Как регулировать температуру радиатора: обзор современных термостатических устройств

Виды термоголовок и принцип их работы

Термоголовки относятся к запорно-регулирующей арматуре.

Существует три вида термостатических головок:

• ручные;
• механические;
• электронные.

Функции во всех одинаковые, но способы реализации отличаются. В зависимости от последнего параметра они обладают разными возможностями.

Что представляют собой ручные термоголовки?

По конструктивному исполнению термостатические головки дублируют стандартный кран. Путем поворота регулятора, можно регулировать объем теплоносителя, транспортируемого по трубопроводной магистрали.

Настроив термостат всего на 1° ниже, за год вы сможете сэкономить 6% от суммы, которую вам приходится платить за электроэнергию за год

Монтируют их вместо шаровых кранов по противоположным сторонам от радиатора. Они надежные и недорогие, но управлять ими придется вручную, а крутить каждый раз вентиль, полагаясь исключительно на свои ощущения, не очень комфортно. В основном такие термоголовки устанавливают на чугунные батареи.

Если переключать шток клапана несколько раз в день, маховик вентиля ослабнет. В результате термоголовка быстро выйдет из строя.

Особенности механических термоголовок

Термоголовки механического типа имеют более сложную конструкцию и установленную температуру они поддерживают в автоматическом режиме.

В основе устройства — сильфон в виде небольшого гибкого цилиндра. Внутри него температурный агент в жидком либо газообразном виде. Как правило, он обладает высоким значением коэффициента теплового расширения.

Как только заданный температурный показатель превышает норму, под влиянием внутренней среды, сильно увеличившейся в объеме, шток начинает двигаться.

В результате сечение проходного канала термоголовки сужается. При этом происходит уменьшение пропускной способности батареи, а, следовательно, и температуры теплоносителя до установленных параметров.

По мере остывания жидкости или газа в сильфоне, цилиндр теряет свой объем. Шток поднимается, увеличивая дозу теплоносителя, проходящего через радиатор. Последний понемногу разогревается, равновесие системы восстанавливается и все начинается сначала.

Положительный результат будет только тогда, когда терморегуляторы имеются во всех комнатах и на каждом радиаторе.

Более популярны устройства с сильфонами, наполненными жидкостью. Хотя у газов реакция и более быстрая, но технология их производства довольно сложная, а разница в точности измерения составляет всего 0,5%.

Механический регулятор в использовании более удобен, чем ручной. Он полностью отвечает за микроклимат в помещении. Существует много моделей такого термоклапана, отличающихся друг от друга способом подачи сигнала

Термостатическую головку монтируют так, чтобы она была ориентирована в сторону помещения. Это повысит точность измерения температуры.

Если для такой установки нет условий, монтируют терморегулятор с выносным датчиком. С термоголовкой его соединяет капиллярная трубка длиной от 2 до 3 м.

Целесообразность применения выносного датчика обусловлена следующими обстоятельствами:

1. Отопительный прибор помещен в нишу.
2. Радиатор имеет размер в глубину 160 мм.
3. Термоголовка скрыта за жалюзи.
4. Большая ширина подоконника над радиатором, при том что дистанция между ним и верхом батареи меньше 100 мм.
5. Устройство балансировки расположено вертикально.

Все манипуляции с радиатором будут выполняться с ориентацией на температуру в комнате.

Чем отличаются электронные термоголовки?

Так как, кроме электроники, в таком терморегуляторе имеются батарейки (2 шт.), по размерам он превосходит предыдущие. Шток здесь движется под влиянием микропроцессора.

У этих приборов большой комплект дополнительных функций. Так, они могут выставлять температуру по часам — ночью в комнате будет прохладней, а к утру температура повысится.

Есть возможность программировать температурные показатели по отдельным дням недели. Не снижая уровень комфорта, можно значительно экономить на обогреве дома.

Хотя заряда батарей достаточно для эксплуатации на протяжении нескольких лет, за ними все же нужно следить. Но главный минус не в этом, а в высокой цене электронных термоголовок.

