Как устроен и как работает терморегулятор для радиаторов

В странах постсоветского пространства до 40% энергоресурсов уходит на нужды отопления и вентиляции зданий, это в несколько раз больше, чем у продвинутых европейских стран. Вопрос энергосбережения стоит остро, как никогда, особенно на фоне постоянного повышения стоимости энергоносителей. Одним из устройств, позволяющих экономить тепловую энергию в доме, является терморегулятор для радиатора, чья установка может уменьшить расход тепла до 20%.

В этой статье мастер сантехник расскажет, как устроен и как работает терморегулятор для радиаторов.

Назначение терморегулятора

При проектировании системы отопления, начиная от котла и кончая приборами теплообмена (радиаторами или конвекторами), специалисты исходят из целого ряда оценочных критериев, учитывающих специфику региона строительства, особенности расположения здания на местности, нюансы его конструкции, планировку как всего дома, так и каждого из помещений в отдельности. Итогом таких расчетов становятся значение тепловой мощности котла и схема размещения радиаторов по комнатам.

Следует правильно понимать – эти вычисления дают результат с изрядным эксплуатационным запасом, то есть рассчитанным на самые неблагоприятные условия, на самые низкие температуры за окном.

Но подумайте сами, долго ли на улице стоят «крещенские морозы»? – обычно пик зимнего холода приходится на десятидневку – другую. Все остальное время бывает значительно теплее, а нередко зимой доходит и до откровенных оттепелей. Еще больший контраст расчетной тепловой мощности и реальной востребованности в ней показывают «периоды межсезонья» — конец осени и начало весны.

Далее, даже в течение суток, в ночное и дневное время, амплитуда перепадов температур может измеряться в десяток и более градусов. Не стоит сбрасывать со счетов и Солнце. Хотя оно и считается зимой «холодным», его лучи в помещениях, выходящих на южную сторону, в ясный день способны внести весьма ощутимые коррективы в микроклимат комнаты – в ней может стать слишком жарко. Открытые по этой причине настежь форточки не решают проблемы, а, скорее, приносят больше негатива, нежели пользы.

Действующие системы центрального отопления отличаются большой инерционностью, и при всем желании просто не в состоянии гибко реагировать на изменение таких текущих условий. Кроме того, в городских домах старой застройки эти системы когда-то проектировались под действующие тогда стандарты. Имеется в виду, что устанавливались однообразные радиаторы, никто и думать не смел ни о каких, кроме стандартных деревянных, оконных рамах. Современная жизнь внесла и здесь свои коррективы. Очень часто владельцы жилья меняют старые батареи на усовершенствованные приборы с более значительной теплоотдачей. В массовом порядке устанавливаются окна со стеклопакетами, что наряду с сокращением тепловых потерь одновременно «закупоривает» помещения, перекрывая естественные пути поступления воздуха извне. Все это также ведет к частой избыточности поступления тепла в комнаты. Значит, приходится брать вопрос терморегуляции в свои руки.

Несколько проще в этом плане владельцам частных домов с автономной системой отопления – реагировать на изменения внешних параметров намного проще, особенно если установлено современное оборудование, оснащённое соответствующей автоматикой. Но у них проблема может лежать и в иной плоскости.

Так, например, в комнате на северной стороне здания суточные колебания температуры могут вообще не чувствоваться, в отличие от южной. В некоторых помещениях хозяева предпочитают устанавливать какой-либо индивидуальный режим, например, попрохладнее в спальной, потеплее в детской. Отдельным подсобным помещениям, большой нагрев и вовсе не требуется, а временно неиспользуемые комнаты вообще желательно в целях экономии перевести на минимальное потребление тепла.

В любой из показанных ситуаций желательно иметь какой-либо прибор, который бы поддерживал определённую стабильную температуру в конкретном помещении, вне зависимости от меняющихся условий. Очевидно, что он должен «руководить» работой приборов теплообмена, внося в режиме «реального времени» необходимые корректировки в отдаваемую тепловую мощность. Именно эту роль и будут выполнять терморегуляторы для радиатора отопления.

Принцип работы термостатического клапана

Первые термостаты для радиаторов, призванные поддерживать постоянную температуру в помещении, были изобретены еще в далеком 1943 году фирмой DANFOSS, ей же принадлежит первенство на рынке по производству и продаже подобных устройств.

