Термостат механический что это
Механический терморегулятор для отопления | Термостат
В современной квартире множество обыденных для нас вещей, которыми мы пользуемся ежедневно, оснащены механическими термостатами, регулирующими их работу. Это и стиральная машина, холодильник, духовка, специализированные смесители, термоголовки батарей центрального отопления и многое другое. Неудивительно, что и для такой серьезной задачи как отопление жилища, часто выбирают именно механические терморегуляторы.
Давайте подробнее рассмотрим, как и почему работает механический термостат, его устройство, самые распространённые варианты применения для отопления на примере комнатного механического терморегулятора.
КОМНАТНЫЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР
Комнатный механический терморегулятор – это устройство, которое регулирует работу климатического оборудования, поддерживая заданные температурные параметры помещения. Может использоваться как для отопления, так и для охлаждения квартиры или дома.
Если говорить проще, механический терморегулятор, в зависимости от заданной программы, включая или выключая те или иные отопительные или приборы охлаждения, поддерживает в помещении необходимую температуру.
Как же устроен механический терморегулятор, что именно позволяет ему измерять температуру окружающего пространства и управлять электроприборами?
ПРИНЦИП РАБОТЫ МЕХАНИЧЕСКОГО ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА
В качестве бытового примера, знакомого каждому, который бы объяснял принцип действия механического терморегулятора, можно привести обычный ртутный градусник, с помощью которого мы измеряем температуру тела.
Ртуть, заключенная внутри градусника, при повышении температуры увеличивается в объеме и поступает в градуированный капилляр, показывая тем самым точную температуру.
Примерно такие же процессы протекают в механическом терморегуляторе, единственная разница в том, что изменение температуры до определенного уровня, который указывается нами отдельно регулирующим колесом, запускают определенные процессы, чаще всего замыкает или разрывает электрическую цепь, тем самым включая или выключая отопительные приборы.
Чтобы было понятнее, как все это работает, давайте рассмотрим устройство стандартного комнатного механического терморегулятора.
Устройство механического терморегулятора
Основным конструктивным элементом практически любого комнатного механического термостата является газовая мембрана. Кстати, именно за это их еще довольно часто называют мембранные терморегуляторы.
Находящийся внутри мембраны специальный газ, при изменении температуры, изменяет свой объем, тем самым воздействуя на стенки мембраны. Которые изменяясь, запускают механизм замыкания или размыкания электрической цепи, питающей системы отопления или охлаждения.
Регулировка температуры срабатывания у мембранного комнатного терморегулятора, выполняется с помощью управляющего колесика со шкалой, которое соединено с механизмом мембраны. Поворачивая колесо, мы приближаем или отдаляем стенки мембраны от управляющего механизма, тем самым изменяя температуру при которой произойдет замыкание или размыкание электрической цепи. Другими словами, если механизм срабатывания будет ближе к стенке мембраны, то газу, расположенному в ней, достаточно незначительно изменить объем, чтобы он сработал, соответственно понадобиться меньшая температура и наоборот. По этому принципу и работает регулировочное колесо.
Давайте рассмотрим, как именно можно применить механический термостат в системе отопления дома или квартиры.
Использование механического терморегулятора в отоплении
Чаще всего комнатные механические термостаты используются в отоплении домов, совместно с газовыми котлами. Производителями довольно часто в конструкции котлов предусмотрена схема подключения через механический терморегулятор. Прибор устанавливается в разрыв питающего провода, идущего к котлу и в случае, когда температура воздуха в помещении опускается ниже выставленного порогового значения, цепь замыкается и газовый котел запускается, начиная отапливать помещение, поддерживая температуру теплоносителя.
Основные схемы подключения механического термостата к отоплению или охлаждения описаны в нашей статье «Схема подключения механического терморегулятора»
Точно по такому же принципу домашние термостаты подключают к любым электрическим обогревателям в комнатах, будь то масленые, инфракрасные или любые другие применяемые для обогрева воздуха в помещениях. Тем самым процесс отопления становится полностью автоматизированными, не требуя практически никакого участия в своей работу человека, после настройки.
