Принцип работы регулятора температуры, виды приборов и их особенности

Установка регуляторов

Регулятор температуры встраивается в систему и измеряет температуру теплоносителя и внешних параметров, для того чтобы уменьшить его нагрев, необходимо установить нужную температуру на электронном регуляторе или просто подкрутить колесико на механическом.

Устанавливаются регуляторы в нагревательных приборах там, где применяется теплоноситель, а также в автономных приборах и комплексах автономного нагрева и отопления.

Самым оптимальным местом установки терморегулятора является радиатор, отопительный прибор, но только в том случае, если он не закрыт шторами или декоративными решетками. В случае если он будет закрыт, то регулятор температуры будет неправильно и неадекватно ее измерять.

Устанавливать регуляторы можно также на горизонтальной части трубопровода, но рядом с точкой ввода в отопительный прибор.

Чтобы измерения температуры были точными в случае наличия декоративных деталей на радиаторе, следует установить дополнительный термостатический элемент, который будет расположен на некотором расстоянии от датчика, что позволит корректно измерить температуру.

Регуляторы температуры очень хорошо экономят тепло и создают в помещении комфортную обстановку. Независимо от того, какой регулятор будет установлен и какого производства, все они хорошо регулируют температуру. Электронные регуляторы более удобные в использовании, но механические дешевле и надежные.

Teplolux MCS 350 Wi-Fi

Терморегулятор, предназначенный для контроля температурного режима отопительных котлов. Одной из важнейших особенностей является поддержка протокола Wi-Fi и возможность управления со смартфона. Также к числу отличительных признаков можно отнести большой сенсорный экран. Во время бездействия клавиши блокируются. Стоимость устройства составляет 4551 рубль.

Teplolux MCS 350 Wi-Fi

Установка терморегулятора предоставляет возможность получения полного контроля над температурой, на величину которой влияет различное нагревательное оборудование. Приобретение устройства с выносным датчиком позволит повысить точность измерений. Ещё раз узнать о том, что это такое, можно из представленного видео.

Watch this video on YouTube

Предыдущая ИнженерияБиотуалет для дачи – современный подход к организации санитарной зоны
Следующая ИнженерияСигнализация GSM для дома, гаража и дачи — как защитить своё имущество дистанционно

Знакомство с устройствами

Первые комнатные регуляторы температуры были созданы в Дании еще в прошлом веке, после Второй Мировой — в конце 1940-х. Время шло, простейший прибор модернизировался, появлялись новые его разновидности. В наше время ассортимент терморегуляторов уже довольно широк. Можно купить модели для централизованных систем отопления, для котлов, работающих автономно, для теплых полов и инфракрасных излучателей.

Второе название этого небольшого комнатного прибора — радиаторный термостат. Это специальный механизм, который встраивают в подающую трубу. Терморегулятор дает возможность практические мгновенно менять скорость подачи теплоносителя, тем самым контролируя температуру в помещении. Погрешность данных устройств обычно незначительна, поэтому все они достаточно эффективны.

Подобные устройства контроля используются не только в радиаторах, но и в холодильниках, утюгах, морозильных камерах или в климатических системах. Эти приборы являются неотъемлемой частью духовых шкафов, аквариумов

Нередко их применяют в сельском хозяйстве, животноводстве: например, в тепличных комплексах и инкубаторах, где очень важно поддерживать идеальные условия для роста растений или животных

Плюсы

Использование термостата дает хозяевам сразу несколько преимуществ.

1. У них появляется возможность поддерживать оптимальную температуру в ручном или автоматическом режиме.
2. Высокая точность регулировки гарантирована. Даже модели среднего класса имеют минимальную погрешность — 1-2°.
3. Очень легко задать разный температурный режим во всех комнатах, что позволит добиться максимального комфорта для жильцов.
4. Приборы позволяют уменьшить счета за электроэнергию у владельцев квартир, сберечь газ либо другой вид топлива в загородных домах.
5. Простой монтаж и беспроблемная эффективная работа регулирующих устройств гарантирует их быструю окупаемость. Она более заметна в частных домах, но ощутима и в многоэтажках.
6. Есть возможность мгновенно перекрыть подачу воды на радиатор, в котором произошла поломка. Этот плюс наиболее важен для жильцов многоквартирных домов.

