В статье будет рассказано о том, как самостоятельно изготовить регулятор температуры. Пригодится он для реализации системы управления отопления дома, дачи, теплого пола, теплицы. Впрочем, данную конструкцию можно использовать в качестве основы для автоматического управления температурой в салоне автомобиля. С одним отличием - придется устанавливать другие исполнительные устройства и производить настройку. В продаже сегодня имеется немалое количество терморегуляторов, все они просты в эксплуатации и имеют минимальное число самых необходимых настроек.

Что предлагает рынок

Можно приобрести в хозмаге или даже в интернет-магазине регулятор температуры. Цена его различна, но стартует от 500 рублей. В этих конструкциях имеется несколько функций. И выходной сигнал управления, как правило, предназначен для подключения слаботочной нагрузки. Например, в качестве такой можно использовать обмотку электромагнитного реле. Некоторые нагревательные приборы оснащаются встроенным регулятором, который построен на основе биметаллической пластины. Суть в том, что эта пластина нагревается при протекании тока. А нагрев до некоторой температуры - это достижение определенного значения тока потребления. В тот момент, когда происходит превышение тока, пластина от нагрева выгибается и размыкает контакты, по которым осуществляется питание нагревательного элемента. После остывания контакты замыкаются, и вновь происходит нагрев. Это механический тип регулятора, который хоть и используется в промышленности, для небольших конструкций вряд ли подойдет.

Как изготовить терморегулятор

Итак, стоит рассмотреть более детально то, как самостоятельно изготовить такой несложный прибор. Обратите внимание на то, что изготавливаться будет терморегулятор на основе микропроцессора. Даже банальные AtMega 128 или AtMega 8 для такой конструкции окажутся идеальными. Банальные они по той причине, что именно эти микроконтроллеры схемотехники (в том числе и самоучки) изучили вдоль и поперек. Все свойства этих элементов изучены, имеется масса литературы по ним с практическими схемами разнообразных конструкций. В том числе на их основе изготавливается и регулятор температуры. Схема проста и не требует особых настроек (разве что программирования). Также стоит учесть, что выходной сигнал микроконтроллера может управлять очень слабой нагрузкой. Поэтому необходимо использовать усилитель на полевом транзисторе (который будет работать в режиме ключа) либо же сборку Дарлингтона (например, ULN2003). Именно с ее помощью можно произвести «состыковку» исполнительного механизма и микроконтроллера. Не стоит забывать и о том, что на входе контроллера обязательно нужно использовать согласующие устройства. В частности, если применяете терморезистор, вам потребуется использовать для его подключения делитель напряжения на постоянных сопротивлениях.

Расчет устройства

Обратите внимание на то, что для вашего же удобства необходимо использовать дополнительный цифровой модуль - индикатор на светодиодных элементах. Такой регулятор температуры отопления окажется очень удобным в эксплуатации. Итак, у вас имеется микроконтроллер, у него несколько портов ввода и вывода. Их-то и нужно использовать для цели управления. Подключаете единственный измерительный прибор - терморезистор. Затем выясняется, что вам нужно ввести в конструкцию несколько кнопок:

1. Увеличение температуры.
2. Уменьшение температуры.
3. Сброс.

Следовательно, у вас будет задействовано четыре порта ввода. Остальные можно использовать для исполнительных устройств. О них нужно поговорить более детально.

Исполнительные устройства

Если у вас происходит управление электрическими нагревательными элементами, то задача становится очень простой. Выбираете подходящий по току магнитный пускатель и уже этим устройством производите подачу высокого напряжения на элементы нагревателя. Такой регулятор температуры отопления можно сделать даже не прибегая к использованию микроконтроллеров. Аналогичная ситуация и с системой теплого пола. Но вот если у вас газовый котел, придется внести несколько дополнительных элементов. Обратите внимание на то, что нижеприведенная информация дана для ознакомления, за внесение конструктивных изменений в газовую аппаратуру вы отвечаете головой. Но если в целях образования, то вам необходимо открыть подачу газа к нагревательному элементу котла. Но нужно открывать подачу плавно, причем не полностью. Следовательно, стоит учесть это при настройке микроконтроллера. В качестве исполнительного устройства здесь выступает шаговый двигатель и полуоборотный кран, который приводится в движение от мотора.

Алгоритм работы системы управления

Такой точно принцип можно использовать и для системы отопления салона автомобиля, аналогично строится регулятор температуры. Схема устройства приведена в статье. Итак, у вас имеется три кнопки. Следовательно, при нажатии одной микроконтроллер должен понимать, что необходимо увеличить рабочую температуру. При нажатии второй он понимает, что температура уменьшается. Происходит увеличение или уменьшение на один градус (или иной шаг, который вы выбрали при программировании). Третья кнопка возвращает температуру на исходное значение. Но есть еще терморезистор, сигнал с которого поступает на вход контроллера и сравнивается с тем, который был задан при помощи кнопок. Если:

1. Заданное значение выше текущего или, то открывается подача газа к форсункам.
2. Заданное значение ниже текущего или равно ему, подача газа закрыта.

