Терморегуляторы — небольшие по размеру, но весьма практичные в быту устройства для контроля теплоотдачи. В зависимости от реальной потребности регуляторы температуры для батарей отопления увеличивают или сокращают объем теплоносителя. Согласитесь, это полезно и для самочувствия владельцев дома/квартиры, и для их кошельков.

Желающим приобрести терморегуляторы для оснащения радиаторов мы предлагаем ознакомиться с подробным описанием видов устройств регулировки отдачи тепла. Мы привели и сравнили их способы управления, принцип действия, стоимость, специфику монтажа. Наши рекомендации помогут выбрать оптимальную разновидность.

Представленную к рассмотрению информацию, собранную и систематизированную для будущих покупателей регуляторов тепла, мы дополнили наглядными фото-подборками, схемами, нормативными таблицами, видео.

Известно, что температура в разных комнатах дома не может быть одинаковой. Также необязательно постоянно поддерживать тот или иной температурный режим.

Например, в спальне ночью необходимо опускать температуру до 17-18 о С. Это положительно влияет на сон, позволяет избавиться от головных болей.

Галерея изображений

Оптимальная температура на кухне составляет 19 о С. Это связано с тем, что в помещении располагается много обогревательной техники, которая генерирует дополнительное тепло. Если в ванной комнате температура будет ниже 24-26 о С, то в помещении будет ощущаться сырость. Поэтому здесь важно обеспечить высокую температуру.

Если в доме предусмотрена детская комната, то ее температурный диапазон может меняться. Для ребенка до года потребуется температура 23-24 о С, для детей постарше достаточно будет 21-22 о С. В остальных комнатах температура может варьироваться от 18 до 22 о С.

Комфортный температурный фон подбирается в зависимости от назначения помещения и частично от времени суток

В ночное время можно понижать температуру воздуха во всех комнатах. Необязательно поддерживать высокую температуру в жилище в случае, если дом некоторое время будет пустовать, а также во время солнечных теплых дней, при работе некоторых электроприборов, генерирующих тепло и др.

В этих случаях установка термостата сказывается на микроклимате положительно — воздух не перегревается и не пересушивается.

Из таблицы видно, что в жилых комнатах в холодное время года температура должна составлять 18-23 о С. На лестничной площадке, в кладовой допустимы низкие температуры — 12-19 о С

Терморегулятор решает следующие проблемы:

• позволяет создавать определенный температурный режим в комнатах разного назначения;
• экономит ресурс котла, уменьшает количество расходных материалов для обслуживания системы (до 50%);
• появляется возможность без отключения всего стояка производить аварийное отключение батареи.

Следует помнить, что с помощью термостата невозможно повысить КПД батареи, увеличить ее теплоотдачу. Сэкономить на расходных материалах смогут люди с индивидуальной системой отопления. Жители многоквартирных домов с помощью термостата смогут лишь регулировать температуру в комнате.

Разберемся, какие существуют , и как сделать верный выбор оборудования.

Виды терморегуляторов и принципы работы

Терморегуляторы разделяют на три вида:

• механические , с ручной настройкой подачи теплоносителя;
• электронные , управляемые выносным термодатчиком;
• полуэлектронные , управляемые термоголовкой с сильфонным устройством.

Главное достоинство механических приборов — невысокая стоимость, простота в эксплуатации, четкость и слаженность в работе. Во время их эксплуатации нет необходимости использовать дополнительные источники энергии.

Модификация позволяет в ручном режиме регулировать , поступающего в радиатор, тем самым контролируя теплоотдачу батарей. Прибор отличается высокой точностью регулировки степени нагрева.

Существенный недостаток конструкции заключается в том, что в ней отсутствует разметка для регулировки, поэтому производить настройку агрегата придется исключительно опытным путем. С одним из методов балансировки мы ознакомимся ниже

Основные элементы регулятора механического типа — термостат и термостатический клапан

Механический терморегулятор состоит из следующих элементов:

• регулятора;
• привода;
• сильфона, заполненного газом или жидкостью;

Электронные термостаты — более сложные конструкции, в основе которого лежит программируемый микропроцессор. С его помощью можно задавать определенную температуру в комнате путем нажатия нескольких кнопок на регуляторе. Некоторые модели многофункциональны, пригодны для управления котлом, насосом, смесителем.

Строение, принцип работы электронного прибора практически не отличается от механического аналога. Здесь термостатический элемент (сильфон) имеет форму цилиндра, его стенки гофрированы. Он заполнен веществом, которое реагирует на колебания температуры воздуха в жилище.

По время повышения температуры происходит расширение вещества, в результате чего на стенки образуется давление, что способствует движению штока, который автоматически закрывает клапан. При движении штока проводимость клапана увеличивается или уменьшается. Если температура снижается, то рабочее вещество сжимается, в результате сильфон не растягивается, а клапан открывается, и наоборот.

Сильфон обладают высокой прочность, большим рабочим ресурсом, выдерживают сотни тысяч сжатий на протяжении нескольких десятков лет.

Основной элемент электронного регулятора — термодатчик. В его функции входит передача информации о температуре окружающей среды, в результате чего система генерирует необходимое количество тепла

Электронные терморегуляторые условно разделяют на:

• Закрытые терморегуляторы для радиаторов отопления не обладают функцией автоматического определения температуры, поэтому они настраиваются в ручном режиме. Отрегулировать возможно температуру, которая будет поддерживаться в комнате, и допустимые колебания температуры.
• Открытые термостаты можно запрограммировать. Например, при понижении температуры на несколько градусов режим работы может измениться. Также возможно настроить время срабатывания того или иного режима, отрегулировать таймер. Используются такие приборы преимущественно в промышленности.

