Терморегулятор для ТЭНа: виды и принцип работы

Трубчатый электронагреватель может использоваться как для отопления (в составе радиатора), так и для обеспечения жилища горячей водой. Первое, что необходимо сделать при включении его в работу – это защитить систему от возможной поломки электронагревателя, а также создать условия для его автономной работы. Популярным методом решения данной проблемы является использование терморегулятора для ТЭНа. Это небольшое устройство, именуемое также термостатом, поможет решить множество задач.

Состав водонагревательного оборудования

Самый простой водонагревательный или отопительный элемент должен состоять минимум из трех элементов – бака для воды, нагревательного элемента – ТЭНа, и терморегулятора. Трубчатый нагреватель может быть погружным и сухим. В первом случае он изготавливается из нержавеющей стали, помещается внутрь бака. Нагрев воды происходит при непосредственном соприкосновении воды с ТЭНом.

Сухие нагревательные элементы изготавливаются из керамики, располагаются за пределами водяного бака. Нагрев теплоносителя происходит за счет передачи тепловой энергии через стенку резервуара. Такие элементы легко заменить в случае их выхода из строя.

Терморегулятор для ТЭНа предназначен для контроля и поддержания заданной температуры теплоносителя, а также для аварийного отключения трубчатого электронагревателя от сети в том случае, если начинается процесс кипения (как правило, такое происходит при поломке ТЭНа).

Существует несколько видов термостатов, каждый из которых целесообразно использовать с определенным типом трубчатого электронагревательного элемента.

Основные принципы работы

Вне зависимости от конструкции и исполнения, все термостаты функционируют по одной схеме. Для работы терморегулятор должен быть встроен в бак, а также соединен с ТЭНом. Весь процесс регулирования температуры можно разделить на 4 этапа:

1. Тумблером устанавливается необходимый температурный диапазон теплоносителя.
2. Терморегулятор для ТЭНа с запрограммированным режимом измеряет степень нагрева воды и отдает команду на включение прибора.
3. При достижении температурой воды установленного верхнего предела нагрева термостат размыкает электрическую цепь и отключает ТЭН.
4. После остывания воды весь процесс повторяется.

Стоит отметить, что вне зависимости от того, какой диапазон температур вы установили, термостат отключит нагревательный элемент, если вода начнет кипеть. Это необходимо для предотвращения поломки отопительного оборудования.

Во время кипения начинается процесс интенсивного парообразования. Вместе с количеством пара растет и давление внутри бака. Как только значение давления превысит критическую отметку, бак взорвется. Терморегулятор для ТЭНа не позволяет этому свершиться, заблаговременно размыкая электрическую цепь.

Виды терморегуляторов

Принцип работы устройства всегда остается одним и тем же. От типа термостата зависит лишь принцип определения температуры теплоносителя. Согласно этому, все терморегуляторы принято делить на стержневые, капиллярные и электронные.

Стержневые приборы, как ясно из названия, имеют форму стержня длиной от 25 до 50 см. Принцип определения температуры основан на разнице коэффициента удельного теплового расширения двух металлов. Стержневой терморегулятор устанавливается снаружи водяного бака в специальную трубку.

Капиллярный терморегулятор ТЭНа для нагрева воды представляет собой полую трубку, внутри которой «заточена» специальная жидкость. С повышением температуры она расширяется, начинает давить на стенки и воздействовать на мембрану, которая размыкает цепь. При остывании происходит обратный процесс.

Работа электронных термостатов основана на способности материалов менять свое омическое сопротивление вместе с изменением температуры. В результате в устройстве увеличивается или понижается напряжение, что регистрируют специальные датчики и отключают либо включают ТЭН. Электронные приборы являются самыми сложными и дорогими, но в то же время самыми точными.

ТЭНы со встроенными терморегуляторами

Нагревательный элемент отдельно от термостата на практике используется редко. Как правило, такое решение зарекомендовало себя только в водонагревательных котлах. ТЭНы для радиаторов отопления с терморегулятором имеют гораздо большее распространение.

В таких «комбинированных» приборах термостат располагается в отдельной трубке, и его легко заменить при поломке. При выборе устройств этой категории необходимо обратить внимание на следующие моменты:

1. Материал изготовления корпуса. Он может быть представлен «нержавейкой» (самые дешевые и распространенные устройства), а также медью. Медные приборы служат дольше, но и стоят на порядок дороже.
2. Мощность. Для домашней электросети выбирать приборы мощнее 2,5 кВт опасно – возникает риск перегрузки и короткого замыкания. При использовании более мощных ТЭНов проложите отдельный силовой кабель.