При составлении алгоритма следует учитывать погрешность измерений, точные приборы учета (терморезисторы) вряд ли вы найдете.

Заключение

Вот такой несложный электронный регулятор температуры позволяет собрать микропроцессорная техника. Также стоит отметить, что при программировании можно задать определенный интервал значений температуры. А вместо кнопок использовать одно переменное сопротивление. Аналогичные конструкции используются для инкубаторов. Только стоит учесть, что необходимо четко откалибровать шкалу, чтобы знать, на каком значении температуры находится ручка регулятора.

Основная функция регуляторов отопления – изменение степени обогрева помещения посредством изменения количества теплоносителя, проходящего через радиаторы. Грамотно установленные и правильно используемые термостатические регуляторы способны сделать более эффективным отопление в квартире, частном доме и других помещениях.

Основные составные части терморегуляторов для радиаторов – это:

• терморегулирующий вентиль, или термоклапан;
• с помощью которого осуществляется воздействие на шток клапана.

Регулятор отопления внешне похож на обычный кран, который устанавливается на входе и выходе труб из батарей, но вместо стандартного вентиля термостатические регуляторы оснащены быстросъемной гайкой, при помощи которой на корпусе закрепляется термоэлемент. Регулировка степени нагрева радиаторов и температурного режима в помещении становится более наглядной, благодаря градуировке, которая имеется на термостатической головке.

Почему использовать термостатические клапаны для батарей выгодно?

Во-первых, при помощи регулятора для батареи отопления происходит более тонкий контроль над микроклиматом в помещении, так как можно изменять температурный фон не во всей комнате сразу, а по отдельности в тех зонах, где установлены радиаторы.

Во-вторых, локальные термостатические регуляторы, в отличие от централизованной системы , учитывают и такой фактор, как нагрев помещения солнцем, что исключает возможность перегрева комнаты в солнечную погоду.

В-третьих, для каждой комнаты в доме или квартире регулировка обогрева может проводиться по особой программе. Для помещений с небольшой проходимостью и посещаемостью обычно выставляется минимальная теплоотдача радиаторов. Там, где члены семьи проводят больше времени, необходима более интенсивная работа батарей, то есть больший объем циркулирующего в них теплоносителя (воды).

Достойная альтернатива обычным запорным кранам

Для того чтобы сэкономить на организации обогрева помещения, вместо регулятора температуры батарей отопления на входе трубы в нагревательный элемент врезают обычный кран. Этот механический способ регулирования ухудшает качество отопления, потому что:

• запорная арматура быстро выйдет из строя, если ее часто открывать и закрывать;
• использование чревато «завоздушиванием» всего стояка;
• после установки механического регулятора возможен будет только ручной контроль работы радиаторов, а это – лишние временные затраты;
• с его помощью выставляется лишь приблизительная температура в помещении.

Особенности регулятора

Регулятор температуры отопления, который устанавливается на батарею, работает в автоматическом режиме – необходимо лишь вначале выбрать требуемую степень нагрева радиатора при помощи градуированной шкалы на термоголовке.

Современные термостатические регуляторы отопления работают таким образом, что никогда не перекрывают подачу теплоносителя в батареи полностью, а лишь увеличивают или уменьшают ее, в зависимости от температуры в помещении.

Термоклапан – это прибор для самого тонкого контроля над нагревом радиатора отопления. Погрешность при определении температурного режима в комнате будет минимальной.

По какому принципу работают?

Одна из ключевых деталей термоклапана – шток, оснащенный уплотнительной прокладкой из резины. Этот шток подвижный, он может опускаться и подниматься, при этом изменяя диаметр отверстия, через которое в батареи попадает вода.

Если открыть клапаны, в радиаторах будет циркулировать больший объем теплоносителя, и они будут сильнее обогревать. Регулятор температуры с опущенным штоком уменьшит количество проходящей воды. Для радиатора отопления это означает менее интенсивный нагрев.

Ручные и автоматические

Менять температуру в помещении термостатическим регулятором можно вручную (механический способ) или автоматически. Ручной термоклапан для изменения положения штока требует поворота маховика вентиля. Следует учитывать, что защитный колпачок, имеющийся на клапане, может выйти из строя вследствие частых поворотов вентиля.

Автоматический регулятор – это более эффективный способ изменения температуры на радиаторе отопления. В клапанах такого типа термоголовка оснащена сильфоном – резервуаром, стенки которого представляют собой «гармошку». Внутреннее содержимое сильфона (газ или жидкость) мгновенно реагирует даже на незначительные изменения температуры в помещении.

Когда воздух прогрелся до определенного уровня, газ или жидкость в сильфоне расширяется, растягивает «гармошку», которая, в свою очередь, выталкивает и опускает шток. Шток давит на вентиль, и подача теплоносителя в батарею уменьшается.