Электронные регуляторы работают от батареек или специального аккумулятора, который идет в комплекте с зарядкой. Полуэлектронные регуляторы идеально подходят для бытовых целей. Они идут с цифровых дисплеем, который отображает температуру помещения.

Принцип действия полуэлектронных устройств для регулировки теплоотдачи радиатором позаимствован из механических моделей, поэтому его регулировка осуществляется вручную

Газонаполненные и жидкостные термостаты

При разработке регулятора в качестве термостатического элемента могут использовать вещество в газообразном или жидком состоянии (например, парафин). Исходя из этого, приборы делят на газонаполненные и жидкостные.

Парафин (жидкий или газообразный) обладает свойством расширяться под действием температуры. В результате масса давит на шток, к которому подсоединен клапан. Шток частично перекрывает трубу, через который проходит теплоноситель. Все происходит автоматически

Газонаполненные регуляторы обладают высоким сроком службы (от 20 лет). Газообразное вещество позволяет более плавно и четко регулировать температуру воздуха в жилище. Приборы идут с датчиком, которые определяет температуру воздуха в жилище.

Газовые сильфоны быстрее срабатывают на колебания температуры воздуха в помещении. Жидкостные же отличаются более высокой точность в передаче внутреннего давления на подвижные механизм. При выборе регулятора на основе жидкого или газообразного вещества ориентируются на качество и срок службы агрегата.

Жидкостные и газовые регуляторы могут быть двух типов:

• со встроенным датчиком;
• с дистанционным.

Если радиатор подключен к рабочей системе отопления, то из него следует слить воду. Сделать это можно с помощью шарового крана, запирающего вентиля или любого другого устройства, блокирующего подачу воды из общего стояка.

После этого открывают клапан батареи, располагающийся в области места поступления воды в систему, перекрывают все краны.

После того, как из батареи была устранена вода, ее необходимо продуть, чтоб убрать воздух. Также это можно сделать с помощью крана Маевского

На следующем этапе выполняют снятие адаптера. Перед процедурой пол застилают материалом, хорошо поглощающим влагу (салфетками, полотенцами, мягкой бумагой и т.д.).

В комнату помещают термометр, затем отворачивают клапан до упора. В этом положении теплоноситель заполнит радиатор полностью, а значит, теплоотдача прибора будет максимальной. Через некоторое время необходимо зафиксировать полученную температуру.

Далее необходимо повернуть головку до упора в обратную сторону. Температура начнет понижаться. Когда термометр покажет оптимальные для помещения значения, то клапан начинают открывать до тех пор, пока не послышится шум воды и не произойдет резкий нагрев. В этом случае вращение головки прекращают, фиксируя ее положение.

Выводы и полезное видео по теме

В видео наглядно показано, как настроить терморегулятор и внедрить его в систему отопления. В качестве примера взять автоматический электронный регулятор Living Eco от бренда Danfoss:

Выбрать терморегулятор можно исходя из собственных пожеланий и финансовых возможностей. Для бытовых целей идеально подойдет механической и полуэлектронный агрегат. Любители smart-техники могут отдать предпочтение функциональным электронным модификациям. Установить приборы также возможно без привлечения специалистов.

Для сохранения требующегося уровня температуры в нагревательных системах применяются электрические устройства, называемые терморегуляторы. Все приборы, имеющие в составе электронагревательные элементы, оборудованы электрическими терморегуляторами.

Необходимость и особенности терморегуляторов

Терморегулятор представляет собой электрическое устройство необходимое для автоматического регулирования температуры в охлаждающем и отопительном оборудовании. Они монтируются в системах обогрева, искусственного климата, охлаждающих либо морозильных системах. Широко используются в домашнем хозяйстве в обустройстве теплиц.

Цель работы терморегулятора определяется включением либо выключением нагревательных элементов какого-либо прибора при показателях температуры ниже или выше указанных соответственно. Благодаря работе терморегулирующих устройств, воздух в помещении, вода, поверхности приборов и т.п. имею стабильную температуру.

Работают все терморегуляторы, в каком бы приборе они не находились, по единому принципу. Автоматический регулятор получает данные о температуре из окружающей его среды, благодаря тому, что оснащается встроенным или выносным термодатчиком. Опираясь на полученную информацию, терморегулятор определяет, когда нужно включаться и отключаться. Чтобы исключить сбои в работе устройства, термодатчик надлежит устанавливать в помещении подальше от прямого влияния различного нагревательного оборудования, в противном случае, может возникнуть искажение показателей и, естественно, регулятор будет работать ошибочно.

Классификация терморегуляторов

Принцип работы всех устройств, регулирующих температуру одинаковый, но видов терморегуляторов очень много, и они отличаются по:

• Назначению:
  комнатные;
  погодные.
• Способу монтажа:
  стенные;
  настенные;
  крепящиеся на DIN рейку.
• Функциональным возможностям:
  центральное регулирование;
  беспроводное регулирование.
• Способу управления:
  механические;
  электромеханические;
  цифровые (электронные).

Также терморегуляторы отличаются техническими свойствами:

• Диапазон измерений температуры. Разные модели терморегуляторов в зависимости от модификации поддерживают температуру от -60 до 1200 °С.
• Количество каналов:
  одноканальные. Применяются для автоматической регулировки и сохранения температуры объекта на указанном уровне. Отличаются меньшими размерами и весом от многоканальных приборов;
  многоканальные. Выпускаются для фиксирования температуры серии стандартных термодатчиков. Их используют на производствах, лабораториях, а также в народном хозяйстве.
• Габаритные размеры:
  компактные;
  большие;
  крупные.