За прошедшие с момента изобретения годы терморегуляторы для радиаторов видоизменились и стали такими, какими мы их знаем. Конструктивно они состоят из двух основных элементов: клапана и термоголовки, соединяющихся между собой фиксирующим механизмом.

Принцип работы терморегулятора для батарей отопления понять не сложно. Назначение термоголовки – воспринимать температуру окружающей среды и для ее регулирования воздействовать на исполнительный механизм – клапан, он и перекрывает поток теплоносителя, поступающего в отопительный прибор.

Такой метод регулирования называется количественным, поскольку устройство влияет на расход проходящего в радиатор теплоносителя.

Термостатический элемент съёмный. На один и тот же термоклапан можно поставить регулятор разных типов.

Как устроен терморегулятор

Давайте для начала взглянем на типовой комплект термостатического регулятора для радиатора отопления, а затем уже рассмотрим устройство его основных узлов:

• Металлический термоклапан, работа которого схода с функционированием вентильного крана. Как правило, для удобства монтажа такой клапан сразу комплектуется накидной гайкой «американкой».
• Термостатическая головка, то есть основной управляющий элемент всего терморегулятора. Устанавливается на термоклапан вместо снятого защитного колпачка. Может различаться принципом работы и сложностью.

На иллюстрации был показан лишь пример комплекта. Но следует правильно понимать, что и клапаны, и термоголовки могут отличаться конфигурацией, и, кстати, реализовываться по отдельности. Как правило, производители таких устройств соблюдают единый стандарт, то есть, например, можно приобрести вначале клапан, а затем подобрать к нему и термоголовку требуемого уровня автоматизации или нужного компоновочного исполнения. Обо всем этом будет рассказано ниже.

Как устроен термоклапан

Рассмотрим на представленной схеме типичное устройство термоклапана.

Корпус термоклапана (поз. 1) изготавливается из металла, обладающего коррозиеустойчивыми качествами. Это может быть латунь (как правило – покрытая слоем хромирования или никелирования) или нержавеющая сталь. Никакая привлекательная цена не должна побудить потребителя приобрести клапан из силуминового сплава – эти «дешевки», может быть, вполне симпатичные внешне, долгой жизнью и надёжностью не отличаются.

Резьбовая часть на входе (поз. 2) служит для «запаковки» клапана с трубой подачи. У некоторых моделей вместо такой резьбы предусмотрен фитинг для соединения с соответствующей трубой.

На противоположном конце клапана (на выходе) – участок наружной резьбы (поз.3). Он служит для накручивания накидной гайки «американки» (поз.5) – для соединения клапана с радиатором отопления. Штуцер (поз. 4) вкручивается в батарею. Получается разъемное соединение – при необходимости всегда можно перекрыть прибор теплообмена и быстро провести его демонтаж и обратную установку, не прибегая к сложным операциям. Как правило, штуцер с «американкой» идут в комплекте с термоклапаном. Мало того, нередко и сам штуцер имеет специальную внутреннюю конфигурацию, так называемое выравнивающее сопло – для нормализации (успокоения) потока теплоносителя после прохождения через клапан.

Сверху в корпус клапана вкручена букса (поз. 6), внешне похожая на буксу обыкновенного водопроводного вентиля. Через нее проходит поступательно перемещающийся шток (поз.7), а внутри собраны необходимые уплотнения и установлена возвратная пружина, удерживающая шток, когда на него нет внешнего воздействия, в крайнем верхнем положении.

Снизу шток связан с тарельчатым клапаном (поз. 8), на котором установлен ниппель из качественного сантехнического каучука (поз. 9). При опускании штока ниппель начинает постепенно перекрывать просвет для прохода потока теплоносителя (показан широкими розовыми стрелками). В крайнем нижнем положении, при полном опускании штока, ниппель плотно прилегает к металлическому седлу клапана (поз. 10), полностью зарывая проход.

На резьбовую часть в верхней части сборки (поз. 11) в «походном» положении накручивается защитный колпачок, в рабочем – соединительная муфта термоголовки. Впрочем, на многих моделях такая резьба не предусмотрена, а установка термоголовки предполагается с использованием специальных фиксаторов с защелками.

Подобный принцип устройства свойственен практически всеем термоклапанам подобного предназначения. Но конструктивные особенности все же могут быть. Для однотрубной и двухтрубной систем клапана различаются.

Для однотрубных систем, где чрезвычайно важно не допустить слишком высоких показателей гидравлического сопротивления, применяются клапаны с более крупным по размерам корпусом за счет расширенного прохода в области клапанного седла – это заметно даже визуально. Такие устройства обычно имеют в маркировке буквенный символ «G» (к примеру, RTR-G), а их штатный защитный колпачок – светло-серого цвета.

