Resumo do controlo de caldeiras – controlo de calor

O aquecimento é um dos sistemas mais importantes para assegurar não só o conforto mas também a vida no edifício. Uma grande parte dos custos de construção é gasta na concepção e instalação de sistemas de aquecimento e água quente. Os custos operacionais também são baixos. No entanto, quanto mais complicado for o sistema de aquecimento, mais formas de reduzir os custos operacionais sem qualquer perda de conforto.Os controlos das caldeiras são um complexo de vários componentes electrónicos. Tomemos como exemplo os componentes básicos para o controlo de caldeiras a gás.Limitar-nos-emos às que são necessárias para a regulação: As características que são importantes para o utilizador não são os sistemas em si e os detalhes da sua concepção, mas as características que estão disponíveis para o utilizador.

MÓDULO DE CONTROLO CENTRAL

O nome do dispositivo difere de fabricante para fabricante, mas a questão é a mesma: faz o sistema de aquecimento funcionar. A disponibilidade e o número de outros elementos depende da complexidade do sistema, mas o módulo central deve estar presente em qualquer caso – é o “cérebro” do sistema. É aqui que os outros componentes estão ligados: sensores, reguladores, dispositivos de segurança e controlo.

Na maioria das caldeiras de parede e de chão, o módulo de controlo é montado directamente no aparelho. Em muitos casos, o módulo está também convenientemente localizado fora da sala da caldeira, na parede ou na sala, utilizando a cablagem adequada barramentos .

O que tal módulo deve “saber? Depende das suas necessidades. Conjunto mínimo – controlo do queimador, sistemas de segurança, controlo de pelo menos um circuito de aquecimento e regulação da temperatura desejada. Mas apenas algumas caldeiras de parede de baixa potência penduradas a gás “para uma ou duas salas” têm tal conjunto de funções. Para aplicações mais complexas, é também necessário um módulo mais complexo. Sem entrar em detalhes técnicos, listaremos as principais tarefas e dispositivos que, em teoria, podem ser ligados ao módulo.

O sistema de aquecimento pode ser de baixa ou alta temperatura ou combinado , um ou mais circuitos, com diferentes bombas para bombear fluidos, uma variedade de sensores de controlo nem sequer nos debruçaremos sobre estas características: o número e tipo de elementos depende da concepção e características da caldeira, do queimador e do próprio sistema . É realista ligar sensores adicionais e reguladores de sala, que serão mencionados mais tarde. Muitas vezes é utilizado um sistema de AQS em conjunto com um sistema de aquecimento; menos frequentemente, são utilizados geradores de calor adicionais, tais como colectores solares, bombas de calor ou permutadores de calor. Deve também ser controlado ou pelo menos coordenado.

É evidente que o nível de sofisticação do módulo de controlo varia em todos estes casos. Num sistema de aquecimento simples provavelmente nunca precisará de funções desnecessárias; num sistema mais complexo poderá precisar de outros dispositivos para além dos acima listados. Mesmo para caldeiras suficientemente pequenas, por vezes os fabricantes oferecem pelo menos dois tipos de módulos de preços, o primeiro – para tarefas mais ou menos típicas, o segundo – mais complexo e mais caro, claro . Os modelos mais complexos estão equipados com saídas adicionais para a ligação de vários dispositivos, especialmente módulos de controlo adicionais. Desta forma, pode construir um sistema de qualquer complexidade que necessite.

Os sistemas de aquecimento em cascata são caracterizados pela utilização de módulos de controlo em cada caldeira. Um módulo mestre é normalmente definido como o mestre do sistema, os outros são definidos como escravos. Os módulos escravos podem normalmente ser iniciados sem um painel de controlo: cada caldeira não requer operação manual e um módulo mestre pode gerir o sistema.

Todos os elementos dos sistemas de controlo de caldeiras comunicam entre si através de barramentos, embora também seja possível a comunicação via rádio. Os protocolos de comunicação dos vários fabricantes variam, razão pela qual é mais fácil confiar no funcionamento conjunto de todos os dispositivos do sistema se os elementos forem encomendados e instalados por um fabricante e uma empresa de manutenção. Nem sempre é possível combinar dispositivos de diferentes fabricantes.