Экономия средств за счет терморегулирующих приборов может стать весьма ощутимой. Самые простые ручные механизмы помогают сократить траты как минимум на 10%. «Умные» устройство позволяют сберечь уже до 30%. Принцип работы обычного регулятора температуры понять несложно, так как эти приборы отличается простотой. Эти преимущества — причины, по которым терморегулятор имеет большой срок эксплуатации. Однако модели, дающие возможность электронного управления, гарантируют максимальный комфорт жильцов.

Минусы

Ни одна конструкция, придуманная человеком, не лишена недостатков. Слабые стороны термостатических устройств зависят от их вида. Наиболее важным фактором является точность считывания температурных показателей. Как правило, четкой работой отличаются электронные приборы. У некоторых простейших механических устройств погрешность может превышать даже 2-5°. Другой недостаток этой разновидности термостатов — низкая функциональность.

Автоматическая регулировка

Автоматическое поддержание температуры в помещении хорошо тем, что один раз выставив ручку регулятора в нужное положение, вы надолго избавитесь от необходимости что-то крутить и менять. Регулировка температуры радиаторов отопления происходит постоянно и непрерывно. Недостаток таких систем — значительная стоимость, и, чем больше функционал, тем дороже обойдется устройство. Есть еще некоторые особенности и тонкости, но о них ниже.

Регулировка радиаторов термостатами

Для поддержания постоянной заданной температуры в комнате (помещении) используют термостаты или терморегуляторы для радиаторов отопления. Иногда это устройство могут называть «терморегулирующий клапан», «термостатический вентиль» и т.п.  Названий много, но подразумевается одно устройство. Чтобы было понятнее, нужно объяснить, что термовентиль и термоклапан — это нижняя часть устройства, а термоголовка и термоэлемент — это верхняя. А все устройство целиком — радиаторный термостат или терморегулятор.

Так выглядит термостат на радиатор

Большая часть таких приборов не требует никакого источника питания. Исключение — модели с цифровым экраном: в них в термостатическую головку вставляются батарейки.  Но срок их замены достаточно длительный, потребляемые токи невелики.

Конструктивно радиаторный термостат состоит из двух частей:

• термостатический клапан (называют иногда «корпус», «термовентиль», «термоклапан»);
• термостатическая головка (называют еще «термостатический элемент», «термоэлемент», «термоголовка»).

Сам клапан (корпус) изготавливается из металла, чаще из латуни или бронзы. Его конструкция схожа с устройством ручного вентиля. Большинство фирм нижнюю часть радиаторного термостата делают унифицированной. То есть на один корпус можно устанавливать головки любого типа и любого производителя. Уточним: на один термоклапан можно ставить термоэлемент и ручного, и механического, и автоматического типа. Это очень удобно. Если вы захотели изменить способ регулировки, не нужно покупать все устройство. Поставили другой термостатический элемент и все.

Разница между ручным регулятором радиатора и автоматическим только в установленной термоголовке

В автоматических регуляторах отличается принцип воздействия на запорный. В ручном регуляторе его положение изменяется поворотом рукоятки, в автоматических моделях обычно стоит сильфон, который давит на подпружиненный механизм. В электронных всем управляет процессор.

Сильфон — это основная часть термоголовки (термоэлемента). Представляет собой небольшой герметичный цилиндр, в котором находится жидкость или газ. И жидкость, и газ, имеют одно общее свойство: их объем сильно зависит от температуры. При нагревании они значительно увеличивают свой объем, растягивая цилиндр-сильфон. Он давит на пружину, сильнее перекрывая поток теплоносителя. По мере остывания, объем газа/жидкости уменьшается, пружина приподнимается, увеличивается поток теплоносителя, снова происходит нагрев. Такой механизм, в зависимости от калибровки, позволяет поддерживать заданную температуру с точностью до 1oC.

