Регулирование теплового потока отопительного прибора

Регулятор температуры электронный.

Регулятор температуры электронный
Самый сложный вид терморегулятора по своей конструкции. Главный элемент данного устройства — это микропроцессор, посредством которого задаётся необходимый температурный режим в помещении.

Существуют модификации электронных устройств приспособленных для котлов и насосов. Конструкция этого термостата схожа с механическим: термостатическая часть устройства (сильфон) выполнена в виде цилиндра с гофрированными стенками и наполнена особым веществом, реагирующим на изменение температуры окружающего воздуха.

Принцип работы состоит из следующих этапов:

1. При увеличении температуры окружающего воздуха вещество в сильфоне начинает расширяться.
2. Расширение вещества способствует образованию давления на стенки цилиндра, в результате чего шток приводится в движение и перекрывает клапан, отвечающий за поступление теплоносителя.
3. При понижении температуры происходит обратная ситуация, когда клапан открывается и запускает теплоноситель.

Самая подвижная часть электронного термостата — сильфон, имеет огромный запас прочности. Он способен работать десятки лет и сжиматься сотни тысяч раз

Электронные устройства подразделяются на две категории:

1. Регуляторы закрытого типа не имеют способности определять окружающую температуру автоматически. Их регулировка производится в ручном режиме, на необходимый температурный режим в помещении.
2. Регулятор открытого типа возможно запрограммировать на определённый алгоритм действий. Например, при увеличении окружающей температуры на определённое количество градусов режим работы устройства меняется. Помимо этого в приборе есть таймер, который может быть установлен на начало работы нужного режима. В основном данные термостаты применяются на крупных производствах. Для работы электронных устройств нужны либо батарейки, либо аккумулятор, идущий в комплекте.

Терморегуляторы

Терморегулятор для водяного отопления состоит из двух элементов – вентиля (клапана) и термоэлемента. Вентиль служит для регулирования теплоотдачи, он меняет расход воды в зависимости от температуры воздуха. Состоит вентиль из корпуса и золотника.

Конструкция терморегулятора

Пропускная способность вентиля определяется высотой перемещения золотника. Так, в данном случае клапаны бывают малоподъемные и полноподъемные. В малоподъемных высота подъема золотника равняется 0,05 размера диаметра седла. Обычно такие клапаны применяются в тех системах, где жидкая среда не нуждается в большой пропускной способности. Полноподъемные имеют высоту золотника выше 0,25 размера диаметра седла. Применяются в системах с газообразной средой.

Совет: Наряду с пружинными клапанами применяются и рычажно-грузовые. Рычажно-грузовой механизм – это запорно регулирующая арматура для отопления, где золотник связывается с рычагом, куда навешивается груз. Груз можно перемещать по всей длине рычага, регулируя усилие, с которым золотник прижимается к седлу.

При большем давлении среды на нижнюю плоскость золотника, чем сила давления рычага, клапан открывается, и вода из труб идет через сбросной патрубок.

Подробнее о регулировочном оборудовании смотрите в видео:

Регулятор температуры воды в системе отопления.

Вне зависимости от того, какой применяется термостат: механический, электронный или полуэлектронный, в качестве термостатической части могут применяться вещества двух типов — в виде газа или жидкости.
Основываясь на это, регуляторы бывают наполненные газом или наполненные жидкостью:

• Газовые приборы отличаются продолжительным сроком эксплуатации, более 20 лет. Газовый элемент по сравнению с жидкостным более точно и плавно реагирует на изменение окружающей температуры.
• Жидкостные приборы характеризуются большей точностью во время передачи внутреннего давления на шток.

Оба вида терморегуляторов бывают либо со встроенным датчиком, либо с дистанционным.

Регулятор температуры на радиаторе отопления имеющий встроенный датчик, обязательно устанавливается в горизонтальном положении для предотвращения действия тепла от труб.

Прибор с дистанционным датчиком лучше применять в следующих случаях:

• Радиатор прикрыт шторами из плотной ткани
• Терморегулятор расположен вертикально
• Глубина батареи составляет более 160 мм.
• Расстояние от термостата до подоконника менее 10 см или больше, чем 22 см.
• Батарея расположена в стенной нише.

В приведённых случаях встроенный датчик может функционировать неправильно, в отличие от дистанционного. В большинстве случаев датчики устанавливаются под прямым углом к батарее (90 градусов). В противном случае на показаниях прибора будет негативно сказываться тепло от радиатора.

Регулятор температуры прямого действия.

Данные типы приборов, в отличие от непрямого, представлены механическими термостатами. Для их функционирования не нужно дополнительных источников образования энергии.

