Como regular a temperatura do radiador: uma visão geral dos dispositivos termostáticos modernos

Tipos de cabeças térmicas e o princípio de sua operação

Thermoheads são válvulas de fechamento e controle.

Existem três tipos de cabeças termostáticas:

• manual;
• mecânico;
• eletrônico.

As funções são as mesmas em todos, mas os métodos de implementação diferem. Dependendo do último parâmetro, eles têm capacidades diferentes.

O que são cabeças térmicas manuais?

Por design, as cabeças termostáticas duplicam uma torneira padrão.Ao girar o regulador, você pode ajustar o volume de refrigerante transportado pela tubulação.

Ao ajustar o termostato apenas 1° mais baixo, você pode economizar 6% ao ano em sua conta anual de eletricidade

Eles são montados em vez de válvulas de esfera em lados opostos do radiador. Eles são confiáveis ​​e baratos, mas terão que ser controlados manualmente, e girar a válvula a cada vez, confiando apenas em seus sentimentos, não é muito confortável. Basicamente, essas cabeças térmicas são instaladas em baterias de ferro fundido.

Trocar a haste da válvula várias vezes ao dia soltará o volante da válvula. Como resultado, a cabeça térmica falhará rapidamente.

Características das cabeças térmicas mecânicas

As cabeças térmicas do tipo mecânico têm um design mais complexo e mantêm a temperatura definida no modo automático.

No centro do dispositivo está um fole na forma de um pequeno cilindro flexível. Dentro dele há um agente de temperatura na forma líquida ou gasosa. Como regra, tem um alto valor do coeficiente de expansão térmica.

Assim que o indicador de temperatura definido excede a norma, sob a influência do ambiente interno, que aumentou muito de volume, a haste começa a se mover.

Como resultado, a seção transversal do canal de passagem da cabeça térmica se estreita. Neste caso, o rendimento da bateria diminui e, consequentemente, a temperatura do líquido de arrefecimento para os parâmetros definidos.

À medida que o líquido ou gás no fole esfria, o cilindro perde seu volume. A haste sobe, aumentando a dose de refrigerante que passa pelo radiador. Este último aquece gradualmente, o equilíbrio do sistema é restaurado e tudo recomeça.

Um resultado positivo será apenas quando houver termostatos em todas as salas e em cada radiador.

Dispositivos de fole cheios de líquido são mais populares. Embora os gases tenham uma reação mais rápida, a tecnologia para sua produção é bastante complicada, e a diferença na precisão da medição é de apenas 0,5%.

Um regulador mecânico é mais conveniente de usar do que um manual. Ele é totalmente responsável pelo microclima na sala. Existem muitos modelos de tal válvula térmica, que diferem entre si na forma como o sinal é dado.

A cabeça termostática está montada de forma a ficar orientada para a divisão. Isso aumentará precisão de medição de temperatura.

Se não houver condições para tal instalação, monte termostato com sensor remoto. Está ligado à cabeça térmica por um tubo capilar com um comprimento de 2 a 3 m.

A conveniência de usar um sensor remoto deve-se às seguintes circunstâncias:

1. O aquecedor é colocado em um nicho.
2. O radiador tem uma dimensão de profundidade de 160 mm.
3. A cabeça térmica está escondida atrás das persianas.
4. A grande largura do peitoril da janela acima do radiador, apesar de a distância entre ele e a parte superior da bateria ser inferior a 100 mm.
5. O dispositivo de balanceamento está localizado verticalmente.

Todas as manipulações com o radiador serão realizadas com foco na temperatura da sala.

Qual é a diferença entre as cabeças térmicas eletrônicas?

Como, além da eletrônica, esse termostato possui baterias (2 peças), é maior que os anteriores em tamanho. A haste aqui se move sob a influência do microprocessador.

Esses dispositivos têm uma ampla gama de funções adicionais. Assim, eles podem definir a temperatura por hora - à noite estará mais frio na sala e pela manhã a temperatura aumentará.

É possível programar indicadores de temperatura para dias individuais da semana. Sem reduzir o nível de conforto, você pode economizar significativamente no aquecimento de sua casa.

Embora as baterias tenham carga suficiente para durar vários anos, elas ainda precisam ser monitoradas. Mas a principal desvantagem não é essa, mas o alto preço das cabeças térmicas eletrônicas.

A foto mostra uma cabeça térmica com uma versão remota do sensor. Limita a temperatura ao valor definido. Ajuste possível de 60 a 90°

Se uma tela decorativa for instalada no radiador, a cabeça térmica será inútil. Neste caso, você precisará de um regulador com um sensor que registre a temperatura externa.

Instalação da válvula

Os controladores de temperatura podem ser instalados tanto na entrada do radiador quanto na saída - isso não afetará a eficiência do dispositivo de forma alguma. No entanto, antes de instalar o dispositivo, você precisa descobrir como o termostato funciona na bateria e estudar vários parâmetros que afetam a funcionalidade e o desempenho do dispositivo.

Em particular, durante a instalação, você precisa pensar em que altura o dispositivo estará localizado - esse parâmetro é uma das principais características dos termostatos. Todos os dispositivos desse tipo são configurados na fábrica e esse processo é realizado com a expectativa de que o termostato seja conectado ao coletor superior do radiador - e esta é uma altura de cerca de 60 a 80 cm acima do piso.

