Приступаючи до детального розгляду пристроїв з класу автоматики, що управляє, варто відразу з'ясувати - чому їх застосування є не тільки зручним, але і дуже вигідним з економічної точки зору. Як відомо, стандартна система опалення, в якій як теплоносій використовується вода, складається з нагрівального обладнання або вузла підключення до централізованої мережі, комунікацій внутрішнього розведення та радіаторів. З метою регулювання кількості тепла, що надходить від неї в приміщення, часто необхідно постійно стежити за роботою котла, вимикаючи і знову запускаючи його в роботу, або регулярно відкривати і прикривати вентиля, розташовані на батареях. По-перше – це вкрай незручно, а по-друге, інертність такої системи не дає можливості підтримувати бажану температуру в приміщеннях на одному рівні протягом усього дня.
Наприклад, якщо просто збільшити подачу палива в теплогенератор, рідина, що циркулює по опалювальній мережі, буде нагріватися сильніше, а радіатори почнуть виділяти більше тепла. Це прийнятно і додає комфорту в періоди тривалих холодів, але часто погода може змінюватися дуже швидко, якщо, припустимо, ранковий холод і дощ змінює денне яскраве сонце. При подібному різкому потеплінні в будинку або квартирі може стати дуже спекотно, а зробити що-небудь із уже сильно нагрітим теплоносієм неможливо. Не кажучи вже про те, що котел доведеться швидко вимикати вручну. Єдиний інший варіант – відкрити вікна, але таке марнотратне використання енергії не приведе ні до чого, крім значного зростання витрат на обігрів.
Для вирішення цієї проблеми були придумані такі класи пристроїв автоматичного управління системами опалення:
- Термостати – призначені для підтримки заданих для приміщень температурних режимів шляхом своєчасних включень та відключень нагрівальних пристроїв при наближенні температурних показників до граничних;
- Регулятори – призначені для контролю температури в процесі роботи опалювального обладнання шляхом впливу на їх системи управління за допомогою електронних сигналів, що посилаються;
- Контролери – призначені для відстеження змін параметрів роботи опалювальних систем та вироблення сигналів для керування ними шляхом залучення спеціальних алгоритмів та заздалегідь заданих налаштувань.
Потрібно відзначити, що в даний час представлений вище поділ часто виявляється досить умовним, тому що всі сучасні термостати, регулятори та контролери є високотехнологічними пристроями, здатними виконувати не лише свої прямі функції, але й низку додаткових. Більш того, виробники часто позначають дуже схожі пристрої по-різному, як це часто буває з термостат і терморегуляторами. Так, якщо терморегулятор застосовується для підтримки температури на одному рівні і виступає як самостійний пристрій, його цілком можна називати термостатом. А якщо він є модульним елементом термостата, то вважається його частиною. Тобто слово «терморегулятор» може мати на увазі окремо взятий елемент, у той час як «термостат» – це самостійний пристрій, до складу якого такий регулятор входить.
Простіше говірка, функція термостата – не керування, а підтримка температурного режиму. А терморегулятор як окремий пристрій може служити для зміни температури згідно з заданими параметрами. Що ж до контролерів, то ще кілька десятиліть тому вони застосовувалися, в основному, в теплових пунктах і рідко в котельнях через вкрай обмежену функціональність. Вона зводилася, наприклад, до керування одним клапаном чи окремим елементом мережі. Але сучасні контролери для систем опалення мають зовсім інші можливості. Зараз вони дозволяють створити майже будь-яку схему керування теплотехнічним обладнанням завдяки великим обсягам програмного забезпечення та високій швидкості обробки даних.
Ну а найпоширеніші у побутовій сфері керуючі пристрої для систем опалення складаються з наступних стандартних елементів:
- Термочутливого датчика, що називається елементом;
- Електромагнітного реле або механічного клапана;
- Модуля управління;
- Блоку налаштування;
- Корпуси.
При цьому, у найпростіших моделях керуючий блок може бути відсутнім, а саме управління проводиться за рахунок механічних процесів та зміни фізичних властивостей термочутливих елементів. Головних плюс таких пристроїв полягає в тому, що їм не потрібне електроживлення. Однак, зворотною стороною енергонезалежності стають нижчі – точність та ефективність роботи таких приладів, порівняно з електронними аналогами. Ну, а принцип функціонування будь-якого стандартного терморегулятора досить простий. Спочатку за допомогою блоку управління виставляється бажана температура. Потім після її досягнення спрацьовує датчик, що призводить до відключення котла або перекриття запірного клапана на трубі подачі теплоносія. А після падіння температури повітря у приміщенні знову відбувається включення у роботу теплогенератора чи радіаторів.
Цікаво, що найпростішим термостатом вважається запірна арматура з термодатчиком, встановлена на трубопроводі у батареї. Після досягнення потрібної температури такий термостатичний клапан закривається, зменшуючи потік теплоносія. А після охолодження кімнатного повітря до заданої межі він знову відкривається, результатом чого стає збільшення обсягів теплої води, що надходить у радіатор. Що стосується складніших і просунутих моделей сучасних термостатів, то в їх конструкціях присутні бездротові датчики, блоки керування та дисплеї. А зв'язок між такими окремими елементами здійснюється за допомогою радіоканалу. Цінна гідність подібних пристроїв полягає у відсутності кабелів, що потребують прокладання, що сприяє більшій естетичності розміщення бездротових терморегуляторів в інтер'єрі приміщень.
