Выбор терморегулятора: пути решения проблемы

Выбор терморегулятора: пути решения проблемы : Часть вторая // Строительство и реконструкция . . 14 апреля 2000 (№ 4) . С. 5

Специальная характеристика клапана

Если рассматривать работу терморегуляторов в системе отопления, то существуют ситуации, когда теплоноситель подается с заниженной температурой и терморегуляторы полностью открываются, т.к. температура воздуха в помещениях снижается. Это может происходить как по вине источника теплоты, так и в случае централизованного понижения температуры в системе отопления в ночное время. При этом пропускная способность у терморегуляторов увеличивается по сравнению с расчетной величиной, т.к. отклонение температуры воздуха в помещении от расчетного значения становится более 2?С. Например, терморегуляторы настроены на 20? С, а в помещениях температура воздуха 15?С, тогда терморегулятор будет иметь kv для Хр=5?С. В этом случае, существует вероятность, что нарушится гидравлическое равновесие системы отопления и основная часть теплоносителя будет циркулировать, как правило, через ближайшие к насосу или элеватору гидравлические кольца, а дальние помещения не будут прогреваться вообще, что в итоге может привести к переохлаждению и даже замораживанию удаленных участков системы отопления. Поэтому желательно, чтобы пропускная способность терморегуляторов была ограничена на некотором, разумном уровне. Говоря о терморегуляторах Данфосс типа RTD-N для двухтрубных систем отопления, эта опасность не существует, т.к. фирмой были разработаны клапаны с характеристиками, имеющими ограничение на уровне Хр=3?С, и в случае дальнейшего падения температуры в помещении по отношению к настроечному значению на терморегуляторе пропускная способность клапана не увеличивается. Это и позволяет избежать гидравлического разрегулирования двухтрубной системы отопления. В однотрубных системах отопления эта опасность отсутствует из-за стабильности характеристик сопротивления, которые имеет узел обвязки прибора отопления с замыкающим участком.

Гистерезис

В рекламных проспектах, инструкциях по монтажу и эксплуатации многих фирм-производителей РТ часто приводится графическая зависимость между цифрами, нанесенными на шкале терморегулятора, и желаемой температурой воздуха в помещении. При этом нет ссылок на то, что реально клапан начинает открываться или закрываться лишь тогда, когда температура воздуха в помещении превышает или не достигает установленного значения на несколько десятых градуса. Это происходит вследствие погрешности регулирования, называемой гистерезисом. С физической точки зрения, гистерезис вызван несовпадением характеристик открытия и закрытия терморегулятора, полученных при промежуточной температурной настройке.

Причиной возникновения гистерезиса у РТ является механическое трение движущихся частей терморегулятора.

Значение гистерезиса, нормируемое по EN 215, определяется для номинального расхода теплоносителя и не должно превышать 1 ?С. При заполнении сильфонов маслянистой жидкостью или ваксой/парафином, либо в случае конструктивного исполнения чувствительного элемента в виде поршня с сальником величина гистерезиса колеблется около 0,9...1 ?С. Значение гистерезиса у терморегуляторов с заполнением легко испаряющейся жидкостью колеблется от 0,3 (у лучших моделей) до 0,8...1,2?С (у большинства моделей РТ различных производителей). У терморегуляторов Данфосс гистерезис составляет 0,3...0,4?С, что является оптимальным для газонаполненных термостатических элементов.

При значениях гистерезиса от 0,6?С и более температура воздуха в помещении колеблется в пределах одного-двух градусов только под влиянием гистерезиса (без учета зоны пропорциональности Хр), что вызывает у потребителя температурный дискомфорт.

Постоянная времени терморегулятора

Отражает быстроту реагирования терморегулятора на изменение температуры воздуха в помещении. Она играет важную роль в достижении максимального энергосбережения и высокого уровня теплового комфорта.

Для объяснения сути постоянной времени рассмотрим такой пример. Допустим, что температура воздуха в помещении начала резко увеличиваться под влиянием внешних источников теплоты с 18?С до 22?С. Клапан терморегулятора при этом начинает закрываться. Постоянная времени представляет собой промежуток времени от момента начала повышения температуры воздуха в помещении до момента, когда конус клапана пройдет 63% пути, соответствующего этому изменению комнатной температуры. У терморегуляторов с газовым наполнением значение постоянной времени минимально. Так, значение постоянной времени газонаполненных терморегуляторов Данфосс (тип RTD) составляет 6...10 мин., что меньше по сравнению с РТ других фирм. При таких значениях постоянной времени терморегуляторы адекватно реагируют на 85% теплоты, поступающей от посторонних источников в помещение. Для сравнения, терморегуляторы с жидкостным заполнением реагируют на 80% теплоты, а с масляным или восковым на 75%.

Влияние температуры теплоносителя

Влияние температуры теплоносителя на работу терморегулятора зависит от его типа и установки на обвязке отопительного прибора. При расположении температурного датчика чувствительного элемента в головке терморегулятора конструктивно не удается полностью избежать непосредственного воздействия на него теплоты горячей воды.

На терморегуляторы с газовым заполнением влияние температуры теплоносителя незначительно, т.к. вещество, которым заполнен сильфон, всегда реагирует на самую холодную точку на поверхности силь-фона. Обычно эта точка располагается на самой отдаленной от корпуса клапана стенке сильфона, ориентированной в сторону помещения.

В терморегуляторах с масляным/восковым или жидкостным заполнением работа термостатической головки определяется средней температурой заполняющего чувствительный элемент вещества, что ведет к увеличению погрешности регулирования температуры помещения.

На терморегуляторы с выносным датчиком или с выносной термостатической головкой температура теплоносителя практически не оказывает влияния из-за удаленности термостатического датчика/головки от трубопровода и отопительного прибора.

Перепад давления

Качественное или количественное регулирование тепловой мощности системы отопления приводит к изменению перепада давления на клапане РТ. При этом происходит смещение фактической температурной настройки РТ (т.е. несоответствие ее шкале, нанесенной на головке РТ). Влияние перепада давления во многом зависит от формы и геометрических размеров конуса клапана. Например, для терморегуляторов Данфосс со специально подобранной (профилированной) формой конуса, используемых в насосных системах отопления, в среднем, при изменении перепада давления на 0,1 атм (104 Па), смещение температуры от заданного значения составляет всего лишь 0,1 ?С. Обычные колебания перепада давления теплоносителя в таких системах ? 0,05...0,3-атмм. Для обеспечения стабильности перепада давления на стояках либо приборных ветках и, соответственно, на термостатических клапанах, рекомендуется использовать автоматические мембранные балансировочные клапаны. Фирма Данфосс выпускает для этих целей автоматические балансировочные клапаны типа ASV-P.

Большие значения перепада давления теплоносителя, более 0,4 атм, могут привести к возникновению шума в клапане терморегулятора. Для снижения этого эффекта Данфосс предлагает клапаны с профилированными внутренними поверхностями. За счет этого, удается снизить шумовые характеристики клапанов до 30 дБ, что является важным при выборе РТ.

Изменение давления теплоносителя в трубопроводе незначительно влияет на работу терморегулятора. Вследствие пропорционального воздействия на противоположные стороны клапана оно практически взаимокомпенсируется. С этой точки зрения не имеет значения, где вы применяете терморегулятор ? в коттедже или в небоскребе. Важным параметром является перепад давления на клапане.