Когда воздух начинает остывать, регуляторы температуры работают по обратному алгоритму: содержимое сильфона уменьшается в объеме, «гармошка» сжимается, шток поднимается. Для батарей отопления это означает начало более интенсивной подачи теплоносителя. Следовательно, и температура в помещении начинает подниматься.

При выборе терморегуляторов необходимо учитывать, как именно расположены радиаторы в данном помещении. Инструкция по монтажу термоклапанов включает следующее обязательное условие: термоголовка должна устанавливаться горизонтально. Такое положение обеспечит наилучшую циркуляцию воздушных потоков вокруг нее, а терморегулятор будет работать более четко и тонко.

Существуют термоклапаны с прямой и угловой термоголовкой, благодаря чему в разных системах отопления удается установить регулятор так, чтобы он находился в горизонтальной плоскости.

Особенности для двухтрубных схем отопления

Регуляторы для двухтрубных систем отопления должны обязательно иметь устойчивость к перепадам давления. Гидравлическая балансировка в двухтрубной системе происходит посредством снижения давления в районе клапана, поэтому у него должно быть высокое гидравлическое сопротивление и проходное отверстие не слишком большого диаметра. К регуляторам для однотрубных систем столь жесткие требования не предъявляются.

Более эффективными в работе считаются те термоклапаны для двухтрубных систем, которые можно настраивать дополнительно, в зависимости от особенностей помещения. Так удастся минимизировать обогрев комнат. Следовательно, отопление дома или квартиры станет более рациональным и экономным.

Регулятор температуры – часть обогревательной системы, без которой невозможна корректировка температуры воды или воздуха.

Существуют простые и аналоговые терморегуляторы, комнатный термостат для батарей отопления.

Терморегулятор: как он устроен?

Создание комфорта в доме и одновременная экономия энергоресурсов и денег – задача многих потребителей. Сегодня это стало возможным, так как одновременно и то, и другое делает регулятор температуры. Рынок тепловых технологий предлагает устройства для батарей отопления, для системы теплых полов, котлов и электрообогревателей.

Устройство и основные задачи

Первый комнатный термостат был изготовлен в Дании в конце 40-х годов XX века и с тех пор он постоянно модернизировался и изменялся. В настоящее время производители выпускают модели регуляторов температуры для разных обогревательных систем – от централизованной теплосети с чугунными батареями до автономных котлов и теплых полов. Не зависимо от того, предназначен термостат для радиатора отопления или инфракрасного настенного излучателя на даче, устройство и принцип действия у него практически одинаковый.

Все терморегуляторы температуры состоят из двух частей:

1. Температурный датчик, который может фиксировать нагрев воды в системе или воздуха в комнате. Его задача – передавать информацию на дисплей рабочего устройства.
2. Регулировка терморегулятора зависит от его рабочей части, в основе которой сильфон с жидкостной или газообразной средой, реагирующей на изменения температурных данных. Когда измеряемые параметры воды или воздуха превышают установленные показатели, среда в сильфоне расширяется, увеличивает его в размерах, что в свою очередь приводит к давлению на клапан. Задача последнего перекрыть доступ к обогревателю теплоносителя или электроэнергии, что вызывает постепенное остывание элементов отопительной системы. После того, как их температура понизилась ниже нормы, происходят обратные изменения, сильфон сжимается и клапан открывается.

Благодаря такой системе даже самый простой терморегулятор способен принести своим владельцам:

• комфортные ощущения тепла и уюта в самую лютую стужу, поддерживая оптимальную температуру в доме;
• контроль над всей обогревательной системой по заданным параметрам;
• экономию средств на оплате отопления или затрате топлива, которая может составлять от 10%, если терморегулятор для обогревателя с механическим управлением, и до 30%, если он электронный или программируемый.

В зависимости от того, каким датчиком оснащен термостат, он может либо контролировать и создавать микроклимат в помещении, если следит за нагревом воздуха, либо наблюдать за степенью нагрева теплоносителя в системе или элементов теплого пола. Также они отличаются количеством и качеством настроек.

Виды

Сегодня на рынке продавцы предлагают 4 вида комнатных термостатов:

Обычно регулятор температуры воздуха в помещении выбирается для обогревательной системы тогда, когда она является основным источником тепла. В этом случае рекомендуется устанавливать электронное или программируемое устройство. Для вспомогательной отопительной системы достаточно монтировать прибор с датчиком нагрева воды или пола.

Комнатные радиаторные термостаты

Регулятор температуры воды в системе отопления необходим, когда требуется поддержание определенной температуры в помещении. Он не способен повышать нагрев теплоносителя, но эффективен, если существует необходимость в ее понижении.

ВАЖНО! Термостатический клапан следует подбирать, исходя из типа системы, так как существует разница между приборами для однотрубных и двухтрубных отопительных контуров.