Возможных вариантов использования механических термостатов масса, в автоматизации отопления он просто незаменим из-за своей неприхотливости и надежности. А простота конструкции позволяет производителям выпускать комнатные механические терморегуляторы по значительно меньшей стоимости, чем электронные, что является немаловажной частью их популярности у потребителя.
Выбор механического терморегулятора (термостата)
В настоящее время существует масса производителей механических терморегуляторов, есть модели и именитых брендов, но, чаще всего, в продаже вы встретите малознакомые, неизвестные наименования. В своей практике я ствил большое количество различных механических термостатов и могу посоветовать следующее:
— При выборе обязательно обратите внимание на максимальную коммутируемую мощность. Если написно, что терморегулятор на 10 Ампер, к нему можно будет подключить нагрузку не более чем 2.2-2.3 кВт. Терморегуляторы более чем 3.6 кВт подсоединяемой мощности встречаются редко. Если же необходимо подключить большую мощность, придётся использовать контактор, по схеме подключения, ссылку на которые я давал чуть выше.
Несмотря на безусловно интересные характеристики механических терморегуляторов, я безусловно рекомендую, особенно в системе электрических теплых полов, применять электронные модели, например ВОТ ТАКУЮ, где возможно точно указать температуру, измерить её, а управление доступно их любой точки земли, т.к. в приборе есть wi-fi. И всё это доступно в официальном магазине производителя, по цене всего 1300 рублей.
Принцип работы терморегулятора
Схема механического термостата
Механические терморегуляторы относятся к самым простым и недорогим устройствам. Они прекрасно подходят для помещений, где нет острой необходимости в точной регулировке температуры. Механические термостаты способны поддерживать оптимальную температуру в помещении, посредством несложной схемы работы.
Как работает терморегулятор можно понять, взглянув на утюг. Принцип работы термостата очень похож. Когда помещение нагревается до определенного предела, он отключается. А после охлаждения воздуха на несколько градусов включается вновь.
Например, термостат HEAT-PRO RTС-70 управляется при помощи поворотного регулятора (колесика) и при достижении заданного температурного уровня останавливает нагревательный процесс. Текущий режим работы можно проследить с помощью индикатора на корпусе термостата.
Схема электронного терморегулятора
Электронный термостат (он же программируемый) регулируется специальным датчиком, от чего и зависит температурный режим. Датчик может располагаться как на самой системе, так и удаленно от нее. Некоторые электронные устройства способны менять температуру в зависимости от различных внешних факторов. Например, учитывая время суток или день недели. Многие современные модели оснащены жидкокристаллическим дисплеем, который отражает реальную и заданную температуру в помещении.
Пример такой модели — термостат HEAT-PRO S-603. Он оснащен двумя датчиками: для контроля температуры воздуха и для контроля температуры полов. LCD-дисплей отражает текущие показатели температуры и времени. Также прибор позволяет установить необходимый температурный режим на неделю.
Учитывая широкий ассортимент терморегуляторов, вы сможете без труда подобрать тот, который будет отвечать всем вашим пожеланиям.
Принципы работы простейших терморегуляторов
В современном мире довольно широко как в быту, так и на производстве применяется климатическая техника: котлы, кондиционеры, конвекторы и калориферы. Большинство из этих приборов работает в автоматическом режиме, поддерживая комфортную внутреннюю температуру воздуха.
Сами по себе такие устройства не способны контролировать температуру, для этого в схему интегрируют специальный прибор — терморегулятор. Он может не только установить фактическую температуру окружающей среды, но сравнить ее с заданной величиной и послать сигнал на управляющий механизм котла или аналогичного устройства для регулирования процессом нагрева. Для того чтобы правильно им управлять, пользователь должен знать принцип работы терморегулятора.
Такие регуляторы хорошо работают не только в системах управления и настройки, но и при защите охладительного или отопительного оборудования. При высоком значении теплоносителя они подают сигнал на нагревающее или охлаждающее устройство для аварийной остановки оборудования, мгновенно прекращая подачу с энергоносителей, с подачей звукового и светового сигнала.
