Контроль работы отопительного оборудования, автоматизация процессов, связанных с обогревом дома, невозможна без терморегуляторов. С развитием техники и технологий появились терморегуляторы для котлов отопления (термостаты) самых различных конструкций и даже с различным принципом действия.
При проектировании системы отопления важно уделить внимание подбору блока автоматики, от чего будет зависеть комфорт в доме.
Для чего нужны
Температура – основная физическая величина, притом достаточная для контроля работы и управления котлом и всей системой отопления в доме. Достаточно знать, на сколько нагрет теплоноситель, чтобы в минимальном объеме автоматизировать работу котла.
Для пользователя важнее всего подобрать оптимальный вариант комнатного термостата так, чтобы было удобно регулировать температуру в помещении. Выбирать предстоит из механических или электронных устройств.
Большую точность и удобство предоставляют электронные термостаты, однако механические устройства до сих пор находят себе применения, в основном за счет своей дешевизны, простоты и, главное, энергонезависимости.
Принцип действия
Любой терморегулятор имеет в составе три функциональных блока:
- Термочувствительный элемент;
- Регулятор;
- Функциональный блок.
Термочувствительный элемент реагирует на изменение температуры рабочей среды (теплоносителя, воздуха в помещении или на улице) и изменяет ряд своих физических, механических свойств, на что реагирует блок управления.
Регулятор нужен для установки целевого значения, с которым будут сравниваться данные, полученные от датчика. Учитываются граничные условия, когда значение датчика больше или меньше установки регулятора. В качестве результата используются:
- Отсылка цифрового или аналогового управляющего сигнала;
- Управление электромагнитным реле;
- Открытие или закрытие механического клапана;
- Смыкание или размыкание электрических контактов
От этого же зависит и способ использования, монтажа и основного назначения терморегулятора. Во время выбора оптимальной модели это определяющий фактор для сужения списка подходящих устройств.
Точный выбор осуществляется по эксплуатационным характеристикам:
- Способ установки, габариты;
- Чувствительность термоэлемента;
- Диапазон измерения температуры;
- Диапазон установки регулятора;
- Вариант исполнения термочувствительного элемента (выносной, встроенный)
- Наличие дополнительных функций (программирование, установка нескольких термочувствительных элементов).
Механический
В основе работы положено физическое явление термодинамического расширения газов, жидкости и смена упругости металлов. Газ или жидкость заключаются в специальную колбу, сильфон, который по тонкому каналу связан с регулируемой арматурой клапана или контактной группой. По мере расширения или сжатия вещества в сильфоне изменяется давление, оказываемое на шток клапана.
Регулятор в этом случае определяет граничное условие, по которому срабатывает клапан. Термочувствительный элемент может соединяться с регулирующей арматурой достаточно длинным каналом, трубкой с малым сечением, однако связь весьма ненадежная и хрупкая.
Результатом работы терморегулятора может быть не только срабатывание клапана, но и регулировка шибера, механического блока управления тягой подачи воздуха в твердотопливных котлах.
Преимущества:
- простая конструкция, безотказность (при условии качественной сборки и согласования функциональных частей);
- относительно низкая стоимость;
- энергонезависимость.
Недостатки:
- большие габариты термостата;
- слабая чувствительность, возможность регулировки с погрешностью до 1-2ºС.
Выбирать придется либо из решений, предложенных производителем котлов, либо из таких популярных производителей, как: Regulus, Kg Elektronik, ICMA. Стоимость регуляторов начинается от 900 рублей и выше.
Терморегуляторы на основе упругой металлической пластины, реагирующей на изменение температуры, используются только совместно с контактной группой. Под воздействием температуры изменяется упругость. Она, деформируясь, размыкает или смыкает электрические контакты.
Преимущества:
- компактная конструкция;
- низкая стоимость.
Недостатки:
- только локальная установка без возможности выноса термочувствительного элемента;
- большая погрешность в измерениях достигающая 2-3ºС.
Электромеханические
Термочувствительным элементом является термопара, связка двух пластин из специально подобранных металлов. Под воздействием температуры на границе двух металлов возникает микроЭДС до 50 мВ, чего вполне достаточно для управления механическим клапаном с помощью электромагнитного реле.
Однако для срабатывания датчика требуется существенный нагрев термоэлемента. Используются электромеханические терморегуляторы в основном в газовых и твердотопливных котлах для определения наличия пламени и, соответственно, в блоке безопасности.
Электронный
Принципиально в любом электронном термостате используется две функциональные части: термодатчик и микроконтроллер, который снимает показания датчика и выполняет заданное действие.
Датчик для электронного терморегулятора физически не связан с блоком управления ничем кроме соединительных проводов.
По способу исполнения различают:
- Аналоговые термостаты;
- Цифровые.
Аналоговые устройства сконструированы по схеме с жесткой логикой и имею ограниченную функциональность. Их преимущество в низкой стоимости, безотказности. Они повторяют возможности простых механических термостатов с тем отличием, что их точность на порядок выше, погрешность достигает всего 0,2-0,5 ºС.
Цифровые терморегуляторы могут быть с закрытой или открытой логикой. В первом случае получается прямая альтернатива аналоговым устройствам, однако есть возможность расширить функциональность за счет наличия цифрового интерфейса для подключения к цифровому блоку управления котлом.
Терморегуляторы с открытой логикой – это программируемые микроконтроллеры. Есть возможность задавать целевые значения по расписанию или по одному из дополнительных условий, создавая эффективную программу управления котлом.