На фото термоголовка с выносным вариантом датчика. Он ограничивает температуру до установленного значения. Регулировка возможна в пределах от 60 до 90°

Если на радиатор установлен декоративный экран, термоголовка будет бесполезной. В этом случае потребуется регулятор с датчиком, фиксирующим внешнюю температуру.

Установка вентиля

Терморегуляторы могут устанавливаться как на входном патрубке радиатора, так и на выходе – на эффективность устройства это никак не повлияет. Тем не менее, перед установкой устройства нужно узнать, как работает терморегулятор на батарее, и изучить ряд параметров, которые влияют на функциональность и работоспособность устройства.

В частности, при установке нужно подумать о том, на какой высоте будет располагаться устройство – этот параметр является одной из основных характеристик терморегуляторов. Все устройства данного типа настраиваются еще на заводе, причем этот процесс выполняется с расчетом на то, что терморегулятор будет подключаться к верхнему коллектору радиатора – а это высота около 60-80 см над уровнем пола.

Разумеется, такой вариант невозможно использовать в том случае, если радиаторы устанавливались методом нижнего подключения. Для решения этой проблемы существует три решения – найти для радиаторов кран с терморегулятором, монтируемым снизу, установить выносной датчик или же самостоятельно выполнить настройки термостатической головки. Настройка регулятора не отличается особой сложностью, а технология этого процесса обычно описывается в приложенной к прибору документации.

Особым пунктом стоит вопрос о том, как правильно установить терморегулятор на батарею в многоквартирном доме. При однотрубной разводке обязательным элементом системы будет являться байпас – конструктивный элемент, расположенный до батареи и соединяющий две трубы между собой. При отсутствии байпаса получится очень неприятный момент – терморегулятор будет менять температуру всего стояка. Разумеется, это не та цель, которую преследует установка терморегулятора, да и величина возможного штрафа за такое воздействие на отопление весьма значительна.

Варианты регулировки радиатора отопления термоголовкой

Регулировка может быть двух видов: количественной и качественной.

Принцип первого метода заключается в изменении температуры за счет изменения количества теплоносителя, проходящего через радиатор.

Второй метод подразумевает изменение температуры воды непосредственно в системе. Для этого в котельной устанавливают смесительный узел с сифоном, заполненным термочувствительной средой. Эта среда может быть жидкостной или газонаполненной.

Вариант с жидкостной средой отличается простотой изготовления, но действует медленнее газового. Суть обоих вариантов заключается в следующем: при нагревании происходит расширение рабочей среды, что приводит к растяжению сифона. В результате специальный конус внутри него перемещается и уменьшает размер сечения клапана. Это приводит к снижению расхода теплоносителя. При охлаждении воздуха в помещении процесс протекает в обратном порядке.

Особенности настройки

Чтобы кран с термоголовкой для радиатора функционировал правильно, следует выполнить предварительную настройку. Требуется включить отопление в помещении и закрыть двери и окна. В определенной точке ставится термометр, после чего выполняются настройки. Схема настраивания устройства следующая:

• Поворот термоголовки влево до упора. Это позволит открыть течение теплоносителя.
• Ожидание повышения температуры на 5-6°С по сравнению с той, которая была в помещении.
• Поворот до упора вправо.
• Ожидание падения температуры до первоначальной. Постепенное откручивание вентиля. Остановка вращения в случае появления положительного шума или нагрева радиатора.

Выставленное последнее положение является оптимальным и соответствует комфортной температуре.

2 способа регулировки систем отопления

По сути, существует два метода регулировки температуры.

1. Количественный. Это метод изменения скорости движения нагретой воды с помощью специальной запорной арматуры или же циркуляционного насоса. По факту мы ограничиваем подачу теплоносителя в систему через отопительное оборудование.

Самый простой пример реализации данного способа – это изменение скорости работы насоса. Чем холоднее, тем сильнее работает насос и тем с большей скоростью перемещает теплоноситель по системе отопления.

1. Качественный. Данный метод подразумевает регулировку температуры всей системы на отопительном приборе (на котле и тд.)

