Терморегулятор с датчиком температуры воздуха

Развитие технических средств позволило человеку повсеместно улучшать качество своей жизни. Поэтому сегодня каждый может нажать на кнопку  и установить нужный диапазон температур в помещении. При этом уже не требуется постоянно управлять подачей топлива при помощи переключателя, так как эту функцию выполняет терморегулятор с датчиком температуры воздуха. Что это за устройство и как оно работает мы рассмотрим в данной статье.

Назначение и функции

Терморегулятор с датчиком температуры предназначен для автоматического поддержания температуры во время принудительного нагрева или охлаждения в заданных пределах. К примеру, современные котлы отопления будут усиливать или ослаблять нагрев, в зависимости от температуры в определенной комнате или на какой-то поверхности.  На практике они применяются для:

• холодильных установок;
• систем бытового и промышленного отопления;

• как розеточный вход для подключения обогревательного оборудования;
• терморегулятор для теплого пола;
• приспособление для контроля температуры в парных, саунах и банях;

При установке терморегулятора с датчиком температуры стараются задействовать одну или несколько основных функций. Всего выделяют три полезные функции:

• Экономия энергоресурсов – благодаря контролю нагревания или охлаждения система отключится до того, как наступит существенное превышение температуры. Соответственно, израсходованная энергия будет потрачена впустую, если для нормализации микроклимата вы откроете окна на проветривание.
• Автоматизация климат контроля – ранее каждый самостоятельно подкручивал ручку регулятора, ориентируясь по ощущениям или показателям комнатного термометра. Сейчас температура подстраивается автоматически, что позволяет сократить затраты даже на содержание определенной категории персонала небольших котельных.
• Безопасность – за счет контроля температуры воздуха можно избежать превышения рабочих характеристик нагревательной установки. Как результат, снижается вероятность взрыва или пожара. Некоторые модели терморегуляторов с датчиком температуры оснащаются звуковым сигнализатором, который оповестит, если нагреватель не отключиться при достижении порогового значения.

Принцип действия

В соответствии с ГОСТ 30815-2019 терморегулятор представляет собой такую трубопроводную арматуру, которая изменяет количество теплоносителя, перемещающегося через его клапан. Датчиком температуры, как правило, выступает сильфон, который в соответствии с п.3.1.1. ГОСТ Р 55019-2012 представляет собой гофрированную оболочку, способную к герметичной упругой деформации под воздействием температурных растяжений.

Принцип действия данного устройства заключается в следующем:

• Полость сильфона, как чувствительного элемента датчика, наполняется парафином или газом с большим коэффициентом температурного расширения.
• В случае повышения температуры окружающей среды парафин или газ внутри датчика начнет расширяться и приведет в движение поршень.
• В зависимости от пройденного поршнем пути, в логический блок передается информация об изменении температуры.
• При установке терморегулятора в определенное положение логический блок начинает сравнивать температуру в помещении и температуру нагрева теплоносителя.
• После достижения установленного верхнего предела терморегулятор перекрывает клапан подачи теплоносителя в систему отопления и, тем самым, останавливает дальнейшее нагревание пространства.
• Сокращение количества теплоносителя в системе приводит к охлаждению воздуха в окружающем пространстве. Благодаря чему чувствительная среда в сильфоне датчика начинает сужаться и возвращает шток в исходное положение.
• После того, как температура в комнате опуститься менее нижнего предела, шток отпустит клапан терморегулятора и восстановит нормальное движение теплоносителя по системе. Начнется следующий этап нагрева воздуха в помещении, пока температура не достигнет установленного в терморегуляторе значения.
• В данном примере используется две зоны отопления, которые контролируют степень нагрева воздуха независимо друг от друга. Поэтому каждая комната может поддерживать разный температурный режим.  

На практике, терморегулятор в качестве датчика может использовать и другие элементы. Поэтому существует разделение устройств контроля нагрева или охлаждения воздуха по типам.

Типы терморегуляторов с датчиком температуры

В зависимости от способа установки все приборы условно подразделяются на стационарные и переносные. Первый вариант терморегулятора с датчиком температуры необходимо монтировать в определенной точке. А второй, можно устанавливать в любую позицию, в зависимости от текущих потребностей.