В двухтрубных системах, организованных по принципу принудительной циркуляции, требования к гидравлическому сопротивлению – не столь категоричны, и клапаны более компактные. Для их буквенной маркировки обычно применяются символы «N» или «D», или какие-либо сочетания с использованием этих букв.

Размеры устройства подходят под разные диаметры труб и типы отопительных систем. Выпускаемый ассортимент включает устройства с резьбовыми соединениями на ½, ¾ и 1 дюйм.

Различают клапана и по способу исполнения. В зависимости от того, как установлен отопительный прибор, клапаны могут быть угловыми либо прямыми.

На представленной выше иллюстрации показан пример возможного взаимного расположения одной и той же клапанной части с входным и выходным патрубками:

• 1 – прямой клапан, такой, как показан на рассмотренной выше схеме-разрезе.
• 2 – угловой вертикальный.
• 3 – угловой горизонтальный
• 4 – с трехосным расположением самого клапана и патрубков. Подобная модель выпускается в двух разновидностях – правого и левого исполнения.

У термоклапанов для двухтрубных систем часто имеется регулировочное кольцо, позволяющее выполнять предустановку максимальной пропускной способности.

Подобная функция позволяет несколько сузить диапазон работы клапана именно в необходимых пределах. В итоге снижается ненужная нагрузка на шток термоголовки, что повышает ее долговечность, а автоматические корректировки температуры выполняются быстрее и точнее.

Термоклапаны с литером «D» оснащаются еще и системой динамической стабилизации потока. Это – особая конфигурация сопел и каналов, сводящая к минимуму возможное падение давления, обеспечивающая стабильный поток теплоносителя через радиатор.

Какими бывают термостатические головки радиатора

На любом термоклапане мы видим выступающий из него шток, подпружиненный в верхнем положении. Именно через этот шток и будет передаваться управляющее усилие, которое приводит в изменеию сечения прохода для теплоносителя и, в конечном счете, к изменению температуры нагрева батареи. А это управляющее усилие, соответственно, приходит из надеваемой на клапан термоголовки.

Термостатические головки бывают следующих типов:

• Ручные устройства работают по принципу обычных вентилей. При повороте регулятора в ту или иную сторону, открывается или прикрывается поток теплоносителя. Такая система будет стоит не дорого, она надёжная, но не очень комфортная. Для изменения теплоотдачи следует самим настраивать головку.
• Механические — более сложные в устройстве, они могут поддерживать нужную температуру в заданном режиме. В основе прибора — сильфон, заполненный газом или жидкостью. Нагреваясь, температурный агент расширяется, цилиндр увеличивается в объёме и надавливает на шток, перекрывая всё больше проходной канал теплоносителя. Таким образом, в радиатор проходит меньшее количество теплоносителя. Когда газ или жидкость охлаждается, сильфон уменьшается, шток приоткрывается, в радиатор устремляется больший объём потока теплоносителя. Механический терморегулятор для радиатора отопления довольно удобный в использовании и популярный среди потребителей из-за простоты в обслуживании.
• Электронные терморегуляторы большие по размеру. Кроме массивных термостатических элементов к ним идут в комплекте две батарейки. Штоком управляет микропроцессор. У моделей довольно большие функциональные возможности. Можно выставить температурный режим в помещении на определённое время. Например, ночью в спальне будет прохладнее, утром теплее. В те часы, когда семья на работе, температуру можно понизить, к вечеру повысить. Такие модели большого размера, устанавливать их надо на качественные отопительные приборы, чтобы без проблем эксплуатировать несколько лет. Стоимость у них довольно высокая.

Есть ли разница между жидкостным и газовым сильфоном? Считается, что лучше реагирует на изменение температуры газ, но такие устройства более сложные и дорогие. Жидкостные нормально справляются со своей задачей, но немного «неповоротливые» по реакции. Можно выставить требуемый температурный режим и выдержать его с точностью до 1 градуса. Поэтому терморегулятор с жидкостным сильфоном с успехом решает вопросы регулировки подачи теплоносителя в отопительный прибор.

Выносные термодатчики

Иногда требуется устанавливать терморегулятор для радиатора отопления с выносным датчиком.

