Принцип работы терморегулятора: устройство

Принцип работы терморегулятора

Главная > Теория > Принцип работы терморегулятора

Что такое терморегулятор, можно понять из самого его названия. Это устройство, которое контролирует температуру в определенной точке путем приведения в действие системы управления.

Термостат, прежде всего, важен для работы систем отопления и кондиционирования воздуха, холодильников.

Он обеспечивает экономное использование энергоресурсов – включает и отключает нагревание и охлаждение при достижении определенной температуры.

Различные виды терморегуляторов

Виды терморегуляторов

Исходя из принципа действия, термостаты делятся на два типа:

• механические;
• электронные.

В свою очередь, каждый тип подразделяется на подвиды.

Механические термостаты

В механических термостатах используют датчики с различной технологией срабатывания, но все они основаны на едином принципе.

Чтобы понять, как работает механический терморегулятор, надо обратить внимание на физические свойства многих веществ расширяться при нагревании и сжиматься, когда их охлаждают (вода является заметным исключением, расширяясь при охлаждении). Механические термостаты используют это свойство, называемое термическим расширением.

Механический термостат

Биметаллические пластины

Принцип работы терморегулятора, наиболее часто применяющегося, состоит в использовании пластины из двух полос различных металлов, соединенных болтами.

Включение и отключение биметаллического термостата:

1. Внешний диск устройства позволяет установить температуру, при которой оно включается и отключается;
2. Циферблат диска подключен через цепь к датчику температуры – биметаллической пластине, которая замыкает и размыкает электроцепь, в зависимости от большего или меньшего изгиба;
3. Биметаллическая полоса состоит из разных металлов, скрепленных вместе;
4. Один металл расширяется меньше, чем другой при нагреве, в связи с этим пластина изгибается внутрь при поднятии температуры;
5. Пластина – часть электроцепи, поэтому, когда полоса холодная, она прямая, и цепь замкнута. Система включена и нагревается. Нагреваясь до определенной температуры, пластина изгибается и разрывает цепь. Схема отключается.

Работа биметаллической пластины

Важно! Поскольку на расширение и сжатие пластины требуется время, датчик имеет инерцию срабатывания.

Газонаполненные датчики

Из-за медленной реакции металлов на температурные изменения разработаны альтернативные конструкции терморегуляторов. Одна из них – использование газонаполненного сильфона между парой металлических дисков. Большая площадь поверхности этих дисков позволяет им быстро реагировать на нагрев. Кроме того, они упругие и имеют гребни.

Механический термостат с газонаполненным датчиком

1. При повышении температуры газ в междисковом пространстве расширяется и разъединяет диски. При этом тот из них, что находится внутри, нажимает на микропереключатель в средней части термостата, размыкая цепь. Нагрев прекращается;
2. Когда температура снижается, сжимается и газ, вновь приближая диски друг к другу. Внутренний диск отдаляется от микропереключателя. Контакт замыкается, включая нагрев.

Газонаполненные терморегуляторы используются для систем отопления домов, они применялись в старых моделях автомобилей. Иногда в них используются не газы, а летучие жидкости с низкой температурой кипения. Например, разбавленный спирт.

Важно! Конкретный химический состав жидкостей подбирается, исходя из диапазона регулируемых температур.

Восковые терморегуляторы

Данный вид термостатов имеет герметичную камеру с восковой пробкой и свободно ходящим металлическим стержнем внутри. По мере повышения температуры воск расплавляется, расширяется и выталкивает стержень из этой камеры. Одновременно стержень действует на включение и отключение электроцепи. Пружина возвращает механизм на место, когда воск остывает.

Устройство воскового термостата

Восковые термостаты используются в системах управления охлаждением автомобильных двигателей, в смесителях и т. д. Термостат с простой конструкцией хорошо подходит для тяжелых условий работы внутри двигателя и отличается высокой надежностью.

На радиаторах центрального отопления устанавливают клапаны, где часто используются именно восковые термостаты. При нагреве радиатора до установленного уровня восковые регуляторы уменьшают поток воды через радиатор.

Электронные термостаты

Цифровой термостат является электронной версией механического термостата.

Вместо механического датчика может быть установлен термистор – резистор, меняющий свое сопротивление по отношению к температуре, или термопара.

Сигнал поступает в электронный модуль, где обрабатывается, и оттуда поступают команды на включение и отключение нагрева или охлаждения. Преимуществом электронного термостата является более точный контроль температуры.

