Водяной теплый пол, защита от перегрева
22.10.2022
Никогда не задумывались, что будет с тёплым полом (бетон или бетон с керамогранитом), если его перегреть? А ведь такое вполне возможно. Результат может оказаться весьма увлекательным. Нет, сам я не пробовал. Пока.
Довелось мне недавно монтировать и запускать систему управления тёплым полом. Поскольку задача была неспешная и можно было немного поэкспериментировать, то решено было делать систему управления тёплым полом на собственной автоматике.
До этого как-то обходились стандартными контроллерами Wolf, но сейчас я решил попробовать свои силы. Для поделок были взяты трёхходовые клапана Danfoss с приводами AMB 162. Приятные привода. Управление на выбор 0-10V / 4-20ma.
В качестве модуля управления 4-20ma были взяты прекрасные модули N4IOA01 по 300 рублей за штуку. Ну и подключены были через стандартный USB-свисток на RS485. Вот прямо бюджетнее уже некуда. Связка, кстати, показала себя достаточно неплохо. Скоро год, как всё работает без единой проблемы.
Ну а дальше всё прозрачно – смесительная группа (трехходовой, насос), датчик температуры на подающей линии и какой-то нехитрый скрипт, который за всем этим следит и по мере надобности открывает/закрывает трёхходовой клапан.
Схема, в принципе, заработала с первой попытки. Всё прозрачно. Про PID-регулятор я в очередной раз помечтал, помечтал, и не стал ничего делать. И так сойдёт.
Но в какой-то момент меня посетила странная печаль… Ведь если что-то с автоматикой пойдёт не так (ну мало ли какой сбой, всякое бывает), то существует вероятность того, что теплоноситель из основного контура может устремиться в трубы тёплого пола всей мощью заданной газовым котлом. И скорее всего, если отправить туда 70-80 градусов, то неприятностей не избежать. А трудов вложено немало и нужно как-то от этого подстраховаться. Понятно, что на автоматике я выставил все возможные защиты. Но если, например, сдохнет (уплывёт) NTC-термистор? И начнёт показывать что-то не то? Такое было со мной уже неоднократно и от цены датчиков это как-то тоже не сильно зависело. И тогда автоматика будет считать, что она всё делает правильно, а бетонная стяжка уже почти будет кипеть. Нужно как-то подстраховаться.
Попробовал найти что-то готовое. Ничего особо внятного у меня не получилось найти. Видимо я опять придумал себе проблему, которой ни у кого нет и пытаюсь её с честью решить. Ну, что же делать. Не впервой.
Была идея поставить биметаллическое температурное реле. Но ставить его просто в разрыв циркуляционного насоса немного страшно. И с мощностью не всё очевидно – выдержит ли он? И последние эксперименты с ними показали, что у них фаза на корпусе, что тоже не сильно помогает в размышлениях. А ставить биметаллическое реле, а после него контактор – тоже как-то криво. Нет, не справился. И регулировки толком нет, и индикации. Нет, плохо.
О! Регулировка и индикация!
Попробую мой любимый термостат. STC-1000. Неплохое вполне решение. У него есть и настройки по температуре срабатывания и индикация. Да и вообще у меня есть их какое-то количество. Они мне пригождались в разных жизненных ситуациях.
В целом – решение нормальное. Его настройки позволят реализовать желаемое. У него можно задать температуру, которую он должен поддерживать и гистерезис. По превышению температуры он умеет включать реле, к которому подключается устройство охлаждения. А при понижении температуры – реле с устройством на обогрев.
Получается, что мне нужно выставить на нём защитную температуру. Ну допустим в 45°С. И гистерезис в 5°. Так, чтобы он выключил отопление (циркуляционный насос) при достижении 50°С, а при падении температуры до 40°С – включил его обратно.
Достал я из заначки STC-1000 и включил его на тест. Выяснилось странное… Он прилично шумит при включении. Явно блоком питания (версия 220VAC). Может быть конденсатор какой-то стух, а может он сразу такой был. Не помню. Обычно я применял их в таких местах, где небольшой шум не играл никакой роли. Что-то я немного расстроился.
Полез посмотреть, где купить новый. Может быть в новом не будет так гудеть блок питания?
И на глаза мне попался другой терморегулятор. STC-3008.
Вот это вещь! Два индикатора, да ещё и разного цвета! Это же можно, получается, визуально следить за температурой подачи тёплого пола и одновременно за температурой обратки. Да ещё и разными цветами. И это за 690 рублей. Прекрасная идея!
