Что можно приготовить из кальмаров: быстро и вкусно

После ознакомления с различными видами газовых горелок можно с уверенностью принимать решение о выборе именно той горелки, которая подойдет для ваших целей.

Производители бытовых отопительных котлов, постоянно совершенствуя свою продукцию и наделяя ее новыми функциями, одновременно усложняют выбор нужного котла и его наладку. В наибольшей степени это касается котельной автоматики - вот уже и настенные котлы, управлявшиеся раньше с помощью одного потенциометра, теперь нередко поставляются со встроенной погодозависимой автоматикой. Однако более сложная система управления - это всегда и более высокая цена. Возникает резонный вопрос: «Нужно ли это?». Чтобы помочь потребителям ответить на него, попытаемся разобраться в основных функциях котельной автоматики.

Назначение систем управления бытовых котлов - это обеспечение безопасности, правильной эксплуатации оборудования и комфорта для проживающих в доме или квартире. Комфорт в нашем случае - это комфортная температура и отсутствие необходимости предпринимать какие-то действия для ее обеспечения (например, пойти в котельную, покрутить регулятор и т.д.).
Наиболее просто и понятно обстоит дело с безопасностью: встроена ли в котел система управления, или она поставляется отдельно - в ней всегда есть предохранительный ограничитель температуры. Это устройство представляет собой термореле, размыкание контактов которого приводит к прекращению подачи топлива в котел при превышении безопасного значения температуры котловой воды. Срабатывание предохранительного ограничителя температуры - серьезная нештатная ситуация, и ее устранение, т.е. замена или переустановка предохранительного устройства и запуск котла требуют вмешательства специалиста по техническому обслуживанию.
Само собой разумеется, обеспечение безопасности имеет наивысший приоритет среди прочих задач, поэтому верхний предел регулирования температуры котловой воды устанавливается таким образом, чтобы из-за выбега температура она никогда не превышала предельный уровень. О каком выбеге температуры идет речь?
Представьте себе ситуацию внезапного прекращения электроснабжения: горелка отключилась, циркуляционный насос котлового контура остановился. Котел превращается в изолированную систему. В процессе установки в этой системе теплового равновесия температура металла снижается, а температура воды повышается на несколько градусов. Если до этого повышения она была близка к предельно допустимой, то авария котла при отключении электроэнергии гарантирована. Величина возможного выбега температуры зависит от конструкции и материала котла и учитывается производителем автоматики при установлении верхнего предела регулирования температуры воды в котле.
Перейдем к основному назначению котловой автоматики: обеспечению комфортной температуры в отапливаемых помещениях. Как известно, та или иная температура в помещении устанавливается, когда достигается равновесие между тепловыми потерями и теплоотдачей отопительных приборов. При этом для поддержания заданного значения температуры любое изменение теплопотерь, вызванное переменой погоды, должно компенсироваться соответствующей коррекцией температуры теплоносителя либо его объемного потока через отопительные приборы. Наиболее просто эта задача решается с помощью термостатических вентилей, установленных на радиаторах или конвекторах при том, что температура теплоносителя остается постоянной. В этом случае функция котловой автоматики сводится к поддержанию заданной температуры подачи.
Надо сказать, что у большинства бытовых котлов встроенный блок управления и не предполагает ничего большего: температура подачи задается вручную, хотя и поддерживается автоматически. Алгоритм регулирования при этом различается в зависимости от того, какой горелкой снабжен котел: модуляционной, одно- или двухступенчатой. В котлах с одноступенчатой горелкой регулятор температуры работает как пороговый переключатель, который включает и выключает горелку по достижении температурой подачи пороговых значений. Между порогами включения и
выключения задана некая разница - гистерезис включения (рис. 1). Как правило, пороги включения и выключения расположены симметрично по отношению к заданной температуре подачи θ уст так, чтобы среднее значение температуры за продолжительный период совпадало с заданным.
Если объем теплоносителя в системе отопления невелик, а теплопотребление существенно меньше мощности горелки, температура после включения горелки будет расти слишком быстро. Соответственно, возникает опасность слишком частых включений горелки, что может сказаться и на ее ресурсе. Эта проблема преодолевается различными способами. Например, при помощи изменяющейся во времени величины гистерезиса (Ariston): в течение 1-й минуты после включения она равна 8, в течение 2-й минуты - 6, и начиная с 3-й минуты - 4 К.
Алгоритм изменения величины гистерезиса в зависимости от ситуации заложен в автоматике фирмы Kromschröder: на сервисном уровне настройки системы управления можно задать увеличенный гистерезис (до 20 К) и время его действия (до 30 мин). При низких тепловых нагрузках и, соответственно, коротких периодах разогрева котла действует увеличенное значение гистерезиса. Если за заданное время гистерезиса порог выключения не был достигнут, величина гистерезиса автоматически линейно уменьшается до стандартных 5 К.