Цифровые регуляторы бывают:

1. Непрограммируемые. Приборы с простым набором функций, имеющие цифровой дисплей и кнопки управления для установки выбранного температурного значения;
2. Программируемые. Устройства, представляющие собой мини-компьютер, позволяющие устанавливать дни недели, часы, временное поддержание температуры, ручную отмену и т. д.;

Программируемый терморегулятор

1. Беспроводные. С развитием современных технологий термостатические устройства стали «умнее» и освободились от проводов. Такие приборы связаны с использованием различных порталов беспроводной связи, например, WiFi или Bluetooth. Самым распространенным является WiFi-подключение. В таких связях эффективность соединений увеличивается, и снимаются проблемы, связанные с проводкой.

Некоторые дополнительные функциональные возможности электронных устройств:

1. Интеграция оконных контактов для снижения температуры с открытыми окнами;
2. Координация работы нескольких радиаторов;
3. Отдельное крепление измерительных датчиков в оптимальном месте;
4. Дистанционное управление системой по телефону, интернету или смартфону. На значительном удалении от дома всегда можно внести корректировку в настройки;
5. Сигнал тревоги, если температура слишком низкая или высокая. При желании владелец получает сообщение по электронной почте;
6. Интеграция аварийных сигналов для датчиков дыма и датчиков разрыва трубы.

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/princip-raboty-termoregulyatora.html

Терморегуляторы. Виды и принцип действия. Применение

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.

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 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.

Электромеханические терморегуляторы зарекомендовали себя как неприхотливые устройства:

• 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.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektroobustrojstvo/jelektroobogrev/termoreguliatory/

Терморегулятор своими руками: принцип работы, схемы устройств, как настроить и проверить, основные неисправности

Необходимость настройки температурного режима возникает при использовании различных систем теплового или холодильного оборудования. Вариантов много, и все они требуют наличия управляющего устройства, без которого работа систем возможна либо в режиме максимальной мощности, либо на полном минимуме возможностей.

Контроль и настройка производятся с помощью терморегулятора — устройства, способного воздействовать на систему через датчик температуры и включать или отключать её по необходимости. При использовании готовых комплектов оборудования блоки управления входят в комплект поставки, но для самодельных систем приходится собирать терморегулятор своими руками.

Задача не самая простая, но вполне решаемая. Рассмотрим её внимательнее.

Принцип работы терморегулятора

Терморегулятор — это устройство, способное реагировать на изменения температурного режима. По типу действия различают терморегуляторы триггерного типа, отключающие или включающие нагрев при достижении заданного предела, или устройства плавного действия с возможностью тонкой и точной настройки, способные контролировать изменения температуры в диапазоне долей градуса.

Существуют две разновидности терморегуляторов:

1. Механический. Представляет собой устройство, использующее принцип расширения газов при изменении температуры, или биметаллические пластины, изменяющие свою форму от нагревания или охлаждения.
2. Электронный. Состоит из основного блока и датчика температуры, подающего сигналы об увеличении или понижении заданной температуры в системе. Используется в системах, требующих высокой чувствительности и тонкой регулировки.

Механические устройства не позволяют обеспечить высокой точности настройки. Они являются одновременно и датчиком температуры, и исполнительным органом, объединёнными в единый узел. Биметаллическая пластина, используемая в нагревательных устройствах, представляет собой термопару из двух металлов с разным коэффициентом теплового расширения.

Главное предназначение терморегулятора — автоматическое поддержание необходимой температуры

Нагреваясь, один из них становится больше другого, отчего пластина изгибается. Контакты, установленные на ней, размыкаются и прекращают нагрев. При охлаждении пластина возвращается в изначальную форму, контакты вновь замыкаются и нагрев возобновляется.

Камера с газовой смесью — чувствительный элемент термостата холодильника или отопительного терморегулятора. При изменениях температуры меняется объём газа, что вызывает перемещение поверхности мембраны, соединённой с рычагом контактной группы.

В терморегуляторе для отопления используется камера с газовой смесью, работающая по закону Гей-Люссака — при изменении температуры меняется объём газа

Механические термостаты надёжны и обеспечивают устойчивую работу, но настройка режима работы происходит с большой погрешностью, практически «на глазок». При необходимости тонкой настройки, обеспечивающей регулировку в пределах нескольких градусов (или ещё тоньше), используются электронные схемы.