По способу настроек регулятор-ограничитель температуры потока теплоносителя может быть с ручным, электронным или программным управлением.

Первый вариант работает так же, как обычный вентиль, при помощи которого в батарею подается или перекрывается поток воды. Это самое дешевое устройство, хотя и долговечное, но управлять им хлопотно и приходится полагаться на личные ощущения тепла и прохлады. Показалось, что в комнате похолодало, вентиль открывается вручную, стало жарко – закрывается.

Батареи с регулятором температуры электронного или программируемого типа переводят систему в автоматический режим, при котором достаточно выставить параметры нагрева воды в системе. Термостат самостоятельно будет перекрывать подачу теплоносителя, если он нагрелся до нужного уровня или вновь добавлять, когда он остыл.

Наибольшим спросом электронные и программируемые устройства пользуются у владельцев автономных водяных отопительных систем. Такие приборы могут иметь встроенный или выносной температурный датчик и даже «руководить» работой котла. В данном случае их присутствие оправдано, так как потребитель ощутит экономию энергоресурсов уже за пару месяцев отопительного сезона.

Терморегуляторы для дачи

Когда в доме не проживают постоянно, разумным будет установить обогреватели с терморегулятором. Для дачи, например, подобные устройства просто необходимы.

Они способны работать в режиме «антизамерзания», поддерживая минимальную температуру, которая не позволит охладиться и отсыреть стенам или замерзнуть трубам.

Сегодня многие потребители выбирают в качестве обогревателей настенные или потолочные инфракрасные излучатели. Они экономят электроэнергию, полностью безопасны, а специальные электронные или программируемые терморегуляторы для дачи способны работать весь сезон в автоматическом режиме, подогревая воздух в помещениях к приезду владельцев.

Также есть смысл установить термостат комнатный с датчиком температуры воздуха, если на даче водяное отопление, работающее от котла. Регулятор будет включать систему, следя за тем, чтобы температура всегда держалась в рамках заданных параметров, что будет создавать и экономию энергоресурсов, и защищать контур от замерзания теплоносителя.

В настоящее время регулятор температуры можно встретить как в автономных, так и централизованных обогревательных системах. Все большее количество потребителей склоняются к мысли, что эти устройства полезны и весьма эффективны. Выбор, каким должен быть комнатный термостат, зависит от отопительной системы и предпочтений владельцев.

Приятно, когда дом теплый. Неважно, какая погода за окном, крещенские морозы или промозглая осенняя слякоть, современные отопительные системы, способны создать в отдельно взятом жилище оазис тепла и уюта. Вот только комфорт, подаренный прогрессом, требует постоянного контроля. Безопасность и экономичность, важны так же как и соблюдение режима температуры. Регулятор отопления, устройство, заменяющее человека в процессе соблюдения баланса между этими составляющими и будет темой этой статьи. Начнем.

Кратко о видах отопления

Прежде, чем перейти к разговору о типах терморегуляторов, стоит кратко перечислить основные системы отопления, итак:

• Водяные . Самые популярные на сегодняшний день. Причин несколько: безопасность, простота монтажа и эксплуатации, умеренная цена.
• Паровые . Имеют весьма высокий КПД, но в силу повышенной опасности для человека при авариях, крайне редко используются в жилищном строительстве. Повышенные требования к прочности и термостойкости увеличивают стоимость системы.
• Воздушные . Основной минус – затруднена регулировка температуры. Причина – свойства воздуха как теплоносителя, не позволяют в полном объеме контролировать процесс передачи тепла.
• Электрические . Сравнительно новые, однако быстро набирающие популярность методы отопления. Неудивительно: удобный монтаж, экологичность, возможность тонкой настройки системы, перевешивают увеличение счетов за электроэнергию в особо холодные месяцы.

Теперь, когда основные методы отопления нам известны, можно переходить к детальному разбору инструмента, созданного для точного и безопасного управления режимом температуры – терморегулятору.

Типология

Из предыдущего перечня, можно сделать вывод, что наиболее популярными сегодня, являются водяные и электрические отопительные системы. Все многообразие терморегуляторов, а их принято разделять на три группы:

• механические,
• электрические,
• электронные,

за незначительными отличиями, применимо в равной степени к любой из них.

Механика

Механический терморегулятор для водяного отопления – это, как правило, обычный клапан, сконструированный с учетом необходимости ручного управления. Его место в магистрали непосредственно на входе в радиатор. Регулировка температуры производится простым поворотом термической головки. На ручку управления нанесена шкала с делениями для точной настройки теплоотдачи. Количество делений, оборудование регулятора водяного отопления кнопкой включения – выключения, другие опции у разных производителей могут иметь небольшие отличия, не влияющие на качество эксплуатации. Надежное и недорогое устройство.

Совет специалистов. При покупке, обратите внимание на марки Danfoss и Broen. Приличное качество по умеренным ценам.

