Regulator mocy grzałek w zależności od temperatury wody zasilającej

Witam
Temat dotyczy problemu nr 2 z tego postu Link ale opiszę go jeszcze raz:

Problem 2: Rano wszyscy domownicy wyjeżdżają do pracy. Nigdy nie wiadomo czy dzień będzie słoneczny czy pochmurny w związku z tym nie wiem czy włączać grzałki w bojlerze - czy nie. Jeśli ich nie włączę a dzień okaże się pochmurny - po południu mam w bojlerze zimną wodę. Jeśli rano włączę grzałki, a dzień jest słoneczny mam efekt zapętlenia się instalacji: woda wypływająca z bojlera jest już na tyle ciepła, że nie wyłączy pompki i elektrozaworu i kolektor działa jak przepływowy ogrzewacz wody. Niby nic takiego ale tylko wtedy gdy słońce operuje cały czas. Bo gdy zajdzie za chmurę solar wychładza wodę w bojlerze.

Na problem nr 2 wymyśliłem następujące rozwiązanie: Na rurze wychodzącej z zasobnika ciepłej wody zainstaluję elektryczny przepływowy ogrzewacz wody (mam go z demontażu), którego obwód elektryczny będzie sterowany czujnikiem temperatury wody wychodzącej z zasobnika. Jeżeli woda będzie za zimna - ogrzewacz będzie się włączał podczas poboru wody. Jeżeli woda osiągnie odpowiednią temperaturę (ustawianą w/g uznania) ogrzewacz nie włączy się.

Jednak rozwiązanie to jest zbyt "zerojedynkowe" (zbyt duże wahania temperatury wody wyjściowej).

Dlatego potrzebuję układ, który liniowo reguluje moc grzałek przepływowego ogrzewacza wody w zależności od temperatury wody wejściowej. Spowoduje to (mam nadzieję) stałą wartość temperatury wody wyjściowej. Jest to ogrzewacz trójfazowy 6 KW (trzy grzałki 2 kW połączone w gwiazdę).
Czy Ktoś może mi pomóc?

3 fazowy liniowy regulator? Lepiej termostat z histerezą i sterowanie stycznikiem grzałek.

Mam wrażenie, że potrzeba układu mierzącego dwie temperatury: wody w panelu, oraz wody w bojlerze; do tego mierzącego czas i może szybkość zmian tych temperatur.

Cyrkulacja wody przez panel ma działać, kiedy woda w panelu jest cieplejsza, niż w bojlerze. Ogrzewanie bojlera ma się włączyć, kiedy ogrzewanie wody grzejnikiem bojlerem wystarcza "na styk" do osiągnięcia potrzebnej temperatury w zadanym czasie, przy czym należy brać pod uwagę osiągalną szybkość wzrostu temperatury wody w bojlerze poprzez jej wymianę z cieplejszą w panelu (jest możliwy jednoczesny dopływ cieplejszej wody z panelu i grzanie w bojlerze, jeśli przez to temperatura będzie rosnąć szybciej).

Pyzaczek napisał:

Dlatego potrzebuję układ, który liniowo reguluje moc grzałek przepływowego ogrzewacza wody w zależności od temperatury wody wejściowej. Spowoduje to (mam nadzieję) stałą wartość temperatury wody wyjściowej.

Brakuje uwzględnienia drugiego istotnego parametru - prędkości przepływu wody.

koala106 napisał:

3 fazowy liniowy regulator? Lepiej termostat z histerezą i sterowanie stycznikiem grzałek.

Nie wydaje mi się, żeby było to dobre rozwiązanie, stycznik będzie przełączał kilka razy na sekundę albo temperatura wody będzie się wahać zbyt dużo.

Tu trzeba by stosować sterowanie impulsowe ale nie fazowe a grupowe. Takie rozwiązanie jest stosowane w elektronicznych grzejnikach przepływowych np. znakomitych polskich grzejnikach firmy Kospel. Najprościej byłoby użyć właśnie taki podgrzewacz, tyle że najprościej nie znaczy najtaniej.

6kW może się okazać za mało przy większych przepływach.

