Приступая к детальному рассмотрению устройств из класса управляющей автоматики, стоит сразу выяснить – почему их применение является не только удобным, но и очень выгодным с экономической точки зрения. Как известно, стандартная система отопления, в которой в качестве теплоносителя используется вода, состоит из нагревательного оборудования или узла подключения к централизованной сети, коммуникаций внутренней разводки и радиаторов. С целью регулирования количества тепла, поступающего от нее в помещения, зачастую, необходимо постоянно следить за работой котла, выключая и снова запуская его в работу, или регулярно открывать и прикрывать вентиля, расположенные на батареях. Во-первых – это крайне неудобно, а во-вторых инертность такой системы не дает возможности поддерживать желаемую температуру в помещениях на одном уровне в течение всего дня.
Например, если просто увеличить подачу топлива в теплогенератор, циркулирующая по отопительной сети жидкость будет нагреваться сильнее, а радиаторы начнут выделять больше тепла. Это приемлемо и добавляет комфорта в периоды продолжительных холодов, но ведь часто погода может меняться очень быстро, если, допустим, утренний холод и дождь сменяет дневное яркое солнце. При подобном резком потеплении в доме или квартире может стать весьма жарко, а сделать что-либо с уже сильно нагретым теплоносителем невозможно. Не говоря уже о том, что котел придется быстро отключать вручную. Единственный иной вариант – открыть окна, но столь расточительное использование энергии не приведет ни к чему, кроме значительного роста расходов на обогрев.
Для решения этой проблемы и были придуманы следующие классы устройств автоматического управления системами отопления:
- Термостаты – предназначены для поддержания заданных для помещений температурных режимов путем своевременных включений и отключений нагревательных устройств при приближении температурных показателей к граничным;
- Регуляторы – предназначены для контроля температуры в процессе работы отопительного оборудования путем влияния на их системы управления при помощи посылаемых электронных сигналов;
- Контроллеры – предназначены для отслеживания изменений параметров работы отопительных систем и выработки сигналов для управления ими путем задействования специальных алгоритмов и заранее заданных настроек.
Нужно отметить, что в настоящее время представленное выше разделение часто оказывается довольно условным, потому что все современные термостаты, регуляторы и контроллеры являются высокотехнологичными устройства, способными выполнять не только свои прямые функции, но и ряд дополнительных. Более того, производители часто обозначают весьма похожие устройства по-разному, как это часто бывает с термостатами и терморегуляторами. Так, если терморегулятор применяется для поддержания температуры на одном уровне и выступает в качестве самостоятельного устройства, его вполне можно называть термостатом. А если он является модульным элементом термостата, то считается просто его частью. То есть, слово «терморегулятор» может подразумевать отдельно взятый элемент, в то время как «термостат» – это самостоятельное устройство, в состав которого такой регулятор входит.
Проще говор, функция термостата – не управление, а поддержание температурного режима. А терморегулятор в качестве отдельного устройства может служить для изменения температуры согласно заданным параметрам. Что же касается контроллеров, то еще пару десятилетий назад они применялись, в основном, в тепловых пунктах и редко в котельных из-за крайне ограниченной функциональности. Она сводилась, например, к управлению одним клапаном или отдельным элементом сети. Но современные контроллеры для систем отопления имеют совсем иные возможности. Сейчас они позволяют создать почти любую схему управления теплотехническим оборудованием благодаря большим объемам программного обеспечения и высокой скорости обработки данных.
Ну а самые распространенные в бытовой сфере управляющие устройства для систем отопления состоят из следующих стандартных частей:
- Термочувствительного датчика, называемого элементом;
- Электромагнитного реле или механического клапана;
- Модуля управления;
- Блока настройки;
- Корпуса.
При этом, в наиболее простых моделях управляющий блок может отсутствовать, а само управление производится за счет механических процессов и изменения физических свойств термочувствительных элементов. Главных плюс таких устройств заключается в том, что им не требуется электропитание. Однако, обратной стороной энергонезависимости становятся более низкие – точность и эффективность работы таких приборов, по сравнению с их электронными аналогами. Ну а принцип функционирования любого стандартного терморегулятора довольно прост. Вначале при помощи блока его управления выставляется желаемая температура. Затем, после ее достижения срабатывает датчик, приводящий к отключению котла или перекрытию запорного клапана на трубе подачи теплоносителя. А после падения температуры воздуха в помещении снова происходит включение в работу теплогенератора или радиаторов.
Интересно, что самым простым термостатом считается запорная арматура с термодатчиком, установленная на трубопроводе у батареи. После достижения нужной температуры такой термостатический клапан закрывается, уменьшая поток теплоносителя. А после охлаждения комнатного воздуха до заданного предела он снова открывается, результатом чего становится увеличение объемов поступающей в радиатор теплой воды. Что касается более сложных и продвинутых моделей современных термостатов, то в их конструкциях присутствуют беспроводные датчики, блоки управления и дисплеи. А связь между такими отдельными элементами производится посредством радиоканала. Ценное достоинство подобных устройств заключается в отсутствии нуждающихся в прокладке кабелей, что способствует большей эстетичности размещения беспроводных терморегуляторов в интерьере помещений.