Датчиком температуры для них служит терморезистор, способный различить мельчайшие изменения режима нагрева в системе. Для электронных схем ситуация обратная — чувствительность датчика слишком высока и её искусственно загрубляют, доводя до пределов разумного.

Принцип действия состоит в изменении сопротивления датчика, вызванном колебаниями температуры контролируемой среды. Схема реагирует на смену параметров сигнала и повышает/понижает нагрев в системе до получения другого сигнала. Возможности электронных блоков контроля намного выше и позволяют получить настройку температуры любой точности.

Изготовление механического терморегулятора в домашних условиях достаточно сложно и нерационально, поскольку результат будет работать в слишком широком диапазоне и не сможет обеспечить требуемой точности настройки.

Чаще всего собирают самодельные электронные терморегуляторы, которые позволяют поддерживать оптимальный режим температуры тёплого пола, инкубатора, обеспечивать желаемую температуру воды в бассейне, нагрев парилки в сауне и т.д.

Вариантов применения самодельного терморегулятора может быть столько, сколько систем, подлежащих настройке и регулировке температурного режима, имеется в доме. Для грубой настройки с помощью механических устройств проще приобрести готовые элементы, они недороги и вполне доступны.

Преимущества и недостатки

Самодельный терморегулятор обладает определёнными достоинствами и недостатками. Плюсами устройства являются:

• Высокая ремонтопригодность. Терморегулятор, сделанный самостоятельно, легко отремонтировать, поскольку его конструкция и принцип работы известны до мелочей.
• Расходы на создание регулятора намного ниже, чем при покупке готового блока.
• Существует возможность изменения рабочих параметров для получения более подходящего результата.

К недостаткам следует отнести:

• Сборка такого устройства доступна только людям, имеющим достаточную подготовку и определённые навыки работы с электронными схемами и паяльником.
• Качество работы устройства в большой степени зависит от состояния использованных деталей.
• Собранная схема требует настройки и юстировки на контрольном стенде или с помощью эталонного образца. Получить сразу готовый вариант устройства невозможно.

Основной проблемой является необходимость подготовки или, как минимум, участие специалиста в процессе создания прибора.

Как сделать простой терморегулятор

Изготовление терморегулятора происходит поэтапно:

• Выбор типа и схемы устройства.
• Приобретение необходимых материалов, инструментов и деталей.
• Сборка прибора, настройка, запуск в эксплуатацию.

Стадии изготовления прибора имеют свои особенности, поэтому их следует рассмотреть подробнее.

Необходимые материалы

В число необходимых для сборки материалов входят:

• Фольгированный гетинакс или монтажная плата;
• Паяльник с припоем и канифолью, в идеале — паяльная станция;
• Пинцет;
• Пассатижи;
• Лупа;
• Кусачки;
• Изолента;
• Медный соединительный провод;
• Необходимые детали, согласно электрической схемы.

В процессе работы могут понадобиться и другие инструменты или материалы, поэтому данный список не следует считать исчерпывающим и окончательным.

Схемы устройств

Выбор схемы обусловлен возможностями и уровнем подготовки мастера. Чем сложнее схема, тем больше нюансов возникнет при сборке и настройке устройства. В то же время самые простые схемы позволяют получить лишь наиболее примитивные приборы, работающие с высокой погрешностью.

Рассмотрим одну из несложных схем.

В данной схеме в качестве компаратора используется стабилитрон

На рисунке слева изображена схема регулятора, а справа — блок реле, включающий нагрузку. Датчик температуры — это резистор R4, а R1 — переменный резистор, используемый для настройки режима нагрева.

Управляющим элементом является стабилитрон TL431, который открыт до тех пор, пока на его управляющем электроде имеется нагрузка выше 2,5 В.

Нагрев терморезистора вызывает снижение сопротивления, отчего напряжение на управляющем электроде падает, стабилитрон закрывается, отсекая нагрузку.

Другая схема несколько сложнее. В ней использован компаратор — элемент, производящий сравнение показаний термодатчика и эталонного источника напряжения.

Любое изменение напряжения, вызванное увеличением или уменьшением сопротивления терморезистора, создаёт разницу между эталоном и рабочей линией схемы, вследствие чего на выходе устройства генерируется сигнал, вызывающий включение или отключение нагрева. Подобные схемы, в частности, используются для регулировки режима работы тёплого пола.

