Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Автоматика в системе отопления позволяет более точно контролировать температурный режим в обогреваемых помещениях и экономить на топливе. Установив термостат для котла отопления, хозяин коттеджа повышает на 20–30% эффективность работы котельного оборудования и сильно себе упрощает его обслуживание.

Мы расскажем о применяемых на практике видах терморегуляторов, о правилах их расположения и особенностях подсоединения. В предложенной нами статье подробно описаны варианты и схемы подключения приборов. С учетом наших советов вы сможете грамотно выбрать устройство и при желании установить.

Как работает термостат отопления?

Обычная отопительная система с водой в качестве теплоносителя состоит из нагревательного оборудования или узла подключения к централизованной сети, труб внутренней разводки и радиаторов.

Чтобы регулировать объемы поступающего от нее в комнаты тепла, приходится либо постоянно следить за котлом, либо регулярно прикрывать/открывать вентиля на батареях.

При этом инертность такой системы не позволяет поддерживать нужную температуру в течение всего дня на установленном уровне. Если больше в печь наложить дров или в котел подать газа, то теплоноситель в трубах нагреется сильнее, при этом тепла через радиаторы он также отдаст больше.

При низкой температуре за окном это хорошо. А вот при резком потеплении на улице в доме жара становится невыносимой. Топливо уже в топке, и вода уже нагрелась, избавиться от тепла никак. Плюс котел еще и продолжает работать.

Без термостата в системе отключать его приходится вручную. Можно, конечно, открыть окна на проветривание и выпустить тепло, но тогда счета за горючее для домашней котельной точно разорят. Вывод напрашивается сам собой: термостат для отопления упрощает проживание, делает его максимально комфортным.

Термостат (терморегулятор) – это устройство для отслеживания температуры в отапливаемом помещении и увеличения/уменьшения подачи в него тепла

Состоит термостат для отопительной системы из:

• термочувствительного датчика (элемента);
• блока настройки;
• модуля управления;
• электромагнитного реле или механического клапана.

В самых простых моделях управляющий блок отсутствует. Все происходит за счет чистой механики и изменения физических свойств термочувствительного элемента.

Таким термостатам электропитание не нужно. По эффективности и точности регулировки системы они уступают электронным приборам, но зато энергонезависимы. При проблемах с напряжением в сети они точно не перестанут работать.

Принцип работы терморегулятора выглядит следующим образом:

1. С помощью блока управления выставляется нужная температура.
2. При достижении требуемых параметров срабатывает датчик, что приводит к отключению котла либо перекрытию запорного клапана в трубах отопления.
3. После падения температуры воздуха в комнате происходит обратное включение котельного оборудования или обогревателей.

Модуль электронного управления позволяет задавать не один показатель температуры, а сразу несколько для каждого времени суток отдельно. Плюс при наличии такого блока есть возможность установки дополнительного температурного датчика на улице и привязки функционирования термостата к данным с него.

В зависимости от вида устройства терморегулятор подключается непосредственно к котлу для регулировки его работы либо на входе в радиатор для контроля объемов подачи теплоносителя

Простейший термостат – это запорная арматура с термодатчиком, стоящая на трубе у батареи. При достижении нужной температуры термостатический клапан закрывается и уменьшает ток теплоносителя. А при охлаждении комнатного воздуха он вновь открывается, в результате чего объемы поступающего тепла увеличиваются.

Более сложные и продвинутые модели предполагают наличие беспроводных датчиков и блоков управления. Вся связь между отдельными элементами происходит через радиоканал. Провода в этом случае не прокладываются, что положительно сказывается на эстетической стороне размещения подобных терморегуляторов в помещении.

Виды терморегуляторов для котлов

Главное различие между термостатами – это разнотипные термочувствительные датчики. Одни устанавливаются на трубу отопления, другие внутрь нее, а третьи монтируются на стене. Одни рассчитаны на измерение температуры воздуха, а вторые – теплоносителя.

Выбор модели терморегулятора зависит от:

• типа котла;
• схемы разводки отопительной системы;
• наличия свободного места;
• требуемого функционала.

Многие современные котлы заранее рассчитаны на подключение к ним термостатов. Причем производитель котельного оборудования сразу в техпаспорте прописывает все нюансы данного монтажа.

