Засоби регулювання теплового комфорту у приміщенні

В. Поляков

Первинним засобом щодо економії споживання енергоресурсів, виступає можливість впливу на рівень подачі теплоносія у приміщення, з метою досягнення необхідного теплового комфорту

Доволі часто можна побачити в будинку радіатор опалення, що підключений до мережі лише через два звичайних кульові крани (рис. 1). Таке доволі дивне «інженерне рішення» не дозволяє регулювати надходження теплоносія. Натомість, кульовими кранами можна лише повністю підключити чи, навпаки, відключити радіатор від мережі. Це зумовлено тим, що кульовий кран не можна використовувати для регулювання потоку у позиціях з напіввідкритим поворотним запірним елементом.

Рис. 1. Підключення радіатора за допомогою кульових кранів

Теплоносій зазвичай має абразивні частини. На рис. 2 можна бачити, яким чином розподіляються потоки у кульовому крані та уявити зони інтенсивного пошкодження на поверхні запірного елементу, а також на ущільнювачах кранів через абразивне зношування. Такі пошкодження дуже швидко з’являються у неповністю перекритому крані. В результаті, кульовий кран може вийти з експлуатації значно раніше визначених термінів, інколи це може трапитися всього за кілька годин.

Рис. 2. Напрямки потоку у напіввідкритому кульовомукрані

Для регулювання теплового протоку опалювальних пристроїв насамперед існують спеціальні ручні радіаторні клапани (рис. 3). Їх вентильна головка дуже подібна до тієї, що використовується у звичайних змішувачах гарячої води (рис. 4).

Рис. 3. Підключення радіатору через ручні радіаторні вентилі

Такими клапанами можна налаштувати кількість теплоносія, що поступає в радіатор та відрегулювати теплову потужність, що виділяється ним. Однак, ручний спосіб регулювання не дозволяє в повній мірі налаштувати тепловий комфорт у приміщенні. З огляду на постійну зміну зовнішньої температури впродовж доби потрібно в ручному режимі весь час регулювати кількість теплоносія.

Рис. 4. Радіаторний клапан для ручного регулювання VT.007.LN

Щоб опалювальний прилад оперативно реагував на зміну температури повітря у приміщенні та постійно регулював кількість теплоносія, що пропускається через нього, встановлюється термостатичний клапан, на заміну радіаторного (рис. 5).

Рис. 5. Термостатичний клапан на радіаторі опалення

Застосування термостатичних клапанів відповідає вимогам будівельних норм. Наприклад, в пп. 6.7.22 «ДБН В.2.5-67:2013. Опалення, вентиляція та кондиціонування» можемо дізнатися що:

«Автоматичні терморегулятори на опалювальних приладах повинні відповідати вимогам ДСТУ Б EN 215 Конструкція автоматичного терморегулятора повинна відповідати способу установки опалювального приладу відповідно до вимог виробника. Наприклад, для опалювального приладу, встановленого в ніші, слід застосовувати за межами ніші автоматичний терморегулятор з виносним датчиком температури, а для опалювального приладу, установленого за суцільною декоративною панеллю зі щілинами або ґратками знизу та зверху, слід застосовувати виносний термостатичний елемент, встановлений на цій панелі».

Термостатичний клапан є запірно-регулюючою арматурою та може керуватися трьома способами (рис. 6, поз.1, 2, 3 відповідно):

• Вручну, за допомогою регулювального ковпачка (рис. 6, поз.1);
• Автоматично, термоголовкою (рис. 6, поз 2);
• Автоматично, за командою від кімнатного термостату (рис. 6, поз. 3).

Клапан із регулювальним ковпачком (рис. 6, поз. 1) – це, власне, той самий звичайний клапан з ручним регулюванням (рис. 4) в якому можливі недоліки у налаштуванні теплового комфорту. Термостатична головка, що поєднана із регулювальним клапаном, рис. 6, поз. 2, дає можливість автоматично регулювати тепловіддачу відрадіатору. Термочутливий елемент термоголовки (рідинний, газонаповнений, твердотілий) змінює свої розміри та діє на шток клапану, переміщуючи його золотник у напрямку, що збільшує чи зменшує проток теплоносія через опалювальний пристрій. Термостатичний клапан із керуванням від виносного термостату має механізм, який пропорційно переміщує шток, відповідно до того значення, що був заданий пристроєм вимірювання температури певного типу.