Выбирая для батареи ТЭН с терморегулятором, не стоит акцентировать внимание на дорогостоящих моделях. Практика показывает, что долговечность приборов не зависит от цены. Срок службы определяется жесткостью воды, нагрузками и стабильностью электросети.

Сферы применения ТЭНов с термостатом

Сфера применения ТЭНа со встроенным терморегулятором довольно узкая, ввиду высокого энергопотребления и короткого срока службы. Наибольшее распространение они получили в водонагревательном оборудовании. Такой «водяной бак» устанавливается в душевой или на кухне и служит основным или резервным источником горячей воды.

Очень редко трубчатые электронагреватели используются для отопления помещений. В таком случае элемент через специальный штуцер устанавливается непосредственно в радиатор. Главные преимущества монтажа ТЭНа с терморегулятором в батарею отопления заключаются в скорости. С помощью такого нехитрого решения можно очень быстро обеспечить дом резервным источником тепла.

Особенности ТЭНов для чугунных батарей

Трубчатые электронагреватели для обычных и чугунных радиаторов практически ничем не отличаются. Исключение составляет лишь материал заглушки – он должен быть из чугуна или столь же термостойкого материала.

Кроме того, отличаться может и форма наружной части корпуса, где установлен термостат. При этом длина нагревательного элемента должна быть на 5-10 см короче длины радиатора. Иначе циркуляции воды и ее нагрева не добиться. Поэтому перед покупкой убедитесь, что ТЭН с терморегулятором для чугунных батарей предназначен.

Терморегуляторы на рынке

Терморегуляторы для ТЭНа можно назвать расходным материалом. Именно поэтому он нередко идет отдельно от нагревательного элемента. Для его замены необходимо лишь подобрать аналогичный прибор на рынке. Для этого выясните:

1. Размеры, тип и способ закрепления в резервуаре вышедшего из строя прибора.
2. Максимальную силу тока, с которой должен будет справляться новый термостат.

Оптимальным вариантом будет покупка того же устройства, что и пришло в негодность. Сделать это можно, обратившись в магазин с неисправным терморегулятором. В большинстве случаев продавцы сами подберут для вас необходимый аппарат.

классификация, принцип работы термостата и особенности при оснащении термодатчиком

Основной проблемой, требующей разъяснения, можно считать такую: терморегулятор для котла отопления — это только регулятор температуры или нечто многофункциональное. В первую очередь, это элемент, управляющий системой отопления, обеспечивающий оптимальный температурный режим, предохраняющий помещение от перегрева и минимизирующий энергетические затраты.

• Функциональное назначение
• Классификация терморегуляторов
  • Программируемый комнатный контроллер
  • Центральное приспособление
• Принцип действия
• Регулирующий термостатический клапан
• Полезные советы

Функциональное назначение

Температура теплоносителя служит важнейшим показателем функционирования системы отопления в целом и котла в частности. Сопоставив этот параметр с температурой воздуха в отапливаемом помещении и степенью нагрева используемого теплоносителя, можно корректировать работу агрегата с позиции комфортных условий проживания и показателя энергоэффективности. В этом и заключается функциональное назначение терморегуляторов для котлов отопления.

Классификация терморегуляторов

Регуляторы температуры для котлов отопления обеспечивают заданный температурный режим помещения с достаточно большой точностью. Отклонения, как правило, не превышают 0,5⁰ C — 1,0⁰ C. Их работа осуществляется посредством разнообразных исполнительных устройств, от чего собственно и зависит принадлежность терморегулятора к тому или иному типу. По количеству и содержанию выполняемых функций

приборы классифицируют следующим образом:

• Однофункциональные (поддерживающие исключительно заданную температуру).
• Многофункциональные, или программируемые.

По типу исполнения терморегуляторы подразделяют на устройства, подключаемые к отопительному котлу посредством проводов и беспроводные. Монтаж регулирующего прибора осуществляется в доступном месте, обеспечивающем достаточный приток воздуха. Кроме того, желательно исключить размещение по соседству с регулятором бытовых электрических приборов (телевизоры, отопительные и осветительные приборы и т. п. ), поскольку это может существенно повлиять на корректность его работы.

Программируемый комнатный контроллер

Программируемый термостат для котла отопления обеспечивает возможность выбора необходимой (комфортной) температуры в нужный отрезок времени, он легко перенастраивается в другой режим работы. Оснащение устройства таймером позволяет устанавливать различные шаблоны функционирования системы отопления для выходных и будних дней. Существуют таймеры, способные поддерживать определенные параметры в зависимости от дня недели. Наличие у регулятора температуры таких функций позволяет настроить систему отопления помещения в соответствии со сложившимся образом жизни и гарантированно поддерживать температурный микроклимат даже в период отсутствия хозяев.