MÓDULOS DE CONTROLO DA SALA

Numa habitação com várias divisões, um único módulo pode muitas vezes ser insuficiente para configurações de conforto. Pelo menos faz sentido acrescentar mais alguns nas principais áreas de vida. Isto é feito ligando os controladores da sala a um módulo mestre através de uma ligação por cabo ou rádio. Estes são de facto os mesmos módulos de controlo mas com menos funções.

A opção mais simples é um termóstato de ambiente. Um simples “botão. O principal inconveniente é a inércia do sistema de aquecimento: o processo de mudança de temperatura leva até várias horas. A maioria dos reguladores de espaço são mais complicados do que a maioria dos canalizadores. Estes podem normalmente ser programados para controlo automático da temperatura de acordo com um programa pré-definido que também é seleccionado sem ir à unidade central de controlo e permitem o controlo manual.

SENSORES DE TEMPERATURA

O principal objectivo da complexidade de qualquer sistema de aquecimento é proporcionar o máximo conforto com um gasto mínimo de energia térmica. Estes requerem sensores de temperatura. Desta forma, é realista programar o sistema de regulação automática.

Existem três tipos de controlo: “segundo a água”, “segundo a temperatura” e “segundo as condições meteorológicas”. Quanto mais possibilidades de controlo, menor é o consumo de calor, maiores são as condições de conforto, mas também maior é o preço do sistema.

Não consideramos os sensores de temperatura para os circuitos de aquecimento e AQS – estão mais relacionados com o sistema de controlo de caldeiras. É também óbvio que, para fornecer água a uma dada temperatura, necessitará de actuadores: bombas e reguladores de capacidade em cada circuito.

O método de controlo mais simples – “por água” – é utilizado em todos os apartamentos urbanos com aquecimento central. Os radiadores são fornecidos com água de uma dada temperatura; em teoria, existe um regulador torneira em cada radiador, mas na prática, ninguém lhe toca. Existe, claro, um sistema de controlo na central de aquecimento, mas praticamente não há feedback da caldeira para os ocupantes; a temperatura da água é fixada centralmente e não pode ser ajustada pelo ocupante. Mesmo que ele comece a ligar à empresa de manutenção e a gritar-lhes, não conduz necessariamente a quaisquer resultados num período de tempo razoável. Este controlo é muito inercial.

Se o sistema for complementado com sensores de temperatura ambiente, são possíveis poupanças: uma vez atingida a temperatura do ar definida, o aquecimento pode ser reduzido e mantido dentro dos limites definidos através do controlo da temperatura e capacidade da água de cada circuito. Isto já é melhor, mas apenas se a temperatura exterior não mudar. Há também inércia no sistema, e quanto melhor for o isolamento, mais tarde o sensor na sala reagirá às mudanças na temperatura exterior.

A forma mais conveniente e económica é o controlo baseado na procura. Um sensor para temperatura exterior é ligado ao sistema. É colocado numa parede exterior, de preferência no lado norte ou noroeste, num local protegido do vento e da luz solar directa. Com este sensor, a temperatura da água da caldeira pode ser ajustada de acordo com a temperatura exterior. Melhor ainda, se o sensor exterior funcionar em conjunto com os sensores interiores.

O sensor em si é barato, a electrónica de controlo também não é assim tão complicada, e podem ser feitas poupanças até 20-30% no controlo relacionado com o tempo.

PROGRAMAÇÃO DO SISTEMA

Uma vez instalado, o sistema completo requer ajuste, e existem dois níveis: servidor e utilizador. Aqui, a analogia de um computador é a mais relevante: a montagem, instalação e depuração dos programas é feita por técnicos, depois o utilizador recebe direitos de acesso mas apenas a alguns ajustes que são importantes para ele.