Пошаговая инструкция

Порядок сборки каждого устройства имеет свои особенности, но некоторые общие шаги выделить можно. Рассмотрим ход сборки:

1. Готовим корпус прибора. Это важно, поскольку оставлять плату незащищённой нельзя.
2. Готовим плату. Если используется фольгированный гетинакс, придётся травить дорожки при помощи электролитических методов, предварительно нарисовав их нерастворимой в электролите краской. Монтажная плата с готовыми контактами значительно упрощает и ускоряет процесс сборки.
3. Проверяем с помощью мультиметра работоспособность деталей, при необходимости заменяем их на исправные образцы.
4. По схеме собираем и соединяем все необходимые детали. Необходимо следить за точностью соединения, правильной полярностью и направлением установки диодов или микросхем. Любая ошибка может привести к выходу из строя важных деталей, которые придётся приобретать снова.
5. После окончания сборки рекомендуется ещё раз внимательно осмотреть плату, проверить точность соединений, качество пайки и прочие важные моменты.
6. Плата помещается в корпус, производится пробный запуск и настройка работы устройства.

Как настроить

Для настройки прибора необходимо либо иметь эталонное устройство, либо знать номинал напряжений, соответствующих той или иной температуре контролируемой среды. Для отдельных устройств существуют собственные формулы, показывающие зависимость напряжения на компараторе от температуры. Например, для датчика LM335 такая формула имеет вид:

V = (273 + T) • 0,01,

где Т — требуемая температура по Цельсию.

В других схемах настройка производится путём подбора номиналов регулировочных резисторов при создании определённой, известной температуры.

Требования к точности прибора также отличаются друг от друга, поэтому единой технологии настройки не существует в принципе.

Основные неисправности

Наиболее распространённой неисправностью самодельных терморегуляторов является нестабильность показаний терморезистора, вызванная низким качеством деталей. Кроме того, нередко встречаются сложности с настройкой режимов, вызванные несоответствием номиналов или изменением состава деталей, необходимых для правильной работы устройства.

Большинство возможных проблем напрямую зависят от уровня подготовки мастера, производящего сборку и настройку прибора, так как навыки и опыт в этом деле значат очень много. Тем не менее, специалисты утверждают, что изготовление терморегулятора своими руками — полезная практическая задача, дающая неплохой опыт в создании электронных устройств.

Если уверенности в своих силах нет, лучше использовать готовое устройство, которых достаточно в продаже.

Необходимо учитывать, что отказ регулятора в самый неподходящий момент может стать причиной серьёзных неприятностей, для устранения которых потребуются усилия, время и деньги.

Поэтому, принимая решение о самостоятельной сборке, следует подойти к вопросу максимально ответственно и тщательно взвесить свои возможности.

Источник: https://kotel.guru/radiatory/termoregulyatory/termoregulyator-svoimi-rukami.html

Принцип работы терморегулятора: конструкция, настройка и проверка устройства

Приборы, позволяющие регулировать температуру в помещении, впервые были разработаны и выпущены в 1943 году в Дании, и в скором времени вся Европа стала использовать их для снижения затрат на отопление.

Сегодня вопрос экономии как нельзя актуален, а принцип работы терморегулятора нового поколения такой, что позволяет не только следить за поддержанием заданной температуры, но и экономить до 25% затрат на обогреве жилья.

Регулирующие устройства нового поколения

Если первые регулирующие устройства для батарей отопления требовали обязательного контроля человека, то у моделей последних лет появился ряд существенных преимуществ перед «старичками».

• Дизайн современных термостатов таков, что они практически не заметны и выглядят, как естественное продолжение радиатора. Их легко настраивать и регулировать.
• Термостаты нового поколения просто монтировать, как в старую централизованную отопительную систему, так и в автономную.
• Длительный срок эксплуатации и отсутствие потребности в профилактическом и техническом обслуживании делают их желательными элементом отопительных систем.
• Принцип работы регулятора температуры позволяет выставить нужные параметры, которых он будет придерживаться весь отопительный сезон, с учетом изменений температуры воздуха за окном. Это позволит избежать таких неприятных моментов, когда на улице стало тепло, а батареи еще настолько горячие, что приходится открывать балкон или окна для проветривания.
• Терморегулятор позволяет калибрировать температурные параметры от +5°C, если требуется создать условия, чтобы система не замерзла, но при этом не «съедала» бюджет, до +27°C для любителей жары. Прибор будет придерживаться заданных параметров с точностью до 1 градуса.
• Принцип действия терморегулятора таков, что теплоноситель в отопительном контуре начинает распределяться равномерно, доходя горячим даже до последних в цепи радиаторов отопления.
• Если прибор установить в автономной системе обогрева, то владельцев ожидает экономия топлива до 25%.