Применение регуляторов и датчиков температуры

Терморегуляторы могут устанавливаться в жилых и промышленных помещениях. В целом можно выделить учитывающие:

• И контролирующие температуру воздуха в конкретной зоне помещения. Эти приборы относятся к категории комнатных регуляторов. Бывают аналоговые и цифровые.
• И поддерживающие температуру определённых предметов – это регуляторы для полового отопления.
• Температуру воздуха снаружи – погодные термостаты.

Регуляторы, которые эксплуатируются в промышленных помещениях, бывают двух видов:

• Индустриальные пространственные . К этим приборам относятся аналоговые стенные регуляторы, имеющие повышенную защиту.
• Индустриальные с отдельными датчиками . Это аналоговые приборы с внешними датчиками, которые могут быть настенными или устанавливаться на специальную рейку.
  Датчики могут устанавливаться на стены или в полу дома, в зависимости от их типа и назначения. Встроенные приборы монтируются в монтажную коробку прямо в стену, а приборы накладного типа просто прикрепляют на стену.

Выделяют также несколько видов датчиков по назначению:

• Датчик температуры пола.
• Датчик температуры воздуха.
• Инфракрасный датчик для пола и воздуха.

Датчик, измеряющий температуру воздуха, часто размещают на корпусе терморегулятора. Терморегуляторы с инфракрасными датчиками можно применять для контроля всей системы отопления. Эти датчики отлично подходят для установки в ванные комнаты, душевые, сауны и прочие помещения с повышенной влажностью. Сам регулятор температуры надлежит размещать обязательно в сухом месте, от переизбытка влаги он может повредиться. Правда есть модели, с повышенной герметичностью, и их монтаж в ванную ничем не опасен для них.

Регуляторы для тёплых полов отличаются своим внутренним устройством, это:

• Цифровые.
• Аналоговые.

Цифровые устройства имеют хорошую стойкость к разным типам помех, поэтому исключают искажение данных и гарантируют большую точность, чем аналоговые.

Особенности функциональных возможностей электрических регуляторов температуры:

• Беспроводное регулирование (дистанционное) . Рекомендовано применять при дополнительной инсталляции греющих элементов и проведении реконструкций, когда выполнять классическую регулировку невозможно или довольно трудно. Дистанционное управление исключает дополнительные строительно-ремонтные работы при электроинсталляции (к примеру, монтаже кабельной проводки).
• Устройства программирования . Центральное (классическое) устройство позволяет производить регулирование температуры целого крупного объекта с одной точки. Для программирования регулятора используют компьютер или устройства управления. Также контроль осуществляется с помощью телефонного модема.

Принцип действия, плюсы и минусы

Механический регулятор температур считается простым и практичным устройством. Применяется в нагревательных и охладительных целях. Чаще всего представляет внешнее электроустановочное изделие, предназначенное для внутренней установки в жилые помещения в системы отопления. Внешний вид подобен стандартному запорному крану.

Специфичностью механических терморегуляторов является отсутствие электрической составляющей. Работает аппарат по особому принципу, заключающемуся в свойствах некоторых веществ и материалов менять свои механические качества от изменения температуры.

При изменении температуры до конкретно указанной, происходит разрыв или замыкание электрической цепи, что обуславливает выключение либо включение приборов для нагрева. Требуемый показатель температуры выбирается на шкале прибора путём вращения специального колесика.

Положительные моменты механических термостатов:

• Надёжность.
• Устойчивость к перепадам напряжения.
• Не подвластны сбоям электроники.
• Работают при отрицательных температурах.
• Можно эксплуатировать в условиях резких изменений температуры.
• Простое управление.
• Длительный срок службы.

Недостатки:

• Наличие погрешности.
• Вероятность появления небольших щелчков при подаче напряжения на инфракрасные нагреватели.
• Низкая функциональность.

Независимо от недостатков, они являются самыми распространёнными и встречаются в организации обогревательных систем чаще других термостатов, благодаря простому управлению и невысокой стоимости.

Эксплуатация электромеханических термостатов

Электромеханические регуляторы температуры используется в различных бытовых электроприборах. Эти изделия бывают двух модификаций:

• С биметаллической пластиной и группой контактов . Пластина, нагреваясь до определённой температуры, изгибается и размыкает контакты, из-за чего прекращается подача электротока на нагревательную спираль или ТЭН прибора. После остывания пластина прогибается обратно в своё исходное положение, контакты при этом замыкаются, возвращается подача электричества и прибор нагревается. Приборами с этими регуляторами пользуется в повседневной жизни практически каждый человек – это утюги, электроплиты, электрочайники и т.п.
• С капиллярной трубкой . Изделие состоит из трубки, наполненной газом и помещённой в ёмкость с водой, а также контактов. Принцип действия базируется на особенностях материалов расширяться при определённых температурах. Вещество, находящееся в полой трубке, начинает расширяться при разогреве воды, из-за чего возникает замыкание контакта. После охлаждения воды, контакты размыкаются, а электроприбор начинает разогреваться. Подобными регуляторами чаще всего оснащаются водонагреватели, масляные обогреватели, бойлеры.

• Автоматическое включение обогрева.
• Герметичность.
• Невысокая цена.

Минусы этих приборов:

• Низкая функциональность.
• Сложность добиться высокой точности регулирования.

Специфика электронных терморегуляторов

Электронные устройства очень распространены, они эксплуатируются с многими электрообогревателями. Обычно ими оборудуют общие отопительные системы и кондиционирования, а также тёплые полы.

Главные составляющие части:

• Выносной термодатчик.
• Контроллер — устройство, устанавливающее конкретный уровень температуры в доме, а также создающее команды включения и отключения нагревателя.
• Электронный ключ – контактная группа.

Датчик прибора отправляет данные о температуре контроллеру, который обрабатывает полученный сигнал и решает, требуется снижать или повышать температуру.