Рис. 6. Способи керування термостатичним клапаном

Тут необхідно зауважити, що перед тим, як використовувати термостатичний клапан, потрібно з’ясувати, яка саме система опалення застосовується в даній будівлі. Більшість клапанів, що пропонуються на ринку, призначені виключно для двотрубних систем опалення. Вони мають малу пропускну здатність, тому в однотрубній системі вони не зможуть забезпечити достатній проток теплоносія.

Для однотрубних систем використовуються спеціальні клапани, що мають підвищену пропускну здатність, рис. 7.

Рис. 7. Термостатичний клапан для однотрубної системи VT.034

Проте терморегулятори на базі термостатичного клапану та термостатичної головки мають певні недоліки.

По-перше, термоголовка, що встановлена на радіаторі, так чи інакше знаходиться у зоні впливу конвекційних теплових потоків та теплового випромінення від самого радіатору та трубопроводів для теплоносія. Таким чином, термоголовка реагує, власне, не на зміну температуру в приміщенні, а на температуру в безпосередній близькості від головки. Крім того, якщо термоголовка відділена від повітря в приміщенні сонцезахисною шторою, декоратив ним екраном чи розміщена в ніші, або прикрита зверху підвіконням, то регулювання стає некоректним. Навіть ширина підвіконня над головкою суттєво впливає на точність підтримання комфорту у приміщенні.

Якщо використовувати термоголовку з виносним рідинним давачем (рис. 8), то, наприклад, довжина капілярної трубки обмежується лише двома метрами поблизу радіатору, та й прокладати її доведеться назовні, що не додасть естетики. Крім того, таке рішення також сумнівне з точки зору вимірювання температури ближче до геометричного центру приміщення.

Рис. 8. Рідинна термоголовка с виносним давачем (сенсором) VT.5010

По-друге, інший недолік термоголовки в тому, що вона підтримує налаштований рівень температури незалежно від інших чинників. Вона не враховує наявність мешканців у приміщенні, а також суттєве зменшення температуру в приміщенні на час їхньої відсутності Статистичні дані вказують на те, що зменшення температури лише на один градус призведе до економії 6% енергоресурсу для опалення даного приміщення.

По-третє, існують конструктивні особливості, які обмежують ступінь регулювання температури в приміщенні. Наприклад, якщо налаштувати термоклапанна позицію, що відповідає +22°С, то запірний елемент сідельного золотника буде відкритий лише на декілька десятих міліметру (рис. 9.), тобто живий переріз потоку буде суттєво зменшений. Тоді в робочій щілині буде дуже висока швидкість теплоносія, що перевищуватиме рекомендоване значення <1,5 м/с. Це може викликати підвищений шум та навіть генерувати автоколивання. Особливо це характерно для систем, де використовується забруднений теплоносій або такий, що містить значну кількість розчиненого в ньому повітря чи пари антифризу в газоподібному стані (якщо він міститься).

Рис. 9. Малість робочої щілини робочого органу термоклапану

Найменше недоліків щодо точності підтримання комфортної температури в приміщенні, появи неприпустимого рівня шуму, зручного розміщення керуючого пристрою, мають кімнатні термостати. Такі термостати, що керують опаленням в даному приміщенні, працюють в парі з сервоприводом термостатичного клапану (рис. 10), що встановлюється безпосередньо на опалювальному пристрої або на колекторі. Коли температура в приміщенні зменшується нижче встановленого користувачем значення, а не регулюється, то термостат подає на нормально закритий сервомеханізм напругу, сідло клапану в цей момент відкривається і теплоносій пропускається в радіатор, чи, скажімо, в окремий контур теплої підлоги.

Рис. 10. Сервопривод VT.TE 3042.A, схема керування радіатором за допомогою кімнатного термостату

Як тільки температура повітря досягає встановленого значення, напруга з серводвигуна вимикається і сервомеханізм знову перекриває проток теплоносія («нормально закривається»). Якщо в схемі використовується «нормально відкритий» механізм, то ситуація є зворотною – коли вимикається напруга, тоді живий переріз клапану повністю відкривається, чим і забезпечується максимальний проток теплоносія. Тобто, термостатичний клапан знаходиться у відкритому, чи у закритому стані, а запірний елемент не утримується у несталому режимі регулювання малого протоку. Це унеможливлює появу шуму чи автоколивань.

Найпростіші кімнатні термостати (наприклад VT.AC701 чи VT.АС602 (Valtec), рис. 11) мають лише дві функції – вимірювання температури та перемикання контактів серводвигуна при відхиленні температури від встановленого рівня. Це просто, але неефективно з точки зору економії енергоносіїв.

