Zawory termostatyczne

Zawory termostatyczne zapewniają komfort cieplny w pomieszczeniach. Jednak nowoczesne urządzenia tego typu pełnią szereg dodatkowych funkcji. Nieco inne zadanie mają z kolei termostatyczne zawory mieszające.

Fot. 1. Nowoczesne głowice pozwalają zadbać o komfort i ekonomię ogrzewania. Wyświetlacz i łatwa obsługa pozwalają na regulację temperatury ręcznie na termostacie lub z dowolnego miejsca za pomocą bezpłatnej aplikacji na Androida i iOS. Fot. DANFOSSFot. 1. Nowoczesne głowice pozwalają zadbać o komfort i ekonomię ogrzewania. Wyświetlacz i łatwa obsługa pozwalają na regulację temperatury ręcznie na termostacie lub z dowolnego miejsca za pomocą bezpłatnej aplikacji na Androida i iOS. Fot. DANFOSS

Typowy zawór termostatyczny może być regulowany w zakresie od 7 do 28°C. Niejednokrotnie zastosowane znajdują zawory termostatyczne wykonane w wersji wzmocnionej wykorzystywane chociażby w miejscach wymagających zabezpieczenia przed niepowołaną zmianą nastaw. Zarówno montaż jak i demontaż zaworu wykorzystuje specjalny uchwyt dociągający i klucz, natomiast regulacja nastawy odbywa się za pomocą przyrządu odblokowującego. W stanie zablokowanym wskaźnik nastaw jest ukryty. Niektóre wersje zaworów mają powierzchnię chromowaną.

Zasada działania

Zawór wyposażony w głowicę termostatyczną reguluje temperaturę w efekcie zmiany przepływu czynnika roboczego przez grzejnik. W typowym urządzeniu przewiduje się pokrętło nastawy, czujnik cieczowy, trzpień bezpiecznika, złączkę oraz dławik zaworu. Oprócz tego w konstrukcji zaworu można znaleźć sprężynę powrotną, grzybek, korpus oraz złączkę zaciskową. W momencie wzrostu temperatury w pomieszczeniu czujnik cieczowy, poprzez bezpiecznik działa za pomocą trzpienia na grzybek zaworu. Efekt jest taki, że zmniejsza się przepływ czynnika roboczego w grzejniku a temperatura w pomieszczeniu obniża się. Jeżeli wartość temperatury zmaleje to przepływ czynnika grzewczego zostanie zwiększony i temperatura wzrośnie. Dzięki skali na pokrętle regulacyjnym użytkownik może ustawić oczekiwaną temperaturę. Numery na skali odpowiadają orientacyjnej wartości zadanej temperatury.

Siłowniki i termostaty pokojowe

Fot. 2. Zawory termostatyczne mogą pracować w kilku trybach. Fot. HERZFot. 2. Zawory termostatyczne mogą pracować w kilku trybach. Fot. HERZ

Interesujące rozwiązanie stanowią siłowniki sterujące położeniem głowicy, dzięki czemu zyskuje się system zdalnego sterowania zaworem zarówno w sposób centralny jak i rozproszony. Wartość temperatury można regulować w zakresie od 5°C do 30°C. Tzw. „przyciski obecności” umożliwią łatwe obniżenie temperatury pod nieobecność domowników. W zależności od wersji siłowniki są zasilane napięciem 24 VDC lub 230 VAC. Można wybrać pomiędzy trybami pracy – chłodzeniem, obniżaniem temperatury, ogrzewaniem.
W systemach zdalnego sterowania zastosowanie znajdują również specjalne termostaty pokojowe, które można montować na ścianie lub w puszkach rozdzielczych. Dokładna regulacja jest uzyskana poprzez termiczne sprzężenie zwrotne. Termostaty pokojowe mierzą temperaturę powietrza w pomieszczeniach a następnie porównują ją z wartością zadaną. Wartości różnic są przetwarzane na sygnał elektryczny po czym przesyłane do siłownika. Siłowniki z zaworami termostatycznymi łączy się specjalnymi adapterami, stąd też wybierając poszczególne elementy zdalnego nadzoru należy zwrócić uwagę na jednolity sygnał sterujący. Zazwyczaj jest to interfejs pętli napięciowej 0-10 V, przy czym niektóre systemy współpracują ze sterownikiem wykorzystującym pętlę prądową 4-20 mA lub 0-20 mA. Nowoczesne siłowniki cechuje cicha praca i niski poziom zapotrzebowania na energię elektryczną. Obudowy najczęściej wykonuje się z tworzywa sztucznego. To właśnie w obudowie znajduje się napęd, przekładnia, układ detekcji skoku i system sterowania mikroprocesorem. Określoną pozycję utrzymuje przekładnia samohamowna. Kabel elektryczny bardzo często ma wzmocnioną osłonę.

