Термостат. и это всё о нём

По датчикам температуры.

• С внутренним датчиком.
• С внешним датчиком
• С обеими датчиками.

Терморегуляторы с внутренним датчиком измеряют температуру в месте своей установки своим внутренним датчиком. Не подходят для электрического теплого пола.

Терморегуляторы с одним выносным датчиком предназначены для управления температурой пола.

Если в терморегуляторе присутствует внутренний датчик и есть клеммы для внешнего датчика, то скорее всего этот терморегулятор все равно осуществлять управление может только по температуре внутреннего датчика.

Внешний датчик служит для аварийного контроля температуры пола с целью недопущения его перегрева.

Ограничение температуры пола актуально для электрических теплых полов.

Встречались диковинные терморегуляторы, в которых встроенный датчик служил для защиты от перегрева самого терморегулятора.

Терморегуляторы, которые на выбор могут регулировать хоть по внутреннему, хоть по внешнему датчику редкие — я встречал только два таких с ценой около 5000р. Рискну предположить, что терморегуляторы дороже 5000р все могут управлять по любому из датчиков.

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.

Как настраивают регулятор температуры?

Установка оборудования проблем не обещает. Первичная его регулировка происходит на заводе, однако она производится по стандарту, а такие усредненные показатели не могут устроить всех. Перенастройка зависит от вида прибора. Если говорить о простейшей конструкции, то в этом случае последовательность действий такова:

1. После монтажа закрывают окна и все двери. Если есть вытяжка, то ее включают. Затем открывают клапан полностью — перемещают головку терморегулятора в крайнее левое положение.
2. Устанавливают термометр в то место комнаты, где необходима максимально комфортная температура. После того как температура повысится примерно на 6-8°, клапан закрывают до упора, вправо.
3. Потом начинают следить за изменением показаний термометра. Когда будет достигнута идеальная температура, терморегулятор медленно открывают до тех пор, пока не появится шум, пока не начнет прогреваться радиатор. В этот момент останавливаются.

Последнее действие хозяев — запоминание показателей на приборе. Для удобства выставления отличающихся параметров в разных комнатах можно сделать таблицу, имеющую две графы-колонки. Одна с делениями на приборе, другая с температурой, соответствующей им. Чтобы терморегулятор прослужил дольше, его рекомендуют периодически полностью открывать в летний сезон.

Принцип работы регулятора температуры понять нетрудно, он довольно прост. Гораздо сложнее выбрать оптимальный прибор, найти «свою» разновидность. Поскольку ассортимент достаточно широк, в этом случае многое решает вид отопительной системы (автономная или централизованная, основная или вспомогательная). Имеет значение и готовность хозяев променять определенную (и немалую) сумму на устройство, способное обеспечить максимально комфортные условия для проживания.

С одним из термостатов можно познакомиться, посмотрев это видео:

Как работает терморегулятор для котла отопления

Для того, чтобы понять особенности терморегулятора, необходимо выяснить принцип его работы в комплексе с водогрейной системой отопления на примере газового котла:

1. При помощи кнопок (рукоятки) эксплуатант зажигает котёл, устанавливает требуемую температуру.
2. На аппарате имеется датчик, который указывает на показатель температуры теплоносителя. Если температура воды доходит до заданного значения, то перекрывается подача топлива (закрывается газовым клапаном). Насос циркулирует воду по системе отопления.
3. Когда вода остывает до нижнего предельного значения (охлаждение воздуха на 1-2 градуса), то восстанавливается подача газа к горелке, она разжигается и снова греет воду.

Терморегулятор для газового котла с выносным датчиком температуры увеличивает промежуток времени между включением и выключением в газовом котле, основываясь на температуре медленно остывающего воздуха. Установка комнатного термостата для газового котла осуществляется в разрыв электрической цепи между газовым клапаном и встроенным насосом.

Плюсы установки автоматического терморегулятора для котлов:

• уменьшить использование электроэнергии;
• удобное управление отопительным оборудованием;
• увеличивается время эксплуатации котла.

Следует обозначить две особенности работы:

1. Использование комнатного термостата для котла не отменяет функционирование термодатчика для котла отопления, который прекратит нагрев воды, в случае когда он нагреется до предела.
2. Когда горелка котла прекращает работу по сигналу автоматики сетевой насос продолжает работу. При срабатывании выносного термостата прекращают работу как горелка, так и насосное оборудование.