Рис. 11. Кімнатні термостати без програмування

Наприклад, за відсутності мешканців у приміщенні чи вночі, температуру можна суттєво зменшити від комфортного рівня вдень (+22°С). Тобто, потрібно весь час встановлювати нову температуру або задати один режим. Зважаючи на теплову інерційність будівлі, наслідки перемикання давача на нове значення температури почнуть з’являтися лише через півгодини-годину чи навіть через довший час.

Найбільше енергоефективним та зручним у використанні, позбавлений функціональних недоліків, що наведені вище є електронний хронотермостат (наприклад, моделі VT.AC709, рис. 12.), що може встановлювати для системи опалювання у кімнаті окремі налаштування температури в залежності від часу доби.

Рис. 12. Хронотермостат VT.AC709

Цей пристрій є особливо вигідний для користувачів системи «теплої підлоги» – модель хронотермостату VT.AC709 має окрім вбудованого давача температури ще й виносний давач температури «теплої підлоги», тобто за вибором користувача можна регулювати або за температурою в приміщенні, або за температурою на поверхні «теплої підлоги». Якщо обирається режим подвійного регулювання з використання обох температурних давачів, то виносний давач на поверхні підлоги буде використовуватися як аварійний обмежувач, тобто встановлена для нього температурна уставка вимикатиме напругу на сервомеханізм. Це корисно, коли є обмеження по температурі на поверхні підлоги, з огляду на застосовуваний матеріал покриття (паркет, ламінат, ковролін тощо) або виходячи із рівня комфортної температури на підлозі (наприклад, не більше +36°С на підлозі у ванній кімнаті).

Хронотермостат дозволяє програмувати режими опалення в різний час доби та тижня. Для цього кожна доба умовно поділяється на 6 періодів, час настання якого встановлює користувач. Тобто, якщо у тижні 5 буднів, то для цілого тижня треба запрограмувати по 6 періодів для п’яти буднів, і запрограмувати по 6 періодів на 2 доби для вихідних днів. Для кожного з шести періодів окремої доби задається бажана температура повітря уприміщені чи на підлозі (або додатково встановлюється максимальна температура, що обмежує перегрів на підлозі, у разі використання водночас обох давачів температури – вбудованого і винесеного).

В будь-який момент можна переключитися із запрограмованого режиму на режим ручного керування для того, щоб скоригувати ситуацію на вимогу. В режимі ручного керування можна встановити бажаний в даний час температурний режим на певний час, після завершення якого, пристрій повернеться до роботи в раніше запрограмований режим для даної доби.

У звичайних кімнатних термостатах температурний гістерезис (різниця поміж температурами вмикання та розмикання контактів) складає зазвичай 1°С. Тобто, якщо налаштувати термостат на температуру +20°С, то контакти перемикатимуться за температури +19°С та +21°С. Проте, для декого, такі можливості недостатні – комусь треба регулювати точніше, а декому потрібно, щоб теплоносій до опалювача підключався якомога рідше. В хронотермостаті VT.AC709 гістерезис можна налаштовувати самостійно в межах від +0,5°С до +10°С.

Дехто з власників звичайних кімнатних термостатів звертають увагу на те, що температура повітря, що відображається на термостаті, дещо відрізняється від тієї, що показує звичайний кімнатний термометр. Це можна пояснити з огляду на різне калібрування пристроїв, різницю у температурі в різних місцях приміщення, де розміщені вимірювачі тощо. Тобто треба повсякчас мати на увазі деяку поправку, щоб врахувати та скорегувати задане значення температури при налаштуванні. Хронотермостат VT.AC709 має режим ручного калібрування вбудованого датчика в межах ±9,9°С, тобто введена поправка буде надалі враховуватися автоматично.

Винесений давач може використовуватися не тільки для системи «теплої підлоги», але й встановлюватися на трубопровід або деінде у системі. Завдяки цьому можна підтримувати бажану температуру на поверхні від +35°С до +95°С.

Процедура програмування та керування хронотермостатом є достатньо простою та здійснюється лише за допомогою чотирьох кнопок (рис.13).

Рис. 13. Інформація, що відображається на екрані та призначення кнопок управління хронотермостату VT.AC709 (синім кольором показане значення заводських налаштувань)

Досягнення комфортної температури в приміщеннях за допомогою регулювання температури повітря шляхом використання хронотермостатів є найбільш економічним, сучасним та зручним способом.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 8 528