Как работает терморегулятор, посмотрите в видео.

Радиаторный термостат может быть:

• с ручной регулировкой температуры;
• с автоматической;
  • со встроенным датчиком температуры;
  • с выносным (проводным).

Использование трехходовых клапанов

Трехходовой клапан для регулировки температуры батарей используют редко. У него немного иная задача. Но в принципе, это возможно.

Поставив со стороны подачи трехходовой клапан тоже можно регулировать температуру теплоносителя

Трехходовой клапан устанавливается на месте соединения байпаса и подающей трубы, идущей к радиатору. Для стабилизации температуры теплоносителя он должен быть оснащен терморегулирующей головкой (типа описанных выше). Если температура возле головки трехходового клапана поднимается выше заданной, поток теплоносителя на радиатор перекрывается. Он весь устремляется через байпас. После остывания, клапан срабатывает в обратном направлении, и радиатор снова нагревается. Такой способ подключения реализуется для однотрубных систем, причем чаще с вертикальной разводкой.

Системы отопления и регулирование температуры

Отопительные системы могут быть нескольких видов: водяные, паровые, воздушные и комбинированные. Регуляторы температуры могут устанавливаться на любую из них.

распространенный вариант

Электрическое отопление удобное, практичное, безопасное и надежное. Регулировка температуры происходит в зависимости от заданной и действительной температуры.

Механические регуляторы очень просты в использовании и стоят намного дешевле электронных аналогов. Регулирующие механизмы устанавливаются на отопительные приборы к магистрали подачи теплоносителя. Принцип работы механического регулятора очень прост, потому что датчик встроен в клапан, а регулировка температуры происходит за счет увеличения и уменьшения теплоносителя в радиаторе.

Принцип работы регулятора температуры

Терморегулятор для отопительных радиаторов состоит из термостатической головки и клапана, причем последний играет роль так называемого исполнительного устройства. Головка же в свою очередь состоит из цилиндра, наполненного рабочим веществом, чувствительным к температурным колебаниям. Собственно, благодаря этому терморегулятор и выполняет свою функцию.

Когда температура повышается, объем рабочей жидкости увеличивается, а если снижается, то наоборот. Во время этого приходит в движение нажимной шток, который соединен с цилиндром. Термостатическая головка устанавливается на клапане. Когда происходит расширение/сжатие, шток отпускает или сдавливает запирающий конус, расположенный под пружиной (этот конус необходим для закрытия/открытия отверстия, через которое подается теплоноситель).

Регулятор может работать на жидком или газообразном рабочем веществе, по этому параметру, собственно, все приборы и делятся на две большие группы. Газонаполненные терморегуляторы более чувствительны к температурным изменениям, а вот жидкостные точнее реагируют на скачки давления в приборе, благодаря чему температуру можно регулировать с максимальной точностью.

Обратите внимание! Принцип действия регулятора одинаков для всех отопительных систем – и одно-, и двухтрубных. Единственное отличие – это сопротивляемость клапанов: в первом случае она существенно ниже, чем во втором

Виды терморегуляторов по по исполнению.

1. В корпусе.
2. Для установочной коробки.
3. Без нормального корпуса.
4. В виде розетки.

1. В корпусе для настенного монтажа.

2. Для встраивания в обычную установочную коробку.

3. Без нормального корпуса.

Первое и второе исполнение можно нормально использовать в комнате.

Третий тип исполнения невозможно нормально установить в жилом помещении без дополнительных затрат, только в гараже или курятнике.

Такие терморегуляторы подробно рассмотрены в этом обзоре терморегуляторов.

4. В виде розетки.

Терморегулятор выглядит как тройник, но с одной розеткой.

Возможно три варианта работы терморегулятора:

В одном корпусе и коммутационное устройство и органы управления.