Принцип работы термоголовки для радиатора отопления

Задача термостата — контроль нагрева батареи при изменениях температуры воздуха в помещении. 

Принцип работы термоголовки:

1. Нагретый воздух действует на состав, начинается расширение сильфона.
2. За счет гофрированной структуры сама емкость тоже увеличивается в объеме.
3. Расширение приводит в движение шток, который постепенно ограничивает проход теплоносителя в радиатор.
4. Пропускная способность уменьшается, температура радиатора отопления падает.
5. Обогрев ослабляется, воздух остывает.
6. Охлаждение заставляет сильфон сжиматься, возвращая шток в исходное положение.
7. Подача теплоносителя возобновляется с прежней силой.

Типы термоголовок

1. С внутренним термоэлементом.
2. С выносным температурным датчиком.
3. С внешним регулятором.
4. Электронные (программируемые).
5. Антивандальные.

Обычный терморегулятор для радиаторов отопления с внутренним датчиком принимается к установке, если есть возможность расположить его ось горизонтально, чтобы воздух помещения свободно омывал корпус прибора, как показано на рисунке:

Если горизонтальный монтаж головки невозможен, то лучше приобрести к ней выносной датчик температуры в комплекте с капиллярной трубкой длиной 2 м. Именно на таком расстоянии от радиатора можно расположить данное устройство, прикрепив его к стене:

Помимо вертикального монтажа для покупки выносного датчика бывают и другие объективные причины:

• радиаторы отопления с регулятором температуры находятся за плотными шторами;
• в непосредственной близости от термоголовки проходят трубы с горячей водой либо присутствует другой источник тепла;
• батарея стоит под широким подоконником;
• внутренний термоэлемент попадает в зону сквозняка.

В комнатах с высокими требованиями к интерьеру батареи зачастую прячут под декоративными экранами из различных материалов. В таких случаях попавший под кожух терморегулятор регистрирует температуру скапливающегося в верхней зоне горячего воздуха и может целиком перекрыть теплоноситель. Мало того, полностью закрыт доступ к управлению головкой. В этой ситуации выбор следует сделать в пользу выносного регулятора, совмещенного с датчиком. Варианты его размещения показаны на рисунке:

Электронные термостаты с дисплеем также бывают двух видов: со встроенным и съемным блоком управления. Последний отличается тем, чтоб электронный блок отсоединяется от термоголовки, после чего она продолжает функционировать в обычном режиме. Назначение подобных устройств — регулировка температуры в помещении по времени суток в соответствии с программой. Это позволяет снижать отопительную мощность в рабочее время, когда дома никого нет и в прочих подобных случаях, что приводит к дополнительной экономии энергоресурсов.

Управление сервомотором с использованием AVR ATmega16

Подобно шаговому двигателю, серводвигатель не нуждается ни в каком внешнем драйвере, например, ULN2003 или L293D. Для управления им нужен всего лишь сигнал ШИМ модуляции, который легко сформировать с помощью микроконтроллера семейства AVR. Вращающий момент используемого в нашем проекте серводвигателя составляет 2.5 кг/см, поэтому если вам нужен больший вращающий момент, то вам необходимо будет использовать другой серводвигатель.

В общих принципах работы сервомоторов мы уже выяснили что сервомотор ожидает прихода импульса каждые 20 мс, а от длительности положительного импульса будет зависеть угол поворота сервомотора.

Чтобы генерировать нужные нам импульсы мы будем использовать Таймер 1 микроконтроллера Atmega16. Микроконтроллер способен работать на частоте 16 МГц, но мы будем использовать частоту 1 МГц поскольку в нашем проекте нам ее вполне хватит для того чтобы микроконтроллер справился с возложенными на него функциями. Предделитель установим в 1, то есть получим шкалу 1 МГц/1 = 1 МГц. Таймер 1 будем использовать в режиме быстрой ШИМ (то есть Fast PWM Mode), то есть в режиме 14 (Mode 14). Вы можете использовать различные режимы таймера чтобы генерировать нужную вам последовательность импульсов. Более подробную информацию об этом вы можете найти в Atmega16 Official Datasheet.