Виды электронных термостатов:

• Обычные терморегуляторы . В этих приборах можно выставлять желаемые пределы температуры либо точную температуру, которая будет сохраняться. Устройства оборудованы электронным дисплеем.
• Цифровые терморегуляторы :
  С закрытой логикой. Устройства имеют неизменный алгоритм работы. Регулирование выполняется при помощи передачи команд по указанным параметрам конкретным приборам, которые были установлены заранее. Параметры задаются заранее в зависимости от нужд используемых приборов для определённой температуры. Корректировка программы этих регуляторов практически неосуществима, можно только менять основные параметры. Но именно эти термостаты наиболее часто применяют в быту.
  С открытой логикой. Эти аппараты контролируют точный процесс обогрева помещений. Имеют расширенные настройки, благодаря чему можно поменять их алгоритм работы. Управляются кнопками или сенсорной панелью. Путём этих устройств можно включать либо отключать обогревательные системы в строго заданное время. Но их перепрограммированием должны заниматься специалисты. Эти регуляторы применяют чаще на производстве и в промышленности, чем в быту.

Программируемые термостаты удобно эксплуатировать, они открывают широкие возможности для тонкой настройки приборов на нужные температурные показатели, зависящие от требований отдельных зон помещений.

Достоинства:

• Широкий диапазон регулировок.
• Разнообразие дизайнерских решений.
• Экономия электроэнергии.
• Высокая точность.
• Эффективность.
• Безопасность при эксплуатации.

Также терморегуляторы просты в управлении и имеют не высокую стоимость, только эти два плюса не касаются регуляторов с открытой логикой. Электронные регуляторы нередко являются составной частью системы умного дома.

По принципу регулирования все системы автоматического регулирования подразделяются на четыре класса.

1. Система автоматической стабилизации - система, в которой регулятор поддерживает постоянным заданное значение регулируемого параметра.

2. Система программного регулирования - система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра по заранее заданному закону (во времени).

3. Следящая система - система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра в зависимости от какой-либо другой величины.

4. Система экстремального регулирования - система, в которой регулятор поддерживает оптимальное для изменяющихся условий значение регулируемой величины.

Для регулирования температурного режима электронагревательных установок применяются в основном системы двух первых классов.

Системы автоматического регулирования температуры по роду действия можно разделить на две группы: прерывистого и непрерывного регулирования.

Автоматические регуляторы по функциональным особенностям разделены на пять типов: позиционные (релейные), пропорциональные (статические), интегральные (астатические), изодромные (пропорционально-интегральные), изодромные с предварением и с первой производной.

Позиционные регуляторы относятся к прерывистым САР, а остальные типы регуляторов - к САР непрерывного действия. Ниже рассмотрены основные особенности позиционных, пропорциональных, интегральных и изодромных регуляторов, имеющих наибольшее применение в системах автоматического регулирования температуры.

(рис. 1) состоит из объекта регулирования 1, датчика температуры 2, программного устройства или задатчика уровня температуры 4, регулятора 5 и исполнительного устройства 8. Во многих случаях между датчиком и программным устройством ставится первичный усилитель 3, а между регулятором и исполнительным устройством - вторичный усилитель 6. Дополнительный датчик 7 применяется в изодромных системах регулирования.

Рис. 1. Функциональная схема автоматического регулирования температуры

Позиционные (релейные) регуляторы температуры

Позиционными называют такие регуляторы, у которых регулирующий орган может занимать два или три определенных положения. В электронагревательных установках применяются двух- и трехпозиционные регуляторы. Они просты и надежны в эксплуатации.

На рис. 2 показана принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха.

Рис. 2. Принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха: 1 - объект регулирования, 2 - измерительный мост, 3 - поляризованное реле, 4 - обмотки возбуждения электродвигателя, 5 - якорь электродвигателя, 6 - редуктор, 7 - калориф.

Для контроля температуры в объекте регулирования служит термосопротивление ТС, включенное в одно из плеч измерительного моста 2. Величины сопротивлений моста подбираются таким образом, чтобы при заданной температуре мост был уравновешен, то есть напряжение в диагонали моста равнялось нулю. При повышении температуры поляризованное реле 3, включенное в диагональ измерительного моста, включает одну из обмоток 4 электродвигателя постоянного тока, который с помощью редуктора 6 закрывает воздушный клапан перед калорифером 7. При понижении температуры воздушный клапан полностью открывается.

При двухпозиционном регулировании температуры количество подаваемого тепла может устанавливаться только на двух уровнях - максимальном и минимальном. Максимальное количество тепла должно быть больше необходимого для поддержания заданной регулируемой температуры, а минимальное - меньше. В этом случае температура воздуха колеблется около заданного значения, то есть устанавливается так называемый автоколебательный режим (рис. 3, а).

Линии, соответствующие температурам τ н и τ в, определяют нижнюю и верхнюю границы зоны нечувствительности. Когда температура регулируемого объекта, уменьшаясь, достигает значения τ н количество подаваемого тепла мгновенно увеличивается и температура объекта начинает возрастать. Достигнув значения τ в, регулятор уменьшает подачу тепла, и температура понижается.

Рис. 3. Временная характеристика двухпозиционного регулирования (а) и статическая характеристика двухпозиционного регулятора (б).

Скорость повышения и понижения температуры зависит от свойств объекта регулирования и от его временной характеристики (кривой разгона). Колебания температуры не выходят за границы зоны нечувствительности, если изменения подачи тепла сразу вызывают изменения температуры, то есть если отсутствует запаздывание регулируемого объекта .