Принципиально другой подход использован в котельной автоматике Buderus, где применяется алгоритм, названный разработчиками «динамическим переключением». Когда температура подачи, возрастая или уменьшаясь, сравнивается с заданной температурой θуст, система начинает вычислять интеграл функции изменения рассогласования во времени (на рис. 2 - заштрихованная область). Включение или выключение горелки происходит по достижении интегралом заданного значения. Очевидно, что при быстром разогреве котла температура переключения оказывается выше, чем при медленном. Таким образом, порог переключения автоматически подстраивается под характеристики системы отопления и величину теплопотребления.
Алгоритм управления котлом с двухступенчатой горелкой принципиально не отличается от того, что рассмотрен выше, - только порогов переключения, соответственно, в два раза больше (рис. 3).

Наконец, модуляционная горелка дает возможность постоянного пропорционального регулирования температуры подачи, когда величина мощности горелки линейно зависит от величины рассогласования температуры. Однако такое регулирование возможно не всегда, поскольку у многих модуляционных горелок мощность плавно изменяется не от нуля, а от 30-40 % максимального значения. Если же теплопотребление в контуре отопления ниже этой границы, то мы снова сталкиваемся с пороговым регулированием.
До сих пор мы имели в виду, что температура подачи задается вручную потенциометром на панели управления котла и автоматически поддерживается его системой управления. Однако назначение системы отопления - поддержание комфортной температуры в помещении, и логично было бы, чтобы именно эта температура являлась регулируемой величиной. Устройство, поддерживающее заданную температуру в помещении, - комнатный термостат - чаще всего привязано к самому помещению и в основной комплект поставки котла не входит. Однако поскольку регулирование происходит через управление работой котла, будем считать комнатный термостат также элементом котловой автоматики.
Управление работой котла с целью поддержания заданной температуры в помещении может быть осуществляться одним из двух видов регулирования: двухпозиционным (включить-выключить) или непрерывным. В первом случае алгоритм управления такой же, как и для котла с одноступенчатой горелкой. Однако, по сравнению с температурой котловой воды, температура в помещении при включении-выключении котла изменяется значительно медленнее, что может приводить к ее большим выбегам за пороговые значения. Поэтому двухпозиционное регулирование не рекомендуется обычно для систем отопления с котлами высокой (более 25-30 кВт) мощности. Во избежание таких выбегов в автоматике Kromschröder, например, на сервисном уровне может быть задан временной интервал запаздывания включения 2-й ступени (рис. 3), и таким образом, 2-я ступень включается не сразу по достижении порога θвкл.2 , а по прошествии заданного времени. Это дает дополнительную возможность настройки регулятора температуры под характеристики конкретной системы отопления.

При непрерывном регулировании управляющим воздействием служит температура подачи, изменяемая в зависимости от отклонения температуры в помещении от заданного значения (рис. 4). Заданное значение температуры в помещении - это температура, комфортная для пользователя, и она не всегда одинакова - скажем, комфортная температура для сна под одеялом на несколько градусов ниже, чем для утренних или вечерних часов, а днем помещение может пустовать, и поддерживать в нем высокую температуру также не имеет смысла. Само собой напрашивается функция задания и выполнения суточного графика температуры в помещении. Суточное программирование температуры часто возможно для разных - будних или выходных - дней недели, а также для особых случаев, таких как вечеринка или отпуск.
Действительное значение температуры измеряется датчиком, расположенным в одном из помещений дома, которое является эталонным и определяет режим отопления во всех остальных помещениях дома. Однако чем больше остальных помещений, тем менее выполнимой становится задача комфортного отопления путем увязки их в единый отопительный контур, управляемый по температуре в эталонном помещении. Для управления же котлом, греющим воду сразу для нескольких отопительных контуров с разными характеристиками, требуется некий общий для этих контуров входной параметр. Он мог бы вычисляться на основе показаний температуры в эталонных помещениях всех контуров. Однако распространение получило более простое и эффектное решение: использовать в качестве такого параметра температуру воздуха снаружи здания.