O técnico de serviço deve primeiro verificar se todos os componentes estão a trabalhar em conjunto. Normalmente, todo o software necessário já está instalado “preenchido” nos módulos. Alguns dos módulos padrão requerem personalização adicional para a aplicação específica, a maioria é configurável automaticamente, sem intervenção externa. Outros ajustes incluem a definição da gama de parâmetros permitidos para todos os elementos por exemplo, se o sistema incluir um circuito de aquecimento a baixa temperatura, definindo o seu limite de temperatura .

Vários programas de aquecimento são utilizados simultaneamente para proporcionar conforto e reduzir os custos. Estima-se que uma queda de um grau na temperatura ambiente poupa 5-7% da energia de aquecimento. A principal forma de poupar custos é manter uma temperatura óptima em cada divisão se o sistema o permitir de acordo com um programa pré-definido e ter a opção de ajuste manual.

A necessidade de aquecimento varia em diferentes alturas do dia. De manhã e à noite, quando todos estão em casa, não só é necessário calor como também água quente. É melhor reduzir a temperatura em vários graus durante a noite. Vários programas de aquecimento padrão podem ser pré-programados – o utilizador só precisa de seleccionar aquele que melhor lhe convier. O programa de aquecimento padrão inclui uma ou mais bombas de calor que se alternam ao longo do dia, por vezes com uma temperatura diferente em cada período. Acontece frequentemente não haver ninguém em casa durante as horas de trabalho nos dias de semana e é necessário um programa de aquecimento diferente nos fins-de-semana. Para poupar o incómodo da reprogramação, muitos sistemas são capazes de “criar” um ou mais programas de aquecimento “semanais”.

Se for utilizado aquecimento dependente do tempo, também deve ser criada uma curva de temperatura, t. e. Programar a temperatura necessária da água da caldeira isto é determinado utilizando um sensor localizado em qualquer ponto do sistema, geralmente na entrada ou saída da caldeira , dependendo da temperatura exterior. Vamos assumir que o aquecimento é ligado a uma temperatura inferior a 20 °C. este é o primeiro ponto da curva.

Se a temperatura exterior baixar, requer mais calor, mas quanto mais depende das condições, em particular da perda de calor do edifício: quanto maior for a perda de calor, maior será a necessidade de aquecimento. Normalmente, várias dessas curvas estão “escritas” no controlador do módulo de controlo; a curva de que necessita depende da sua aplicação. Uma vez seleccionada a curva, a temperatura da água da caldeira é fixada no ponto com a temperatura mais baixa do ar na região. Este é o fim da configuração.

Os tempos de aquecimento ligado/desligado e as definições da curva de temperatura podem ser efectivamente programados a partir do nível do utilizador ou do serviço. Alguns sistemas permitem-lhe adicionar o seu próprio programa de aquecimento ao programa padrão.

Os programas de aquecimento são convenientes porque permitem que o sistema funcione eficientemente em modo automático. Para ainda mais comodidade, pode ser seleccionado nos seguintes modos. A maioria destes pode ser facilmente ligada manualmente a partir do módulo de controlo.

O modo Inverno/Verão pode ser definido manual ou automaticamente com controlo dependente do tempo . Se o sistema incluir um circuito de água quente doméstica, o modo “Verão” utiliza a energia apenas para aquecer a água sanitária no tanque de água quente doméstica; a caldeira também pode ser completamente desligada. Se estiver fora de casa durante muito tempo, é razoável activar o modo de férias que manterá uma temperatura baixa predefinida, enquanto o circuito é desligado manualmente

O depósito de água quente doméstica é desligado. É claro que o programa anticongelamento tem prioridade sobre todos os outros programas; não desliga completamente a caldeira, mas consome menos combustível.

Vários fabricantes também oferecem outros programas predefinidos, por exemplo, aquecimento temporário para ventilação ou um modo “party” que prolonga o conforto de aquecimento por um período mais longo. Outras opções de controlo disponíveis dependem da configuração do próprio sistema. Se estiver equipado com um reservatório de água quente doméstica, é possível criar um aquecimento único quando é necessário um grande volume de água quente em momentos inusitados e desinfecção térmica aquecimento periódico da água para matar bactérias no mesmo .