Преимущества:
- Высокая точность установки целевой температуры, погрешность – 0,1ºС;
- Замер температуры выносным датчиком;
- Большой выбор вариантов управления (механический регулятор, наборная панель, интерактивное меню и т.д.);
Недостатки:
- Чем больше функциональность терморегулятора, тем он дороже, притом существенно.
- Работоспособность устройства зависит от состояния батареек или наличия внешнего электропитания.
Помимо решений от производителя котлов можно использовать терморегуляторы таких производителей, как: VENTS, DS Electronics, Quantrax, Salus, Vaillant, Auraton.
Беспроводной
Главное отличие электронных терморегуляторов в том, что их можно установить практически на любом удалении от котла. В дополнение к этому можно избавиться даже от необходимости прокладывать провода от терморегулятора к котлу. Любую электрическую связь можно перевести на беспроводной режим, для чего используются радиоволны.
Популярные модели производителей: EUROSTER, SAKUS, Watts. Цена беспроводных решений начинается от 2100 рублей и может достигать 10-15 тыс. руб. в случае наличия GSM модуля и расширенного списка функций.
Для электрических котлов
Есть три способа управления электрическим котлом отопления:
- Прерывание линии питания всего котла;
- Управление работой только ТЭНов;
- Передача управляющих сигналов встроенному контроллеру управления.
Варианты исполнения:
- Розеточный блок. Стравляется в розетку, шнур питания котла вставляется в регулятор;
- Внешний блок под установку на DIN-рейку. Монтируется в отдельном защищенном щитке возле котла вместе с защитным автоматом и УЗО. Дополняется выносным проводным или беспроводным термодатчиком;
- Микроконтроллер или комнатный терморегулятор в настенном или встраиваемом корпусе для установки непосредственно в жилых помещениях. У котла монтируется блок в разрыв цепи питания.
На что следует обратить внимание при выборе:
- Допустимый номинальный ток коммутации. В зависимости от мощности котла отопления может быть от 3 до 25 Ампер и выше. Важно, чтобы допуск по току у терморегулятора был хотя бы на 20% больше, чем потребление котла;
- Точность установки температуры;
- Термодатчики подбираются в точном соответствии с требованием производителя терморегулятора. Важен тип датчика (резистивный, емкостной или термопара), допустимый ток и диапазон измеряемой температуры.
Многие производители снабжают свои электрические котлы блоком цифрового управления с возможностью подключения внешнего термостата. Выбор ограничивается специальными предложениями от производителя или рекомендованными сторонними решениями с идентичным интерфейсом подключения.
Для газового котла
Для газового котла часто решение аналогичное электрическому котлу отопления. Достаточно установить терморегулятор в разрыв цеп питания и задать целевую температуру. При достижении нужного нагрева воздуха в помещении терморегулятор перекрывает питание котла, и он автоматически выключается. Однако это актуально не для всех типов газовых котлов.
Требования к терморегуляторам в этом случае следующие:
- Допустимый ток коммутации. Для газовых котлов чаще достаточно значения в 1,5-2 А, так как потребление газового котла значительно меньше , чем у электрического;
- Точность установки температуры и диапазон регулировки.
В газовых котлах с электропитанием чаще применяется специальный стандартизированный интерфейс для подключения внешнего терморегулятора.
Для энергонезависимых котлов отопления используются механические терморегуляторы, чаще с выносным термочувствительным элементом, соединенным с блоком управления длинной медной трубкой. Блок автоматики часто снабжается штатным выносным терморегулятором, так что дополнить его или заменить не получится.
На твердом топливе
Для твердотопливных котлов использование внешнего терморегулятора возможно в двух вариантах:
- Подключение терморегулятора к блоку автоматического управления котлом. В зависимости от модели контроллера возможно использование электронных или механических пластинчатых терморегуляторов;
- Использование механического терморегулятора с сильфоном наполненным газом или жидкостью. Рабочая часть терморегулятора для твердотопливных котлов специально разрабатывается для управления заслонкой на подаче воздуха и/или регулировки тяги.
Особого выбора среди терморегуляторов для котлов на твердом топливе нет. Придется искать готовое решение от производителя котельного оборудования или же комплектовать котел блоком автоматики в комплекте с терморегулятором.
Схема подключения
Универсальный вариант – это использование трехходового клапана с термостатической головкой в сочетании с котлом отопления, у которого имеется встроенная защита от перегрева теплоносителя. С помощью клапана формируется байпас параллельно основному контуру отопления.
Когда необходимо снизить мощность обогрева клапан перенаправляет весь поток теплоносителя от котла по байпасу в линию обратки, замыкая контур на коротком контуре. В основной контур горячая вода не поступает, а котел после прогрева до максимальной температуры автоматически прекращает работу.
Для электрических и газовых котлов с электронным управлением, но без программируемого контроллера, отлично подойдет простой розеточный терморегулятор или блочный под DIN-рейку. Регулятор устанавливается в разрыв линии питания и фактически перенимает на себя роль основного управления.
Даже если максимальная отдача от котла не нужна и терморегулятор его отключает, теплоноситель должен циркулировать, сравнивая температуру по всему контуру.
Основные правила установки комнатного термостата. Выносной датчик или термостат со встроенным термодатчиком следует располагать в жилом помещении:
- вдали от сквозняков и радиаторов отопления;
- рекомендованная высота установки указывается в инструкции производителем терморегулятора;
- желательно, чтобы в течение дня на терморегулятор не попадали солнечные лучи;
- не допускается перекрывать доступ воздуха к терморегулятору занавесками или другими элементами декора и обстановки.
В результате при использовании терморегулятора работа котла оптимизируется, а в помещении всегда будет комфортная температура.