Немаловажно, что современные модули электронного управления позволяют задавать не один температурный показатель, а сразу несколько – для каждого времени суток отдельно. Более того, при наличии подобного блока можно установить снаружи здания уличный температурный датчик, привязав функционирование термостата к его данным, с целью более точного реагирования на перемены погоды. Несложно догадаться, что главное отличие между такими устройствами заключается как раз в термочувствительных датчиках. Одни из них монтируются на трубопроводы, другие внутрь них, а третьи располагаются на стенах. Соответственно, некоторые их таких датчиков рассчитаны на измерение температуры воздуха, а вторые – на измерение температуры теплоносителя. При этом, основная классификация термостатов подразумевает их разделение на 3 вида, в зависимости от принципов работы:
1) Механические термостаты – функционируют благодаря принципу изменения характеристик материала при изменении его температуры. Данные изделия являются простыми в исполнении, достаточно эффективными, полностью независимыми от электропитания, а в дополнение ко всему – еще и самыми недорогими. Термостаты механического типа предназначены для установки на трубах водяных систем отопления с целью регулировки потоков теплоносителя внутри них. Наиболее распространенным примером такого приспособления является устройство с игольчатым клапаном, выполняющим роль затвора, а также термоголовкой-сильфоном.
При этом, в качестве реагирующих на изменения температуры рабочих веществ в механических термостатах используются:
- Газы – которые расширяются при нагреве теплоносителя, что становится причиной их давления на штоки запорных клапанов регуляторов. В свою очередь, при снижении температуры они опять сжимаются, затворы возвращаются в прежнее положение, а нагретая вода снова начинает поступать в радиаторы отопления. Что приводит к их большему прогреву до определенной температуры, и весь процесс потом повторяется;
- Жидкости – которые также расширяется под воздействием горячего теплоносителя, параллельно оказывая влияние на запорные элементы термостатов. Впоследствии, при охлаждении, объем любой жидкости уменьшается, что позволяет связанному с ней затвору занять исходную позицию, а теплоносителю – снова беспрепятственно попадать внутрь батареи. И этот процесс также повторяется циклически и постоянно.
2) Электромеханические термостаты – функционируют благодаря тем же принципам, что и их более простые механические аналоги. В случае с любым из таких устройств, вся разница заключается только в том, что в качестве чувствительного к перепадам температуры элемента в нем применяется одна или две металлические пластины. Использование вместо газа и жидкости металлов позволяет устранить оба главных недостатка чисто механических регуляторов – слабую чувствительность и большие погрешности в работе. Немаловажно и то, что металлы не теряют своих характеристик с течением времени, а значит – позволяют такому термостату сохранять высокую точность на протяжении почти всего довольно длительного срока службы. При этом, электромеханические термостаты делятся на 2 типа:
- Регуляторы с датчиками из одной пластины, сделанной из одного металла – которая в процессе нагревания изгибается и замыкает электрический контакт, а при охлаждении возвращается в исходное положение и размыкает цепь. А через сам этот контур происходит подача сигналов на блок управления мощностью теплогенератора или на клапаны регулировки потоков теплоносителя, циркулирующего через радиаторы;
- Регуляторы с датчиками из двух пластин, сделанными из разных металлов – между которыми при высокой температуре возникают разные потенциалы, влияющие на электромагнитное реле, контакты которого то размыкаются, то смыкаются. Результатом этого становится запуск или выключение наддува воздуха в камеру сгорания котла. В таком случае термоэлемент монтируется прямо в топку твердотопливного нагревателя.
3) Электронные термостаты – функционируют благодаря наличию выносных термодатчиков, следящих за температурой в помещениях. Данный вид регуляторов является энергозависимым, оснащается полноценными управляющими блоками с дисплеями и стал обязательным для электрических котлов и аналогичных бойлеров. Без них эти нагреватели будут функционировать без остановок, постоянно грея теплоноситель или воздушные потоки слишком сильно. Поэтому, все современные электрокотлы и электробойлеры оснащаются электронными термостатами сразу в процессе производства. По своим возможностям некоторые виды таких устройств схожи со своими механическими аналогами, но сильно превосходить их в точности замеров температуры. При этом, каждый такой регулятор имеет 2 основных элемента:
Температурный датчик – постоянно измеряющий температуру в помещении и передающий эту информацию посредством аналогового или цифрового сигнала;
Микроконтроллер – контролирующий температуру и посылающий управляющие сигналы на уменьшение или увеличение подачи тепловой энергии в помещение.
Существует и вторая классификация термостатов, разделяющая их также на 3 вида, исходя из функциональных возможностей:
- Непрограммируемые термостаты – представляют собой устройства с цифровыми дисплеями и кнопками для установки необходимых температурных параметров. При этом, они не имеют широких функциональных возможностей;
- Программируемые термостаты – представляют собой устройства, сравнимые с миниатюрными компьютерами. Их применение позволяет задавать не только температуру, но и время включения, и даже планировать конкретные дни для работы;
- Беспроводные термостаты – представляют собой наиболее современные устройства, позволяющие осуществлять контроль температурных режимов на расстоянии. Для этого используются технолии Bluetooth, Wi-Fi и GSM-модули.
Последний фактор, то есть – набор функций конкретного терморегулятора, непосредственно связанный с его оснащением, как раз больше всего влияет на его стоимость.