Помимо вышеупомянутых функций существуют так называемые предельные термостаты, которые являются одним из элементов безопасности. Датчики срабатывают в случае роста температуры теплоносителя до 104°С.

После срабатывания датчик устанавливается в рабочее состояние нажатием кнопки. Такая конструкция сделана для того, чтобы не паниковать сразу и продолжать эксплуатацию котла, так как разовое срабатывание это не признак аварийной работы, но повод для наблюдения за дальнейшей ситуацией. Зачастую перегрев теплоносителя это последствие плохого протока, перекрытая запорная арматура или нестабильная работа насосного оборудования.

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.

Принцип работы

Чаще всего термодатчики работают циклично, и при этом наблюдается замыкание-размыкание электроцепи. При увеличении температуры сопротивление внутреннего датчика термостата падает. Как только достигается заданный параметр, прибор срабатывает и отключает цепь. Во время снижения температуры возникает обратный процесс — сопротивление возрастает, и в результате термостат включает электроцепь.

С помощью термодатчика можно легко управлять микроклиматом в помещении. Достаточно лишь установить желаемую температуру в квартире, после чего прибор все сделает самостоятельно. Сейчас на рынке появились инфракрасные теплые полы, которые способны нагревать не только воздух, но и окружающие предметы. Чтобы система работала в автоматическом режиме, к ней необходимо подключить термостат.

Роль и применение

Термостат контролирует температурные режимы различных устройств при помощи системы управления. Он ежедневно применяется в технике с различными функциями, работа которых связана с охлаждением или нагревом. Прежде всего, терморегулятор важен для систем отопления, кондиционирования, а также бытовых приборов. Он обеспечивает удобство использования, так как отпадает необходимость самостоятельно контролировать и настраивать их работу, а также достигается экономное потребление ресурсов.

На момент возникновения, термостаты использовались только для сложных физических исследований, но теперь они применяются во всех инновационных разработках, а также для обычных устройств, используемых в повседневной жизни. Работа холодильника, теплого пола, системы охлаждения автомобиля, смесительных камер — все это связано с изменением температур, которые контролируются термостатом. При настройке желаемых параметров, он начинает контролировать работу различных систем и техники, которая питается от электричества. Принцип работы термостата состоит в том, что его внутренний или внешний датчик анализирует температуру, и если ниже заданных пользователем параметров, то срабатывает механизм — и регулятор дает прибору доступ к электросети. По аналогии, если температура начинает превышать установленную границу, доступ прекращается.

Принцип работы регулятора температуры

Перед тем как сделать окончательный выбор в пользу того или иного прибора, многие будущие владельцы интересуются, как работает термостат. Эти устройства бывают нескольких видов, но, несмотря на различия, принцип работы регулятора температуры одинаков. Он основан на свойстве жидкости (или газа) менять объем в зависимости от температуры. Устройство считывает данные из среды, в которой находится, а затем меняет их, если таковы требования.

Все устройства имеют температурный датчик, фиксирующий нагрев воздуха в комнате, или теплоносителя системе. Для регулировки в терморегуляторе предусмотрена рабочая часть. Простейший термостат имеет термическую головку и клапан. В первой находится сильфон — цилиндр, имеющий гофрированные стенки.

В нем находится теплоноситель — специальная жидкость либо газ. Сильфон соединен с клапаном, изменяющим поток, штоком. Когда измеряемые параметры выходят за пределы заданных значений и повышаются, среда начинает расширяться, давление действует на клапан. При остывании воздуха или теплоносителя происходят обратные изменения.

1. Когда температура воздуха в помещении понижается, сильфон сжимается, поднимая шток. Благодаря этому клапан получает возможность пропускать большее количество теплоносителя.
2. Если в комнате, наоборот, становится слишком тепло, то сильфон, наоборот, растягивается, а шток опускается, закрывая клапан. Поток теплоносителя уменьшается, а температура понижается.

Несмотря на простоту этих терморегуляторов (или благодаря ей), такие механические конструкции наиболее популярны. Их выбирают для радиаторов в квартирах и для обогревательных систем загородных домов. Однако на точность приборов могут повлиять сквозняки, близкое расположение источников холодного воздуха, прямое попадание солнечных лучей, внезапное повышение или понижение температуры на улице.

Принцип работы

Когда температура поднимается, вещество внутри сильфона начинает расширяться, что приводит к растягиванию самого сильфона и его нажиманию на шток клапана. Шток перемещает вниз специальный конус, который уменьшает проходное сечение клапана. Когда происходит понижение температуры, объем рабочей среды уменьшается. При этом состав остывает, поэтому сильфон сжимается. Обратный ход штока увеличивает поток теплоносителя.