Электрика и электроника

Также температура в системах водяного отопления может корректироваться с помощью электрических либо электронных регуляторов. Главное их достоинство, это возможность обходиться без присутствия человека. Вы задаете необходимые параметры один раз, вся остальная регулировка ложится на плечи процессора. Исключительно удобный вариант как для промышленных, так и бытовых отопительных систем. Действие этого типа терморегуляторов основано на дозированной подаче топлива в источник тепловой энергии в зависимости от различных факторов. Это могут быть:

• время суток;
• температура, как в помещении, так и на улице;
• влажность воздуха;
• предустановленная программа.

На рынке, встречаются модели, в которых регулировка настроек возможна по телефону!

Совет специалистов. Вода и электричество, опасное сочетание. Поэтому, необходимо обязательное заземление всех электроприборов в системе.

Регулятор электрической системы отопления выполняет те же функции, что и его аналоги в случае с водяным отоплением. То есть, координирует температурные параметры в зависимости от изменений окружающей среды или команд, поступивших в процессор. Местом установки электрического терморегулятора, может быть любой радиатор в магистральной цепи, а может, непосредственно сам источник тепла.

Особняком, стоит тема автономного отопления «теплый пол». Специальный теплопроводящая пленка или кабель, датчики и регулятор температуры, позволяют избирательно отапливать любую часть строения. Используемые здесь координирующие устройства, условно делятся на: аналоговые и цифровые.

Аналоговые: просты, надежны, дешевы. Эти плюсы, плавно перетекают в минусы. Простота конструкции приводит к тому, что регулировка имеет крайне скудный список возможностей.
Цифровые. Картина обратная. Возможность настроить отопительную систему до самых тонких нюансов, делает терморегулятор для электрического отопления весьма сложным в управлении, прихотливым и дорогим устройством.

Заключение

Единственное, что хочется добавить в конце — нюансов, хитростей, тонкостей в установке и регулировке систем предостаточно. По возможности доверяйте монтажные и профилактические работы, связанные с отоплением – профессионалам. Не стоит забывать и о безопасности.

Пусть ваш дом будет теплым!

Описание:

В статье описывается регулятор, серийно изготавливаемый на двух приборостроительных заводах СССР, реализующий метод регулирования подачи тепла на отопление по графику в зависимости от изменения температуры наружного воздуха с коррекцией его при отклонении температуры внутреннего воздуха в помещениях от заданного значения

Автоматическое регулирование систем отопления с применением регулятора Т-48

В. И. Ливчак , начальник отдела энергоэффективности строительства Мосгосэкспертизы

В журнале «Энергосбережение» была размещена статья* профессора кафедры звукотехники Санкт-Петербургского Государственного Университета Кино и Телевидения В. Б. Харитонова с амбициозным названием «Новое поколение регуляторов систем отопления», где приводится описание алгоритмов регулирования к названному автором новому методу автоматического регулирования системы отопления по возмущению от температуры наружного воздуха с обратной связью по отклонению текущего значения температуры воздуха в помещении.

Эта статья служит подтверждением известной поговорки, что новое – это хорошо забытое старое. Благодаря рубрике журнала «Из истории специальности» можно показать, что предлагаемый В. Б. Харитоновым регулятор известен более 28 лет под названием Т-48.

Приводим статью, взятую из журнала «Водоснабжение и санитарная техника» № 1 за 1980 год, группы авторов-разработчиков из Московского научно-исследовательского и проектного института МНИИТЭП под руководством Грудзинского М. М., заведующего лабораторией инженерного оборудования – ведущей в стране в области отопления и вентиляции, и авторов, реализующих эту разработку в железе, из СКБ Прибор, г. Орел – ведущего института приборной техники, посвященную автоматическому регулированию систем отопления с применением нового регулятора Т-48. В этой статье описывается регулятор, серийно изготавливаемый на двух приборостроительных заводах СССР, реализующий метод регулирования подачи тепла на отопление по графику в зависимости от изменения температуры наружного воздуха с коррекцией его при отклонении температуры внутреннего воздуха в помещениях от заданного значения – тот же метод, что предлагает В. Б. Харитонов. В статье также обосновывается необходимость применения такого метода регулирования анализом влияния на тепловой и воздушный режимы отапливаемого здания погодных условий, теплотехнических характеристик системы отопления и внутренних тепловыделений. Этим регулятором были оснащены сотни зданий и ЦТП Москвы, но «перестройка» и здесь негативно вмешалась в судьбу этого прогрессивного начинания.

В то же время статья профессора Харитонова В. Б. хоть и не является новостью для специалистов в области отопления и вентиляции, но своевременно возобновляет вопрос о важности повышения качества управления подачей тепла в системы отопления, используя обратную связь по температуре воздуха в помещении.

В 1978 году по техническому заданию МНИИТЭП и Челябинскгражданпроекта при участии Госгражданстроя Госстроя СССР СКБ Прибор (г. Орел) закончил разработку регулирующего прибора Т-48 для систем отопления. Прибор для производства передан в Могилев-Подольский приборостроительный завод и в Улан-Удэнский завод «Теплоприбор» им. 60-летия СССР.