Важливо, що сучасні модулі електронного управління дозволяють задавати не один температурний показник, а одразу кілька – для кожного часу доби окремо. Більше того, за наявності подібного блоку можна встановити зовні будівлі вуличний температурний датчик, прив'язавши функціонування термостата до даних, з метою більш точного реагування на зміни погоди. Неважко здогадатися, що головна відмінність між такими пристроями полягає якраз у термочутливих датчиках. Одні з них монтуються на трубопроводи, інші в них, а треті розташовуються на стінах. Відповідно, деякі з таких датчиків розраховані на вимірювання температури повітря, а другі – на вимірювання температури теплоносія. При цьому основна класифікація термостатів передбачає їх поділ на 3 види, залежно від принципів роботи:
1) Механічні термостати – функціонують завдяки принципу зміни характеристик матеріалу за зміни його температури. Дані вироби є простими у виконанні, досить ефективними, повністю незалежними від електроживлення, а на додаток до всього – ще й недорогими. Термостати механічного типу призначені для встановлення на трубах водяних систем опалення з метою регулювання потоків теплоносія усередині них. Найбільш поширеним прикладом такого пристрою є пристрій з голчастим клапаном, що виконує роль затвора, а також термоголовкою-сільфоном.
При цьому як реагують на зміни температури робочих речовин у механічних термостатах використовуються:
- Гази – які розширюються при нагріванні теплоносія, що спричиняє їх тиск на штоки запірних клапанів регуляторів. У свою чергу, при зниженні температури вони знову стискаються, затвори повертаються в колишнє положення, а нагріта вода знову починає надходити до радіаторів опалення. Що призводить до більшого прогріву до певної температури, і весь процес потім повторюється;
- Рідини – які також розширюються під впливом гарячого теплоносія, паралельно впливаючи на запірні елементи термостатів. Згодом, при охолодженні, об'єм будь-якої рідини зменшується, що дозволяє пов'язаному з нею затвору зайняти вихідну позицію, а теплоносія знову безперешкодно потрапляти всередину батареї. І цей процес також повторюється циклічно та постійно.
2) Електромеханічні термостати – функціонують завдяки тим самим принципам, як і їх простіші механічні аналоги. У випадку з будь-яким з таких пристроїв, вся різниця полягає тільки в тому, що як чутливий до перепадів температури елемент у ньому застосовується одна або дві металеві пластини. Використання замість газу та рідини металів дозволяє усунути обидва головні недоліки суто механічних регуляторів – слабку чутливість та великі похибки у роботі. Важливо й те, що метали не втрачають своїх характеристик з часом, а значить – дозволяють такому термостату зберігати високу точність протягом майже досить тривалого терміну служби. При цьому електромеханічні термостати поділяються на 2 типи:
- Регулятори з датчиками з однієї пластини, зробленої з одного металу – яка в процесі нагрівання згинається та замикає електричний контакт, а при охолодженні повертається у вихідне положення та розмикає ланцюг. А через сам цей контур відбувається подача сигналів на блок управління потужністю теплогенератора або клапани регулювання потоків теплоносія, що циркулює через радіатори;
- Регулятори з датчиками з двох пластин, виготовленими з різних металів – між якими при високій температурі виникають різні потенціали, що впливають на електромагнітне реле, контакти якого розмикаються, то замикаються. Результатом цього стає запуск або вимкнення наддування повітря в камеру згоряння котла. У такому випадку термоелемент монтується прямо в топку твердопаливного нагрівача.
3) Електронні термостати – функціонують завдяки наявності виносних термодатчиків, які стежать за температурою у приміщеннях. Даний вид регуляторів є енергозалежним, оснащується повноцінними керуючими блоками з дисплеями та став обов'язковим для електричних котлів та аналогічних бойлерів. Без них ці нагрівачі функціонуватимуть без зупинок, постійно гріючи теплоносій або повітряні потоки надто сильно. Тому всі сучасні електрокотли та електробойлери оснащуються електронними термостатами відразу в процесі виробництва. За своїми можливостями деякі види таких пристроїв схожі зі своїми механічними аналогами, але сильно перевершувати їх у точності вимірювання температури. При цьому кожен такий регулятор має 2 основні елементи:
Температурний датчик - постійно вимірює температуру в приміщенні і передає цю інформацію за допомогою аналогового або цифрового сигналу;
Мікроконтролер – що контролює температуру і посилає керуючі сигнали на зменшення або збільшення подачі теплової енергії до приміщення.
Існує і друга класифікація термостатів, що поділяє їх також на 3 види, виходячи з функціональних можливостей:
- Непрограмовані термостати – це пристрої з цифровими дисплеями та кнопками для встановлення необхідних температурних параметрів. При цьому вони не мають широких функціональних можливостей;
- Програмовані термостати – це пристрої, порівняні з мініатюрними комп'ютерами. Їх застосування дозволяє задавати як температуру, а й час включення, і навіть планувати конкретні дні до роботи;
- Бездротові термостати - являють собою найбільш сучасні пристрої, що дозволяють здійснювати контроль температурних режимів на відстані. Для цього використовуються технології Bluetooth, Wi-Fi та GSM-модулі.
Останній фактор, тобто набір функцій конкретного терморегулятора, безпосередньо пов'язаний з його оснащенням, якраз найбільше впливає на його вартість.