Что означает термин «терморегулятор»
Терморегулятор — это устройство, которое задействуется в системах отопления или кондиционирования для обеспечения установленного значения температуры нагреваемой среды: вода или воздух.
Как правило, терморегулятор (ТР) выполняется в форме аппаратного модуля, который измеряет температуру среды и передает сигнал управляющему модулю на активизацию или прекращение процесса нагрева.
Таким образом, существует две исполнительные модификации терморегулятора:
Устройство и принцип действия
Независимо от варианта конструктивного исполнения, устройство терморегулятора выполняется по одной общей схеме и состоит из 3-х главных модулей или блоков:
Первичный датчик определяет температуру нагрева контролируемой среды: воздуха или воды. При изменении температуры внутри измерительного датчика происходит изменение физических параметров первичного элемента, которые передаются на управляющий блок.
Важно! Выходной сигнал, в который преобразуется входная величина, может быть неэлектрическим и электрическим. Большинство первичных датчиков электрические, функционирующие по напряжению или ЭДС.
После получения сигнала, блок управления обрабатывает и передает его на исполнительный механизм, который соответственно отрегулирует объем энергоносителя для нагрева среды.
В качестве исполнительных механизмов в отопительных системах применяются:
ТР способен соблюдать определенное значение температуры либо установленный диапазон. На этот показатель влияет гистерезис первичного датчика.
В торговой сети сегодня существует довольно много моделей терморегуляторов, которые могут быть оснащены дополнительными функциями, например, запуск отопления по таймеру и программирование устройства по заданному графику. Но в основе работы всех этих приборов находится вышеназванный принцип действия.
Какие существуют модификации терморегуляторов
Все терморегуляторы классифицируются по нескольким группам, для того чтобы пользователям легче было ориентироваться при их выборе
Первая группа ТР определяется по типу управления:
Виды терморегуляторов могут также группироваться по следующим признакам:
Перед тем как сделать выбор конкретной модели нужно понимать, для чего нужен терморегулятор, для местного управления или комплексного в общей автоматической системе.
Механические
Обладают простой конструкцией, в большинстве случаев энергонезависимые, то есть не требующие в работе использования электроэнергии. Управление режимами выполняется ручкой со шкалой на корпусе, в некоторых случаях имеется тумблер для включения и выключения. На корпусе имеется простейший интерфейс со световой индикацией.
Механические терморегуляторы применяются для нагревательных и охлаждающих систем. Конструкционные особенности:
Принцип работы любого механического терморегулятора довольно простой и заключается в том, что при нагреве воздуха в помещении, в термоэлементе сильфонного типа рабочая среда нагревается, и расширяясь выпрямляет цилиндр, который воздействует на шток, а тот в свою очередь и давит на регулирующий клапан, плотнее прижимая его к отверстию пропуска теплоносителя, тем самым уменьшая его до полного закрытия, после чего вода в батарею не поступает. Температура воздуха в комнате падает, термоэлемент сжимается, шток опускается, освобождая проход греющей жидкости в батарею, тем самым запускается новый цикл нагрева.
Механические ТР несмотря на свою простоту обладают множеством преимуществ, среди которых надежность, устойчивость к перепадам температур, энергонезависимость и длительный срок эксплуатации.
К недостаткам можно отнести невысокую точность регулирования, низкую функциональность и наличие шумовых эффектов в виде щелчков при включении/отключении клапана.
Электромеханические
Электромеханические регуляторы температуры применяются для различных отопительных приборов, например для электрокотлов. Как правило, они могут быть исполнены в 2-х модификациях: с биметаллической пластиной, подключенной к группе электроконтактов и с капиллярной трубкой.
Биметаллическая пластина под воздействием температуры среды нагревается, что вызывает ее изгибание и разрыв контактов. В этом момент подача напряжения на нагревательные электрические элементы прекращается, котел останавливается. Теплоноситель продолжает циркулировать через котел, постепенно его температура снижается, биметаллическая пластина возвращается в первоначальное состояние, замыкая электроконтакты и подавая напряжение на ТЭНы котла.