Этот контроллер обладает некоторыми опциями, существенно расширяющими возможности отопительной системы в целом:

• «Партия», функция, обеспечивающая периодическое отключение (на несколько часов) и последующее возобновление работы системы.
• «Праздник». Цель данной опции — увеличение или уменьшение интенсивности обогрева помещения в течение заданного количества дней.
• «Перекрыть». Миссия, позволяющая временно изменить настройки программы в одном из периодов.

Центральное приспособление

Как правило, прибор такого типа используют для эффективного управления отопительной системой всего дома и размещают его на некотором удалении от отопительного котла. Такие устройства оснащены дилатометрическим терморегулятором, работающим дистанционно. Принцип его работы заключается в измерении температуры окружающего воздуха и в зависимости от ее колебаний включении (отключении) отопительного котла.

Принцип действия

Вне зависимости от вида конструктивное исполнение терморегуляторов соответствует одной общей схеме. Устройство состоит из 3 ключевых модулей (блоков):

• датчика температуры для котла отопления с термочувствительным элементом;
• блока настроек;
• блока управления.

Термодатчик с термочувствительным элементом осуществляет контроль степени нагрева окружающей его среды. Изменения температуры окружающей среды вызывают изменения физических параметров элемента, улавливаемые блоком управления. Блок управления, в свою очередь, передает сигнал одному из исполнительных устройств:

• механическому клапану;
• электромагнитному реле;
• цифровому (аналоговому) прибору, выполняющему последующую обработку сигнала.

 

Функциональное назначение блока настройки заключается в фиксации значений параметров, достижение которых инициирует срабатывание самого терморегулятора.

 

Монтаж регулятора температуры для котла отопления осуществляется с обязательным соблюдением некоторых обязательных условий:

• Прибор должен быть защищен от попадания ультрафиолетового излучения.
• Внешний датчик устанавливается в местах, характеризующихся стабильностью температуры окружающего воздуха (отсутствие соседства с отопительными устройствами, сквозняков и т. д. ).
• Датчик монтируется на высоте, рекомендованной производителем.
• Недопустимо закрывать устройство ширмами, шторами, мебелью и т. д.

Регулирующий термостатический клапан

Это регулирующее устройство, именуемое термостатическим вентилем (клапаном) — наиболее простой вариант решения задачи по получению теплоносителя определенной температуры. Результат достигается при смешивании холодной и теплой воды. Контроль температуры теплоносителя осуществляется не при помощи управления отопительным котлом, а изменением интенсивности потока теплоносителя через радиатор.

Конструктивное исполнение прибора довольно простое и включает в себя два основных элемента:

• Собственно клапан (вентиль), являющийся, по сути, обыкновенной запорной арматурой, перекрывающей отверстие на входе в радиатор отопления. Перекрытие происходит полностью или частично, что, в сущности, и определяет количество пропускаемого теплоносителя.
• Термостатический элемент с термобаллоном, заполненным специальной жидкостью (газом), расширяющейся при изменениях температуры теплоносителя.

Кроме того, термостатический клапан может рассматриваться в качестве эффективного дополнения к механическим или электронным терморегуляторам. Достоинства таких устройств заключаются в их дешевизне и простоте эксплуатации, однако, они нуждаются в периодической проверке эксплуатационных параметров.

Полезные советы

Для обеспечения качественной и бесперебойной эксплуатации термостата для котла, да и всей системы отопления в целом необходимо учесть некоторые нюансы. В связи с этим несколько полезных советов:

• Приобретение регулировочного оборудования предваряется расчетом, рассматривающего такие параметры, как необходимая температура и площадь отапливаемого помещения. Такой расчет позволит избежать низкой эффективности работы системы и проблем с электропроводкой, неизбежных при подключении сверхмощного оборудования.
• Несмотря на довольно хорошую совместимость терморегуляторов с большинством моделей отопительных котлов, использование оборудования одного производителя обеспечит не только легкость монтажа, но и простоту эксплуатации.
• При сомнениях в необходимости покупки дорогостоящего оборудования, приобретите более дешевый (механический) вариант и протестируйте его возможности. Возможно, его функциональности окажется вполне достаточно.
• Перед монтажом терморегулятора выполните теплоизоляционные мероприятия в обогреваемом помещении, поскольку большие теплопотери сведут на нет эффективность работы прибора.