Регулятор температуры прямого действия

Особенно данное условие важно при их применении на крупных производствах и в сфере жкх. Конструкция включает в себя специальный запорный клапан, с изменяемым проходным сечением. За его управление отвечает термостатический элемент.

Принцип работы прост: при повышении или понижение окружающей температуры происходит расширение или сужение газа/жидкости, создаёт увеличение или снижение давления, что в свою очередь воздействует на механизм регуляции.

Данфосс, регулятор температуры на батарею.

Данфосс регулятор температуры на батарею
Одним из крупнейших производителей терморегуляторов для отопительных систем является датская компания Danfoss. Их продукция представлена практически во всех крупных городах нашей страны. В большинстве изделий используется сильфон наполненный газом.

Регулятор температуры Данфосс

Особенностью данных регуляторов является то, что терморегулирующий клапан подключается непосредственно к батарее, а уже на него монтируется сам термостат. Принцип действия изделий Данфосс такой же, как и в прочих регуляторах. В зависимости от повышения или понижения окружающей температуры происходит расширение или конденсация газа. Колебания давления в сильфоне воздействуют на шток золотника, что приводит к увеличению или сужению просвета в клапане.

Существуют следующие обозначения терморегуляторов Danfoss:

• RTS, сильфон наполненный веществом в жидком состоянии.
• RTD-G, наполнен газообразным веществом. Используется для однотрубных или двухтрубных систем
• RTD-N, так же наполнен газообразным веществом. Применяется для отопительных систем, оснащённых циркуляционными насосами.

Помимо этого продукция компании может быть выполнена со множеством дополнительных функций и в комплекте всегда присутствуют части для упрощения монтажа и эксплуатации.

Установка прибора осуществляется по общим принципам:

• Изначально наносится разметка по которой необходимо будет обрезать трубу. Стоит помнить о размерах самого клапана.
• Отключение отопительной системы и слив всего теплоносителя из неё.
• Наносится резьба под клапан.
• На место стыковки трубы и клапана наносится специальный состав для герметизации.
• Накрутить клапан на резьбу и затянуть.
• Убрать предохранитель и надеть корпус клапана.
• Заключительная проверка мест соединений и включение отопительной системы.

Классификация терморегуляторов

Общепринятой классификации не существует, поэтому попробуем разделить терморегуляторы для системы горячего водоснабженияусловно.

По принципу действия управляющих систем

1. Пневмо- или гидромеханические, прямого действия. Это самые простые регуляторы. В них используются сильфоны, наполненные жидкостью, газом изменяющими свой объем в зависимости от температуры. Сильфон при этом удлиняется или укорачивается и приводит в действие исполнительный механизм. Так работают и регуляторы на батареях отопления.

Устаревшая система, но благодаря простоте врезки используется до сих пор. Еще одним достоинством таких регуляторов является их независимость от электропитания, которое просто им не нужно. Блок управления у них чаще всего тоже отсутствует.

1. Пневмогидромеханические с командными трубопроводами непрямого действия. В них тоже чаще всего используются сильфоны датчики.Но для передачи и усиления сигнала от них используются импульсные трубопроводы и давление сетевой воды. В отличие от предыдущей разновидности могут работать на более мощных системах ГВС с трубопроводами большого давления.
2. Электромеханические. В них исполнительные устройства уже с электрическим приводом (двигатель или соленоид) и имеется бок управления. Для связи их с датчиком могут устанавливаться промежуточные реле.
3. Электронные. Наиболее распространенная на сегодня разновидность. В них работой системы управляет электронная схема. Он может быть аналоговой (почти не встречается) или цифровой. Современные терморегуляторы для горячего водоснабжения обычно включают в свою электронную схему микроконтроллеры и благодаря программному управлению их очень легко перенастраивать.

По схеме установки терморегуляторов

Схемы установки регуляторов определяются врезками датчиков и исполнительных устройств. Блок управления, если он есть, как и понятно, монтируется в любом удобном месте.

По месту врезки датчика

Есть несколько вариантов:

1. Врезка на выходе горячей воды из теплообменника. Это наиболее распространенный способ, он прописан почти во всех руководствах по эксплуатации терморегуляторов. Тем более второй нижеописанный способ невозможен при системе ГВС без рециркуляции, так как обратка там отсутствует. Недостаток в том, что нужно учитывать остывание на пути к потребителю и немного завышать температуру настройки.
2. Врезка на обратке трубопроводов горячей воды. Способ применяется редко, но только он может обеспечить соответствие заданной температуры на всех точках разбора воды.
3. Врезка на подаче сетевой воды. Используется пи установке простейших регуляторов, в которых исполнительное устройство находится в одном корпусе с датчиком. Врезка на подаче обычно применяется когда теплоноситель и горячая вода в бойлере движутся противотоком и температура последней на выходе почти равна температуре подачи.
4. Врезка на обратке сетевой воды. Используется если в бойлере вода и теплоноситель движутся в одном направлении, в этом случае горячая вода на выходе будет нагрета до температуры обратки.