Розетка не содержит органов управления и управляется по радиоканалу выносным терморегулятором.

В одном корпусе коммутационное устройство и органы управления с возможностью настройки по Wi-Fi.

Термостаты для сауны и бани

Особенностью термостатов, которые планируется устанавливать в бане или сауне, является их возможность работать при повышенных температурах. Рекомендуется выбирать модели, работающие в пределах от 60ºС до 120ºС. Наличие подобных приборов позволит контролировать показатели в парилке, выставляя нижний и верхний пороги. Возможность включения строго в определённое время также позволит сэкономить электрическую энергию.

Терморегулятор своими руками

Существует возможность сборки простейшего терморегулятора своими руками. Этот вариант рекомендуется тем, кто умеет читать принципиальные схемы и обладает достаточным знанием в электронике, поскольку требует определённой сноровки. Вся работа осуществляется в несколько этапов:

1. Размещение всех необходимых элементов на плате. При пайке необходимо следить за тем, чтобы не повредить иные детали сборки.
2. Протравка токопроводящих дорожек в соответствии со схемой.
3. Проверка работоспособности схемы посредством тестера.
4. Контроль полярности всех составляющих.

Упростить сборку термостата своими руками поможет заказ наполовину готового устройства

Обзор популярных моделей терморегуляторов

На рынке представлено большое количество разнообразных терморегуляторов. В число лучших попали модели, больше предназначенные для домашнего использования, поскольку именно это направление наиболее актуально для большинства пользователей.

Valtec – настоящее итальянское качество

Электронные датчики температуры

В эту группу приборов входит сразу несколько разновидностей датчиков: термоэлектрические, терморезистивные и полупроводниковые.

Термоэлектрические устройства известны также под названием термопара. Принцип работы заключается в образовании тока внутри замкнутого контура при изменении температуры в области спайки. При этом, один конец должен располагаться в среде измерения, а второй используется для фиксации значений.

Термопара – простейший тип датчика с большой погрешностью

Следующий тип – терморезистивные. Как следует из названия, для получения показателей используется принцип изменения сопротивления проводника при изменении температуры. В качестве последнего применяются платиновые пластины и никелевые контакты. Положительными сторонами является высокая точность измерений и чувствительность прибора.

Терморезистивный датчик прост, удобен и обладает высокой точностью

Последняя разновидность электрических датчиков – это полупроводниковые устройства. Принцип их работы заключается в фиксировании изменений характеристики p-n перехода при колебаниях температуры. Поскольку в данном случае действует правило зависимости, то подобные устройства обладают очень высокой точностью и демонстрируют линейность характеристик во всём диапазоне измерений.

Полупроводниковые датчики демонстрируют максимально высокую точность измерений

Система защиты

Обычно она включает в себя три основных элемента:

• ионизационный электрод контроля пламени, отвечающий за подачу/прекращение подачи топлива при затухании горелки;
• датчик тяги, блокирующий работу, если отсутствует нормальная тяга в дымоходе;
• датчик нагрева горячей воды, который выключает колонку, если температура воды достигает максимальной отметки, что опасно прогоранием теплообменника.

Это основные элементы защиты колонок, но также могут быть дополнительные, например, предохранительный клапан, через который удаляются излишки воды при превышении давления в системе, что необходимо во избежание неполадок; датчик, который не дает включиться колонке, если давление воды в системе критично мало, и другие.

Отметим, что многие колонки нового поколения могут исправно функционировать даже при низком давлении воды в системе. Например, газовые колонки от и исправно работают даже при давлении 0,1 или 0,2 бара. Не сомневайтесь, даже если в кране будет небольшой напор, горелка заработает, и вода нагреется.

Система защиты водонагревателей обеспечивает безопасное использование. Страхи об утечке газа, которым могут отравиться люди, или взрыве колонки при преждевременном выключении воды, остались в прошлом.

