)
    Павел Ник (bj_tracer) 3 месяца назад

    логичнее кмк датчиком измерять температуру теплоносителя на месте ветвления на контуры (ну фактически в котле), чтобы термостат поддерживал именно ее, а не опирался на температуру в помещениях.
    для помещений же сделать самостоятельную систему - на каждый контур как минимум управляемый кран, в каждое помещение по 2 датчика, чтобы измерять среднюю Т.

    соотв управлять температурой помещения путем подачи горячего теплоносителя в систему, а не включением\выключением котла. котел сам включится, когда температура теплоносителя снизится до определенного значения.

  7. Жданов Павел (cybercat)
    Жданов Павел (cybercat) 3 месяца назад

    При всем уважении, но неплохо написанный детектив сводится к одной фразе: "поставьте электронные клапаны и подключите их к умному дому". Предположу, что было бы полезно привести конфиги/настройки, по меньшей мере это бы облегчило поиск энтузиастам, нуждающихся в подобном решении.

    • Игорь Бурундуковский (booroondook)

      Ну, начнем с того, что данный "литературный" материал специально создан в категории "блог", а не в категории "статья". Это в статьях вы обычно можете найти рецепты готовых решений. А блог - это лишь размышления о возможностях, какие-то наметки по реализации, поиск оптимального решения (в том числе, и с помощью ваших комментариев).

      Для вас персонально сообщаю - на текущий момент готового решения нет. Равно, как и нет готовых конфигов. Более того - нет еще даже всего необходимого оборудования. Сейчас вот заказал и жду из Китая релейный модуль Sonoff 4CH. Буду делать "кручение кранов" через него. Как реализую - выложу и конфиги, и инструкции.

  8. (RA4LFN)
    (RA4LFN) отредактировано 3 месяца назад
    • Доброго дня! Может кто-то в курсе имею ,Котёл электрический Thermex ORSO 5-12, 220/380 В, 5-12 кВт данная модель идёт без возможности управления выносным термостатом , но при этом имеет разъём для его подключения. По какому протоколу он работает ? Очень хотелось бы его прикрутить к Domoticz на базе Raspberry.
    • Для зонального контро использую Контроллер теплых полов Beok CCT-10 с AliExpress для зонального отопления.
    • Игорь Бурундуковский (booroondook)
      Игорь Бурундуковский (booroondook) отредактировано 3 месяца назад

      Обычно, когда говорят об управлении котлом с помощью термостата, то имеется в виду следующее - у котла есть два  специальных контакта, которые от завода обычно замкнуты перемычкой (грубо говоря - кусовм провода). Если вы эту перемычку разомкнёте (т.е., уберёте этот кусок провода), то ваш котёл выключится (ну, не то, чтобы совсем выключится - просто перестанет греть и прокачивать воду, а индикация на табло вполне может остаться). В-общем, будет нулевой нагрев и нулевая подача.

      Смысл этой перемычки такой - вместо нее вы можете подключить термостат, работающий по принципу простого реле - то есть, замыкание и размыкание контактов. Ни о каком "умном" управлении котлом, плавном нагреве и т.д. речи даже не идёт, управление тупое и примитивное - опустилась температура ниже заданной - замкнули контакты, котел начал греть. Поднялась температура (в результате нагрева) - контакты разомкнулись, котел отключился.

      Прикрутить термостатное управление к "умному дому" - проще простого. Поставьте вместо термостата любое реле, которое можно включать и выключать командами из "умного дома" - и будет вам счастье.

      Только одно предостережение.Изучите документацию на ваш котёл и замерьте напряжение на "термостатных" контактах (как между контактами, так и между каждым контактом и нулевым проводом). Дело в том, что разные производители по-разному рпеализуют эту "термостатную перемычку". Например, у дешевых котлов отечественного производства мне встречался вариант, когда термостатная перемычка тупо размыкала фазовый провод, идущий на нагрев ТЭНов суммарной можностью 3 кВт. Учитывайте этот факт тоже.

К списку блогов

Скидки для сообщества

Z-Wave Ukraine

+380 68 641 9670
Промокод:
Sprut-UA
Размер скидки:
15%

Тематические чаты

Похожие записи

12 сентября 2020, 20:51
Создание при помощи бесплатной программы Sweet Home 3D интерактивного плана помещения для Home Assistant.
16 июля 2020, 15:13
Удобная настройка Home Assistant с помощью packages.
20 января 2019, 17:39
Создание очень бюджетной автоматизации рулонных штор
13 февраля 2019, 22:00
Подключение радио на Xiaomi Gateway к Home Assistant c дальнейшим использованием в автоматизациях
19 апреля 2019, 20:53
Требуется ваше мнение!
06 февраля 2019, 12:02
Автоматизированное открытие/закрытие окна
31 марта 2019, 11:37
Нативный HomeKit датчик температуры и влажности своими руками самый бюджетный вариант.
04 апреля 2019, 12:45
Самое важное из апдейта Home Assistant 0.91-0.91.4 от 03.04.19.
21 марта 2019, 11:59
Самое важное из апдейта Home Assistant 0.9 от 20.03.19.