По местам врезки исполнительных устройств

Существуют четыре схемы установки исполнительных устройств терморегуляторов:

1. Двухходовое (кран задвижка вентиль и т.п.) исполнительное устройство монтируется на трубопроводах сетевой воды подкаченной к бойлеру. Исполнительное устройство перекрывает сечение обратки или подачи. Это простейшая схема врезки наиболее часто используемая.
2. Исполнительное двухходовое устройство устанавливается на байпасе сетевой воды перед бойлером и, при открытии за счет перепуска части потока мимо, уменьшает поток через теплообменник. Так врезают реже всего.
3. Врезается трехходовой кран или подобная ему арматура с приводом. Он одновременно перепускает часть потока через байпас и прижимает подачу на теплообменник. Самый выгодный вариант, так как обеспечивает эффективное регулирование и минимально влияет на режимы других узлов отопительной сети.
4. Два двухходовых запорных устройства устанавливаются на подаче или обратке теплоносителя и байпасе. Работает система точно так же как и с трехходовым краном (являясь его имитацией). Требует более сложной схемы управления.Схема применяется редко.

Дополнительно можете просмотреть видео в этой статье, где рассказываться о подобных системах. Дальше разберем несколько промышленно выпускаемых и используемых на сегодняшний день терморегуляторов, а также одно устройство для самостоятельной сборки.

Механический регулятор температуры.

Механический регулятор температуры

Самый простой тип устройства. Отличается низкой ценой, простым использованием и достаточно чёткой работой

Объём теплоносителя, поступающего в батарею, регулируется в ручную. Главный недостаток прибора — это отсутствие разметки на корпусе регулировки. Нужную температуру придётся определять «на глаз».

Механический регулятор температуры состоит из следующих частей: регулирующего элемента, привода и особой ёмкости (сильфона), внутри которого находится регулирующее вещество в газообразном или жидком состоянии.

Принцип работы механического терморегулятора

Принцип работы в следующем: при изменении положения рычага, газ или жидкость устремляются в золотник и воздействуют на подвижный элемент — шток. При движении штока просвет для движения теплоносителя сужается или расширяется. Тем самым происходит регулировка температуры.

Перед началом настройки прибора, следует закрыть двери и окна в комнате с регулятором, и настроить устройство на максимальную температуру. Теплопередача станет максимальной. Затем проворачиваем регулятор до минимального значения. В момент, когда градусник покажет нужную температуру, открываем клапан до тех пор, пока не услышим ток воды. Фиксируем положение головки.

Регулятор расхода теплоносителя

Регулятор расхода теплоносителя используется для подачи горячей воды заданных параметров в отопительную сеть зданий, устанавливается в зданиях между тепловой сетью и потребителем тепла. Сущность изобретения состоит в том, что исполнительное устройство в виде электромагнитного клапана, управляемое электронным регулятором, осуществляет подачу горячей воды импульсами. Применяется в коммунальном хозяйстве. 1 н.п.ф., 1 илл.

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим теплоснабжение зданий, и устанавливаемым в индивидуальных теплопунктах между тепловой сетью и потребителем тепловой энергии. Регуляторы расхода теплоносителя применяются в коммунальном хозяйстве.

Отопление зданий осуществляется от центральных котельных горячей водой, которая подается по тепловой сети в индивидуальные тепловые пункты. Регуляторы расхода теплоносителя являются связующим звеном между тепловой сетью и потребителями теплоты. Регуляторы расхода теплоносителя обеспечивают подачу в здания горячей воды определенных температуры и давления, а также необходимого количества горячей воды для бытовых нужд, которая создает заданный температурный режим в здании.

Необходимое количество воды для отопления здания в индивидуальном тепловом пункте определяет регулятор расхода теплоносителя, который по сигналу датчиков температуры увеличивает подачу горячей воды, когда в здании температура ниже нормы или уменьшает подачу горячей воды, когда в здании температура выше нормы. Для этой цели создается система регулирования подачи воды в здание, которая состоит из трубопроводов, по которым горячая вода транспортируется в здание, а холодная удаляется обратно в тепловую сеть для подогрева, регулятора расхода, вспомогательных клапанов, смесительных устройств циркуляции воды в здании, фильтров, регулятора перепада давления, приборов измерения и учета тепла.