С уменьшением зоны нечувствительности амплитуда колебаний температуры уменьшается вплоть до нуля при τ н = τ в. Однако для этого требуется, чтобы подача тепла изменялась с бесконечно большой частотой, что практически осуществить чрезвычайно трудно. Во всех реальных объектах регулирования имеется запаздывание. Процесс регулирования в них протекает примерно так.

При понижении температуры объекта регулирования до значения τ н мгновенно изменяется подача тепла, однако из-за запаздывания температура некоторое время продолжает снижаться. Затем она повышается до значения τ в, при котором мгновенно уменьшается подача тепла. Температура продолжает еще некоторое время повышаться, затем из-за уменьшенной подачи тепла температура понижается, и процесс повторяется вновь.

На рис. 3, б приведена статическая характеристика двухпозиционного регулятора . Из нее следует, что регулирующее воздействие на объект может принимать только два значения: максимальное и минимальное. В рассмотренном примере максимум соответствует положению, при котором воздушный клапан (см. рис. 2) полностью открыт, минимум - при закрытом клапане.

Знак регулирующего воздействия определяется знаком отклонения регулируемой величины (температуры) от ее заданного значения. Величина регулирующего воздействия постоянна. Все двухпозиционные регуляторы обладают гистерезисной зоной α , которая возникает из-за разности токов срабатывания и отпускания электромагнитного реле.

Пример использования двухпозиционного регулирования температуры:

Пропорциональные (статические) регуляторы температуры

В тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования или когда недопустим автоколебательный процесс, применяют регуляторы с непрерывным процессом регулирования . К ним относятся пропорциональные регуляторы (П-регуляторы) , пригодные для регулирования самых разнообразных технологических процессов.

В тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования или когда недопустим автоколебательный процесс, применяют регуляторы с непрерывным процессом регулирования. К ним относятся пропорциональные регуляторы (П-регуляторы), пригодные для регулирования самых разнообразных технологических процессов.

В системах автоматического регулирования с П-регуляторами положение регулирующего органа (у) прямо пропорционально значению регулируемого параметра (х):

y=k1х,

где k1 - коэффициент пропорциональности (коэффициент усиления регулятора).

Эта пропорциональность имеет место, пока регулирующий орган не достигнет своих крайних положений (конечных выключателей).

Скорость перемещения регулирующего органа прямо пропорциональна скорости изменения регулируемого параметра.

На рис. 4 показана принципиальная схема системы автоматического регулирования температуры воздуха в помещении при помощи пропорционального регулятора. Температура в помещении измеряется термометром сопротивления ТС, включенным в схему измерительного моста 1.

Рис. 4. Схема пропорционального регулирования температуры воздуха: 1 - измерительный мост, 2 - объект регулирования, 3 - теплообменник, 4 - конденсаторный двигатель, 5 - фазочувствительный усилитель.

При заданной температуре мост уравновешен. При отклонении регулируемой температуры от заданного значения в диагонали моста возникает напряжение разбаланса, величина и знак которого зависят от величины и знака отклонения температуры. Это напряжение усиливается фазочувствительным усилителем 5, на выходе которого включена обмотка двухфазного конденсаторного двигателя 4 исполнительного механизма.

Исполнительный механизм перемещает регулирующий орган, изменяя поступление теплоносителя в теплообменник 3. Одновременно с перемещением регулирующего органа происходит изменение сопротивления одного из плеч измерительного моста, в результате этого изменяется температура, при которой уравновешивается мост.

Таким образом, каждому положению регулирующего органа из-за жесткой обратной связи соответствует свое равновесное значение регулируемой температуры.

Для пропорционального (статического) регулятора характерна остаточная неравномерность регулирования .

В случае скачкообразного отклонения нагрузки от заданного значения (в момент t1) регулируемый параметр придет по истечении некоторого отрезка времени (момент t2) к новому установившемуся значению (рис. 4). Однако это возможно только при новом положении регулирующего органа, то есть при новом значении регулируемого параметра, отличающегося от заданного на величину δ .

Рис. 5. Временные характеристики пропорционального регулирования

Недостаток пропорциональных регуляторов состоит в том, что каждому значению параметра соответствует только одно определенное положение регулирующего органа. Для поддержания заданного значения параметра (температуры) при изменении нагрузки (расхода тепла) необходимо, чтобы регулирующий орган занял другое положение, соответствующее новому значению нагрузки. В пропорциональном регуляторе этого не происходит, вследствие чего возникает остаточное отклонение регулируемого параметра.

Интегральные (астатические регуляторы)

Интегральными (астатическими) называются такие регуляторы, в которых при отклонении параметра от заданного значения регулирующий орган перемещается более или менее медленно и все время в одном направлении (в пределах рабочего хода) до тех пор, пока параметр снова не примет заданного значения. Направление хода регулирующего органа изменяется лишь тогда, когда параметр переходит через заданное значение.

В интегральных регуляторах электрического действия обычно искусственно создается зона нечувствительности, в пределах которой изменение параметра не вызывает перемещений регулирующего органа.

Скорость перемещения регулирующего органа в интегральном регуляторе может быть постоянной и переменной. Особенностью интегрального регулятора является отсутствие пропорциональной связи между установившимися значениями регулируемого параметра и положением регулирующего органа.

На рис. 6 приведена принципиальная схема системы автоматического регулирования температуры при помощи интегрального регулятора. В ней в отличие от схемы пропорционального регулирования температуры (см. рис. 4) нет жесткой обратной связи.

Рис. 6. Схема интегрального регулирования температуры воздуха

В интегральном регуляторе скорость регулирующего органа прямо пропорциональна величине отклонения регулируемого параметра.

Процесс интегрального регулирования температуры при скачкообразном изменении нагрузки (расхода тепла) отображен на рис. 7 с помощью временных характеристик. Как видно из графика, регулируемый параметр при интегральном регулировании медленно возвращается к заданному значению.