Прибор Т-48 предназначен для автоматического регулирования расхода тепла в системе отопления на центральных и индивидуальных тепловых пунктах, а также для автоматического регулирования температуры в системах приточной вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения путем воздействия на клапаны с электрическим приводом. Прибор построен по блочно-модульному принципу, позволяющему выпускать его в различных модификациях. Первая, вторая, третья и пятая модификации предусматривают регулирование температурных параметров теплоносителя, четвертая (выполненная по заданию Челябинск-гражданпроекта) – температуры внутреннего воздуха.

В модификациях прибора, выполненных по заданию МНИИТЭП, предусмотрено регулирование разности температур воды в подающем и обратном трубопроводах систем отопления либо температуры воды в подающем трубопроводе по графику отопительных систем в зависимости от температуры наружного воздуха. Причем регулятор при определенном значении t н воздуха и дальнейшем ее понижении поддерживает постоянное значение регулируемого параметра теплоносителя, исключая разрегулировку тепловых сетей, работающих по графику с верхней срезкой. Это значение tн воздуха является одной из реперных точек графика отопительных систем, при которой расход тепла на отопление является предельным.

Другой характерной реперной точкой этого графика является значение температуры наружного воздуха, при которой теплоотдача системы отопления равна нулю, что и позволяет регулятору поддерживать для каждого объекта график расхода тепла с учетом фактической относительной доли внутренних тепловыделений.

Предусмотренная в приборе реализация графика разности температур воды значительно повышает точность регулирования отпуска тепла и облегчает наладку и эксплуатацию системы авторегулирования. Во-первых, график разности температур воды является линейным в отличие от нелинейного графика температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления, а прибор может поддерживать только линейный график. Во-вторых, при постоянстве расхода воды в системе отопления, что является характерным и необходимым, график разности температур воды позволяет реализовать непосредственно требуемый график отпуска тепла, имеющий также линейный характер. При этом не требуется знать теплотехнические характеристики регулируемой системы отопления, т. к. регулятор в процессе работы автоматически выходит на поддержание необходимой, согласно графику расхода тепла, температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления.

В связи с тем, что определение расчетных теплопотерь и подбор нагревательных приборов для систем отопления проводили по различным методикам, для реализации графика отпуска тепла, построенного для всех зданий по единым методическим принципам, потребовалось бы на каждом объекте поддержание индивидуального графика температур воды в подающем трубопроводе. Для определения этого графика необходимо проведение специальных эксплуатационных тепловых испытаний систем отопления. Реализация графика разности температур воды дает возможность персоналу, осуществляющему наладку и эксплуатацию систем, не проводить таких испытаний.

Для учета дополнительных (кроме температуры наружного воздуха) факторов (солнечная радиация, ветер и т. д.), влияющих на отпуск тепла в системы отопления, во второй и третьей модификациях прибора предусмотрена коррекция графика отпуска тепла при отклонениях температуры внутреннего воздуха от заданного значения (Выделено редакцией как решение, предваряющее метод регулирования отопления, предлагаемый профессором В. Б. Харитоновым).

Степень коррекции зависит от знака отклонения. При снижении температуры внутреннего воздуха степень коррекции небольшая, а при повышении – значительная. Это объясняется различием возмущающих факторов. Так, снижение температуры внутреннего воздуха происходит в результате действия ветра, которое может потребовать увеличения теплоотдачи системы в пределах 10–20 %. При этом важно исключить необоснованное повышение теплоотдачи в результате некоторого снижения температуры внутреннего воздуха, происходящего при проветривании квартир. Поэтому необходимо, чтобы увеличение теплоотдачи сопровождалось некоторым (достаточно ощутимым) снижением температуры внутреннего воздуха. Это позволяет избежать разгерметизации здания. Увеличение теплоотдачи в пределах 10–20 % необходимо обусловить снижением температуры внутреннего воздуха примерно до 20 °С против обычно поддерживаемого значения комфортного уровня в 21 °С.

Повышение же температуры внутреннего воздуха происходит в результате действия солнечной радиации, которая по величине может превышать теплоотдачу системы отопления. Важно, чтобы отработка этого возмущения происходила при незначительном повышении температуры внутреннего воздуха, для того чтобы, как и в первом случае, избежать проветривания квартир, к которому будет побуждать повышение температуры внутреннего воздуха t в. Возможность изменения степени коррекции в зависимости от знака отклонения t в позволяет поддерживать температуру внутреннего воздуха на комфортном уровне при минимально необходимом расходе тепла.