Известен регулятор расхода теплоносителя, применяемого в индивидуальном тепловом пункте, взятого в качестве аналога [1].

Индивидуальный тепловой пункт состоит из трубопроводов, подающего горячую воду и отводящего холодную. На подающем трубопроводе установлен фильтр, регулятор перепада давления, регулирующий клапан с электроприводом, управляемым электронным регулятором, циркуляционного насоса, а между подающим и отводящим трубопроводами установлен обратный клапан.

Работа индивидуального теплового пункта происходит следующим образом. Горячая вода поступает по подающему трубопроводу через фильтр в регулятор перепада давления, который поддерживает постоянным перепад давления на входе теплопункта. Последовательно с ним установлен регулирующий клапан, который пропускает столько горячей воды, сколько необходимо для создания заданной температуры в здании. Далее через циркуляционный насос вода подается в теплообменники здания. Из теплообменников охлажденная вода поступает в тепловую сеть для повторного подогрева. Регулирующий клапан управляется электронным регулятором, который корректирует количество подаваемой горячей воды в теплообменники в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры воды и температуры воздуха в здании.

Регулирование в такой системе отопления происходит в пропорциональном режиме, то есть, когда батареи отопления и помещения охлаждаются больше, то постоянно больше все время протекает горячая вода. Скорость воды зависит от температуры горячей воды и температуры воздуха снаружи помещения. Когда скорость воды незначительна, то горячая вода будет в первых по потоку батареях, а в остальных — холодная. Для смешения воды в системе отопления применяют циркуляционный насос, который транспортирует воду по замкнутому кольцу системы отопления здания.

Недостатком этой системы является низкая надежность конструкции в связи с наличием электрического насоса, который может остановиться, когда отключится

электропитание. Кроме того, наличие насоса увеличивает стоимость комплектования теплового пункта и стоимость эксплуатации теплопункта.

Известен регулятор расхода теплоносителя, применяемый в индивидуальном тепловом пункте, взятый в качестве прототипа, схема установки которого в тепловом пункте показана в [2].

Индивидуальный тепловой пункт состоит из подающего горячую воду трубопровода, отводящего холодную воду трубопровода, грязевиков, регулятора расхода, регулятора давления, обратных клапанов, элеватора, приборов измерения температуры и давления, счетчиков расхода воды и тепла.

В индивидуальный тепловой пункт горячая вода поступает из тепловой сети через обратный клапан и грязевик, далее вода поступает в регулятор расхода и через элеватор и обратный клапан к отопительным приборам здания. Из отопительных приборов охлажденная вода выходит последовательно через обратный клапан, грязевик, счетчик воды и тепла. Назначение всех перечисленных приборов и арматуры известно и понятно из их наименования. Установленный регулятор расхода исполняет функцию регулирования в пропорциональном режиме. В пропорциональном режиме регулирования скорость воды в трубах и элеваторе может быть заданной или намного меньше заданной. Если скорость воды в элеваторе меньше заданной, то элеватор практически не смешивает горячую воду, которая поступает из теплосети, с охлажденной в нагревательных батареях водой, и поэтому в первых батареях вода будет горячей, а в остальных — холодной. В этом состоит основной недостаток регулирования расхода теплоносителя в отопительной системе.

В основу разработки полезной модели регулятора расхода теплоносителя поставлена задача повышения качества отопления зданий путем установления управляемого электронным регулятором электромагнитного клапана, осуществляющего подачу горячей воды импульсами максимального расхода.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в качестве исполнительного элемента используется электромагнитный клапан нормально открытого

типа, а управление осуществляется электронным регулятором посредством подачи горячей воды импульсами максимального расхода.

Общие с прототипом существенные признаки: исполнительное устройство и управляющий электронный регулятор.

Существенные отличительные признаки заявляемой полезной модели регулятора расхода теплоносителя, обеспечивающие получение технического результата, следующие:

— управляемый электронным регулятором электромагнитный клапан нормально открытого типа, осуществляющий регулирующие воздействия регулятора посредством подачи горячей воды импульсами максимального расхода.

Указанные существенные отличительные признаки обеспечивают следующий результат.

