Одним из приборов, позволяющих эффективно использовать энергию в системах отопления, вентиляции и кондиционирования является термостат (также часто встречается термин терморегулятор), с помощью которого можно поддерживать оптимальные комфортные условия температуры воздуха. Изобретенное более века назад, это устройство к настоящему времени значительно усовершенствовано
Термостаты применяются для контроля температуры в помещении и, с учетом ее колебаний, регулирования работы генератора тепла или холода. Первый термостат и регулятор для угольной печи изобрел в начале 1885 г. в США ученый Альберт Батс, а в 1904 г. инженер Марк Хоневелл усовершенствовал это изобретение. В честь него была названа компания Honeywell.
Принцип действия первых термостатов мало чем отличался от нынешних устройств.
Механические термостаты
В основе их работы (рис. 1) лежит принцип реагирования вещества на изменение температуры воздуха – расширение при нагревании и сжатия при охлаждении.
Рис. 1. Открытый механический термостат
Чувствительный элемент этого устройсва состоит из двух круглых гибких биметаллических пластин в виде сдвоенной диафрагмы, с внутренним пространством, заполненным небольшим количеством газа (0,125 г) в жидкой форме, давление которого сильно изменяется в ответ на небольшие колебания температуры.
Данная сдвоенная диафрагма образует «сильфон», который расширяется или сжимается в зависимости от изменения температуры. Это движение служит для приведения в действие переключателя мгновенного действия, рассчитанного для управления цепью отопления или охлаждения.
Требуемая температура воздуха в пределах от 10 до 30 °С задается вращением диска со шкалой, которое сжимает или разжимает пластины чувствительного элемента.
Сигнал передается на привод, который замыкает или размыкает контакты термостата и, таким образом, регулирует функционирование циркуляционных насосов системы отопления или, к примеру, скорость вращения вентиляторов фэн-койлов.
Сейчас многие механические устройства оснащаются тепловыми рассеивателями (антисипаторами), выполняющими функцию теплового упреждения. Их рекомендуется использовать для систем с высокой амплитудой колебаний температуры. Это дает возможность преодолевать проблемы перерегулирования и недорегулирования. Также существуют модели, применяемые для защиты от замерзания, в них диапазон регулирования находится в пределах 0 до 20 °С
При этом принцип действия приборов для отопления и кондиционирования принципиально не отличаются. Существуют термостаты с переключателем «лето/зима», что дает пользователю возможность ручного переключения между выходом на нагрев (активизируемым при снижении температуры) и выходом на охлаждение (подключаемым при повышении температуры).
Цифровые термостаты
В настоящее время все большее распространение получают цифровые термостаты (рис. 2).
Рис. 2. Цифровой термостат
Они оснащены электронным датчиком температуры – термистором. По основным рабочим характеристикам эти приборы практически не отличаются от своих более ранних механических собратьев. В то же время они дают более широкие возможности управления, в частности, предустановленных функций и программирования, оснащены жидкокристаллическим дисплеем и кнопками для настройки или сенсорным дисплеем.
Например, цифровые комнатные термостаты DT90 (Honeywell) предназначены для применения в системах с газовыми или жидкотопливными котлами, системами подогрева пола, электрического отопления или зонного регулирования. Диапазон настроек 5–35°C с шагом 0,5°C. Питание осуществляется от 2 щелочных элементов питания типа «AA», ресурс которых –до 4 лет (минимум 2 года). В плате управления находится память для хранения установочных параметров, самодиагностика отказа датчика. Точность регулировки – ±0,5°C (при 20°C с постепенным изменением нагрева на 3°C в час). Ресурс переключений – более 100 000 операций. Размеры : 90×92×27 мм, масса –165 г. Выпускаются модели, оснащенные дополнительной кнопкой «ЭКО». Она позволяет пользователю изменять уставку на меньшее, энергосберегающее значение на период до 24 часов.
Одна из отличительных особенностей цифровых терморегуляторов – отсутствие шума при переключении. В механических при переключении контактов слышен характерный щелчок. В связи с этим их не рекомендуется устанавливать в спальнях.
При использовании в общественных зданиях или гостиницах возможна комплектация с антивандальной крышкой либо ограничителем диапазона настроек.
Программирование и другие функции
Программы дают возможность устанавливать температуру воздуха в комнате индивидуально на каждый день недели, с 2–4 независимыми временными и температурными интервалами в сутки (рис. 3). Также они могут оснащаться дополнительными программами, активируемыми нажатием отдельной кнопки.
Рис. 3. Программируемый термостат
К примеру, функция «Отпуск» обеспечивает энергосбережение за счет снижения температуры на период отсутствия людей до нескольких месяцев. Программа отключается, и терморегулятор переходит на обычный порядок работы (в автоматическом или ручном режимах) в день их возвращения.
При активировании программы «Вечеринка» временно поддерживается дневной режим в течение от 1 до 23 часов с последующим возвращением к нормальной работе.