Рис. 7. Временные характеристики интегрального регулирования

Изодромные (пропорционально-интегральные) регуляторы

Изодромное регулирование обладает свойствами как пропорционального, так и интегрального регулирования. Скорость перемещения регулирующего органа зависит от величины и скорости отклонения регулируемого параметра.

При отклонении регулируемого параметра от заданного значения регулирование осуществляется следующим образом. Вначале регулирующий орган перемещается в зависимости от величины отклонения регулируемого параметра, то есть имеет место пропорциональное регулирование. Затем регулирующий орган совершает дополнительное перемещение, которое необходимо для устранения остаточной неравномерности (интегральное регулирование).

Изодромную систему регулирования температуры воздуха (рис. 8) можно получить заменой жесткой обратной связи в схеме пропорционального регулирования (см. рис. 5) упругой обратной связью (от регулирующего органа к движку сопротивления обратной связи). Электрическая обратная связь в изодромной системе осуществляется потенциометром и вводится в систему регулирования через контур, содержащий сопротивление R и емкость С.

В течение переходных процессов сигнал обратной связи вместе с сигналом отклонения параметра воздействует на последующие элементы системы (усилитель, электродвигатель). При неподвижном регулирующем органе, в каком бы положении он ни находился, по мере заряда конденсатора С сигнал обратной связи затухает (в установившемся режиме он равен нулю).

Рис. 8. Схема изодромного регулирования температуры воздуха

Для изодромного регулирования характерно, что неравномерность регулирования (относительная ошибка) с увеличением времени уменьшается, приближаясь к нулю. При этом обратная связь не будет вызывать остаточных отклонений регулируемой величины.

Таким образом, изодромное регулирование приводит к значительно лучшим результатам, чем пропорциональное или интегральное (не говоря уже о позиционном регулировании). Пропорциональное регулирование в связи с наличием жесткой обратной связи происходит практически мгновенно, изодромное - замедленно.

Программные системы автоматического регулирования температуры

Для осуществления программного регулирования необходимо непрерывно воздействовать на настройку (уставку) регулятора так, чтобы регулируемая величина изменялась по заранее заданному закону. С этой целью узел настройки регулятора снабжается программным элементом. Это устройство служащее для установления закона изменения задаваемой величины.

При электронагреве исполнительный механизм САР может воздействовать на включение или отключение секций электронагревательных элементов, изменяя тем самым температуру нагреваемой установки в соответствии с заданной программой. Программное регулирование температуры и влажности воздуха широко применяется в установках искусственного климата.

Каждый огородник или садовод мечтает иметь на своем участке теплицу. Теплица — своеобразная курортная зона, где растения чувствую себя хорошо не зависимо от погодных условий. А как приятно и полезно получить урожай салата, редиса ранней весной, когда на только появившихся проталинках появляется печеночница обыкновенная!

Естественно, для получения подобных результатов необходимо не только построить хорошую теплицу, но и поддерживать там оптимальную температуру. Важна температура воздуха и почвы.

Эти факторы влияют на впитываемость полезных элементов, влаги; качественные и количественные показатели урожая; возникновение разнообразных заболеваний.

Любой огородник должен понимать, что существует прямая связь между температурой воздуха, грунта внутри теплицы, возможным урожаем. Однако многие соседствующие культуры любят разные режимы влажности и температуры. Оптимизировав размещение культур в теплице, можно пользоваться весомой температурной разницей в различных её частях.

В теплице, как и в не защищенном грунте, имеются температурные суточные колебания. Слишком резкие, превышающие 4 – 8 °С, перепады негативно отражаются на росте, развитии растений, урожайности. Приводят к частым болезням и гибели культур. В зависимости от вида растения температура почвы и воздуха в теплице должна находиться на отметке 14 – 25 °С.

Средства регулировки температуры в отдельных комнатах

Благодаря радиаторному терморегулятору Данфосс используется только необходимое количество энергии, и температура в помещении постоянно поддерживается на необходимом уровне. Терморегулятор измеряет температуру помещения и автоматически регулирует теплоподачу.

Он позволяет избежать перегрева помещений в переходной и другие периоды года и обеспечить минимально необходимый уровень отопления в помещениях с периодическим проживанием людей (защита от замораживания системы).

Короткое название радиаторного термостата RTD (Радиаторный Термостат Данфосс). Что такое радиаторный терморегулятор?

1 - комбинация датчика температуры в комнате и водяного клапана,

2 - самостоятельный регулятор давления (работает без дополнительного источника энергии)

3 - прибор, который постоянно поддерживает заданную температуру.



Принцип работы радиаторного терморегулятора:

Принципом работы является равновесие между усилием среды (в данном случае: газ) и силой нажимной пружины, величина которой зависит от настройки головки (на необходимую температуру). Таким образом, величина потока через клапан зависит от настройки головки и температуры внешней среды, которая воспринимается датчиком.

Если температура повышается, то газ расширяется и таким образом немного призакрывает клапан. Если же температура понижается, то газ соответственно сжимается, что и приводит к открытию клапана и доступу теплоносителя в отопительный прибор.

Использование газа предоставляет Данфосс большое преимущество над другими производителями: малая величина константы времени, которая выражается в лучшем использовании свободного тепла через быстрый ответ на изменение температуры в помещении (время реакции).

На сегодня только радиаторные термостаты Данфосс используют принцип расширения и сжатия газа. Причина заключается в том, что использование газа требует очень современную технологию и, соответственно, высокие требования к качеству. Однако компания Данфосс готова идти на дополнительные затраты с целью добиться высококачественной и конкурентной продукции.