Todos os modos podem geralmente ser ligados ou desligados através do módulo de controlo central. Se o sistema tiver reguladores de espaço adicionais, algumas das funções também podem ser activadas a partir destes, mas isto depende das definições. Em qualquer caso, não há nada de complicado em configurar o modo desejado a nível do utilizador.

SISTEMAS DE CONTROLO REMOTO

Para além da comunicação com ou, em alguns casos, sem fios entre componentes individuais, muitos fabricantes estão a desenvolver dispositivos que podem controlar, monitorizar e gerir sistemas de aquecimento à distância. Tais sistemas são particularmente úteis em situações de habitação intermitente onde a casa é deixada sem vigilância de tempos a tempos, durante um período de tempo desconhecido ou insignificante. Isto requer a inclusão do dispositivo apropriado no sistema, mais frequentemente um módulo GSM. Na realidade, é o mesmo que um telemóvel ou modem com um cartão SIM.

Há várias opções, dependendo das tarefas em mãos. A primeira coisa que é necessária do sistema de aquecimento neste caso é a capacidade de ligar e desligar o aquecimento quando o proprietário da casa chega periodicamente a casa. Em princípio, um único canal com um par de contactos que, quando fechado, envia um sinal para o painel de controlo, é suficiente para cumprir esta função. Muitos controladores têm tal canal, o modo necessário “ligar” ou “desligar” é programado com antecedência.

O resto é simples: basta ligar ou enviar um SMS para o número da toupeira – o controlador recebe o sinal e liga ou desliga o aquecimento. A funcionalidade de tal sistema não é tão grande como com outros métodos, mas é suficiente tanto para conforto como para poupança de energia.

Diferentes fabricantes podem ter outras formas de controlar os aquecedores através de uma ligação GSM ou uma rede telefónica fixa. Por vezes o modem também pode regular a temperatura e o modem pode transmitir mensagens de erro.

Muitas mais opções estão disponíveis se a Internet for utilizada para controlo remoto. O método de ligação mais simples é móvel, utilizando um módulo adequado com um cartão SIM, em alternativa uma ligação de rede fixa. Teoricamente não faz diferença na prática, a ligação à rede fixa é mais segura: em caso de sobrecarga ou falha da rede de telefonia móvel por várias razões, o controlo remoto já não é possível. Aqui temos de olhar para a localização do edifício: se estiver perto de auto-estradas, instalações especiais, ou apenas locais de grandes festas, a Internet móvel poderá ser cortada sem qualquer aviso e não haverá ninguém a reclamar.

É evidente que o software apropriado deve ser instalado no computador de controlo ou num telemóvel “avançado” . As possibilidades de controlo através da Internet são as mesmas que para o painel de controlo padrão; o nível de utilizador e serviço é definido. É importante que os técnicos de serviço possam reconfigurar o equipamento remotamente, monitorizar o sistema e, em alguns casos, até rectificar remotamente as falhas. No entanto, vale a pena ter em conta que o controlo permanente da caldeira por um organismo terceiro é um serviço pago.

“SMART HOMES

O conceito de uma casa inteligente envolve o controlo centralizado e o funcionamento simultâneo de vários sistemas. A temperatura por si só não é suficiente para um bom conforto interior; também é preciso pensar na ventilação ou no ar condicionado e na humidade no quarto. Alguns dos elementos que implicam o funcionamento combinado de aquecimento e outros sistemas também podem ser controlados por alguns dos controladores, por exemplo, ao ligar um sensor de abertura de janela é possível programar o desligamento do aquecimento ambiente ao arejar.