Современные термостаты настолько автоматизированы, что требуют участия человека только в начале отопительного сезона, когда выставляются параметры температур в комнатах.

Как устроен термостат

Сегодня на рынке можно найти два вида регуляторов температуры: механические и электронные. Хотя у них существенные различия в способе настроек параметров, устройство терморегулятора со времен первых моделей не сильно поменялось.

В настоящее время можно выбирать прибор не только по способу регулировки температуры, но и по типу отопительной системы.

Есть модели, специально разработанные для однотрубных и двухтрубных отопительных контуров, но в основе и тех и других находится термическая головка (сильфон) и клапан.

Термоголовка представляет собой цилиндр с гофрированной внутренней поверхностью. Внутри сильфона располагается газообразная или жидкостная среда, очень чувствительная к любым колебаниям температур в окружающем пространстве.

В момент, когда температура в помещении достигла установленной критической нормы, средство в сильфоне расширяется, увеличивая его в размере. Следствием этого становится давление увеличенной термоголовки на клапан и его закрытие, что приводит к остановке подачи теплоносителя в батарею.

В случае понижения температуры происходит обратный процесс: внутренняя среда в сильфоне сжимается, он уменьшается в размере и перестает давить на клапан. Тот в свою очередь открывается, давая свободный проход теплоносителю.

Современная регулирующая техника настроена, как минимум, на миллион «сжатий-растяжений», чего она сможет достичь примерно за 100 лет эксплуатации.

Как показывает практика, термостаты последнего поколения могут «реанимировать» даже старые чугунные радиаторы, подключенные к центральной городской теплосети. Увеличение теплоотдачи без дополнительных денежных затрат возможно при установке термостата в отопительный контур или котел.

Большим спросом пользуются механические приборы, которые стоят дешевле электронных аналогов, но все изменения в их настройках производятся вручную. Изделия, оснащенные электронным дисплеем, полностью освобождают человека от контроля над тем, как работает терморегулятор на протяжении всего отопительного сезона.

Параметры в эти устройства вводятся один раз, а так как можно указать не только конкретную температуру, но и установить ее минимум и максимум, то это позволяет создать по-настоящему комфортный микроклимат.

Кроме того, что термостаты бывают электронные и механические, они так же отличаются по своему внутреннему содержанию. Приборы с сильфонами, наполненными жидкостью, как правило, стоят недорого, но и реакция их на температурные изменения в окружающей среде несколько замедленная.

Газонаполненные термоголовки очень чувствительны к любым колебаниям температуры. Они «заметят», если воздух в комнате потеплеет от того, что в окно светит солнце и перекроют клапан, остановив подачу носителя в батарею.

Самыми удобными в эксплуатации являются электронные терморегуляторы с программным управлением. Они позволяют устанавливать температурный режим на разный временной промежуток.

Например, когда в квартире никого нет в течение рабочего дня, параметры нагрева воздуха могут быть понижены, но в определенное время суток термостат включается на повышение температуры.

Это позволяет экономить на оплате отопления и энергоресурсах.

Подобные приборы стоят дорого, но купленные и установленные один раз, они на протяжении многих лет будут создавать комфорт в доме и экономию в кошельке.

Терморегулятор с выносным датчиком

Чтобы прибор работал корректно, он должен быть монтирован в горизонтальном положении, в этом случае воздух свободно циркулирует вокруг него, не влияя на заложенные в датчик параметры. Если установить его вертикально, то тепло, поднимаясь снизу, будет воздействовать на среду в сильфоне, заставляя его расширяться и закрывать клапан.

Если устройство отопительной системы таково, что установить терморегулятор горизонтально не получится, можно приобрести прибор с выносным температурным датчиком. Это так же актуально, если батареи закрыты декоративным коробом или фальш-панелью.

Выносной датчик идет в комплекте со специальной трубкой длиной 2 метра. На таком расстоянии он позволяет, как проверить терморегулятор, так и настроить его параметры.