Выбор радиаторного термостата зависит от следующих условий:

тип датчика Ю место расположения клапана

тип клапана Ю размер радиатора (потребность в тепле), падение температуры на нагревательном элементе, тип системы отопления (1- или 2-трубная система)

Почему необходимо использовать радиаторный термостат?

1 - потому, что он дает возможность экономить тепловую энергию (15-20%), позволяет использовать свободное, “бесплатное” тепло (солнечное излучение, дополнительное тепло от людей и приборов), срок его окупаемости < 2 лет.

2 - обеспечивает высокий уровень комфорта в помещении.

3 - обеспечивает гидравлическое равновесие - очень важно создать гидравлическое равновесие в отопительной системе, что означает подачу доступной тепловой энергии каждому потребителю соответственно к его потребности.

Термостатические головки RTD (20% сбережения тепла)




Головки для радиаторных термостатов изготовляются в следующих версиях:

RTD 3100 / 3102 - стандартный датчик, встроенный или дистанционный, ряд температур 6-26° С, ограничение и фиксация настройки температуры.

RTD 3120 - датчик с защитой от постороннего вмешательства, встроенный, ряд температур 6 - 26° С, защита от замерзания.

RTD 3150 / 3152 - датчик с ограничением максимума температуры, встроенный или дистанционный, ряд температур 6 - 21° С, защита от замерзания, фиксация настройки температуры.

ряд RTD 3160 - элемент дистанционного управления, капиллярная трубка длина 2 / 5 / 8 м, максимальная температура 28° С с ограничением и фиксацией настройки температуры (для радиаторов и конвекторов, недоступных для пользователя).

Дистанционный датчик необходимо использовать в случае, если на встроенный датчик будет влиять сквозняк или же он спрятан за портьерами или декоративными решетками.

Крепление самой термостатической головки на клапане легко выполняется при помощи накидной гайки. Головка может быть защищена от несанкционированного снятия при помощи винта (заказывается отдельно, как дополнительный аксессуар).


Клапаны RTD-N и RTD-G

Когда Данфосс начал продвижение на рынки за пределами Западной Европы, то специалистами компании были проведены многочисленные анализы качества воды в разных странах. В результате этого опыта стало понятным, что в системах отопления некоторых стран часто встречается низкое качество воды. В связи с этим была разработана новая серия клапанов для рынков Восточной Европы - серия RTD.

Используемые в RTD материалы остаются особенно стойкими при низком качестве используемой воды (по сравнении с клапанами, что выпускаются для рынков Западной Европы, мы заменили все части из оловянистой бронзы на более стойкие, изготовленные из латуни). А это значит, что срок службы клапана значительно увеличивается, даже в сложных условиях Украины. По опыту мы знаем, что средний срок службы клапана достигает 20 лет.

Регулирующие клапаны типа RTD-N (диаметры 10-25 мм) предназначены для применения в двухтрубных насосных системах водяного отопления и оснащены устройством для предварительной (монтажной) настройки их пропускной способности.

В 2-х трубной системе отопления добавление воды сверх расчетного объема приводит к увеличению передачи тепла и дисбалансу в системе. Функция предварительной настройки клапана дает возможность монтажнику, выполняющему его установку, ограничить пропускную способность клапана таким образом, чтобы гидравлическое сопротивление во всех радиаторных контурах было одинаковым и таким образом регулировать величину потока.

Простая и точная настройка пропускной способности легко выполняется без дополнительного инструмента. Число, выбитое на шкале настройки, должно быть совмещено с меткой, расположенной напротив выходного патрубка клапана. Пропускная способность клапана будет изменяться в соответствии с цифрами на шкале настроек. В положении “N” клапан полностью открыт.

Защиту от несанкционированного изменения настройки обеспечивает установленный на клапане термостатический элемент.

Регулирующие клапаны с повышенной пропускной способностью типа RTD-G (диаметры 15-25 мм) предназначены для применения в насосных однотрубных системах водяного отопления. Они могут также использоваться в двухтрубных гравитационных системах. Клапаны имеют фиксированные значения пропускной способности в зависимости от диаметра клапана.

Пример расчета радиаторного термостата:

Потребность в тепле Q = 2 000 kkal/h

разница температур D T = 20 ° C

существующая потеря давления D P = 0.05 bar

Определяем величину потока (расход воды) через прибор:

Расход воды G = 2 000/20 = 100 l/h

Определяем пропускную способность клапана:


Пропускная способность клапана Kv = 0.1/Ц 0.05 = 0.45 m3/bar



Значение Kv = 0.45 m3/h говорит о том, что для клапана RTD-N 15 мм вы можете выбрать предварительную настройку “7” или “N”.

При выборе радиаторного термостата необходимо обеспечить регулировку в пределах от 0.5 ° С до 2 ° С при данных размерах, что позволит обеспечить хорошие условия регулирования. В нашем случае необходимо выбрать предварительную настройку “7” или “N”. Однако, если в системе отопления существует опасность загрязненной воды, то мы не рекомендуем использовать предварительную настройку меньше “3”.

Используя наше техническое описание “Радиаторные терморегуляторы RTD”, вы сможете выбрать размер клапана непосредственно по диаграммам через потери давления на клапане D P, или через величину потока через клапан G. Выбор размера клапанов RTD-G (для 1-трубной системы) проводится идентично.


Новое строительство

В новостроящихся зданиях мы рекомендуем использование 2-трубной системы с RTD-N клапанами с возможностью предварительной настройки для поддержки гидравлического баланса в системе, Ду 10-25 мм, прямые и угловые версии.



Реконструкция

В подавляющем большинстве старых зданий используется 1-трубная система, для которой мы рекомендуем RTD-G клапаны с повышенной пропускной способностью (фиксированные значения пропускной способности в зависимости от диаметра), Ду 15-25 мм, прямые и угловые версии.

