Терморегуляторы

0
134

alt

Современные системы отопления и кондиционирования позволяют эффективно поддерживать комфортную температуру в квартирах, офисах и на производстве с помощью различных типов терморегуляторов. Эти устройства могут создать необходимый температурный баланс в зависимости от предназначения каждого помещения. Например, в квартирах они способны обеспечивать оптимальную температуру для гостиных, которая составляет 23 °C, примерно столько же (23–25 °C) — для детской, а на кухне поддержат температуру в пределах 18–19 °C.

Еще один важный аргумент в пользу применения терморегуляторов — экономическая целесообразность. Во многих развитых странах такие приборы устанавливаются практически во всех помещениях. Там повсеместное использование терморегуляторов объясняется не только заботой о здоровье и стремлением к комфорту, но еще и желанием сэкономить средства, затрачиваемые на отопление. По данным специалистов, экономия может достигать 50%.

В настоящее время существует большое количество разнообразных типов терморегуляторов с различным принципом действия и предназначенных для разных инженерных систем. Некоторые из этих приборов работают совместно с «теплым полом», другие контролируют нагрев радиаторов, третьи связаны с системой кондиционирования воздуха. Различаются также терморегуляторы по способу управления — ручное или автоматическое. Разумеется, автоматическое регулирование температуры предпочтительней ручного, особенно для регулирования нагрева радиаторов.

РАДИАТОРНЫЕ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРЫ

Иногда радиаторные терморегуляторы называют термостатами. Обычно это простые и надежные приборы, позволяющие автоматически (причем без использования электрической или другой внешней энергии) поддерживать в помещении заданную температуру в пределах от 6 до 26 °С с точностью ±1–2 °C.
 
Размещаются они перед отопительным прибором, на трубе, подающей в него теплоноситель.

Требуемая температура в помещении устанавливается путем поворота шкалы настройки, показывающей температуру не в градусах (такой шкалы прибор иметь не может, поскольку на реальную температуру влияют несколько параметров: температура теплоносителя, его расход, условия размещения датчика), а в индексах, предназначенных только для ориентировочного руководства. Чтобы понять, какой именно температуре будет соответствовать каждое деление, приходится вначале ориентироваться на показания комнатного термометра.

Состоит радиаторный терморегулятор из двух частей — термостатической головки и исполнительного устройства — клапана. В термостатической головке имеется цилиндр (сильфон), заполненный рабочим веществом, которое активно реагирует на изменения температуры воздуха в помещении: при повышении температуры увеличивается в объеме, при понижении — сжимается. Эти изменения преобразуются в поступательное движение нажимного штока, соединенного с цилиндром. Если головку поставить на исполнительное устройство (клапан), то ее шток будет надавливать (или отпускать) на подпружиненный запирающий конус этого устройства, который, в свою очередь, будет прикрывать (открывать) проходное отверстие, регулируя тем самым подачу теплоносителя.

Рабочим веществом в термостате может служить как специальная жидкость, так и газ. В соответствии с этим современный рынок предлагает два типа терморегуляторов: жидкостные — их выпускают такие фирмы, как OVENTROP (Германия), CALEFFI и FAR (Италия), DANFOSS и «Теплоконтроль» (Россия), HERZ, и др., и газонаполненные — производятся только фирмой DANFOSS (Германия). Какие из них лучше? На этот вопрос однозначного ответа не существует.

Обычно считается, что газонаполненные сильфоны отличаются большей скоростью реакции чувствительного элемента на изменение температуры в помещении, а жидкостные лучше и точнее передают изменения давления внутри сильфона на исполнительный механизм. Важно также, чтобы датчик обладал высокой надежностью. Кроме того, необходимо учитывать, что эти терморегуляторы выпускаются для однотрубных и для двухтрубных систем отопления и различаются конструкцией. Поэтому они имеют разное гидравлическое сопротивление: у клапанов для двухтрубных систем оно выше, для однотрубных — значительно ниже. Так что ни в коем случае нельзя использовать клапан для двухтрубной системы при модернизации системы однотрубной — это грозит значительным уменьшением поступления теплоносителя в радиатор, а значит, потерей его тепловой мощности.

Некоторые фирмы-производители снабжают свои изделия цветными колпачками. У клапанов для двухтрубных систем они белые, для однотрубных — цветные. Эти колпачки не только служат для распознавания клапанов, но и выполняют определенные функции. Например, в ходе строительства, когда термостат еще не установлен (велика вероятность его повреждения), подача теплоносителя в радиатор может регулироваться вручную — как раз с помощью защитного колпачка.

Монтироваться клапан терморегулятора должен так, чтобы выпуклая стрелка на его корпусе (она отлита вместе с ним) совпадала с направлением движения теплоносителя в подводящей трубе (если поставить наоборот — клапан будет «гудеть»). Желательно, чтобы со стороны радиатора клапан, так же как и ручной регулировочный вентиль, имел разъемный фитинг.

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

Существуют различные конструкции терморегуляторов как ручных, так и программируемых. Главное различие в том, что ручной электромеханический терморегулятор поддерживает постоянную температуру на одном уровне, а программируемый изменяет ее в зависимости от времени суток и даже дня недели, снижая или повышая температуру в нужный день и время.

Самые современные терморегуляторы снабжены электронными системами автоматики с несколькими программами, что делает их значительно более экономичными, чем ручные. Экономия в первом случае достигается лишь тем, что ручной регулятор работает по принципу утюга: нагрел помещение до определенной температуры — выключил, остыл на 2–3 °С — снова включил.
 