В связи с разной относительной долей бытовых тепловыделений в квартирах верхних и нижних этажей из-за разной величины расчетной инфильтрации в них, а также в связи с изменением инфильтрации в зависимости от температуры наружного воздуха в зданиях повышенной этажности может возникнуть необходимость в осуществлении вертикального регулирования системы отопления, в процессе которого будет меняться соотношение теплоотдачи приборов верхних и нижних этажей. Для этой цели служит прибор третьей модификации, в котором при появлении разницы в температурах внутреннего воздуха помещений верхних и нижних этажей формируется команда по трехпозиционному закону на второй исполнительный механизм, осуществляющий изменение расхода воды в местной системе отопления.

Во второй и третьей модификации прибора предусмотрена возможность временного снижения, например, в ночное время, заданного значения температуры внутреннего воздуха на определенную величину – к регулятору дополнительно подключается выносное программное реле времени.

Кроме того, регулятор позволяет производить непосредственное измерение параметров системы авторегулирования с помощью дискретного оптического индикатора, встроенного в прибор, а также имеет аналоговый выход 2,5 мВ/°С для подключения показывающего или записывающего выносного прибора, измеряющего отклонение фактического значения параметра от заданного. При использовании оптического индикатора точность измерения составляет 0,2 от величины отклонения. Измерение может быть произведено по следующим параметрам:

– осредненная температура внутреннего воздуха;

– разница между средними температурами верхних и нижних этажей;

– температура наружного воздуха;

– разница между температурами воды в подающем и обратном трубопроводах или температура воды в подающем трубопроводе;

– положение исполнительного механизма;

– индикация наличия и знака команды на исполнительный механизм.

С помощью выносного прибора можно осуществлять одновременное измерение первого, третьего и четвертого параметров.

В регулирующем блоке (БР) регулятора для основного канала регулирования предусмотрена возможность реализации астатического с постоянной скважностью импульсов трехпозиционного регулирования с регулируемой зоной нечувствительности («РС» закон); интегрального закона (И) с зоной нечувствительности 0,3 °С и пропорционально-интегрального закона (ПИ) с устанавливаемыми по шкале зоной пропорциональности и зоной нечувствительности. Реализация заданного закона регулирования осуществляется изменением продолжительности паузы при постоянной длительности импульса, определяемой настройкой 0,3–3 с.

В блоке коммутации регулятора предусмотрены преобразование аналогового сигнала напряжения регулирующего блока в трехпозиционный сигнал и подача на исполнительный механизм двух команд по выбранному закону регулирования. Блок коммутации может быть контактным (БК) для контактного управления двумя исполнительными механизмами при помощи исполнительных реле или бесконтактным (ББК) для бесконтактного (симисторного) управления исполнительным механизмом. В блоке коммутации предусмотрено также ручное управление одновременно двумя исполнительными механизмами для контактного исполнения и одним исполнительным механизмом для бесконтактного управления.

В качестве регулирующего органа принимается клапан 25ч931нж с исполнительным механизмом ПР-1м со временем хода 120 с или аналогичный ему болгарский клапан.

Применение регулятора Т-48 в системах отопления

Для регулирования расхода тепла систем отопления группы зданий применяется прибор Т-48-1, осуществляющий регулирование разности температур воды в подающем и обратном трубопроводах квартальных сетей отопления или только температуры воды в подающем трубопроводе в зависимости от изменения температуры наружного воздуха по заданному графику до предельной заданной t н мин, при t н < t н мин обеспечивается поддержание постоянной температуры воды.

В зависимости от условий присоединения ЦТП к тепловым сетям рекомендуемые схемы автоматизации тепловых пунктов представлены на рис. 1. При располагаемом напоре на вводе в ЦТП менее 40 м вод. ст. (исходя из сопротивления квартальных сетей отопления с элеватором 25 м) и давлении в подающем трубопроводе теплосети на 30 м вод. ст. больше статического давления системы отопления самого высокого здания, подключенного к данному ЦТП, применяется схема с насосами на обратном трубопроводе тепловой сети.

При располагаемом напоре на вводе в ЦТП менее 40 м вод. ст. и давлении в подающем трубопроводе менее чем на 30 м вод. ст. превышающем статическое давление системы отопления здания применяется схема с насосами на подающем трубопроводе тепловой сети. Если же при этом давление в обратном трубопроводе будет больше превышающего механическую прочность системы, применяется независимое присоединение.

Для регулирования пофасадных систем отопления применяется прибор Т-48-2, осуществляющий, в дополнение к тем функциям, которые выполняет прибор Т-48-1, корректировку принятого температурного графика при отклонении усредненной по нескольким (до восьми) показаниям датчиков температуры внутреннего воздуха в квартирах от заданной.

Для пофасадного и вертикального регулирования вертикально-однотрубных систем отопления зданий повышенной этажности применяется прибор Т-48-3, осуществляющий, в дополнение к тем функциям, которые выполняет прибор Т-48-2, по отдельному каналу регулирование разности температур воздуха верхних и нижних этажей здания, усредненных в пределах каждой группы по нескольким (до четырех) датчикам. Рекомендуемые схемы автоматизации вертикально-однотрубной «опрокинутой» системы отопления с пофасадным и вертикальным регулированием представлены на рис. 3.