И действительно: температура подачи любого отопительного контура, необходимая для компенсации теплопотерь в помещениях, связана с температурой наружного воздуха хорошо известными соотношениями, которые в графическом представлении обычно называются отопительными графиками или отопительными кривыми (рис. 5). Остается только заложить эти соотношения для каждого конкретного контура в алгоритм работы системы управления котельной. В автоматике большинства производителей для этого необходимо выбрать одну из предлагаемых на выбор отопительных кривых, но есть и другие подходы: например, наладчику системы управления Buderus достаточно задать две точки, по которым автоматика вычисляет всю кривую.
Может ли система, управляющая котлом и отопительными контурами по внешней температуре, реагировать на непредвиденные изменения теплового баланса в отапливаемых помещениях, например, из-за открытой форточки, или зажженного камина? В большинстве случаев такая возможность заложена в виде автоматической корректировки (чаще всего - параллельного переноса) отопительной кривой соответствующего контура на основе показаний датчика комнатной температуры. Более того, идя навстречу запросам дотошных пользователей, желающих принимать более активное участие в управлении климатом в доме, многие производители предлагают дополнительно к погодозависимой автоматике еще и комнатный терморегулятор. Заметим только, что при этом всегда есть риск, повышая комфорт в эталонном помещении, снизить его в других комнатах, завязанных на тот же контур отопления. Кроме того, в эталонном помещении нельзя применять терморегуляторы на отопительных приборах, поскольку они представляют собой независимые системы управления с теми же входными и выходными параметрами, что и у котельной автоматики.
К чему все эти сложности? Чем погодозависимое управление лучше элементарной схемы, рассмотренной нами в самом начале - котел «на постоянке» плюс терморегуляторы на всех отопительных приборах?

Сторонники погодозависимой автоматики обычно ссылаются на то, что основную часть отопительного сезона потребность в тепле намного меньше расчетной, поэтому постоянно греть теплоноситель до максимальной температуры - напрасная трата денег. Но ведь денег стоит не температура, а произведенное тепло, и если в двух случаях потребляется одинаковое количество тепла, то, может, и производится одинаковое его количество? К сожалению, нет, поскольку кроме потребления тепла всегда есть еще и его потери, которые тем больше, чем выше температура теплоносителя (рис. 6). Кроме того, КПД котла уменьшается с ростом средней температуры котловой воды. Вот из этих процентов и складывается экономический аргумент в пользу погодозависимой автоматики. Впрочем, при наших внутренних ценах на энергоносители этот аргумент легко бьется аргументом значительно более высокой цены самой автоматики.
Рассмотрим также некоторые функции котловой автоматики, назначение которых - не создавать комфорт, а обеспечивать как можно более долгую безаварийную работу оборудования. Кроме уже описанных способов предотвращения слишком частых пусков горелки, к этой группе функций можно отнести поддержание минимальной температуры котловой воды. Наиболее простой, но, тем не менее, эффективный способ реализации этой функции - так называемая логика насоса, согласно которой при включенной горелке циркуляционный насос котлового контура останавливается всякий раз, когда температура воды в котле оказывается ниже допустимого порога и не запускается до тех пор, пока этот порог не превзойден.
Но не только о котле может заботиться котловая автоматика. Так, некоторые системы управления снабжены функцией предотвращения блокировки насосов и трехходовых клапанов: раз в сутки (пример - котлы Vaillant) или в неделю (Buderus) все насосы в системе включаются на короткое время, и все трехходовые клапаны также на короткое время полностью открываются, после чего возвращаются в состояние, предшествовавшее этой процедуре.
При чтении документации фирм-изготовителей создается впечатление, что разработчики систем управления котлов действуют по принципу: «больше функций - хороших и разных!». Правда, часто оказывается, что под разными названиями кроются одни и те же функции, отличия - только в деталях.

С. Зотов, к. т. н.
Журнал «Аква-Терм» №2 (54), 2010