Systemy bezprzewodowe

Fot. 3. Zawory termostatyczne cechują ciekawe walory estetyczne. Fot. HERZFot. 3. Zawory termostatyczne cechują ciekawe walory estetyczne. Fot. HERZ

Na rynku oferowane są systemy sterowania zaworami termostatycznymi wykorzystujące bezprzewodowy przesył informacji. W takich rozwiązaniach kabel łączący sterownik z siłownikiem jest zbędny. Niektóre głowice termostatyczne mają wyświetlacz. Silnik napędzający siłownik jest napędem krokowym. Wysłanie sygnału do siłownika poprzedza pomiar temperatury z uwzględnieniem parametrów realizowanego programu sterującego.
Termostat wykonuje pomiar temperatury w dwóch punktach przy wykorzystaniu modelu regulacji PID (proporcjonalno-całkująco-różniczkujący). Jako zalety takiego rozwiązania, w porównaniu z zaworami wykorzystującymi proporcjonalny model regulacji, należy wymienić wyeliminowanie stosunkowo dużego odchylenia temperatury utrzymywanej od wartości nastawy.
Można skorzystać również z programów gotowych uwzględniających dobowy cykl przebywania użytkowników budynku. Jednak w razie potrzeby program dostosowuje się do indywidualnych wymagań użytkowników. Np. do utrzymania w pomieszczeniu stałej temperatury służy tryb pracy komfortowej. Z kolei chcąc obniżyć temperaturę w porze nocnej wystarczy wybrać tryb nocny. Przydatne rozwiązanie stanowi tryb ekonomiczny odpowiedzialny za obniżenie temperatury podczas dnia.

Dobór

Na etapie wyboru odpowiedniego zaworu termostatycznego należy pamiętać aby miał on odpowiednią wydajność względem instalacji. Zawór mający zbyt duży zapas przepływu może działać na zasadzie włącz/wyłącz bez realizacji regulacji proporcjonalnej. Z kolei dobór zaworu o zbyt małej wydajności spowoduje zbyt mały przepływ. W efekcie czynnik grzewczy ulegnie dławieniu i dojdzie do nadmiernego spadku ciśnienia na zaworze termostatycznym. Skutkiem będzie również wzrost zapotrzebowania pompy obiegowej na energię elektryczną i wystąpienie szumów. Oprócz tego zawór termostatyczny o zbyt małej wydajności może ograniczyć moc grzewczą grzejnika. Niejednokrotnie za pomocą kryzy dobiera się odpowiednią nastawę wstępną celem kompensacji niedopasowania zaworów termostatycznych.

Montaż

Fot. 4. Sterowanie głowicami termostatycznymi Danfoss Link™ Connect przez aplikację Link™ App możliwe jest zawsze i z dowolnego miejsca. Fot. DANFOSSFot. 4. Sterowanie głowicami termostatycznymi Danfoss Link™ Connect przez aplikację Link™ App możliwe jest zawsze i z dowolnego miejsca. Fot. DANFOSS

Przy instalacji głowicy termostatycznej należy pamiętać o jej zamontowaniu w pozycji wskazanej przez producenta. Ważne jest przy tym aby powietrze swobodnie przepływało przez zawór a głowica nie była zasłonięta. W niektórych aplikacjach może się sprawdzić głowica z czujnikiem wyniesionym, gdzie połączenie czujnika z zaworem wykorzystuje kapilarę. Nie można również uszkodzić, przebić oraz załamać kapilary.
Jeżeli przez dłuższy czas w pomieszczeniach nikt nie przebywa to głowicę należy ustawić w pozycji przeciwzamarzaniowej. Odpowiada to temperaturze wynoszącej ok. 5°C. Z kolei poza sezonem grzewczym głowicę ustawia się w pozycji maks. otwarcia.
Oprócz tego w wielu obiektach montowane są głowice z zabezpieczeniami przeciwkradzieżowymi. Dodatkową ochronę zapewnia specjalna obudowa mocowana poprzez śruby o odpowiedniej konstrukcji główki. Zabezpieczenie mogą stanowić również specjalne pierścienie. Dla ograniczenia temperatury głowicę przekręca się do pozycji całkowicie otwartej i odblokowuje pierścień, odsuwając go przy użyciu śrubokrętu. Po wykonaniu tych czynności głowicę przekręca się do nowej pozycji maksymalnego otwarcia i obraca pierścień po czym ponownie go blokuje.