O.K. Opiszę wszystko jeszcze raz po kolei:
Mam zbiornik c.w.u, (180l) oraz kolektor słoneczny, który "pracuje" na ten zbiornik. Ta instalacja działa prawidłowo i mam ciepłą wodę za darmo, ale tylko wówczas, gdy świeci słoneczko. Ponieważ ciepła woda potrzebna jest także rano (zbiornik stygnie całą noc), a także zdarzają się pochmurne dni dlatego na wyjściu ze zbiornika c.w.u zainstalowałem przepływowy ogrzewacz wody. Na zasilaniu przepływowego ogrzewacza wody zastosowałem stycznik sterowany przez termostat mierzący temperaturę wejściową przepływowego ogrzewacza wody. Ta instalacja działa, ale niezadowalająco ponieważ termostat ma jeden punkt włączania/wyłączania.
Ciepła woda jest albo za zimna albo za ciepła. Oczywiście zdarza się, że jest optymalna ale raczej rzadko.
Dlaczego tak się dzieje: Ano dlatego, że przepływowy podnosi temperaturę wody zawsze o stałą wartość, powiedzmy 20 st.C. (zakładam stały przepływ wody ponieważ niewiele się on waha). Jeżeli temperatura na wejściu ma np. 10 st,C to na wyjściu przepływowego mam 30 st.C (bardzo mało). Jeżeli temperatura na wejściu ma 20 st.C. to na wyjściu mam 40 st.C. (nieźle ale dalej mało) I dalej odpowiednio 30 st.C - 50 st.C (dobrze); 40 st.C - 60 (już za dużo). Termostat ustawiony jest właśnie na 40 st.C. Powyżej przepływowy nie działa. I teraz chodzi o to aby uzyskać na wyjściu z przepływowego mniej więcej stałą temperaturę 50 st. C. w przedziale temperatur wejściowych 10 - 50 st.C czyli 100% mocy przy 10 st.C i 0% przy 50 st.C.
Nie wiem czy opisałem to przystępnie ale lepiej nie umiem.
Prosto mówiąc potrzebuję trójfazowy regulator mocy (najlepiej grupowy), który sterowany jest temperaturą wody wejściowej w zakresie 100% do 0% dla temperatur 10 st.C do 50 st.C. Być może zakres i % mocy trzeba będzie dobrać doświadczalnie.
Dodam tylko, że przepływowy to SIEMENS 18 kW, który miał grzałki połączone w trójkąt, ale obawiając się o instalację połączyłem je w gwiazdę i dlatego ma 6 kW. Jeżeli udałoby się skonstruować taki regulator, to być może można będzie wrócić do połączenia w trójkąt i nie wykorzystywać pełnej mocy.
Uff...

Tłumaczenie niepotrzebne, od początku było jasne co chcesz zrobić.

Pyzaczek napisał:

zakładam stały przepływ wody ponieważ niewiele się on waha

Obawiam się, że wątpię. Ale to twoja instalacja, więc przyjmijmy, że tak jest.

Pyzaczek napisał:

Prosto mówiąc potrzebuję trójfazowy regulator mocy (najlepiej grupowy), który sterowany jest temperaturą wody wejściowej w zakresie 100% do 0% dla temperatur 10 st.C do 50 st.C.

Dokładnie tak działa elektronika w Kospel. Tylko to nie jest takie banalne.

Możesz mierzyć temp. wody przed albo za podgrzewaczem. Pierwsze rozwiązanie nie uwzględnia "historii przypadku" (np. rozgrzewanie grzałki podgrzewacza) ani przepływu. Drugie owszem, uwzględnia wszystko ale jak zawsze przy sprzężeniu zwrotnym pojawia się problem możliwości wzbudzenia układu.

Mój pomysł na proste rozwiązanie to generator astabilny o zmiennym wypełnieniu zależnym od temperatury + przełączane w zerze triaki (ew. przekaźniki SSD). Przy częstotliwości przebiegu rzędu 10Hz zmieniające się wypełnienie będzie dawało grupową regulację mocy. Ten sam przebieg możesz podać na kilka torów, jeżeli użyjesz zasilania trójfazowego.

Jak będziesz sterował temp. przed to sterowanie wypełnieniem zrobisz wprost. Jak temp. po, to pewnie trzeba dodać układ całkujący sygnał błędu.

Jeszcze jedna podpowiedź - weź kawałek rury miedzianej, przylutuj do niej kawałek blachy miedzianej i wmontuj ją w tor wodny po stronie zimnej (no dobrze - chłodniejszej) wody. Uzyskasz znakomity radiator, do którego możesz podłączyć triaki lub przekaźniki.

@jesion40 dzięki za informacje.
Wpadł mi do głowy pomysł aby na każdej fazie zastosować termostat (taki pastylkowy) np. na 20, 30 i 40 st. (o ile takie są). Co prawda nie byłaby to regulacja płynna ale być może wystarczająca i chyba najtaniej.
Co o tym sądzicie?