Соответствие заданному графику температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления достигается воздействием на клапан К-1, который изменяет расход сетевой воды. Корректировка температурного графика в зависимости от отклонения средней температуры воздуха в квартирах всего фасада от заданной осуществляется по тому же каналу регулирования путем воздействия на тот же клапан К-1. При повышении температуры воздуха в квартирах верхних этажей здания по сравнению с нижними этажами от регулятора по второму каналу регулирования поступает сигнал на закрытие клапана К-2 до 50 % сокращения расхода, циркулирующего в системе отопления. При этом за счет сокращения циркуляционного расхода воды в отопительные приборы верхних этажей вода поступает со сниженной температурой, что повлечет уменьшение температуры воздуха верхних этажей и приближение ее к температуре воздуха в нижних этажах. При отрицательной разнице температур воздуха верхних и нижних этажей клапан К-2 откроется.

Применение регулятора Т-48 в системах вентиляции и кондиционирования воздуха

Функциональные возможности регуляторов позволяют эффективно использовать их для автоматизации нагрева воздуха в системах вентиляции. В частности, целесообразно использовать регуляторы для автоматического регулирования нагрева наружного воздуха в системах приточной вентиляции и в 1-м подогреве кондиционеров, т. к. регулятор Т-48-2 может одновременно с регулированием основного параметра обеспечить защиту калориферов от замерзания, причем более эффективно, чем это принято в существующих проектах.

Рекомендуемая схема представлена на рис. 4. Измерение температуры приточного воздуха t1 производится термометром, предназначенным по функциональной схеме регулятора для измерения температуры теплоносителя, измерение температуры обратной воды – термометром, предназначенным для измерения температуры внутреннего воздуха; а вместо термометра, измеряющего температуру наружного воздуха, устанавливается постоянное омическое сопротивление. В регуляторе отключается автокоррекция по температуре внутреннего воздуха выше заданной (соответствующий автокорректор устанавливается в положение «0»). Заданная температура внутреннего воздуха устанавливается на значение минимально допустимой температуры обратной воды.

Управление осуществляется следующим образом. В нормальном режиме, пока температура обратной воды выше допустимой, регулятор поддерживает заданную температуру приточного воздуха либо заданную температуру после форсуночной камеры. В режимах, когда температура обратной воды снижается до минимально допустимой, автоматически корректируется (повышается) заданная температура приточного воздуха, пока не стабилизируется температура обратной воды на допустимом уровне. Таким образом, при наступлении опасного режима происходит не аварийное выключение системы или полное открытие клапана, а некоторое нарушение заданных параметров: несколько повышается температура приточного воздуха с тем, чтобы температура обратной воды стала не ниже предельного значения минимально допустимой. Аналогичная технология авторегулирования предусматривается Моспроектом-2 в системах пневмоавтоматики центральных кондиционеров.

Второй целесообразной областью применения регуляторов Т-48-2 в системах вентиляции являются установки, в которых регулирование нагрева или охлаждения воздуха осуществляется по температуре внутреннего воздуха в помещениях. Трудности в этом случае возникают в связи с большой инерционностью регулируемого объекта, состоящего из калориферов, каналов, помещения и датчика, что приводит к длительному выходу на режим либо к потере устойчивости. Схема регулирования такой установки с применением регулятора Т-48-2 представлена на рис. 5. По этой схеме датчик температуры теплоносителя устанавливается для измерения температуры приточного воздуха, остальные датчики устанавливаются в соответствии с функциональным назначением прибора.

Температура приточного воздуха при этом поддерживается по графику в зависимости от температуры наружного воздуха в системах воздушного отопления или поддерживается постоянной в системах вентиляции. Этот контур регулирования, поскольку он включает только малоинерционную часть объекта, позволяет обеспечить динамически устойчивый процесс регулирования с коротким временем выхода на ражим.

Второй контур регулирования, изменяющий заданное значение температуры приточного воздуха пропорционально отклонению температуры внутреннего воздуха, благодаря пропорциональной связи входного (температура внутреннего воздуха) и выходного (температура приточного воздуха) параметров этого контура, может обеспечить поддержание температуры внутреннего воздуха в узких пределах 0,5–1 °С в динамически устойчивом режиме. Для этого необходимо степень коррекции температуры приточного воздуха устанавливать в соответствии с реальной величиной внешних возмущающих воздействий, что облегчается возможностью устанавливать расчетную степень коррекции в зависимости от знака отклонения.

Вывод

Применение электронного регулятора Т-48 позволяет осуществлять автоматическое регулирование расхода тепла на отопление как в центральных, так и в индивидуальных тепловых пунктах, а также автоматическое регулирование нагрева воздуха в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. При этом достигается значительное сокращение расхода тепловой энергии при обеспечении комфортных условий в отапливаемых и кондиционируемых помещениях.