Подача горячей воды в отопительную систему здания импульсами максимального расхода обеспечивает за счет сильного подмеса равномерное смешивание горячей и охлажденной воды, порция которой поступает в отопительную систему. В паузе между импульсами происходит охлаждение смешанной воды во всей системе. Следующий импульс также обеспечивает как подачу горячей воды так и равномерное ее смешивание с охлажденной. В результате в отопительную систему поступает всегда равномерно смешанная горячая и охлажденная вода независимо от средней скорости воды в отопительной системе и в сопле элеватора. Этот режим регулирования создает равномерный нагрев батарей отопления по всему зданию.

На фиг.1 показана схема заявляемого регулятора расхода теплоносителя, смонтированного в индивидуальном тепловом пункте.

Индивидуальный тепловой пункт состоит из трубы 1 подвода горячей воды и трубы 2 отвода обратной, на которых установлены обратные клапаны 3, 4, 5 и 6 для предотвращения обратных потоков воды. На трубе 1 последовательно установлены фильтр

7, счетчик 8 тепла и воды, регулятор, состоящий из электронного регулятора 9 и электромагнитного клапана 9а, узел смешения 10 (элеватор). На трубе 2 установлены регулятор подпора 11, счетчик тепла и воды 12 и фильтр 13. Кроме того, на трубе 1 установлены термометр 14, манометры 15, 16 и 17, а на трубе 2 — термометр 18 и манометр 19.

Процесс регулирования температуры в батареях отопления осуществляется следующим образом. При поступлении воды в теплопункт и включении электронного регулятора 9 последний подает команду на открытие электромагнитного клапана 9а, через который поступает максимальный расход горячей воды. Максимальная скорость воды в сопле элеватора 10 равномерно смешивает холодную воду из обратной магистрали с горячей. В отопительные батареи поступает подогретая вода. Максимальная скорость в сопле элеватора 10 равномерно смешивает холодную воду из обратной магистрали с горячей. Через установленное время по команде электронного регулятора подача горячей воды прекращается и после заданной паузы электронный регулятор опять подает команду на открытие. Чередование импульсов горячей воды и пауз происходит до тех пор, пока датчик температуры 20, установленный в контрольной точке отопительной системы, не выдаст ток, равный току задатчика регулятора 9 и последний изменит частоту и скважность импульсов тока в электромагнитном клапане 9а.

Таким образом, в отопительные батареи здания поступила равномерно размешанная вода по всему объему отопительной системы здания и происходит передача тепла от батарей отопления в пространство здания. Когда температура в обратном трубопроводе понизится до нижнего заданного значения, регулятор опять начнет выдавать импульсы, первоначально заданных частоты и скважности, для подачи горячей воды в отопительную систему.

Как результат, в отопительную систему здания поступает горячая вода со средней скоростью, соответствующей потреблению тепла в зависимости от погодных условий, но равномерно и эффективно смешанная с холодной.

Регуляторы расхода теплоносителя используются главным образом в коммунальном хозяйстве.

Использованные источники:

1. Автоматизация систем теплоснабжения с помощью регуляторов . Каталог . VK.00.M3.50, 5/97 стр.95 — аналог.

2. В.П.Витальев, В.Б.Николаев, Н.Н.Сельдин. Эксплуатация тепловых пунктов и систем теплопотребления. Справочник, М., Стройиздат. 1988.

Регулятор расхода теплоносителя, состоящий из исполнительного устройства и электронного регулятора, обеспечивающих функционирование системы отопления, отличающийся тем, что исполнительное устройство выполнено в виде электромагнитного клапана нормально открытого типа, управляемого электронным регулятором температуры, осуществляющим регулирующие воздействия посредством подачи горячей воды импульсами максимального расхода.

Регулятор температуры на радиаторе.

Регулятор температуры на радиаторе
Главное преимущество применение данных устройств — это возможность установки определённого температурного режима для каждого отдельно взятого помещения. К примеру температура в ванной должна поддерживаться в районе 25 градусов, для понижения эффекта «сырости». А вот в помещениях для сна должна ощущаться лёгкая прохлада, около 17 или 18 градусов. Ночью можно понизить общую температуру всего жилища на несколько градусов. А в случае отсутствия людей в доме можно совсем понизить температуру для экономии.

Регулятор температуры на радиаторе позволяет решить определённые проблемы:

1. Возможность регулировки количества тепла, выделяемого батареей. 2. Позволяет сэкономить на числе материалов-расходников нужных для обслуживания сети(в частных домах, с собственной автономной отопительной системой). 3. Ремонт и отключение батареи возможно в обособленном режиме (без общего выключения всей системы отопления).

Итоговый выбор терморегулятора будет зависеть от вашего материального состояния и собственных желаний. Для обычных квартир оптимальным вариантом станет механический или полу электронный прибор.