Подобной возможностью обладают и механические, и электронные устройства. Кроме того, существуют так называемые антивандальные терморегуляторы, оснащенные специальным чехлом, закрывающим его дисплей.

Их устанавливают в помещениях, где живут или находятся дети.

Заключение

Принцип работы современного терморегулятора таков, что позволяет следить как за температурным режимом в доме или квартире, так и за экономией средств на отопление.

Так как существуют приборы, приспособленные под конкретные отопительные системы, то стоит только определиться с его устройством, способом настройки и ценой, а установку можно произвести самостоятельно, действуя по инструкции.

Источник: http://netholodu.com/elementy-otopleniya/termoregulyatory/printsip-raboty-termoregulyatora.html

Терморегулятор для радиатора отопления: устройство, виды, выбор и установка своими руками

Терморегулятор для радиатора отопления имеет и другое название – термоголовка. Главная функция данного узла заключается в изменении интенсивности движения теплоносителя в трубах, реализуется такая задача разными способами, все зависит от вида прибора.

Устанавливается терморегулятор непосредственно на радиатор отопления. В случае возникновения такой необходимости его легко демонтировать. Однако важно придерживаться правил, в частности, все ремонтные работы выполняются перед началом отопительного сезона.

Польза терморегуляторов отопления

Температуру теплоносителя можно регулировать не всегда. Например, в многоквартирных домах система отопления работает по иному принципу, и нет возможности задавать нужные параметры горячей воды в каждой квартире.

В подобных случаях проблема решается, если установить несложный по принципу действия прибор – терморегулятор на батарею. С его помощью меняется объем теплоносителя в трубах, что приводит к уменьшению температуры воздуха в помещении.

Плюсы таких устройств:

• все процессы выполняются в автоматическом режиме, пользователю не придется постоянно находиться возле радиатора отопления;
• зональное изменение параметров окружающей среды: в некоторых помещениях можно отключить радиатор, в других поддерживается нужная температура;
• уменьшение объема расходуемого источника тепла, что позволяет снизить расходы на отопление;
• в случае поломки отопительного прибора не придется ждать отключения всего стояка системы отопления многоквартирного дома, за что ответственна коммунальная служба, достаточно отключить радиатор.

Кроме того, если установить более функциональные терморегуляторы, появится возможность отключать отопительный прибор на объекте по достижении заданного значения температуры воздуха. В процессе участвует встроенный или вынесенный термостат для радиатора, он передает данные о параметрах окружающей среды. Такая возможность позволяет дополнительно снизить расходы на отопление.

Устройство и принцип действия

Предлагаемые на рынке приборы имеют одинаковую конструкцию. Функционируют они тоже по единому принципу. Главные узлы:

• клапан;
• термоголовка со штоком и сильфоном.

Последний из элементов съемный. К одному клапану можно подключить разные термоголовки.

Устройство электронного аналога несколько сложнее: конструкцией предусмотрен микропроцессор, ответственный за регулировку температуры в комнате.

Принцип работы терморегулятора основан на изменении сечения просвета клапана. Чтобы нормализовать микроклимат в помещении, нужно уменьшить объем теплоносителя, который попадает из трубы в радиатор.

Термоклапан соединен с головкой посредством накидной гайки и штока. Последний из элементов перемещается внутри конструкции под воздействием нагрузки, оказываемой средой в сильфоне (газ, жидкость). При нагреве происходит расширение вещества. Давление внутри головки растет. В результате шток опускается, частично или полностью перекрывая просвет в клапане.

Когда воздух в помещении охлаждается, настройки терморегулятора меняются вручную или в автоматическом режиме.

Если установлен прибор, оснащенный сильфоном, шток возвращается в исходное положение после того, как характеристики рабочей среды изменятся. Электронные устройства взаимодействуют с термостатом.

Рынок предлагает и более простые терморегуляторы – механического типа. Они оснащены вентилями и кранами. Подобные приборы отличаются примитивным устройством. Они содержат клапан, вентиль. Сильфон внутри конструкции отсутствует.

Все действия по регулировке параметров теплоносителя и окружающей среды выполняет человек: если нужно, вентиль частично перекрывает просвет внутри клапана, что приводит к уменьшению объема теплоносителя.

Когда воздух в помещении остынет, необходимо вернуть прибор в исходное положение.