В зависимости от расположения термодатчика, подразделяются на терморегуляторы со встроенным сенсором и с выносным. Встроенный датчик находится непосредственно в самом устройстве, а выносной можно расположить на каком-то удалении, в зависимости от длины кабеля.

По принципу действия разделяют электронные и механические модели. Первый вариант более современный, так как операции производятся за счет полупроводниковых приборов и микросхем. Второй приводит в действие рабочий орган за счет механического усилия.

По способу управления могут подразделяться на:

• Механические;
• Электромеханические;
• Цифровые;
• Дистанционные.

В зависимости от способа установки различают настенные модели, корпусные и монтируемые на DIN-рейку. Каждый вид применяется в зависимости от параметров комнаты и требований заказчика.

В отношении параметров окружающей среды выделяют терморегуляторы с датчиком температуры внутренней и наружной установки. Первые из них предназначены исключительно для размещения внутри помещений. Вторые, могут устанавливаться и на улице, такие терморегуляторы имеют достаточную степень защиты от воздействия атмосферных факторов.

Схемы подключения

На практике существует достаточно большой ассортимент схем подключения терморегуляторов с датчиком температуры воздуха. Основные отличия обуславливаются не только типом прибора, но и особенностями отопительного оборудования. Так, наиболее простой схемой подключения считается схема прямого включения в цепь 230 В.

В таком случае питание подается напрямую от фазного и нейтрального проводника либо от контактов розетки, в зависимости от конструкции устройства. Такая схема подходит для маломощных обогревателей, где угроза от аварийного режима относительно мала. В остальных случаях более практично использовать схему с установкой отдельного автомата для питания котла обогрева или  холодильного агрегата.

Как видите на схеме, к распределительному щитку подводится фазный и нейтральный проводник, которые подключаются к устройству дифференциального тока УДТ. Затем нейтральный проводник N  напрямую выводится к клемме терморегулятора 4, а фазный L через автомат АВ к выводу 5 – это цепь питания. С выводов 3 и 6 терморегулятора подается питание на электрический нагревательный элемент. А к клеммам 1 и 2 подключается датчик температуры воздуха.

Для питания силовых промышленных приборов отопления следует использовать схему питания с контактором:

Как и в предыдущем варианте, питание терморегулятора осуществляется через автоматический выключатель АВ и УДТ к клеммам 5 и 6. Но выводы питания нагрузки 3 и 4 подключаются к цепи управления контактором А1 и А2. Сам же нагревательный элемент питается от сети через выводы контактора 2 и 4 в обход терморегулятора. Такая схема рекомендуется для всех случаев питания нагрузки, превышающей на 2/3 от паспортного значения терморегулятора.

Как выбрать?

При выборе терморегулятора с датчиком температуры воздуха для решения конкретной задачи, необходимо подобрать модель максимально соответствующую параметрам вашей системы.

Для этого обратите внимание на следующие рекомендации:

• Подберите мощность терморегулятора таким образом, чтобы она на 20 – 30% превышала планируемый ток нагрузки в режиме эксплуатации.
• Учтите диапазон регулируемой температуры, так как в разных моделях он может находиться в пределах от – 30 °С до +40 °С или от 0 °С до +100 °С.
• Любой прибор имеет степень защиты от проникновения пыли и влаги, обозначаемый индексом IP и двумя цифрами. Этот параметр особенно важен для помещений с повышенной влажностью, где датчик может испортиться от попадания воды.

• Если вы хотите, чтобы датчик не только отслеживал температурные колебания, но и включался в заданное время или от команды через мобильное приложение, выбирайте устройства с соответствующим функционалом.

• Обратите внимание, что в продаже имеются модели датчиков, отслеживающих температуру самого обогревателя, а не воздуха в квартире.

Список использованных источников

• Крупнов Б.А., Шарафадинов Н.С. «Руководство по проектированию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха» 2004
• Виглеб Г «Датчики» 1989
• Дж. Фрайден «Современные датчики. Справочник» 2005
• Олейник Б.Н. «Приборы и методы температурных измерений» 1987