Pyzaczek napisał:

Wpadł mi do głowy pomysł aby na każdej fazie zastosować termostat (taki pastylkowy) np. na 20, 30 i 40 st. (o ile takie są). Co prawda nie byłaby to regulacja płynna ale być może wystarczająca i chyba najtaniej.

Sądzę, że 6kW to w ogóle za mało. Jeżeli ta regulacja ma prowadzić do 2 - 4 - 6 kW, to sprawdzi się raczej tylko przy umywalce ew. bardzo słabym prysznicu. W ogóle podstawowy problem tego rozwiązania to ignorowanie zmian przepływu.

Przepływ ignoruję ponieważ jest ustawiony na zaworze w przepływowym, a użytkownicy są poinstruowani, że maja zawsze odkręcać kran na duży przepływ.
Przypuszczam, że przy temp. wody wejściowej 30 st. te 6 kW wystarczy. Nie wspomniałem wcześniej (a to ważne), że zbiornik ma grzałki elektryczne i termostat, którym mogę ustawić minimalną temp. na powiedzmy 30 st. Tak więc przy 30 st będą włączone trzy grzałki (6kW), przy 40 dwie (4 kW), przy 50 jedna 2kW), a przy ponad 50 żadna.
Myślę, że wypróbuję to rozwiązanie tylko nie wiem czy kupię takie termostaty.

Przy dużym przepływie to zimą 18kW nie wystarcza. Od biedy wystarcza latem, gdy woda z wodociągu ma naście stopni. A mówię o ustawieniu na 42°C, więc Δt nie przekracza 30°C. Przy takim przepływie 6kW dałoby raptem 10°C a 2kW jakieś 3,5°C, więc ustawione widełki są zdecydowanie zbyt gęste.

Ale może dławisz przepływ na 3x niższej wartości?

Zaraz, zaraz. Przecież w bojlerze mam grzałki i termostat, który nie dopuści do spadku temperatury wody zasilającej ogrzewacz przepływowy poniżej 30 st. Wtedy 6 kW wystarczy. I teraz im bardziej kolektor słoneczny podgrzeje wodę tym mniej grzałek będzie się załączało w przepływowym. Nie wiem czy dobrze kombinuję ale chyba trochę racji w tym jest.
Cały układ w uproszczeniu wygląda tak:

Pyzaczek napisał:

Nie wiem czy dobrze kombinuję ale chyba trochę racji w tym jest.

Kombinujesz dobrze a nawet bardzo dobrze

Diabeł tkwi w szczegółach. Przy przepływie, jaki uważam za duży ale uzasadniony jak się np. napełnia wannę (a moi lokatorzy uważają za ledwo wystarczający) grzejnik 18kW daje takie przyrosty temp. jak podałem. Stąd wyliczenia powyżej. Ty optymistycznie podajesz granice przedziałów co 10°C a skoki mocy po 2kW. Oczywiście to się sprawdzi, ale przy przepływie 3x mniejszym niż "mój".

Jeśli dobrze rozumuję to odpowiednio dla mocy 6; 4 i 2 kW Δt będzie 10; 6,6 i 3,3 st.
Czyli przy:
t wej. = 30 st. t wyj. = 40,0 st.
t wej. = 40 st. t wyj. = 46,6 st.
t wej. = 50 st. t wyj. = 53,3 st.
t wej. = 60 st. t wyj. = 60,0 st.
t wej. = 70 st. t wyj. - 70,0 st. itd.
Trochę mała stabilność. Grzałki o większej mocy dałyby lepszą ale spróbuję.

Krzysztof Rypiński napisał:

Można na wyjściu przepływowego podłączyć trójdrożny termostat hydrauliczny i ustawić konkretną temperaturę np: 45 stopni i wtedy bez obaw można iść pod prysznic.

Też o tym myślałem, ale ugryzłem się w język. To rozwiązanie jest znakomite (sam je stosuję), ale jedynie gdy pobiera się wodę z zasobnika. Od biedy można by je stosować przy ogrzewaczu przepływowym z pełną płynną regulacją uzależnioną od przepływu. Ale przy podgrzewaczu o stałej mocy to się źle skończy. Jak poda za ciepłą wodę, to termostat domiesza zimnej. Łączny przepływ nie zmieni się, więc przepływ przez podgrzewacz spadnie, temperatura wzrośnie ....