Чтобы использовать Таймер 1 в режиме быстрой ШИМ нам необходимо будет верхнее значение (TOP value) регистра ICR1 (Input Capture Register1 – входной захватывающий регистр). Найти значение TOP можно по следующей формуле:

fpwm = fcpu / n x (1 + TOP) Это выражение можно упростить до следующего:

TOP = (fcpu / (fpwm x n)) – 1 где N = коэффициент деления предделителя fcpu = частота процессора fpwm = частота следования импульсов на входе серводвигателя, которая равна 50 Гц

То есть мы должны подставить в приведенную формулу следующие значения переменных: N = 1, fcpu = 1MHz, fpwm = 50Hz.

Подставив все это, мы получим ICR1 = 1999.

Это значит, что для того чтобы достичь максимального уровня, т.е. 1800 (поворот оси сервомотора на 180 градусов), необходимо чтобы ICR1 = 1999.

Для частоты 16 МГц и коэффициенте деления предделителя равному 16, получим ICR1 = 4999.

Правила выбора термостатической головки

Выбирать устройство нужно с учетом особенностей отопительной системы и ее монтажа. На основании этого для управления температурой используется клапан и термостатическая головка для радиаторов. При этом сочетаться они могут в разных вариантах.

Например, для однотрубных систем лучше использовать клапаны с высокой пропускной способностью. Аналогичные элементы подходят для двухтрубных систем с естественной циркуляцией рабочей среды. Для двухтрубных систем с принудительным перемещением теплоносителя лучшим вариантом будет установка термоголовки на радиаторы, позволяющей регулировать пропускную способность.

К выбору термоголовки для радиатора также следует подходить ответственно. Самыми распространенными можно назвать следующие варианты:

• С установленным внутри термоэлементом.
• Программируемые.
• С внешним датчиком температуры.
• Антивандальные.
• С внешним регулятором.

Классическим вариантом можно назвать терморегулятор, имеющий внутренний датчик, и расположенный по горизонтали. Не рекомендуется выполнять подключение термоголовки к радиатору в вертикальном положении. В этом случае поднимающееся тепло может стать причиной некорректной работы терморегулятора.

Если нет возможности выполнить горизонтальную установку термоголовки на радиатор отопления, то дополнительно монтируют выносной датчик со специальной  капиллярной трубкой.

Принцип работы клапана

Клапан с термоголовкой предназначен для поддержания заданной температуры в автономном режиме. Устройство работает по принципу сжатия-расширения газа или жидкости в зависимости от окружающей среды. Терморегулятор может быть встроенным или размещаться дистанционно.

Термостатический клапан имеет сильфон – гофрированную подвижную емкость, которая наполнена термочувствительным агентом. При нагревании окружающего воздуха агент увеличивается в объеме и давит на запорный конус клапана, инициируя его закрытие. При остывании происходит обратный процесс – агент охлаждается, сильфон уменьшается в объеме и клапан открывается.

Различают газовые и жидкостные сильфоны. Газовые агенты более чувствительны к изменению окружающей среды, но дороже и сложнее в производстве. Жидкостные менее чувствительны, но более дешевы. Разница в точности регулировки температуры составляет около 0,5 градуса, что не является существенным.

Как регулировать батареи отопления

Чтобы понять, как происходит регулировка температуры, вспомним, как работает радиатор отопления. Он представляет собой лабиринт труб с разного вида ребрами, для увеличения теплоотдачи. На вход радиатора поступает горячая вода, проходя по лабиринту, она нагревает металл. Он в свою очередь нагревает находящийся вокруг воздух. Благодаря тому, что на современных радиаторах ребра имеют специальную форму, улучшающую движение воздуха (конвекцию), горячий воздух распространяется очень быстро. При активном нагреве от радиаторов идет ощутимый поток тепла.

Такая батарея — очень горячая. В этом случае регулятор установить нужно

Из всего этого следует, что изменив количество проходящего через батарею теплоносителя, можно изменять температуру в комнате (в определенных пределах). Этим и занимается соответствующая арматура — регулирующие вентили и терморегуляторы.