Z myślą o automatyce budynkowej

Specjalne głowice termostatyczne oferuje się pod kątem pracy w systemach automatyki budynkowej. Na obudowie urządzenia do dyspozycji są przyciski sterowania lokalnego umożliwiające ustawianie żądanej wartości temperatury. Oprócz tego głowica może być sterowana poprzez odpowiednie urządzenia automatyki budynkowej. Typowe urządzenie tego typu ma zasięg transmisji do 30 m.
W głowicach termostatycznych pracujących samodzielnie w trybie funkcji „otwarte okno” termostat obniża temperaturę w czasie wietrzenia (np. na 15 m). Z kolei tryb „zabezpieczenie przed mrozem” zapewnia ochronę poprzez utrzymywanie minimalnej temperatury w pomieszczeniach w przypadku wystąpienia ujemnych temperatur. Można również ustawić przerwy w ogrzewaniu, blokadę obsługi, temperaturę komfortową i obniżoną, realizowanie funkcji urlopu czy program tygodniowy.

Czterodrogowe termostatyczne zawory mieszające

Fot. 5. Obudowy zaworów termostatycznych mają różne kształty, które z łatwością można dopasować do rodzaju grzejnika. Fot. HERZFot. 5. Obudowy zaworów termostatycznych mają różne kształty, które z łatwością można dopasować do rodzaju grzejnika. Fot. HERZ

Specjalne termostatyczne zawory mieszające znajdują zastosowanie w ochronie źródła ciepła przez zbyt niską temperaturą powrotu, zwłaszcza pod kątem zabezpieczania kotłów na paliwa stałe. Element termostatyczny znajdujący się w zaworze odpowiada za właściwe położenie grzybka regulującego przepływem w kierunku zasilania instalacji oraz w przewodzie by-pass. Jeżeli kocioł grzewczy zacznie się uruchamiać to czynnik roboczy przepływa przez krótki obieg, dzięki czemu następuje szybki wzrost temperatury w kotle. Wraz z uzyskaniem przez czynnik roboczy temperatury zadanej termostat zaworu samoczynnie spowoduje zmianę położenia grzybka a woda powracająca z instalacji będzie mieszała się cieczą w przewodzie by-pass. Tym sposobem rozpoczyna się ładowanie układu. Do ponownego zamknięcia przewodu by-pass dojdzie jeżeli temperatura cieczy, która powraca do kotła przekroczy nastawioną temperaturę o około 10°C. Woda będzie więc przepływała z instalacji bezpośrednio do kotła.
Oferowane na rynku termostatyczne zawory czterodrogowe mogą pracować w systemach grzewczych wykorzystujących jako ciecz roboczą wodę oraz roztwór wody i glikolu (50%). Ciśnienie instalacji nie powinno przekraczać 16 bar przy temperaturze czynnika roboczego 5 – 100°C. Zawory są dostępne z nastawami 45, 55, 60 i 70°C, zatem dobiera się je ściśle pod kątem konkretnej instalacji.

Podsumowanie

Dzięki zaworom i głowicom termostatycznym zyskuje się przede wszystkim komfort cieplny w pomieszczeniach oraz oszczędność energii. Najprostsze głowice mają wbudowany czujnik temperatury. Oprócz tego na głowicę składa się regulator i siłownik.
Niejednokrotnie zastosowanie znajdują głowice z czujnikiem zdalnym, gdzie część cieczy, która jest czuła na zmiany temperatury umieszcza się w czujniku zdalnym. Ciecz przez rurkę kapilarną działa na głowicę termostatyczną. Osobną grupę stanowią głowice termostatyczne sterowane za pomocą siłownika i urządzenia sterującego takiego jak np. termostat pokojowy.
Z kolei czterodrogowe termostatyczne zawory mieszające znajdują zastosowanie przy ochronie przed zbyt niską temperaturą powrotu w kotłach na paliwa stałe.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here