Выбор терморегулятора

Перед покупкой изучают характеристики устройств разных видов, сравнивают их функциональные возможности. Терморегуляторы отопления выбирают с учетом критериев:

1. Тип конструкции: механический, электронный, электромеханический.
2. Соответствие размера трубы и клапана.
3. Площадь сечения внутреннего просвета. В некоторых моделях значение данного параметра изначально небольшое. В результате регулировки площадь сечения дополнительно уменьшается. Это приводит к существенному охлаждению радиаторов. Такой регулятор для батареи лучше не применять, т. к. параметры воздуха в помещении будут сильно варьироваться.
4. Расположение датчика температуры. Он может быть встроенным или вынесенным. В первом случае данные о температуре воздуха в помещении будут более точными, т. к. прибор находится на некотором удалении от радиатора, а значит, не подвергается прямому воздействию тепла. Вынесенный датчик приобретается, когда радиатор утоплен в нишу или находится вблизи от подоконника, при условии, что термостатический элемент располагается в вертикальной плоскости.
5. Для двухтрубной и однотрубной системы отопления выбирают разные терморегуляторы.
6. Точность регулировки устройства. Механический вариант конструкции устроен просто, а за изменение параметров теплоносителя ответственность несет человек, т. к. все манипуляции выполняются вручную. При выборе электронных регуляторов учитывают уровень чувствительности автоматики. Информацию о величине погрешности измерений нужно запрашивать у производителя.
7. Внешний вид прибора. Газонаполненные, жидкостные и электронные терморегуляторы отличаются привлекательностью. Автоматические модели подобных устройств оснащены дисплеями.
8. Ценовая категория. Оборудование для системы отопления должно быть сертифицированным, иметь гарантию. Производители, которые завоевали доверие пользователей: Danfoss, Royal Thermo, Oventrop, Теплоконтроль.

Типы терморегуляторов

Подобные устройства делятся на 2 главные группы:

• механические;
• автоматические (электронные).

Отличается и наполнение сильфона: газ, жидкость. У каждого из вариантов имеются свои преимущества. Функционируют приборы по сходному принципу, но отличаются по уровню чувствительности к изменениям параметров окружающей среды. Способ регулировки механического устройства ручной. Электронные аналоги не требуют участия человека.

Термостатический элемент делится на виды с учетом разницы в конфигурации клапана:

• прямой;
• угловой (для вертикальной, горизонтальной установки);
• прибор, имеющий 3 патрубка для подключения к радиатору, подводящей трубе и байпасу, его называют трехходовым клапаном.

Терморегулятор на батарею отопления подбирается еще и с учетом рабочей среды. Выделяют 2 вида:

• газонаполненные;
• жидкостные.

Рабочая среда заполняет сильфон, который находится внутри термоголовки. В одинаковых условиях жидкость и газ ведут себя по-разному, что определяет уровень эффективности прибора.

Механические

Такие устройства представлены следующими вариантами:

• клапан с вентилем;
• приборы, оснащенные краном.

Последний из вариантов менее предпочтителен, т. к. предназначен для других задач, но может использоваться и с целью изменения объема теплоносителя в радиаторе. Это ручной терморегулятор. Поворачивать кран нужно до упора. Если регулярно оставлять его в половинчатом положении, внутренний клапан со временем деформируется.

Вентильные приборы предлагаются в двух вариантах:

• игольчатый тип;
• механический терморегулятор, специально разработанный для установки на радиатор.

Первый управляется вручную. Чтобы изменить объем теплоносителя, нужно повернуть вентиль. Недостатком подобных приборов является уменьшенная площадь сечения внутреннего просвета.

Из-за этого существенно снижается уровень эффективности работы регулятора.

К плюсам относят возможность установки в половинчатое положение, при возникновении такой необходимости вентиль может полностью закрыть просвет внутри клапана.

Специальные терморегуляторы механического типа, предназначенные для установки на радиатор, отличаются усовершенствованной конструкцией. Они не требуют непосредственного участия человека в процессе изменения параметров теплоносителя. Однако такие устройства функционируют без подключения к источнику питания.

Положительные качества:

• приемлемая стоимость;
• автономность: приборы не требуют подключения к источнику питания, а значит, могут функционировать в любых условиях;
• несложный процесс работы, управления.

У таких устройств точность ниже, чем у автоматических аналогов.

Электронные

Терморегуляторы данного вида представляют собой программируемые приборы. Конструкцией предусмотрена возможность изменения и контроля параметров окружающей среды.