Сразу скажем, что никакие регуляторы не могут повысить теплоотдачу. Они ее только понижают. Если в комнате жарко — ставьте, если холодно — это не ваш вариант.

Насколько эффективно изменяется температура батарей, зависит во-первых от того, как рассчитана система, есть ли запас мощности отопительных приборов, а во-вторых, от того насколько правильно подобраны и установлены сами регуляторы. Немалую роль играет инерционность системы в целом, и самих отопительных приборов. Например, алюминий быстро нагревается и остывает, а чугун, имеющий большую массу, очень медленно изменяет температуру. Так что с чугуном нет смысла что-то изменять: слишком долго ждать результата.

Варианты подключения и установки регулирующей арматуры. Но для возможности ремонта радиатора без останова системы до регулятора нужно поставить шаровой кран (кликните по картинке чтобы увеличить ее размер)

2 Как настроить отопление в частном доме особенности и нюансы

Отопительные сети частных домов и жилищ в многоквартирных домах сильно различаются. В отдельно стоящем жилом строении на работу теплоснабжения могут влиять только внутренние факторы – проблемы автономного отопления, но не поломки в общей системе. Чаще всего накладки возникают из-за котла, на работу которого влияет его мощность и используемый вид топлива.

Настройка отопления

Возможности и способы регулировки домашнего отопления зависят от нескольких факторов, наиболее значимыми среди которых являются следующие:

1. 1. Материал и диаметр труб. Чем больше сечение трубопровода, тем быстрее происходит нагревание и расширение теплоносителя.
2. 2. Особенности радиаторов. Нормально регулировать радиаторы можно только при условии их грамотного подключения к трубам. При правильной установке в процессе эксплуатации системы можно будет контролировать скорость и объем проходящей воды через прибор.
3. 3.  Наличие смесительных узлов. Смесительные узлы в двухтрубных системах позволяют уменьшать температуру теплоносителя за счет смешивания холодных и горячих потоков воды.

Монтаж механизмов, позволяющих комфортно и чутко регулировать давление и температуру в системе, нужно предусмотреть на стадиях проектирования новой автономной коммуникации. Если устанавливать такое оборудование без предварительных расчетов в уже функционирующую систему, ее КПД может существенно снизиться.

Источники

• https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/regulirovka-temperatury-batarej-otopleniya.html
• http://domotopil.ru/vodyanoe-otoplenie/radiatory/regulirovka-temperatury-radiatorov-otopleniya.html
• https://ogon.guru/otoplenie/v-kvartire/regulirovka-batarey.html
• http://obustroen.ru/inghenernye-sistemy/otoplenie/batarei/kak-otregulirovat-batarei-otopleniya-v-chastnom-dome.html
• https://eurosantehnik.ru/sposoby-regulirovki-temperatury-radiatorov.html
• https://aqua-rmnt.com/otoplenie/radiatory/regulirovka-temperatury.html
• https://teplospec.com/radiatory-batarei/pravilnaya-regulirovka-batarey-otopleniya-v-kvartire-komfort-v-dome-i-ekonomiya-sredstv.html
• http://sovet-ingenera.com/otoplenie/radiator-obogrev/regulyatory-temperatury-dlya-batarej-otopleniya.html
• https://GidPoVode.ru/radiatory/regulirovka-batarej.html
• http://teplosten24.ru/regulirovka-otopleniya-v-kvartire.html
• http://teplosten24.ru/kak-regulirovat-teplo-v-batareyah.html
• http://remontonly.ru/regulirovka-batarej-otopleniya-v-kvartire.html

Монтаж

Сервопривод устанавливается на готовый узел коллектора по следующей схеме:

• Монтаж устройства происходит в любом положении, независимо от того, какой он – нормально закрытый, открытый или универсальный. Но до первого включения привод должен находиться в открытом состоянии.
• Проверяют совместимость клапана и сервопривода при помощи шаблона. Его можно найти на коробке от устройства.
• Резьбовой адаптер (входит в комплект) устанавливается на клапан. Правильность установки подтверждается защелкиванием фиксатора.