Теперь Вы знаете, чем современные газовые водонагреватели отличаются от колонок, которые еще можно увидеть в квартирах «хрущевок». После ознакомления с основными характеристиками, у Вас будет меньше сомнений в выборе колонки. Если вопросы все же возникнут, вы можете обратиться к нашим менеджерам по телефону 8-800-555-83-28. Мы работаем для того, чтобы ваша покупка водонагревателя была действительно приятной и полезной.

__________________________________________________________________________

Разновидности приборов

Устройства, предназначенные для контроля, отличаются конструкцией, но принцип работы регулятора температуры одинаков. В них могут быть задействованы механические, электронные узлы, либо их комбинации. Сейчас на рынке представлены 4 разновидности компактных комнатных приборов:

• механические;
• электронные;
• программаторы;
• беспроводные, радиоуправляемые.

Модели используются для систем теплых полов, для батарей отопления, для электрообогревателей и котлов.

Механические регуляторы

Это самые простые, практически безотказные модели. Все настройки в них делаются вручную. Терморегуляторы, предназначенные для систем отопления, различаются чувствительной средой, которая находится внутри сильфона. Поэтому механические устройства в продаже можно найти двух видов — жидкостные и газонаполненные. Первые приборы отличаются низкой ценой, вторые — большей надежностью.

У газонаполненных моделей лучшая скорость и плавность реакции на изменение температуры. Другое преимущество — минимальное влияние параметров теплоносителя на газовую среду сильфона терморегулятора. Для жидкостных регуляторов характерна большая точность передачи давления на шток.

К минусам механических терморегуляторов относится:

• необходимость ручной настройки, она часто требует корректировки;
• некоторая неточность температурных показателей, отличие от реальной температуры воздуха или воды может составлять 4-5°.

Главное преимущество таких регуляторов — приемлемая цена. Долговечность — второй плюс, так как в простейшей конструкции практически нет элементов, которые могут неожиданно выйти из строя. Другие модели имеют аналогичный принцип работы регулятора температуры, однако их оснащение более сложное.

Электронные термостаты

Эти устройства стоят дороже, зато они предоставляют хозяевам возможность не беспокоиться о постоянном контроле их работы. В таких регуляторах предусмотрена настройка с плавным изменением параметров в определенное время суток. Им не нужна какая-либо корректировка в случае повышения либо понижения температуры за окном.

Все необходимые показатели можно увидеть на информативном дисплее. Он бывает кнопочным или сенсорным. Для удобства владельцев в комплект входит пульт дистанционного управления. Недостатки моделей — более высокая стоимость, риск поломки электроники.

Регуляторы-программаторы

Программируемые термостаты — довольно дорогие устройства, которые имеют несколько режимов и программ. Зато с их помощью возможен постоянный контроль отопительной системы, создание максимально комфортного микроклимата, настройка для экономии энергоресурсов.

Аналоговые приборы имеют систему Wi-Fi, позволяющую отслеживать и контролировать работу через смартфон или планшет. Однако за максимальное удобство придется заплатить большую сумму. Других недостатков, помимо возможного отказа довольно сложного оборудования, у программаторов нет.

Беспроводные модели

Радиоуправляемое устройство (программируемый терморегулятор) — совершенство, из-за которого придется смириться в самой высокой ценой прибора. Зато их большое преимущество — отсутствие электрического кабеля. Такое оборудование предназначено для тех владельцев, которые не хотят «портить» интерьер ни проводами, ни дополнительными розетками.

Чаще регулятор температуры необходим для обогревательной системы, особенно если она является единственным или основным источником тепла. В таком случае ее рекомендуют оснащать электронным либо программируемым терморегулятором. Для вспомогательного обогревательного оборудования подойдет любой прибор, имеющий датчик нагрева.

Классификация терморегуляторов

Общепринятой классификации не существует, поэтому попробуем разделить терморегуляторы для системы горячего водоснабженияусловно.