Elementos de sistemas de aquecimento de diferentes fabricantes comunicam entre si através de diferentes protocolos e barramentos – em geral, “falam línguas diferentes”. A fim de integrar o aquecimento inteligente na casa inteligente, muito provavelmente será necessário um módulo de interface gateway do controlador do sistema de aquecimento que o ligue aos outros sistemas não relacionados com o equipamento de aquecimento. As vantagens de controlar todos os sistemas da casa ao mesmo tempo, e não apenas o aquecimento, são óbvias – dependendo da complexidade do sistema.

FONTE DE ALIMENTAÇÃO DE RESERVA

A fim de criar um sistema que funcione de forma autónoma, é necessário prever a possibilidade de desligar a electricidade, sem a qual os automatismos não poderão certamente funcionar. A electrónica e as bombas dos sistemas de aquecimento são dispendiosas e requerem uma potência de alta qualidade. A ligação a uma tomada é melhor através de um sistema de backup de bateria. São utilizadas baterias ou mini centrais eléctricas como fonte de energia de reserva.

A bateria de reserva converte corrente DC normalmente 12 volts, mas também podem ser utilizadas tensões mais elevadas em 220 volts com a ajuda de um dispositivo electrónico – inversor. A qualidade actual neste caso é excelente, o tempo de funcionamento contínuo é bastante longo e pode ser facilmente aumentado através da ligação de baterias adicionais. O inversor está ligado apenas aos consumidores mais importantes: os dispositivos de controlo da caldeira, o controlador e as bombas, cada um dos quais consome um máximo de 100-200 W, e não o tempo todo.

Nas mini-eléctricas, há energia suficiente para alimentar toda a casa, mas a questão da qualidade é mais importante. A flutuação de voltagem de uma instalação que funciona bem está bem dentro do intervalo de tolerância, mas a “onda sinusoidal” pode estar longe do ideal isto é especialmente perigoso para bombas com rotor “molhado” em sistemas de aquecimento e água quente doméstica . E nem todas as estações precisam de ser ligadas directamente à caldeira. Isto é explicado em poucas palavras: Quase todos os electrodomésticos estão equipados com uma ficha padrão de duas fichas que pode ser ligada à vontade.

Mas alguns tipos de tecnologia incluindo o aquecimento exigem a observância da polaridade. as suas “fase” e “menos” devem estar ligadas à “fase” e “menos” do fornecimento de energia. Numa instalação eléctrica fixa pode facilmente encontrar as saídas apropriadas ligando um voltímetro entre a tomada e a “terra”: num cabo encontrará 220 V, no outro – “cerca de zero”. O desenho das características de muitos mas não de todos geradores é tal que não se consegue encontrar o “menos”: há tensão em ambos os fios.

Existem vários métodos para garantir que os sistemas de aquecimento funcionam em segurança em conjunto com as mini-eléctricas. Por exemplo, é possível ligar uma bateria de 12 V à fonte de alimentação muitas fontes de alimentação têm uma tomada para este fim e converter a corrente contínua numa corrente variável utilizando um inversor. Ou use dois inversores: um para converter AC para DC, e outro para converter DC de volta para AC. Existem estações com conversores inversores que fornecem uma maior qualidade de corrente, mas actualmente a sua potência nominal raramente excede 2,0 a 2,5 kW, e estas estações devem ser iniciadas manualmente.

Outro componente recomendado no sistema de fornecimento de energia é um transformador de isolamento. A tarefa da tesoura da bateria é suavizar os picos de tensão e as rasteiras. Faz sentido utilizar tal transformador para qualquer tipo de ligação, incluindo um gerador que possa ser incorporado no fornecimento de electricidade. Os picos de energia podem mesmo ocorrer numa central eléctrica muito cara, especialmente quando o combustível se esgota e o motor começa a “espirrar”.

Finalmente, vale a pena lembrar que o recondicionamento completo do fornecimento de electricidade é um exercício muito dispendioso, especialmente se for necessário assegurar que o fornecimento de energia de reserva se liga automaticamente quando a tensão de rede falha. Mas estes custos são justificados: se um sistema congelar em resultado de um apagão e falta de energia de emergência, custará muito mais a reparar.