ПОДРОБНЕЕ: Как действовать с коллекторами

Для монтажа привода не нужно использовать никаких дополнительных инструментов. Также в резьбовом соединении нет необходимости применять любые уплотнительные материалы. Электрическое подключение привода должно осуществляться по схеме, которая представлена производителем. С ней можно ознакомиться в инструкции к эксплуатации. Для демонтажа сервопривода необходимо надавить на его корпус сбоку и потянуть вверх. В результате устройство отсоединится от адаптера.

Схема оборудования для теплого пола

Как увеличить теплоотдачу батарей

Можно ли увеличить теплоотдачу радиатора зависит от того, как его рассчитали, и есть ли запас мощности. Если радиатор просто не может выдать больше тепла, то и любые средства регулировки тут не помогут. Но можно попробовать изменитьситуацию одним из следующих способов:

• В первую очередь проверить засорение фильтров и труб. Засоры — встречаются не только в старых домах. Чаще наблюдаются в новых: во время монтажа в систему попадает разного рода строительный мусор, который при запуске системы забивает устройства. Если чистка не дала результатов, переходим к кардинальным мерам.
• Увеличить температуру теплоносителя. Это возможно в индивидуальном отоплении, но очень сложно, скорее невозможно, при централизованном.

Основной недостаток регулируемых систем состоит в том, что им необходим определенный запас мощности всех приборов. А это дополнительные средства: каждая секция стоит денег. Но за комфорт заплатить не жалко.  Если у вас в комнате жарко, жизнь не в радость, также как и в холодной.  А регулирующая арматура —  универсальный выход из положения.

Устройств, которые могут изменять количество протекающего через отопительный прибор (радиатор, регистр) теплоносителя, много. Есть совсем недорогие варианты, есть имеющие приличную стоимость. Есть с ручной регулировкой, автоматической или электронной. Начнем с самых недорогих.

Виды термостатических клапанов для радиаторов отопления

В терморегуляторах может использоваться три типа термостатических головок:

• Ручные;
• Механические;
• Электронные.

Любой регулятор тепла на батарею используется для решения одних и тех же задач, но отличий в их использовании довольно много, поэтому стоит рассмотреть каждый из них подробнее, и разобраться, как убавить батарею отопления с помощью того или иного устройства.

Ручные головки

Термостатические головки с ручным управлением по принципу действия полностью повторяют обычный кран – поворот регулятора напрямую влияет на количество проходящего через устройство теплоносителя. Как правило, такие регуляторы устанавливаются с двух сторон от радиатора вместо шаровых кранов. Изменение температуры теплоносителя осуществляется вручную.

Ручные термостатические головки – это самые простые и надежные устройства, отличающиеся в первую очередь небольшой стоимостью. Недостаток всего лишь один – настраивать термостатический кран радиаторов приходится в ручном режиме, ориентируясь лишь на ощущения.

Подключение сервопривода

Еще до начала монтажа нужно установить, с каким термостатом будет работать сервопривод. Если с помощью термостата осуществляется контроль всего лишь над одним водяным контуром, между обоими приборами устанавливается прямая связь посредством проводников.

Если же используется так называемый мультизональный термостат, контролирующий сразу несколько участков, то его соединение с каждым сервомотором осуществляется через специальный коммутатор теплого пола. С его помощью различные устройства подключаются и соединяются между собой в единую цепь.

Коммутатор выполняет не только связующую и распределительную функции, но и служит предохранителем. Если положение всех отсекающих клапанов будет закрытым, коммутатор автоматически выполнит отключение питания циркуляционного насоса. Это особенно удобно, когда в работе теплых полов принимает участие автономный автоматизированный газовый котел.

Водяной теплый пол является новым и современным видом отопления. Данная отопительная система устанавливается в различных помещениях как жилого, так и бытового предназначения.

Водяные теплые полы представляют собой довольно сложную отопительную систему, которая состоит не только из нагревательных элементов труб.

В ее состав входит важнейший распределительный орган – коллектор, который в свою очередь также оборудуется рядом важнейших устройств, одним из которых является сервопривод для теплого пола.

Как вам статья?