Автоматический терморегулятор оснащен экраном, на котором отображается температура воздуха. Пользователь может задать необходимое значение данного параметра.

Существуют модели регуляторов, которые контролируют работу всей системы отопления: насосов, котла. Чтобы обеспечить возможность изменения параметров теплоносителя в автоматическом режиме, применяется термостат. Он передает значение температуры терморегулятору. Существуют следующие разновидности электронных приборов:

• с открытой логикой;
• с закрытой логикой;
• простые модели, подобные механическим аналогам, но оснащенные дисплеем.

В первом случае устройство поддается перепрограммированию. Благодаря этому есть возможность настроить регулятор в соответствии с характеристиками любой системы отопления.

Аналоги с закрытой логикой не поддаются перепрограммированию. Однако остается возможность изменения главных параметров. Данные виды терморегуляторов представляют группу цифровой техники.

Их стоимость выше простых электронных аналогов с урезанным функционалом.

Главным недостатком автоматических регуляторов является необходимость подключения к источнику энергии. В этом качестве может выступать блок питания. Терморегулятор потребляет минимальное количество энергии. Это позволяет эксплуатировать его на протяжении длительного периода без необходимости замены блока питания.

Жидкостные и газонаполненные

Их конструкция уже рассматривалась выше. Такие приборы представляют группу механических регуляторов, они состоят из клапана, подпружиненного штока, сильфона, внутри которого содержится газ или жидкость.

Вещество непременно должно иметь возможность расширяться под воздействием высоких температур. Благодаря этому свойству происходит увеличение давления внутри головки. В качестве жидкой среды часто применяют парафин.

Газонаполненные и жидкостные приборы сходны по уровню эффективности. Преимуществом первого из регуляторов для батарей отопления является более быстрая реакция на колебания температуры воздуха в помещении.

Значит, обе разновидности приборов реализуют свою главную функцию достаточно эффективно.

Установка терморегулятора своими руками

Рекомендуемое место крепления – на входе в радиатор. Схема установки регулятора определяется типом системы отопления: одно- или двухтрубная. В первом случае важным условием является установка байпаса. Его располагают перед терморегулятором. Благодаря этому появляется возможность отключения отопительного прибора, тогда теплоноситель будет проходить через байпас дальше по коммуникациям.

Регулятор температуры отопления внутри радиатора должен быть врезан в подающую трубу. При выборе места установки принимается во внимание направление движения горячей воды.

В большинстве случаев терморегулятор встраивается в трубу, которая подводится к радиатору сверху.

Дополнительно в нижней части монтируется вентиль с клапаном, что обеспечивает возможность слива теплоносителя в случае поломки отопительного устройства.

Монтаж прибора

Установка терморегулятора на радиаторы отопления выполняется в период, когда система коммуникаций не заполнена теплоносителем. Последовательность действий при монтаже регулирующего устройства на трубу:

• необходимо снять батарею, важно оставить небольшие участки труб на входе в отопительный прибор;
• подсоединяют клапан регулятора к пробкам радиатора;
• фиксируют второй патрубок на подводящей трубе.

Для уплотнения применяют лен или ФУМ-ленту. Монтаж терморегулятора можно выполнить самостоятельно, если имеется подходящий инструмент и оборудование. Для резки металла используется болгарка.

При подключении коммуникаций не следует прикладывать избыточные усилия, т. к. можно сорвать резьбу. Ставят регулятор температуры всегда в горизонтальное положение, что позволит избежать дополнительного воздействия тепла, исходящего от радиатора, т. к.

прогретые воздушные потоки всегда поднимаются к потолку.

Настройка

Ручку вентиля нужно поворачивать до момента, пока не будет установлен требуемый режим работы. Настройка терморегулятора на батарее выполняется в соответствии с личными предпочтениями. На вентиле предусмотрен указатель и нанесена шкала. Регулировку прекращают, когда указатель устанавливается напротив цифры, соответствующей нужному режиму.

Как снять терморегулятор с батареи?

Для этого повторяют инструкцию, которая была приведена выше. Учитывая, что подобные действия в большинстве случаев производятся во время ремонта в холодный период года, может потребоваться отключение системы отопления. Затем сливают теплоноситель. Останется лишь демонтировать терморегулятор для отопления, для этого раскручивают крепежные элементы.

Источник: https://GidPoVode.ru/radiatory/termoregulyator.html