При включении функции «Нерабочий день» поддерживается воскресная программа в течение нескольких десятков дней. Дополнительные режимы позволяют выбирать различные алгоритмы работы без необходимости перепрограммирования.
Кроме того, как правило, пользователь может задать собственную программу по своему усмотрению, или осуществлять регулировку в ручную.
В настоящее время на рынке представлены также программаторы-термостаты для радиаторов (рис. 4).
Рис. 4. Недельный программатор для радиатора
Они устанавливаются непосредственно на радиаторный клапан отопительного прибора и позволяют задавать суточную и недельную программу поддержания комфортной либо сниженной температуры. Одна из энергосберегающих функций – «Открытое окно» – отключает радиатор при резком снижении температуры в вследствие открытия окна для проветривания. Таким образом, происходит экономия тепловой энергии.
Беспроводная коммуникация
Наиболее прогрессивными на сегодняшний день являются цифровые беспроводные термостаты, которые обеспечивают связь с внешними устройствами посредством радиосигнала с использованием полосы частотой 868 МГц.
При этом каждый комнатный блок может быть привязан к нескольким релейным модулям (например, для управления несколькими электрическими отопительными панелями). Таким образом, радиочастотное управление дает практически неограниченного количества вариантов схем организации управления системами отопления. Кроме того, использование беспроводных технологий делает его мобильным, т. е. можно переносить терморегулятор туда, где необходимо поддерживать комфортные условия. Соответственно нет необходимости в прокладке электрических кабелей.
Для построения сложных конфигураций используют многозональное регулирование. При этом помещения или группы помещений разделяются на отдельные температурные зоны. Для управления режимами в зонах используются центральные диспетчеры (для поддержания температуры в 4 и более зонах) (рис. 5).
Рис. 5. Многозональный контроллер
Устанавливаются терморегуляторы, контролирующие температуру непосредственно в зонах. При этом для каждой из этих зон устанавливается индивидуальная программа.
Таким образом, существует возможность одновременного управления различными системами отопления – «теплый пол», радиаторы и др., – а также работой котла (рис. 6).
Рис. 6. Многозональная система с радиаторами и теплым полом
Кроме того, в единый комплекс может быть включено и кондиционирование. В системах СКВ термостаты (рис. 7) применяют для регулирования нагрева и/или охлаждения воздуха в комнатах. В фэн-койлах, например, они регулируют водяные клапаны, скорость вентилятора и электрический нагреватель (если установлен).
Рис. 7. Термостат для фэн-койлов
Требования к монтажу
Учитывая особенности функционирования этих приборов, к их установке предъявляются соответствующие требования. Так, комнатный прибор необходимо располагать в месте с хорошей циркуляцией воздуха при средней температуре – на внутренней стене на высоте примерно 1,2–1,5 м от пола (рис. 8). Не рекомендуется размещение на сквозняках, вблизи источников тепла (радиаторов, отверстий для отвода горячего воздуха, телевизоров и осветительных приборов) и в местах попадания прямых солнечных лучей.
Рис. 8. Установка релейного модуля (а) и комнатного термостата (б)
Также, особенно для цифровых термостатов, следует избегать мест с высокими уровнями конденсации влаги.
Монтаж необходимо производить непосредственно на стене или на поставляемой в комплекте с ним распределительной панели.
Беспроводные устройства являются радиочастотными и для обеспечения наилучшей эффективности должны устанавливаться на открытом пространстве. Размещать их необходимо на расстоянии не менее 30 см от любых металлических предметов, включая стенные коробки, и не менее 1 м от любой другой электроаппаратуры, например радиоприемников, телевизоров, компьютеров и т.д. Не рекомендуется монтировать в металлических стенных коробках. Однако и в случае, если преград не избежать, есть выход – установка ретрансляторов (усилителей) сигнала.
Резюме
Таким образом, применение термостатов на сегодня является одной из необходимых мер для поддержания комфортного микроклимата и обеспечения энергоэффективности отопления и кондиционирования в жилых зданий, офисах, гостиницах и т.д.
На украинском рынке предлагается широкий выбор этого оборудования. Представлены такие производители, как Auraton (Польша), Computherm (Венгрия), Danfoss (Дания), Fantini Cosmi (Италия), Honeywell (США), Salus (Великобритания) и другие.
Кроме того, многие ведущие производители котельного оборудования на сегодня не только предусматривают вариант подключения к котлу комнатного термостата, а и его наличие уже в самой схеме управления. Например, в газовых настенных котлах Nuvola Platinum компании Baxi управление предусмотрено с помощью съемной цифровой панели, которая одновременно является датчиком комнатной температуры и программируемым комнатным контроллером. Двухуровневый таймер дает возможность задавать семидневную программу. Панель управления может быть установлена на стену. Как опция предлагается беспроводная панель с радиомодулем.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 24 538
Очень хорошая статья. Будем теперь экономить деньги.