Термостатическую головку нужно устанавливать таким образом, чтобы она «смотрела» в сторону комнаты. Это условие для точного определения температуры. Но в реальности так можно сделать не всегда. Устройство может «не вписаться» в монтаж радиатора из-за своего размера. Выручит выносной датчик, который соединяют с термоголовкой капиллярной трубкой. Располагают в любом месте, где нужно измерять температуру окружающей среды. Расстояние от датчика до термоголовки может быть около двух метров и более.

При установке датчика нужно соблюдать следующие условия:

• На уровне пола воздушная прослойка более холодная, поэтому температурные датчики нужно поднимать не менее чем на 0,8 метров.
• Рядом не должно быть источников тепла.
• Прямые солнечные лучи не должны попадать на прибор.
• Устройство нельзя закрывать мебелью или тяжёлыми шторами.
• К стене датчик крепят скобами.

Этот способ регулировки температуры в помещении очень удобный. Но такие терморегуляторы стоят дороже, чем с ручной настройкой. Это следует учитывать при решении вопроса, как выбрать терморегулятор для радиатора отопления.

Рекомендации по выбору

Выбирая оптимальную модель для своего радиатора отопления, следует принимать в расчёт следующее:

• Совсем не обязательно приобретать готовый комплект. Если просто по критериям стоимости можно выбрать термоклапан и термоголовку по-отдельности, можно так и поступить. Кроме того, бывают ситуации, когда разом приобрести полный комплект видится слишком дорогой покупкой. Значит, есть смысл для начала установить термоклапан, и управлять им в ручном режиме, а со следующей зарплаты уже приобрести автоматическую термоголовку.
• Выше уже упоминалось, что конструкция клапана должна отвечать типу системы отопления. Среди представленного в магазинах ассортимента большинство клапанов предназначено для двухтрубных систем, но если в вас система однотрубная, то такая замена – недопустима! Придётся поискать…
• Отправляясь в магазин за терморегулятором, хозяин должен уже четко представлять, как у него осуществлена подводка к радиатору, какой диаметр труб применен, и где планируется установить термоклапан. Выше уже было показано, что от этого зависит конфигурация изделия. Важно – регулятор должен быть установлен только на трубе подачи.

Как установить терморегулятор на батарею

Монтаж термоклапана и установка головки:

• Установку терморегуляторов с их последующей настройкой обычно начинают с верхнего этажа частного дома, так как именно туда поднимает теплый воздух. Если дом одноэтажный, либо монтаж системы регуляции планируется в квартире, то в первую очередь следует обратить внимание на помещения, которым свойственны наибольшие амплитуды колебания температур. К таковым можно отнести кухню, комнаты, выходящие на солнечную сторону, а также помещения, где обычно отмечается наибольшее количество людей.
• Если в помещении имеется несколько радиаторов отопления, то устанавливать на каждый из них термоголовку – излишня роскошь. Кроме того, они даже будут создавать своеобразные помехи друг другу. Достаточно смонтировать ее на тот, что больше по мощности, а если они равнозначны, то на любой, но лучше на тот, где выполнять настройки будет удобнее.
• Термоклапан всегда ставится только на трубе подачи, независимо от схемы подключения радиатора. Направление движения теплоносителя указано на корпусе стрелкой. На входе термоклапан имеет участок внутренней резьбы – для соединения с трубой подачи. На выходе предусмотрен резьбовой штуцер для накидной гайки, которая, со своим штуцером, должна входить в комплект. Штуцер «американки» запаковывается в радиатор, ну а соединение между термоклапаном и радиатором, таким образом, получается разъёмным.
• Перед началом монтажа необходимо убедиться, что теплоноситель из системы (или на данном участке системы) слит, трубы пустые.
• Термоголовку не стоит даже доставать из упаковки до полной готовности клапана. А сам клапан стоит устанавливать с надетым защитным колпачком – меньше вероятность случайно повредить выступающий шток в ходе монтажа.
• Как уже говорилось, клапан должен занять такое положение, чтобы после установки головки она расположилась горизонтально. Это требование не касается приборов с выносным датчиком температуры.
• Готовых «рецептов» подключения клапана к трубе подачи нет – все зависит от типа трубы, предполагаемой технологии монтажа (через сгон или дополнительную «американку» — для металла, фитинги для металлопласта, сварка для полипропилена и т.п.). Тот, кто выполнял сантехнический монтаж – понимает о чем разговор.
• Нужен ли шаровой кран перед клапаном? В принципе, имеется возможность обойтись и без него, однако, кран не столь дорого стоит, чтобы им пренебрегать. Нежелательно рассматривать термоклапан в роли именно запорного устройства – пусть он работает только на регулировку, не испытывая ненужных нагрузок. Если сопоставить цены на клапаны и краны – все должно стать понятно.
• По завершении монтажа термоклапана систему заполняют теплоносителем, запускают циркуляционный насос – требуется проверить качество всех созданных соединительных узлов, чтобы исключить протечки при эксплуатации. Кроме того, обязательно обращается внимание на место выхода штока из корпуса клапана – там не должно быть «слезы». Если там выявлено даже небольшое подтекание – значит, не все в порядке с сальниковым уплотнением клапана, и есть смысл срочно заменить его в магазине на исправный.
• Для клапанов с установочным кольцом проводится предварительная установка. Оптимальное значение определяется в соответствии с рекомендациями, указанными в паспорте изделия. Сама установка очень проста – кольцо вытягивается вперед, чем снимается со стопора, проворачивается до совпадения риски с нужным значением, а затем вновь стопорится.
• И вот только теперь можно окончательно собрать терморегулятор, то есть установит на клапан головку. Как уже упоминалось выше, варианты ее фиксации могут различаться – но это обязательно оговаривается в паспорте изделия и учитывается еще при покупке. Некоторые производители практикуют специальные фиксаторы – головку достаточно надвинуть на корпус клапана до щелчка. Другой распространенный вариант – использование накидной гайки М30.