Резюмируя вышесказанное, можно констатировать, что термостаты для отопительных котлов (водяных контуров, газовых приборов) все чаще позиционируются в качестве незаменимого оборудования системы отопления, обеспечивающего экономию энергоносителей, комфортное тепло и уют в помещении.

Термостат: принцип работы и виды

Для достижения комфортной температуры в помещении недостаточно просто включить систему отопления или кондиционирования. А все потому, что климатическая техника либо не способна самостоятельно оценить условия в помещении, либо делает это не очень эффективно. Поэтому для оптимальной работы климатической техники необходимо использовать термостаты.

Что такое термостат и для чего он нужен?

В широком смысле это устройство, поддерживающее заданный температурный режим воздуха или определенной поверхности, например, пола. По сути, термостат — это промежуточное звено в цепи комфортных условий, в которой с одной стороны находится соответствующий нагревательный или охлаждающий прибор, а с другой — датчик температуры.

Область применения таких устройств очень широка: от управления отопительными приборами небольших квартир до гигантских промышленных объектов. Они управляют бытовыми кондиционерами и мощными морозильными камерами. Термостаты могут контролировать нагрев почвы в теплицах, отвечать за защиту от обледенения крыш и работать во многих других системах. Хотя речь не идет об одном и том же продукте, конструктивно они всегда очень похожи.

Как работает термостат?

Основной принцип работы термостата на самом деле очень прост. Он лишь сравнивает фактическую температуру (которую измеряет датчик температуры) с заданной, и принимает решение о включении или прекращении подачи климатической системы. Если температура в помещении отличается от заданной, термостат включает нагрузку, а по достижении заданного значения – отключает подачу питания. Термостат может поддерживать определенное значение температуры или диапазон. На это влияет параметр гистерезиса.

Конечно, существует множество моделей, которые оснащены большим количеством дополнительных функций, таких как включение отопления по таймеру или программирование работы по определенному расписанию. Но все устройства основаны на этом простом принципе.

Какие существуют типы термостатов?

Существует множество типов таких устройств по назначению, типу управления, способу установки, мощности и т.д. оборудование. Например, к некоторым моделям можно подключить как теплый пол, так и отопительные приборы, а определенные термостаты могут одновременно управлять работой и системы отопления, и системы охлаждения.

Также в зависимости от принципа управления термостаты можно разделить на два типа:

– механические;

– цифровой.

Механические модели имеют очень простую конструкцию с минимальным использованием электрических цепей. Их работа осуществляется с помощью рукоятки, а в некоторых моделях – еще и тумблера включения/выключения. Требуемая температура устанавливается поворотом ручки терморегулятора в соответствии со шкалой на корпусе. В таких устройствах используется достаточно примитивный визуальный интерфейс в виде светового индикатора.

Конструкция цифровых термостатов отличается гораздо более сложной схемой. Они всегда оснащены полноценным визуальным интерфейсом: цифровым или жидкокристаллическим экраном, а их работа настраивается с помощью кнопок (физических или сенсорных). Цифровые термостаты отличаются наличием большого количества функций: от блокировки клавиш до программирования работы по расписанию, установленному через Интернет.

Мы рассказали вам о том, что такое термостат, какое место он занимает в климатической системе, а также принцип его работы и виды. Узнайте, как выбрать правильный термостат из нашей следующей статьи.

Оценить статью:

Поделиться:

Как работает термостат – Учебное пособие

Когда наступает лето, бороться с жарой может быть мучением. К счастью, вы можете выключить термостат вашего блока HVAC и создать комфортную и приятную температуру в помещении. Точно так же в зимние месяцы вы можете включить термостат и сохранить уют и тепло. Домовладельцы часто не уделяют слишком много внимания скромному термостату, который представляет собой умно разработанный гаджет, обеспечивающий постоянную комфортную температуру окружающей среды, независимо от температуры наружного воздуха.

Прежде чем рассматривать, как работает термостат, важно также понять, что такое термостат. Это гаджет, являющийся частью вашей системы отопления и/или охлаждения, который бесшумно измеряет температуру внутри вашего дома, а затем на основе показаний решает, нужно ли активировать обогрев или охлаждение.

Термостат был изобретен в 17 веке и состоял из поплавка ртутного термометра, соединенного с крышкой заслонки, расположенной на печи. Когда ртуть в термометре достигала определенного уровня, поплавок двигался, заставляя заслонку закрываться. Хотя это простое устройство, оно проложило путь для современных термостатов.