Если подбирается электронная модель терморегулятора, то лучше всего отдавать предпочтение максимально эффективной — той, что рекомендована разработчиком котла

В идеале термостат должен регулировать работу непосредственно нагревательного прибора, то есть подачу в него топлива. Это наиболее эффективная в плане экономии горючего схема подключения. Энергоносителя в этом случае будет сожжено ровно столько, сколько требуется тепла.

Но такой термостат получится установить только на газовый или электрический нагревательный агрегат. Если котел твердотопливный, то отрегулировать комнатную температуру поможет термостат с механическим клапаном, который монтируется уже на трубу.

Устанавливаемые на батареи регуляторы предназначены для перекрывания подачи воды при слишком высокой температуре в комнате или у теплоносителя. Котел в этом случае перестает работать несколько позже, когда у него внутри срабатывает собственный температурный датчик, предотвращающий перегрев оборудования.

В основу работы механического термодатчика положено изменение характеристик материала при изменении его температуры. Это простой в исполнении, бюджетный, достаточно эффективный и полностью независимый от электропитания вариант. Он предназначен для установки на трубах водяной системы отопления для регулировки потока теплоносителя.

Классический пример механического терморегулятора – устройство с игольчатым клапаном (запором) и термоголовкой-сильфоном

В качестве реагирующего на изменения температуры вещества в механических термостатах используются:

При нагреве жидкости газы расширяются, что приводит к их давлению на шток запорного клапана. При снижении температуры они сжимаются, запор возвращается пружиной обратно, и нагретая вода вновь течет по трубам в радиаторы отопления.

Для термостатов на батарею характерны слабая чувствительность и большая погрешность регулировки. Срабатывают они только при повышении температуры на 2 и более градусов. Плюс со временем наполнитель сильфона теряет свои характеристики, цифры на ручке установки требуемых температурных параметров и реальные градусы начинают расходиться.

У таких терморегуляторов достаточно большие размеры. Подавляющее большинство из них рассчитано на измерение температуры воды в батареях, а не воздуха в помещении. Зачастую точно отрегулировать их так, как хочется хозяину дома, сложно.

Данные термостаты работают на схожих с сугубо механическими аналогами принципах. Только в качестве термочувствительного элемента здесь применяется металлическая пластина.

При нагреве она изгибается и замыкает контакт, а при охлаждении возвращается в исходное положение и размыкает цепь. А уже через этот контур происходит подача сигнала на блок управления горелками.

Электромеханическому терморегулятору требуется электропитание, он регулирующими поток теплоносителя клапанами или горелками в котле управляет посредством электрических сигналов

Еще один вариант электромеханического термостата – это устройство с датчиком в виде двух пластин из разных металлов. В этом случае термочувствительный элемент устанавливается непосредственно в топку твердотопливного котла.

При высокой температуре между пластинами возникает разность потенциалов, воздействующая на электромагнитное реле. Контакты в последнем то размыкаются, то смыкаются. В результате происходит включение/выключение наддува воздуха в камеру горения.

Этот вид термостатов для водогрейных котлов относится к энергозависимой категории. Подобные приборы имеют выносной термодатчик, отслеживающий температуру в помещении, и полноценный блок управления с дисплеем.

Для электрокотлов такие терморегуляторы являются обязательным дополнением. Без них электрические нагреватели будут работать без остановки, нагревая воздух или теплоноситель слишком сильно.

Работающие на электричестве котлы и бойлеры в подавляющем большинстве случаев термостатами оснащаются еще на заводе

В электронном терморегуляторе есть два главных элемента:

1. Температурный датчик.
2. Микроконтроллер.

Первый измеряет температуру, а второй контролирует ее и выдает сигналы на увеличение/уменьшение подачи тепловой энергии в помещение. Сенсор может посылать на контроллер аналоговый либо цифровой сигнал. В первом случае термостат по возможностям схож с механическим аналогом, только сильно превосходить его в точности замеров температурных показателей.

Цифровые терморегуляторы – это вершина развития данных приборов. Они позволяют регулировать теплоподачу по заранее заложенному алгоритму. Плюс к ним можно подключить гораздо больше датчиков расположенных как в комнатах, так и на улице.

Многие электронные термостаты имеют возможность дистанционного управления через ИК-порт или сотовую связь. Это позволяет регулировать комнатную температуру не только с помощью пульта в помещении, но и из любой точки вне него.

Электронные устройства, предназначенные для автоматической регулировки качественных и количественных характеристик теплоносителя, являются обязательным компонентом систем отопления в умных домах. С их устройством рекомендуем ознакомиться.