Например, к таким двухпозиционным терморегуляторам относятся биметаллические устройства. Биметаллические терморегуляторы дешевы, надежны и характеризуются высокой устойчивостью к электрическим помехам. Их принцип действия основывается на свойстве биметаллической пластинки изгибаться под воздействием температурных изменений. При повышении температуры пластинка изгибается и размыкает цепь, а при падении температуры — выпрямляется и замыкает цепь. Такой температурный гистерезис является постоянным фактором, который несколько снижает быстроту реакции системы управления, но одновременно уменьшает количество необходимых соединений и необходим для работы механических терморегуляторов. Для его уменьшения такие терморегуляторы часто оборудуются ускоряющим сопротивлением, нагревающим биметаллическую пластинку при замкнутой цепи, в результате чего терморегулятор включает обогрев до достижения температурой заданного значения. После размыкания контактов нагрев ускоряющегося сопротивления прекращается. Если измеренная температура остается ниже заданного значения, биметаллическая пластинка вновь быстро замкнет цепь. То есть, ускоряющее сопротивление ускоряет период работы терморегулятора.

Недостатком биметаллических терморегуляторов является большое отклонение от заданного значения температуры в условиях нагрузки ниже номинальной. Ток, проходящий через терморегулятор, нагревает биметаллическую пластинку, и температура, измеренная терморегулятором, оказывается выше, чем фактическая температура. При повышении потребности в тепловой энергии и увеличении тока нагрузки комнатная температура будет ниже заданного значения. Кроме того, биметаллические терморегуляторы не являются бесшумными: при замыкании цепи они «щелкают», что порой может раздражать, например в спальнях.

Биметаллические терморегуляторы полезны в тех помещениях, в которых незначительное отклонение комнатной температуры от заданной при изменении потребности в тепловой энергии приемлемо и контролируемая нагрузка значительно ниже номинальной нагрузки терморегулятора. Обычно ручной электромеханический регулятор позволяет сэкономить до 30% электричества, тогда как программируемый — до 50%.

Более значительная экономия при использовании электронных программируемых терморегуляторов происходит из-за того, что это устройство снижает температуру в помещении в отсутствие владельца, когда он на работе в будни или на даче в выходные, или ночью, когда он спит. Перед приходом или пробуждением владельца регулятор снова включает систему обогрева или кондиционирования.
 
Особенно это актуально при различном дневном и ночном тарифе на электричество.

Электронные терморегуляторы могут представлять собой либо двухпозиционные (ВКЛ/ВЫКЛ) регуляторы или P-регуляторы (пропорциональные регуляторы) и быть частично или полностью механическими или электронными. Пропорциональные регуляторы регулируют обогрев в зависимости от того, насколько близка измеренная температура к заданной. Чем больше разница между измеренной и заданной температурой, тем выше мощность, направляемая на обогреватель. P-регулятор обеспечивает работу обогревателя и на низкой мощности, когда контролируемое значение незначительно выше заданного. Обычно рекомендуемый интервал температур — приблизительно 1 °С, когда, например, подогрев пола регулируется в зависимости от температуры в комнате.

P-управление для терморегуляторов обычно реализуется с помощью широтно-импульсной модуляции, когда длительность периодов включения и выключения терморегулятора регулируется для достижения необходимого среднего потребления энергии в рабочем состоянии, которое может длиться от нескольких десятков секунд до нескольких минут, в зависимости от конструкции терморегулятора. P-регуляторы идеальны для использования в тех случаях, когда желательно поддерживать температуру поверхности обогревателя постоянной (например, при обогреве окон).

В частично электронных терморегуляторах с выходным реле электронная схема выполняет управляющие функции, а реле действует как выключатель. Рабочий период терморегулятора должен быть достаточно длительным, чтобы избежать быстрого износа контакторов реле. Это достигается за счет использования гистерезиса, в результате чего точность регулировки несколько снижается.
 
Выходное реле позволяет управлять большими нагрузками через контакторы.
 
Терморегуляторы с выходным реле обычно представляют собой двухпозиционные регуляторы.

В полностью электронных терморегуляторах цепь управляется двунаправленным триодным тиристором, и в конструкции отсутствуют детали, подвергающиеся механическому износу. При использовании двухпозиционных регуляторов гистерезис в полностью электронных терморегуляторах может быть очень мал или регулятор может использовать пропорциональное управление, достигая высокой точности регулировки.

Следует отметить, что полупроводниковый переключатель нуждается в эффективном охлаждении, поэтому полностью электронные терморегуляторы имеют довольно большие размеры. Они не могут использоваться для управления контакторами в связи с коротким временем переключения. Полностью электронные программируемые терморегуляторы идеально подходят для управления потолочными системами обогрева, особенно когда все элементы жизнеобеспечения в «умном доме» входят в единую систему с центральным пультом управления.

Современные терморегуляторы часто снабжаются жидкокристаллическими дисплеями, которые обычно показывают температуру в помещении (реальную и заданную), а также сигнализируют о неисправности датчика температуры.
 
Возможно также выведение статистики работы устройства. Эта информация необходима для контроля оплаты электроэнергии.

Некоторые модели терморегуляторов имеют режим самодиагностики. Они постоянно контролируют работоспособность датчиков температуры и в случае выхода их из строя (обрыв либо замыкание) терморегулятор выключает обогрев и выводит на дисплей информационное сообщение. Обычно при неисправности датчика температуры регулятор имеет защитный режим управления обогревом — для дальнейшего управления температурой пола без датчика.

Эксплуатация этих устройств не вызывает трудностей. А надежность обеспечивает работу в течение многих лет. Таким образом, современные конструкции терморегуляторов позволяют не только создать комфорт в помещениях, но и экономят энергию, а также могут быть интегрированы в общую систему управления всего дома. В настоящее время эти устройства все больше находят применение не только для обслуживания городских квартир, но для загородных домов, дач, офисов, мастерских и других периодически используемых помещений.
 
По материалам журнала Еврострой. // www.glavteplotorg.ru

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.