Современные термостаты выполняют ту же работу, только с гораздо большим количеством вспомогательных технологий. Современный термостат представляет собой термовыключатель с датчиком температуры. Этот переключатель размыкается или замыкается, в результате чего электрическая цепь, отвечающая за нагрев и охлаждение, замыкается или прерывается.

Термостаты могут быть механическими или электронными. Оба отвечают за тщательный контроль температуры окружающей среды в помещении, но работают по-разному. А некоторые термостаты настолько продвинуты, что ими можно управлять удаленно с помощью смартфона или подключения к Интернету.

Работа термостата

Термостаты работают по принципу теплового расширения. Этот принцип управляет выключением или включением электрической цепи. В наиболее распространенных типах механических термостатов обычно используются либо биметаллические пластины, либо сильфоны, заполненные газом. В то время как цифровые термостаты используют тот же принцип, но все управляется чипом и встроенным миникомпьютером.

Биметаллические пластины: Как следует из названия, этот термостат состоит из двух металлических частей, которые имеют различные коэффициенты расширения, но соединены друг с другом с помощью болтов, образуя биметаллическую пластину. Эта полоса работает как мост для подключения или отключения электрической цепи системы отопления или охлаждения. Когда мост опущен, цепь замыкается, что приводит к включению нагрева или охлаждения. Однако со временем полоса нагревается, в результате чего одна из металлических частей становится более горячей, чем другая. Более горячая полоса расширяется, заставляя ее искривляться и изгибаться. Это, в свою очередь, разрывает цепь, отключается нагрев или охлаждение.

После разрыва цепи через биметаллическую пластину не проходит электричество. Таким образом, он начинает постепенно остывать. Деталь расширенного металла начинает сжиматься, заставляя ее возвращаться к своему первоначальному размеру. В тот момент, когда это происходит, цепь снова замыкается и возобновляется нагрев или охлаждение.

С помощью термостата можно отрегулировать температуру, которая будет меняться при замыкании или разрыве электрической цепи нагревательного или охлаждающего устройства. Скорость охлаждения металла в биметаллической полосе зависит от того, насколько хорошо утеплен ваш дом. В типичных случаях для остывания биметаллической пластины и включения термостата требуется около часа.

Биметаллическая лента и электрическая цепь

Условные обозначения
1 = Внешний циферблат для регулировки температуры
2 = Цепь, соединяющая циферблат с датчиком температуры
3 = Биметаллическая полоса, показывающая первый металл – латунь
4 = Биметаллическая полоска, показывающая второй металл – железо
5 = Внутренний электрический цепь, которая включается, когда биметаллическая полоса опущена, и прерывается, когда биметаллическая полоса расширяется из-за нагревания

Сильфон с газом: Одна из проблем с биметаллической полосой заключается в том, что для нагрева и охлаждения требуется некоторое время. Следовательно, когда вам требуется быстрое изменение температуры, этого не произойдет. Здесь на помощь приходят сильфоны с газом и два металлических диска. Металлические диски имеют большую площадь поверхности, что позволяет им быстро нагреваться. Так, когда по цепи проходит электрический ток, газ в мехах нагревается и меха расширяются. Это приводит к тому, что два металлических диска разделяются, и диск, который находится сзади, толкается к крошечному переключателю, расположенному в центре термостата. Это немедленно прерывает цепь, вызывая отключение нагрева или охлаждения. Затем газ в мехах начинает остывать, заставляя меха сжиматься. Это сжимает металлические диски вместе, в результате чего внутренний диск отходит от крошечного переключателя. Таким образом, цепь замыкается, и блок HVAC снова включается.

Электронные термостаты: Сегодня, благодаря развитию технологий, существуют электронные термостаты с электронными датчиками температуры и цепями, которые могут определять любое изменение температуры окружающей среды и автоматически включать обогрев или охлаждение.

Они похожи на мини-компьютер и могут быть запрограммированы. Электронный термостат содержит устройство, известное как термистор, которое отвечает за измерение температуры окружающей среды. Термистор также является резистором, который способствует изменению электрического сопротивления при изменении температуры. Термистор выделяет тепло, когда через него проходит электрический ток. Это нагревает катушку термометра, которая разматывается от тепла, вызывая отключение микроконтроллера в электронном термостате. В результате обогрев или охлаждение отключаются. Как только термистор и катушка термометра остывают, они возвращаются в исходное положение, вызывая включение блока HVAC.

Цифровой или электронный термостат предотвращает потери энергии. Это позволяет вам программировать отопление и охлаждение вашего дома на разные периоды времени, чтобы использовать минимальное количество энергии, когда не требуется оптимальное охлаждение или обогрев. Это прекрасный способ сэкономить деньги и энергию.