Принципиальные схемы подсоединения

Все способы включения термостата в систему отопления делятся на три варианта подсоединения:

1. Непосредственно к котлу.
2. К циркуляционному насосу.
3. На трубу, подающую теплоноситель в радиатор.

Первые две схемы исключают ухудшение пропускной способности трубопровода отопления. В него никаких дополнительных запоров не помещается, гидравлическое сопротивление всей системы не изменяется. Термостат здесь управляет работой только насоса или котла, с водой он “не соприкасается”.

При установке терморегулятора на батарею или общую трубу с несколькими радиаторами гидравлическое сопротивление, наоборот, повышается. Даже в полностью открытом состоянии клапан термостата немного замедляет движение теплоносителя.

В идеале проект обвязки котла необходимо производить сразу с учетом всех терморегулирующих и иных устройств.

Врезать термостаты в существующие отопительные трубопроводы следует только в крайнем случае, максимальной эффективности от их применения можно добиться лишь при включении их в систему еще на стадии проектирования

Если система водяного отопления в доме сделана по однотрубной схеме, то от третьего варианта лучше сразу отказаться. При срабатывании термодатчика клапан перекроет сразу всю ветку радиаторов в нескольких комнатах, и тогда о комфорте в дальних от котла помещениях можно сразу забыть.

Подключать термостат на вход радиатора следует через байпас. Так он при срабатывании перенаправит поток теплоносителя в обход батареи. При этом вода будет возвращаться неостывшей обратно в котел. Последний перестанет ее нагревать, снижая тем самым потребление газового топлива или электроэнергии.

При установке термостатного датчика температуры воздуха следует придерживаться определенных правил, иначе под воздействием соседних приборов или предметов он будет ложно срабатывать

Термодатчик необходимо монтировать:

• в месте, куда не попадают прямые солнечные лучи;
• подальше от мостиков холода, сквозняков и поднимающихся потоков тепла от радиаторов;
• так, чтобы он не оказался закрытым декоративными экранами или шторами;
• на высоте от пола в пределах 1,2–1,5 метра.

При неправильной установке сенсора термостат станет выдавать ложные сигналы. Это может привести к перегреву не только воздуха в комнате, но и теплоносителя в системе. А во втором случае недолго и до проблем с котлом.

Выводы и полезное видео по теме

Особых сложностей с монтажом терморегулятора возникнуть не должно. Его надо лишь правильно выбрать для конкретной отопительной системы. И подобранные видеоматериалы вам в этом обязательно помогут.

Дополнение к отопительному котлу в виде термостата – это отличный способ сэкономить на обогреве жилья, повысить комфортность проживания и снизить износ нагревающего теплоноситель оборудования. Потраченные на терморегуляторы деньги окупаются за один зимний сезон.

При этом можно выбрать как простой механический вариант с ручным управлением, так и более продвинутый прибор с программатором.

Хотите рассказать, как работает котел с термостатом в вашем загородном доме? Владеете информацией, которая будет полезна посетителям сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме статьи в расположенном ниже блоке.

Терморегулятор для электрического котла

Описание простой и надежной схемы терморегулятора для системы отопления.

Российская зима сурова и холодна, и об этом знают все. Поэтому помещения, где находятся люди, должны отапливаться. Наиболее распространенным является центральное отопление либо индивидуальные газовые котлы.

Нередко возникают ситуации, когда ни то, ни другое не доступно: например в чистом поле стоит небольшое помещение насосной станции водопровода, и там круглосуточно дежурит машинист. Также это может быть караульная вышка или отдельно взятая комната в большом необитаемом здании. Таких примеров можно найти немало.

Во всех этих случаях приходится устраивать отопление при помощи электричества. Если помещение невелико, то вполне можно обойтись обычным масляным электрическим радиатором бытового назначения. Для комнаты побольше площадью около 15 - 20 квадратных метров чаще всего отопление устраивают водяное с помощью радиатора, сваренного из труб, который часто называют регистром.

Если пустить дело на самотек и не следить за температурой воды, то рано или поздно она просто закипит и дело может закончиться выходом из строя всего электрического котла, прежде всего его нагревательного элемента. Чтобы такого досадного случая не произошло, температура нагрева управляется терморегулятором.

Один из возможных вариантов подобного устройства и предлагается в данной статье. Конечно, нынешняя зима уже на исходе, но не следует забывать, что сани лучше всего готовить летом.