По принципу действия управляющих систем

1. Пневмо- или гидромеханические, прямого действия. Это самые простые регуляторы. В них используются сильфоны, наполненные жидкостью, газом изменяющими свой объем в зависимости от температуры. Сильфон при этом удлиняется или укорачивается и приводит в действие исполнительный механизм. Так работают и регуляторы на батареях отопления.

Устаревшая система, но благодаря простоте врезки используется до сих пор. Еще одним достоинством таких регуляторов является их независимость от электропитания, которое просто им не нужно. Блок управления у них чаще всего тоже отсутствует.

1. Пневмогидромеханические с командными трубопроводами непрямого действия. В них тоже чаще всего используются сильфоны датчики.Но для передачи и усиления сигнала от них используются импульсные трубопроводы и давление сетевой воды. В отличие от предыдущей разновидности могут работать на более мощных системах ГВС с трубопроводами большого давления.
2. Электромеханические. В них исполнительные устройства уже с электрическим приводом (двигатель или соленоид) и имеется бок управления. Для связи их с датчиком могут устанавливаться промежуточные реле.
3. Электронные. Наиболее распространенная на сегодня разновидность. В них работой системы управляет электронная схема. Он может быть аналоговой (почти не встречается) или цифровой. Современные терморегуляторы для горячего водоснабжения обычно включают в свою электронную схему микроконтроллеры и благодаря программному управлению их очень легко перенастраивать.

По схеме установки терморегуляторов

Схемы установки регуляторов определяются врезками датчиков и исполнительных устройств. Блок управления, если он есть, как и понятно, монтируется в любом удобном месте.

По месту врезки датчика

Есть несколько вариантов:

1. Врезка на выходе горячей воды из теплообменника. Это наиболее распространенный способ, он прописан почти во всех руководствах по эксплуатации терморегуляторов. Тем более второй нижеописанный способ невозможен при системе ГВС без рециркуляции, так как обратка там отсутствует. Недостаток в том, что нужно учитывать остывание на пути к потребителю и немного завышать температуру настройки.
2. Врезка на обратке трубопроводов горячей воды. Способ применяется редко, но только он может обеспечить соответствие заданной температуры на всех точках разбора воды.
3. Врезка на подаче сетевой воды. Используется пи установке простейших регуляторов, в которых исполнительное устройство находится в одном корпусе с датчиком. Врезка на подаче обычно применяется когда теплоноситель и горячая вода в бойлере движутся противотоком и температура последней на выходе почти равна температуре подачи.
4. Врезка на обратке сетевой воды. Используется если в бойлере вода и теплоноситель движутся в одном направлении, в этом случае горячая вода на выходе будет нагрета до температуры обратки.

По местам врезки исполнительных устройств

Существуют четыре схемы установки исполнительных устройств терморегуляторов:

1. Двухходовое (кран задвижка вентиль и т.п.) исполнительное устройство монтируется на трубопроводах сетевой воды подкаченной к бойлеру. Исполнительное устройство перекрывает сечение обратки или подачи. Это простейшая схема врезки наиболее часто используемая.
2. Исполнительное двухходовое устройство устанавливается на байпасе сетевой воды перед бойлером и, при открытии за счет перепуска части потока мимо, уменьшает поток через теплообменник. Так врезают реже всего.
3. Врезается трехходовой кран или подобная ему арматура с приводом. Он одновременно перепускает часть потока через байпас и прижимает подачу на теплообменник. Самый выгодный вариант, так как обеспечивает эффективное регулирование и минимально влияет на режимы других узлов отопительной сети.
4. Два двухходовых запорных устройства устанавливаются на подаче или обратке теплоносителя и байпасе. Работает система точно так же как и с трехходовым краном (являясь его имитацией). Требует более сложной схемы управления.Схема применяется редко.

Дополнительно можете просмотреть видео в этой статье, где рассказываться о подобных системах. Дальше разберем несколько промышленно выпускаемых и используемых на сегодняшний день терморегуляторов, а также одно устройство для самостоятельной сборки.