6kW ? Ni dy rydy!
Mam w domu przepływowy z grzałkami o mocy 27 kW ( 3x9 kW ) a i tak pod prysznicem jest mało komfortowo. Albo leci zbyt zimna ( na ogół ) albo zbyt gorąca i regulacja niezbyt się sprawdza. Zanim zadziała to jest się oparzonym albo wyskakuje się spod natrysku jak mors z przerębli. Następna wersja będzie 3x15 kW i myślę że ten już sobie poradzi.

elele napisał:

Mam w domu przepływowy z grzałkami o mocy 27 kW ( 3x9 kW ) a i tak pod prysznicem jest mało komfortowo. Albo leci zbyt zimna ( na ogół ) albo zbyt gorąca i regulacja niezbyt się sprawdza

Co do mocy, to chyba przesadzasz, stosuję 21kW a nawet 18kW i do prysznica wystarczają bez problemu. Gorzej z napełnianiem wanny - peny strumień ciężko jest podgrzać.

Co do komfortu pod prysznicem to proponuję zamiast w mocniejszy grzejnik zainwestuj w dobrą (a choćby i jedynie przyzwoitą) baterię termostatyczną.

Zależy co kto lubi. Jak idę pod prysznic to chcę wiedzieć że jestem pod prysznicem a nie że stoję goły na deszczu w letni dzień. Nawet najlepsza bateria mieszajaca nie zrobi z 40 stopni 60 jeżeli nie ma co mieszać. Może co najwyżej ograniczyć dopływ zimnej wody i wtedy mamy ciurkające wodą sitko a nie prysznic.

Po dogłębnej analizie doszedłem do wniosku, że jednak potrzebna jest płynna regulacja i grzałki o większej mocy. Dodatkową zaletą byłby ogrzewacz włączany elektronicznie a nie hydraulicznie. Włączanie hydrauliczne nie zapewnia równoczesnego zasilenia wszystkich grzałek, a to wydaje się być niezbędne.
Reasumując: Poszukuję taniego ogrzewacza przepływowego o mocy 12 kW sterowanego elektronicznie z płynną regulacją mocy zależną od temperatury wody zasilającej. Czy Ktoś ma taki "na zbyciu"?

Pyzaczek napisał:

Przepływ ignoruję ponieważ jest ustawiony na zaworze w przepływowym, a użytkownicy są poinstruowani, że maja zawsze odkręcać kran na duży przepływ. .....

...Tak więc przy 30 st będą włączone trzy grzałki (6kW), przy 40 dwie (4 kW), przy 50 jedna 2kW), a przy ponad 50 żadna.

A pomyślałeś co się stanie jeżeli temp. przed podgrzewaczem będzie wynosiła 30°C i krany będą pozakręcane Albo ktoś np. na kilkadziesiąt sekund zakręci kran Zanim ciepło dojdzie do rurki przed podgrzewaczem i wyłączy grzałki to w podgrzewaczu będzie wrzątek i jak ktoś odkręci kran to przez chwilę otrzyma solidną dawkę ukropu

Jak chcesz to zrobić po ludzku to załóż sobie dodatkowy bojler z zaworem zwrotnym żeby ciepła woda nie cofała się do solarów.

ukixx napisał:

A pomyślałeś co się stanie jeżeli temp. przed podgrzewaczem będzie wynosiła 30°C i krany będą pozakręcane Albo ktoś np. na kilkadziesiąt sekund zakręci kran Zanim ciepło dojdzie do rurki przed podgrzewaczem i wyłączy grzałki to w podgrzewaczu będzie wrzątek i jak ktoś odkręci kran to przez chwilę otrzyma solidną dawkę ukropu

Prawdopodobnie nie wiesz jak działa przepływowy ogrzewacz wody.

ukixx napisał:

Jak chcesz to zrobić po ludzku to załóż sobie dodatkowy bojler z zaworem zwrotnym żeby ciepła woda nie cofała się do solarów.

Mam wszystko jak trzeba. Jeśli masz czas i ochotę to wszystko opisane jest TUTAJ

No faktycznie przez pośpiech nie doczytałem, że to ma ograniczyć moc gotowego urządzenia. Wiem jak działa przepływowy podgrzewacz, jest tam różnicowy wyłącznik ciśnieniowy (jeżeli ciśnienie na wejściu jest większe jak na wyjściu to znaczy że jest przepływ, jak nie ma przepływu to ciśnienia są takie same) i jak nie ma przepływu lub jest zbyt niski to się nie załączy.

Czyli jednym słowem chcesz żeby jak będzie zimna woda to załączał się na 3 a jak cieplejsza to na 2 a jak gorąca to wcale. Najtańszym układem jaki można zrobić to dać termistor (np. 10k) i użyć trzech komparatorów i potencjometrami ustawiać temperatury i mocne przekaźniki albo triaki na wyjściu.