Функционально устройство можно разделить на несколько узлов: собственно датчик температуры, сравнивающее устройство (компаратор) и устройство управления нагрузкой. Далее следует описание отдельных частей, их схема и принцип работы.

Датчик температуры

Отличительной особенностью описываемой конструкции является то, что в качестве датчика температуры используется обычный биполярный транзистор, что позволяет отказаться от поиска и приобретения терморезисторов или датчиков различных типов, например ТСМ.

Работа такого датчика основана на том, что, как и у всех полупроводниковых приборов, параметры транзисторов в немалой степени зависят от температуры окружающей среды. В первую очередь это обратный ток коллектора, который с повышением температуры возрастает, что сказывается отрицательно на работе, например, усилительных каскадов. Их рабочая точка смещается настолько, что возникают значительные искажения сигнала, и в дальнейшем транзистор просто перестает реагировать на входной сигнал.

Такая ситуация присуща в основном схемам с фиксированным током базы. Поэтому, применяются схемы транзисторных каскадов с элементами обратной связи, которые стабилизируют работу каскада в целом, и в том числе снижают воздействие температуры на работу транзистора.

Рисунок 1. Схема терморегулятора (при нажатии на картинку откроется схема в большем масштабе).

Датчик температуры собран на транзисторе VT1 типа КТ835Б. Нагрузкой этого каскада является резистор R1, а резисторы R2, R3 задают режим работы транзистора по постоянному току. Фиксированное смещение, о котором упоминалось чуть выше, задается резистором R3 таким образом, чтобы напряжение на эмиттере транзистора при комнатной температуре составляло около 6,8 В. Поэтому на схеме в обозначении этого резистора присутствует звездочка (*). Особой точности тут добиваться не надо, лишь бы не было это напряжение намного меньше или больше. Измерения следует проводить относительно коллектора транзистора, который соединен с общим проводом источника питания.

Транзистор структуры p-n-p КТ835Б выбран не случайно: его коллектор соединен с металлической пластиной корпуса, которая имеет отверстие для крепления транзистора на радиатор. За это отверстие транзистор крепится к небольшой металлической пластине, к которой также крепится подводящий провод.

Получившийся датчик крепится с помощью металлических хомутов к трубе системы отопления. Поскольку, как уже отмечалось, коллектор соединен с общим проводом источника питания, между трубой и датчиком не потребуется ставить изолирующую прокладку, что упрощает конструкцию и улучшает тепловой контакт.

Компаратор

Для задания температуры служит компаратор, выполненный на операционном усилителе ОР1 типа К140УД608. Через резистор R5 на его инвертирующий вход подается напряжение с эмиттера транзистора VT1, а на неинвертирующий вход через резистор R6 подается напряжение с движка переменного резистора R7.

Это напряжение задает температуру, при которой будет отключаться нагрузка. Резисторами R8, R9 задаются верхний и нижний диапазон установки порога срабатывания компаратора, а следовательно пределы регулирования температуры. С помощью резистора R4 обеспечивается необходимый гистерезис срабатывания компаратора.

Устройство управления нагрузкой

Устройство управления нагрузкой выполнено на транзисторе VT2 и реле Rel1. Здесь же находится индикация режимов работы терморегулятора. Это светодиоды HL1 красного цвета, и HL2 зеленого. Красный цвет означает нагрев, а зеленый, что заданная температура достигнута. Диод VD1, включенный параллельно обмотке реле Rel1, защищает транзистор VT2 от напряжений самоиндукции, возникающих на катушке реле Rel1 в момент отключения.

Современные малогабаритные реле позволяют коммутировать достаточно большие токи. Примером такого реле может служить реле фирмы Tianbo, показанное на рисунке 2.

Рисунок 2. Малогабаритное реле фирмы Tianbo.

Как видно на рисунке реле допускает коммутацию тока до 16А, что позволяет управлять нагрузкой мощностью до 3Квт. Это максимальная нагрузка. Чтобы несколько облегчить режим работы контактной группы, мощность нагрузки следует ограничить на уровне 2…2,5 КВт. Такие реле в настоящее время применяются очень широко в автомобильной и бытовой технике, например, в стиральных машинах. При этом габариты реле не превышают размеров спичечного коробка!