Количество теплоносителя в отопительной системе будет меняться каждый раз, когда температура в обогреваемом помещении будет меняться. Уменьшение либо увеличение сильфона будет приводить в действие золотник, осуществляя регулировку подачи теплоносителя. На изменения температуры снаружи реагирует термодатчик. Сама батарея при установке устройства не будет прогреваться полностью. Некоторые ее участки будут охлажденными. Если снять при этом головку, вся поверхность постепенно прогреется.

Термостатическая головка (термоголовка) для регулятора нуждается в настройке. Температуру тепла радиатора регулируют посредством проходящего через него теплоносителя. Клапаны на однотрубную и двухтрубную разводки монтируют разные, что связано с разным гидравлическим сопротивлением (оно меньше у однотрубных систем в 2 раза). Путать либо менять вентили недопустимо: нагрева от этого не будет. Вентили для однотрубных систем подходят в случае естественной циркуляции. При их установке гидравлическое сопротивление возрастет.

Автоматическая регулировка

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

Регулировка радиаторов термостатами

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

Так выглядит термостат на радиатор

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

Конструктивно радиаторный термостат состоит из двух частей:

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

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

Разница между ручным регулятором радиатора и автоматическим только в установленной термоголовке

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

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

Как работает терморегулятор, посмотрите в видео.

Радиаторный термостат может быть:

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

Использование трехходовых клапанов

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

Поставив со стороны подачи трехходовой клапан тоже можно регулировать температуру теплоносителя

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

Подключение терморегулятора

Так как терморегуляторы можно использовать как для контроля нагревательных элементов, так и управления охладителем, в конструкции прибора имеется два типа контактов и клемм. Во время самостоятельного подключения устройства в систему необходимо строго соблюдать полярность контактов и не допускать противоречий в схеме.

Схема подключения термостата

Для подсоединения механического термостата не требуется подводки электричества, так как все управление и размыкание выключателя осуществляется путем физического изменения характеристик нагревающейся пластины. Для подключения данного прибора нужно следовать приведенному ниже алгоритму:

1. В документациях к приборам имеется обозначение клемм по номерам, в соответствии с этими показателями необходимо осуществлять сборку системы. В первую очередь, нужно подсоединить нулевой кабель к электродам коробки и отвести его сразу на потребляемые нагревательные элементы, например, теплый пол;
2. Фаза заводится в контроллер напрямую, без подключения к бытовым приборам. Коробка сама будет распределять электричество в момент включения контактов. В некоторых устройствах необходимо проложить перемычку внутри термостата от плюсового провода на индикатор работы, который показывает сигнал в момент включения нагревателя и на протяжении всего периода работы;
3. В управляющем устройстве расположены клеммы для подключения охладительного нагревательного элемента, а также для внешнего датчика температуры. Все устройства должны подсоединяться последовательно, ток при этом должен быть отключен полностью. Это типичная схема подключения терморегулятора, которая наиболее распространена в системах теплого пола или инфракрасного отопления помещения;
4. Датчик температуры присоединяется в последнюю очередь, после чего выполняется тестовый запуск системы и проверка напряжения на всех элементах.

Схема с использованием автомата

Существует также схема подключения термостата с использованием магнитного автоматического выключателя, чаще всего данную схему применяют при наличии нескольких управляемых устройств, требующих для работы ток с высоким напряжением. При этом автомат подключается в разомкнутую сеть плюсового кабеля параллельно с термостатом, дополнительно имеется связующий кабель с устройством управления. Ток на потребляющие приборы подается через автоматический выключатель, но управление им осуществляет термостат. Нагревательные элементы связаны с контролером только на параллельной линии и через автомат, это позволяет эксплуатировать систему с высоким напряжением без перебоев и в безопасном режиме. В случае возникновения аварийной ситуации сработает выключатель и полностью обесточит все устройства.

Таким образом, из схемы видно, что терморегулятор подключается к нагревательным или охладительным приборам непосредственно перед подачей на них напряжения, то есть контролер будет первым элементом в системе. Многие термостаты оборудованы электронной микросхемой и процессором, которые, кроме показателей температуры, дают дополнительные данные о различных показателях, таких как состояние влажности в помещении, давление и время, необходимое для достижения заданных параметров. Такие устройства имеют стоимость гораздо выше, чем механические терморегуляторы бытового назначения.