ТР с капиллярной трубкой, наполненной газом, помещается в емкость, где греется теплоноситель. При достижении установленной температуры воды в емкости, газ в трубке расширяется, тем самым замыкая электрический контакт, энергоноситель отключается, вода в емкости остывает, капиллярная трубка сжимается и размыкает контакты. Этот тип регуляторов устанавливается в бойлерах и отопительных электрорадиаторах.
Неприхотливые электромеханические ТР имеют много преимуществ, прежде всего являясь бюджетными по цене, кроме того они энергонезависимые, точно поддерживают автоматический режим включения/отключения нагревательного аппарата, при этом оставаясь герметичными, не загрязняя внутренний контур теплоносителя.
К минусу можно отнести довольно грубые настройки по пределам регулирования до 2–3 °С.
Цифровые
Это группа электронных терморегуляторов, которые устанавливаются в сложной климатической технике, например, в автоматике газового котла, в блоках регулирования работой теплых полов и сплит-системах кондиционирования воздуха.
Основные элементы конструкции цифровых ТР:
Контроллер электронного ТР может работать с закрытой и открытой логикой. В первом случае алгоритм работы постоянный, корректировка программ невозможна, изменяются только параметры работы нагревательного устройства. Эти модели применяются для бытового оборудования небольшой мощности.
Во втором случае настройки имеют более широкий диапазон, в связи, с чем можно изменить алгоритм работы агрегата. Применяются для больших промышленных установок.
Этот современный тип терморегуляторов, позволяющие контролировать и управлять процессами нагрева дистанционно с применением обычных смартфонов и сети Интернет. Они обладают самым широким диапазоном регулирования и могут быть встроенные в любые современные теплонагревающие устройства.
Важно! Высокая точность управления позволяет эффективно эксплуатировать оборудование с высокими КПД. На их базе сегодня внедрена инновационная система погодорегулируемой автоматики газовых котлов, они также являться частью системы «умный дом».
Наладка и эксплуатация
Наладку простейших механических и электромеханических ТР можно выполнить самостоятельно, для этого нужно внимательно изучить инструкцию завода-изготовителя.
Цифровые ТР устанавливаются на дорогостоящем климатическом оборудовании, которое, как правило, комплектуются заводом-изготовителем. В этом случае самостоятельная наладка его не допускается. Первый запуск регулятора производится в ходе настройки котла, которую выполняют сертифицированные организации, аттестованные на проведение этих работ заводом изготовителем. От выполнения этого правила будет зависеть сохранение гарантийных обязательств.
В процессе первого пуска оборудования наладочная организация проверяет работоспособность терморегулятора, настраивает его на работу и поясняет, обслуживающему персоналу, что такое терморегулятор, как он должен обслуживаться и порядок установки текущих настроек работы климатической техники.
В процессе эксплуатации ТР должен находится в чистом состоянии, не должен подвергаться воздействию воды и других агрессивных жидкостей, его нужно беречь от механических повреждений и не располагать под прямыми солнечными лучами. Запрещается самостоятельно разбирать ТР и менять его электронные схемы.
При выполнении таких простых условий, терморегулятор будет работать весь нормативный срок эксплуатации, качественно выполняя свои функции по управлению тепловыми процессами.
Современная климатическая техника в обязательном порядке должна комплектоваться терморегуляторами. Это требование вызвано необходимостью обеспечения энергоэффективности систем отопления. Даже применение простейших механических ТР позволяет экономить от 10 до 30 % топлива в течение отопительного сезона.
Применение цифровых терморегуляторов позволяет создать комфорт в доме, снижает ежемесячные затраты на электроэнергию, повышает эффективность работы климатического оборудования и его КПД, упрощает процессы управления. Все это приводит к снижению общих вредных выбросов в окружающую среду.
Видео по теме
Работа механического терморегулятора в отличие от термостата
Механический терморегулятор важен для работы отопительных систем и систем кондиционирования. Основная функция прибора — регулировать температуру в помещении. Благодаря терморегулятору сокращается использование энергетических ресурсов. Он начинает нагревать или охлаждать воздух в помещении, как только будет достигнута определенная температура. Например, если воздух охладится до температуры ниже 10 °C, терморегулятор начнет вырабатывать тепло.