Инструкция.
Термостаты быстренько приехали и я взялся за сборку. Отдельно отмечу, что новые STC-3008 абсолютно бесшумны. Не знаю, как пойдёт дальше, но новые они не издают никакого лишнего звука.
На этом этапе мой мозг почему-то переклинило и я решил, что STC-3008 мне не подойдёт. И что для того, чтобы он заработал так, как я хочу – нужно сделать реле нормально замкнутым. Так, чтобы при срабатывании термостата реле не включало нагрузку, а отключало её. Не знаю что это за наваждение, но такое бывает. Большой неожиданностью для меня оказалось наличие подобной технической возможности. Почему-то китайцы, которые проектировали STC-3008 предположили, что такое возможно. Да, они немного сэкономили на клеммниках и реле, но сама PCB-плата позволяет реализовать подобное решение.
Но ладно, потом меня отпустило и я понял, что временное затмение ушло. Перепаял всё обратно и стал собирать дальше.
Но, кстати говоря, нет худа без добра. Как радиолюбитель-самоучка – обнаружил для себя интересную технологию, о которой раньше не знал и не догадывался. При изготовлении печатных плат у меня с завидной регулярностью возникала проблема с сечением силовой дорожки на плате. Это особенно было болезненно при изготовлении плат с силовыми реле. На заводе PCB всегда присутствовало ограничение на толщину дорожки. И оно или упиралось в то, что толщину нельзя сделать больше, чем стандартная или же это можно сделать, то сильно, сильно дороже. Оставалось только увеличивать ширину дорожки. Это не всегда помогало, поскольку на 16-портовой плате достаточно тяжело все дорожки сделать достаточно широкими. В итоге получалось, что хоть реле и может коммутировать нагрузку до 16А, но PCB-плата 16А выдержать никак не могла. Было грустно.
Но это можно достаточно просто решить! И по этому пути пошли люди, которые изготавливали STC-3000. Оказывается, достаточно не делать маску, которая будет закрывать силовую дорожку, а при монтаже элементов – пропаять всю дорожку оловом так, что она получит достаточное сечение. И проблема решена даже при минимальной изначальной толщине дорожки. Вот ведь неожиданное чудо. Буду знать.
А вот тут возник очередной идеологический тупик. Автор STC-3008 (как и STC-1000) явно подразумевал, что данный модуль будет устанавливаться в электрический шкаф путём врезания в стенку. Но мне то нужно будет поставить этот модуль рядом со смесительным контуром. А в этом месте нет ничего похожего на электрический шкаф. И никакого готового решения почему-то нет. Не понятно.
Есть, кстати, решение с названием DTC1110/ DTC2210/DTC2201. Но до них я пока не добрался. Может быть в следующий раз. Но в них меня сильно смутило то, что датчик подключается сверху. Получается, что при попадании воды на контроллер – вода отлично затечёт внутрь. Неожиданное решение.
Но мне нужно как-то вешать STC-3008.
Попробуем. Для начала нужно сделать корпус. Ну хотя бы IP54. За основу возьмём "Коробка распределительная Промрукав (40-0300) для открытой установки 100х100х50 мм 6 вводов серая IP55 безгалогенная". По размеру она вроде как подходит.
Для начала нужно на морде вырезать отверстие 71х29. Тут помог лазерный гравёр. После этого нужно убрать выступающие на дне коробки элементы (для крепления системы уравнивания потенциалов), которые нам не нужны и мешают размещению термостата в коробке. Их удалось выкусить торцевыми кусачками и после этого зашлифовать остатки наждачкой. Получилось как-то очень странно наощупь. Сильно "пыльно". Видимо очень специфичный пластик. Но это легко решилось легким смазыванием дихлорэтаном. Он хоть и не сделал идеальную поверхность, но она стала гладкой и нежной. Рекомендую.
Теперь нужно как-то распределительную коробку закрепить на стене. Наверное на уголок? Берём что-то из запасов и слегка корректируем по размеру.
Теперь нужно как-то совместить одно с другим. С линейкой я не дружу, так что будем делать шаблон. Один шаблон для уголка, второй для монтажной коробки. Что может быть проще?
Засверливаем, нарезаем резьбу (чтобы винты не падали вниз), вырезаем крепления на стену. И вот - это почти шедевр!!!
Статья дополняется...