Особенно для клапанов RTD-N с предварительной настройкой очень важно использование фильтра для предотвращения препятствий для нормального функционирования клапана.


Уравновешивающие (балансировочные) клапаны серии ASV

Поскольку радиаторные системы отопления являются динамическими системами (разные падения давления через уменьшение тепловой нагрузки), то радиаторные термостаты должны комбинироваться с регуляторами давления (автоматические балансировочные клапаны ASV-P для 2-трубной системы) и запорно-измерительным клапаном MV-FN.

Серия регуляторов ASV включает по два типа автоматических и ручных балансировочных клапанов:

автоматический клапан ASV-PV - регулятор перепаду давления с изменяемой настройкой 5 - 25 кПа

клапан ASV-P - регулятор с фиксированной настройкой на 10 кПа

ASV-М - ручной запорно-измерительный клапан

ASV-І - запорно-измерительный клапан с настройкой пропускной способности

ASV обеспечивает оптимальное распределение теплоносителя по стоякам системы отопления и нормальное функционирования последней независимо от колебаний давления в системе. Они также позволяют перекрыть и опорожнить стояк. Максимальное рабочее давление становит 10 кПа, максимальная рабочая температура 120° С.

Упаковка из стиропора, в которой транспортируется клапан, может использоваться в качестве теплоизоляционной скорлупы при температуре теплоносителя до 80° С. При максимальной рабочей температуре теплоносителя 120° С используется специальная теплоизоляционная скорлупа, которая поставляется по дополнительному заказу.



Автоматический регулятор расхода ASV-Q

Для гидравлического балансирования 1-трубных систем отопления используются автоматические клапаны-ограничители расхода ASV-Q - диаметры 15, 20, 25 и 32 мм (диапазон настроек от 0,1-0,8 м3/час до 0,5-2,5 м3/час). Они используются для автоматического ограничения максимального значения расхода воды через стояк независимо от колебаний давления и расхода теплоносителя в системе и для оптимального распределения теплоносителя по стоякам системы отопления

Эти клапаны особенно полезны для балансировки систем отопления, для которых отсутствуют данные про их гидравлические характеристики. ASV-Q всегда обеспечивает тот расход теплоносителя, на который клапан настроено. При изменении характеристик системы происходит автоматическая подстройка регулятора.

Установка клапанов ASV-Q позволяет отказаться от традиционно сложных наладочных работ в новом строительстве и при реконструкции систем отопления, включая расширение систем без проведения гидравлического расчета трубопроводов.



Применение (примеры 1 - 2 трубных систем)

При реконструкции однотрубной системы без обвода (проточная система) необходимо установить радиаторные терморегуляторы на источники излучения тепла (RTD-G та RTD-головки) и установить обводную линию (байпас), сечение которой должно быть на один размер меньше, чем основной трубы системы (байпас в 1/2” для основной в 3/4").

При помощи байпаса поток теплоносителя через источник излучения тепла уменьшается до 35 - 30 %, что также зависит от диаметра основных труб в системе. Изучая кривую теплоотдачи радиатора однотрубной системы, мы убеждаемся, что уменьшение потока теплоносителя со 100 % даже до 30 % приведет к уменьшению теплоотдачи радиатора лишь на 10 %.

Это значит, что в подавляющем большинстве случаев установка байпаса будет иметь лишь незначительное влияние на теплоотдачу. Во многих случаях размеры теплоизлучателя (радиатора, конвектора) выбраны уже с запасом, и поэтому теплоизлучатели могут продолжать давать необходимое количество тепла. Если же радиатор маломощный, то для решения проблемы необходимо:

- Повысить температуру теплоносителя

- Повысить производительность циркуляционного насоса

- Увеличить поверхности нагрева радиаторов

-Утеплить ограждающие конструкции (стены) здания

Клапаны RTD-G с высокой пропускной способностью используются в однотрубных системах отопления с циркуляционными насосами и в двухтрубных системах гравитационных (самотечных).

Для поддержания гидравлического баланса в системе отопления на каждом стояке необходимо установить автоматический регулятор расхода ASV-Q, который будет ограничивать поток по каждом стояке. Таким образом тепло будет распределяться равномерно по всем стоякам, особенно в случае изменяемой тепловой нагрузки, или если присутствует недостаточное снабжение теплом. Запорно-измерительный клапан ASV-М позволяет перекрыть каждый отдельный стояк и, при необходимости, спустить с него воду, одновременно измеряя поток через стояк.

Теплоизлучатели (радиаторы и конвекторы) могут комплектоваться радиаторными термостатами (RTD-G и RTD-головками) без всяких ограничений. Выбор клапана RTD-G проводится в соответствии с предыдущим примером (смотри также пример выбора RTD-G в техническом описании). В таком случае стояки необходимо оснастить ограничителями потока ASV-Q и ASV-М запорно-измерительным клапаном.

В случае 2-трубной системы теплоизлучатели могут комплектоваться радиаторными термостатами (RTD-N и RTD-датчики) без каких-либо ограничений. Выбор клапана RTD-N проводится в соответствии с приведенными выше примерами для RTD-N. В этом случае каждый стояк должен комплектоваться регулятором давления ASV-P (и запорно-измерительным клапаном ASV-М), который будет обеспечивать постоянный D Р на каждом стояке, чем будут скомпенсированы изменения в тепловой нагрузке и изменении D Р. Более того, уменьшая риск шума в радиаторных терморегуляторах, регулятор перепаду давления тем самым будет обеспечивать их долговечность


Таким образом решается вопрос регулировки температуры в отдельных комнатах.