Существует две основные разновидности приборов. Они могут быть электронными или механическими. Каждый из видов подразделяется на несколько подвидов. Электронные терморегуляторы работают от электричества. Их основными компонентами являются электронные микросхемы. Главные составляющие механических приборов — датчики с разной технологией срабатывания. Однако, несмотря на разную технологию срабатывания, в основу каждого из них положен один и тот же принцип работы термореле.
Чтобы понять суть работы механического прибора, необходимо знать, как изменяются физические свойства различных веществ. Как известно, по законам физики почти все вещества увеличиваются в объеме, если их нагревать и, наоборот, уменьшаются в объеме при охлаждении. Вещество, которое является исключением — вода. Молекулы воды при нагревании и охлаждении ведут себя иначе по сравнению с молекулами других веществ. Вода при нагревании, наоборот, уменьшается в объеме, а при охлаждении расширяется. В основу принципа действия механических приборов для регулировки температуры положено как раз такое свойство. Оно называется термическим расширением.
Необходимо также знать об отличиях термостата от терморегулятора, которые кажутся одинаковыми приборами. Первый нужен для измерения и регулирования температуры воздуха в помещении, а термостат — это устройство, основная задача которого — защищать аппараты от перегрева.
Защита может быть обеспечена либо за счет применения все тех же терморегуляторов, либо протеканием фазового перехода. Таким фазовым переходом может быть, например, процесс таяния льда.
Механические терморегуляторы нередко применяются в системах полов с подогревом.
Главными плюсами механических приборов являются:
Имеются у такого терморегулятора и некоторые недостатки.
Распространенные из них следующие:
Обычно механический терморегулятор имеет световой индикатор, который светится красным, как только прибор начинает выполнять свою основную функцию: то есть обогрев помещения. Все остальное время, пока устройство включено, но еще не перешло в режим обогрева, индикатор светится зеленым цветом.
Механические терморегуляторы могут работать по-разному. Самые распространенные варианты — это приборы, основанные на биметаллических элементах, а также устройства, основанные на газах, способных увеличиваться и уменьшаться в объеме под влиянием внешней температуры. Модели терморегуляторов, в основу работы которых положен именно этот принцип, выполняют одну главную задачу — они замыкают и размыкают электросеть в том случае, когда достигается установленная температура.
Принцип работы терморегулятора с биметаллическими пластинами, используемого наиболее часто, заключается в следующем:
При использовании биметаллического механического терморегулятора важно помнить о том, что расширение, как и сжатие — это процессы, которые происходят не за одно мгновение. Перед тем как прибор должным образом сработает, пройдет какое-то время.
Обычно простые механические приборы имеют воздушный термодатчик. Этот элемент может быть встроен в сам прибор или вынесен за корпус устройства. Воздушные датчики реагируют на изменение температуры гораздо быстрее, чем вышеозначенные биметаллические. Такие датчики зачастую представляют собой довольно большой по площади металлический диск, наполненный газообразным веществом. Большая площадь такого элемента механического терморегулятора способствует быстрому реагированию на изменение температуры окружающей среды.
К особенностям датчиков относятся их упругость и наличие гребней. Как только температура начинает повышаться, газ, находящийся между дисками, увеличивается в объеме. В результате диски разъединяются, и тот из них, который расположен внутри, оказывает давление на небольшой переключатель, находящийся в средней части прибора. Цепь размыкается, нагревание прекращается.
Когда окружающая температура уменьшается, газ между пластинками сжимается, и диски снова примыкают друг к другу, давление на переключатель больше не оказывается, и снова включается нагрев. Чаще всего модели имеют световые индикаторы, кнопку включения и ручку для регулировки температуры.
Если терморегулятор перестал нормально функционировать, следует прежде всего разобраться, что с ним произошло, какая именно деталь вышла из строя. В подавляющем большинстве случаев причиной поломки терморегулятора является неправильно работающий термоэлемент. Единственный правильный выход — приобрести новое устройство. Стоимость его не так уж и высока, чтобы принимать какие-то меры по ремонту.
Механический терморегулятор имеет множество преимуществ перед электронным. И главные из них — низкая цена, простота в эксплуатации, долговечность.