Перед установкой термоголовку располагают так, чтобы хорошо просматривалась ее шкала. Для затяжки гайки не требуется никакого инструмента – достаточно усилия пальцев.

Настройка терморегуляторов на радиаторах отопления

В паспорте дается расшифровка делений шкалы термоголовки – изделия для этого проходят на заводе соответствующую калибровку. Но лабораторные условия могут очень сильно отличаться от реальных, поэтому рекомендуется провести свою калибровку под собственную систему отопления и реальные условия эксплуатации.

Факторы, которые влиять на настройки регулятора:

• Сквозняки или частое проветривание комнаты;
• Резкое изменение уровня температуры на улице;
• Направленные солнечные лучи;
• Наличие возле термостата других, близко расположенных источников теплового излучения или, наоборот, холода (трубопроводы, холодильник);
• Нарушения при установке прибора;
• Не правильно выставленные изначальные настройки.

Как регулируют термоклапаны:

• Потребуется обычный термометр – лучше полагаться на его показания, чем на собственные ощущения, которые, кстати, у разных членов семьи могут в чем-то не совпадать.
• Для настройки необходимо закрыть окна и двери, то есть не допустить сквозняка.
• Первым шагом термоклапан открывается полностью. Для этого головка вращается против часовой стрелки до крайнего положения. Практически не встречая сопротивления в клапане, теплоноситель обеспечивает максимальный нагрев радиатора на заданном температурном режиме системы отопления.
• При полностью открытом клапане температура воздуха в комнате начинает быстро расти. Дожидаются, когда она достигнет верхнего порога (достаточно, например, 28÷30 градусов), а затем проворотом головки в обратном направлении (по часовой стрелке) переводят ее в крайнее правое положение, при котором клапан закрыт.
• Спустя некоторое время температура начинает падать. Вот здесь уже потребуется повышенное внимание внимание. При подходе уровня температуры к наиболее комфортному ощущению или к намеченному показанию термометра, термоголовку начинаю очень плавно проворачивать против часовой стрелки. Необходимо уловить момент, когда произойдет открытие клапана. Это может проявляться появившимся легким шумом проходящего через клапан теплоносителя и нагревом корпуса в районе выходного патрубка. Вот это положение термоголовки и будет соответствовать реальной температуре срабатывания. Для контроля эксперимент можно провести несколько раз – для разных уровней температуры, записывая показания термометра и соответствующие им деления шкалы. В итоге у хозяев будет ясная картина, которую, кстати, нелишним будет сверить с данными паспорта термоголовки. Теперь есть все необходимые данные для нормальной эксплуатации терморегулятора.

Заключение

Принцип работы современного терморегулятора таков, что позволяет следить как за температурным режимом в доме или квартире, так и за экономией средств на отопление. Так как существуют приборы, приспособленные под конкретные отопительные системы, то стоит только определиться с его устройством, способом настройки и ценой, а установку можно произвести самостоятельно, действуя по инструкции.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Как сделать теплый пол от центрального отопления в квартире