Работа и наладка терморегулятора

Как было сказано в начале статьи, при комнатной температуре напряжение на эмиттере транзистора VT1 около 6,8 В, а при нагревании до 90°C напряжение понижается до 5,99 В. Для проведения подобных опытов в качестве нагревателя подойдет настольная лампа с металлическим абажуром, а для измерения температуры китайский цифровой мультиметр с термопарой, например DT838. Если датчик собранного устройства укрепить на абажуре, а лампу включить через контакт реле, то можно будет на такой установке проверить работу собранной схемы.

Работа компаратора построена таким образом, что если напряжение на инвертирующем входе (напряжение термодатчика) выше, чем напряжение на входе неинвертирующем (напряжение уставки температуры), на выходе компаратора напряжение близко к напряжению источника питания, в данном случае его можно назвать логической единицей. Поэтому транзисторный ключ VT2 открыт, реле включено, и контакты реле включают нагревательный элемент.

По мере разогрева отопительной системы нагревается и датчик температуры VT1. Напряжение на его эмиттере с ростом температуры понижается, и когда оно станет равно, а точнее чуть меньше, чем напряжение, установленное на движке переменного резистора R7, компаратор переходит в состояние логического нуля, поэтому транзистор запирается и реле отключается.

Нагревательный элемент обесточивается, и радиатор начинает остывать. Транзисторный датчик VT1 также остывает, а напряжение на его эмиттере повышается. Как только это напряжение станет выше, чем установлено резистором R7 компаратор перейдет в состояние высокого уровня, реле включится и процесс повторится снова.

Немного о работе схемы индикации, точнее о назначении ее элементов. Светодиод HL1 красного цвета включается вместе с обмоткой реле Rel1, и указывает на то, что происходит нагрев отопительной системы. В это время транзистор VT2 открыт, и через диод D2 шунтирует светодиод HL2, зеленый свет погашен.

Когда заданная температура будет достигнута, транзистор закроется и отключит реле, а вместе с ним красный светодиод HL1. В то же время закрытый транзистор перестанет шунтировать светодиод HL2, который зажжется. Диод D2 необходим для того, чтобы светодиод HL1, а вместе с ним и реле не могли включиться через светодиод HL2. Светодиоды подойдут любые, поэтому их тип не указан. В качестве диодов D1, D2 вполне подойдут широко распространенные импортные диоды 1N4007 или отечественные КД105Б.

Блок питания терморегулятора

Потребляемая схемой мощность невелика, поэтому в качестве блока питания можно использовать любой сетевой адаптер китайского производства, либо собрать стабилизированный выпрямитель на 12В. Ток потребления схемы не более 200мА, поэтому подойдет любой трансформатор мощностью не более 5Вт и выходным напряжением 15…17В.

Схема блока питания показана на рисунке 3. Диодный мост выполнен также на диодах 1N4007, а стабилизатор напряжения +12В на интегральном стабилизаторе типа 7812. Потребляемая мощность невелика, поэтому устанавливать стабилизатор на радиатор не потребуется.

Рисунок 3. Блок питания терморегулятора.

Конструкция терморегулятора произвольная, большая часть деталей смонтирована на печатной плате, лучше, если там же будет смонтирован и блок питания. Транзисторный датчик присоединяется с помощью экранированного двухжильного кабеля, при этом коллектор транзистора соединяется посредством экрана.

Желательно, чтобы на конце кабеля был трехконтактный разъем, а на плате ответная его часть. Можно также на плате установить малогабаритную клеммную колодку, хотя это менее удобно, нежели разъем. Такое соединение значительно облегчит установку датчика и всего устройства в целом на месте применения.

Готовое устройство следует разместить в пластиковом корпусе, а снаружи установить резистор установки температуры R7 и светодиоды HL1 и HL2. Лучше, если эти детали также будут распаяны на плате, а в корпусе для них сделаны отверстия.

Подсоединение к силовой сети и подключение нагревателя осуществляется через клеммник, который следует укрепить внутри пластмассового корпуса. Для защиты всего устройства в целом подключение следует производить согласно ПУЭ, используя аппаратуру защиты.

Подобных терморегуляторов было изготовлено несколько штук и все они показали приемлемую точность регулирования температуры, а также очень высокую надежность, ведь при такой простоте схемы ломаться собственно говоря нечему.

Читайте также:

  
• Как сделать обрешетку под гипсокартон на потолок
  
• Установка рейлингов своими руками
  
• Как подготовить стены в ванной под покраску своими руками
  
• Пороги трубы своими руками
  
• Как на айпаде сделать два активных окна