Na DS18B20 też można zrobić i nawet fajnie by to wyglądało ale to są wyższe koszty (same elementy to koszt 20-60zł, do tego dochodzi napisanie programu i poskładanie wszystkiego w całość), jak się robi wszystko samemu i dla siebie to kosztów wykonania się nie uwzględnia a jak dla kogoś i tylko jeden egzemplarz to i koszty są większe. Samo zaprogramowanie mikrokontrolera to kilka sekund ale napisanie programu już nie.

ukixx napisał:

Czyli jednym słowem chcesz żeby jak będzie zimna woda to załączał się na 3 a jak cieplejsza to na 2 a jak gorąca to wcale.

A jak jeszcze cieplejsza to 1 Właśnie o to mi chodzi

ukixx napisał:

Najtańszym układem jaki można zrobić to dać termistor (np. 10k) i użyć trzech komparatorów i potencjometrami ustawiać temperatury i mocne przekaźniki albo triaki na wyjściu.

Myślałem o tym ale chciałem mieć cyfrowy odczyt temperatur i regulowane histerezy.

ukixx napisał:

Na DS18B20 też można zrobić i nawet fajnie by to wyglądało ale to są wyższe koszty (same elementy to koszt 20-60zł, do tego dochodzi napisanie programu i poskładanie wszystkiego w całość), jak się robi wszystko samemu i dla siebie to kosztów wykonania się nie uwzględnia a jak dla kogoś i tylko jeden egzemplarz to i koszty są większe. Samo zaprogramowanie mikrokontrolera to kilka sekund ale napisanie programu już nie.

Dlatego "rzuciłem temat" TUTAJ ale mam za mały budżet więc nic z tego nie będzie.
Ale znalazłem chiński tani regulator W1401

Zakupię trzy sztuki i po sprawie

Myślę, że warto by było dodać jeszcze jakiś bezpiecznik po drodze - jest to chiński regulator za kilkanaście złotych, trudno przewidzieć, co on może zrobić :/

Frog_Qmak napisał:

Myślę, że warto by było dodać jeszcze jakiś bezpiecznik po drodze - jest to chiński regulator za kilkanaście złotych, trudno przewidzieć, co on może zrobić :/

A co ten bezpiecznik miałby zabezpieczać?

Zakupiłem trzy termoregulatory W1209,
Wsadziłem je do wspólnej obudowy,
Do rury wejściowej przepływowego dolutowałem trzy rurki miedziane 4x1,
Wetknąłem w nie czujniki
I "gra muzyka" Na uwagę zasługuje bardzo dobre skalibrowanie termoregulatorów.
Pozostało jeszcze podłączenie grzałek przez przekaźniki mocy (np. R15) oraz wyregulowanie całego zestawu.
Rozwiązanie to kosztowało mnie a niektórzy chcieli za to ... baaaardzo dużo pieniędzy.

Pyzaczek napisał:

Rozwiązanie to kosztowało mnie Regulator mocy grzałek w zależności od temperatury wody zasilającej a niektórzy chcieli za to ... baaaardzo dużo pieniędzy.

Chyba trochę przeholowałeś. Po pierwsze taka jest różnica między rękodziełem artystycznym a przemysłową masówką, zwłaszcza w wykonaniu chińskim, po drugie to nie jest kompletne rozwiązanie, po trzecie formalnie rzecz biorąc nie spełnia narzuconych przez Ciebie warunków (trzy urządzenia, oddzielne czujniki).

Co do (rzekomej) pazerności coponiektórych natomiast to pozwolę sobie zauważyć, że w toku tego wątku obejmującego jak by nie było 28 postów (część twoich oczywiście) szereg osób poświęciło swój wolny czas żeby ci pomóc nie oczekując w zamian żadnej rekompensaty a ty nie zdobyłeś się nawet na to, żeby im podziękować.

jesion40 napisał:

... a ty nie zdobyłeś się nawet na to, żeby im podziękować.

Tobie podziękowałem za istotne informacje: Post#7
Układ działa tak jak chciałem, a że zrealizowany jest "na skróty" to efekt mojej nieumiejętności programowania mikrokontrolerów.
Jeżeli ktoś oferuje mi napisanie programu za cyt." Napisanie takiego programu to kilka tysięcy złoty" to chyba mija się to z celem.
Ale O.K. nie mam do nikogo pretensji, każdy ceni swoją pracę.
Przepraszam wszystkich urażonych i dziękuję wszystkim za pomoc.