Obviamente, esta opção não pode ser usada se os radiadores foram instalados usando o método de conexão inferior.Para resolver esse problema, existem três soluções - encontre uma torneira com um termostato montado na parte inferior para radiadores, instale um sensor remoto ou ajuste independentemente a cabeça termostática. A configuração do regulador não é particularmente difícil, e a tecnologia para esse processo geralmente é descrita na documentação anexada ao dispositivo.

Um ponto especial é a questão de como instalar corretamente um termostato em uma bateria em um prédio de apartamentos. Com a fiação de tubo único, um elemento obrigatório do sistema será um bypass - um elemento estrutural localizado antes da bateria e conectando os dois tubos entre si. Na ausência de um desvio, ocorrerá um momento muito desagradável - o termostato alterará a temperatura de todo o riser. Obviamente, esse não é o objetivo perseguido pela instalação de um termostato, e o valor de uma possível multa por tal impacto no aquecimento é muito significativo.

Opções para ajustar um radiador de aquecimento com cabeça térmica

O ajuste pode ser de dois tipos: quantitativo e qualitativo.

O princípio do primeiro método é alterar a temperatura alterando a quantidade de refrigerante que passa pelo radiador.

O segundo método envolve alterar a temperatura da água diretamente no sistema. Para fazer isso, uma unidade de mistura com um sifão preenchido com um meio sensível à temperatura é instalada na sala da caldeira. Este meio pode ser preenchido com líquido ou gás.

A variante com meio líquido é fácil de fabricar, mas é mais lenta que a gasosa.A essência de ambas as opções é a seguinte: quando aquecido, o meio de trabalho se expande, o que leva ao alongamento do sifão. Como resultado, um cone especial dentro dele se move e reduz o tamanho da seção da válvula. Isso leva a uma redução na taxa de fluxo do refrigerante. No processo de resfriamento de ar interno corre ao contrário.

Recursos de personalização

Para que a válvula termostática do radiador funcione corretamente, ela deve ser pré-configurada. É necessário ligar o aquecimento da sala e fechar as portas e janelas. Um termômetro é colocado em um determinado ponto, após o qual as configurações são feitas. O esquema de configuração do dispositivo é o seguinte:

• Gire a cabeça térmica para a esquerda até que ela pare. Isso abrirá o fluxo do refrigerante.
• Esperando um aumento de temperatura de 5-6°C em comparação com o que estava na sala.
• Vire todo o caminho para a direita.
• Aguardando a temperatura cair para o original. Abertura gradual da válvula. Pare a rotação em caso de ruído positivo ou aquecimento do radiador.

A última posição definida é ideal e corresponde a uma temperatura confortável.

2 maneiras de ajustar os sistemas de aquecimento

Essencialmente, existem dois métodos para ajustar a temperatura.

1. Quantitativo. Este é um método de alterar a velocidade de movimento da água aquecida usando válvulas especiais ou uma bomba de circulação. De fato, limitamos o fornecimento de refrigerante ao sistema por meio de equipamentos de aquecimento.

O exemplo mais simples da implementação deste método é alterar a velocidade da bomba. Quanto mais frio, mais difícil a bomba trabalha e mais rápido ela move o refrigerante através do sistema de aquecimento.

1. Qualitativo.Este método envolve o ajuste da temperatura de todo o sistema no dispositivo de aquecimento (na caldeira, etc.)

O princípio de funcionamento da cabeça térmica para um radiador de aquecimento

A tarefa do termostato é controlar o aquecimento da bateria quando a temperatura do ar na sala muda.

O princípio de funcionamento da cabeça térmica:

1. O ar aquecido atua na composição, inicia-se a expansão do fole.
2. Devido à estrutura ondulada, a própria capacidade também aumenta em volume.
3. A expansão aciona a haste, que gradualmente limita a passagem do refrigerante para o radiador.
4. O rendimento diminui, a temperatura do radiador de aquecimento cai.
5. O aquecimento é enfraquecido, o ar esfria.
6. O resfriamento faz com que o fole se contraia, retornando a haste à sua posição original.
7. O fornecimento de refrigerante é retomado com a mesma força.

Tipos de cabeças térmicas

1. Com termopar interno.
2. Com sensor de temperatura remoto.
3. Com regulador externo.
4. Eletrônico (programável).
5. Anti-vândalo.

Termostato convencional para radiadores de aquecimento com sensor interno é aceito para instalação se for possível posicionar seu eixo horizontalmente para que o ar ambiente circule livremente ao redor do corpo do dispositivo, conforme mostrado na figura:

Se a montagem horizontal da cabeça não for possível, é melhor comprar um sensor de temperatura remoto completo com um tubo capilar de 2 m de comprimento. É a essa distância do radiador que este dispositivo pode ser colocado conectando-o ao muro:

Além da montagem vertical, existem outras razões objetivas para comprar um sensor remoto:

• radiadores de aquecimento com controlador de temperatura estão localizados atrás de cortinas grossas;
• nas imediações da cabeça térmica existem tubos com água quente ou existe outra fonte de calor;
• a bateria está sob um peitoril de janela largo;
• o termoelemento interno entra na zona de tiragem.

Em salas com altos requisitos internos, as baterias geralmente ficam escondidas sob telas decorativas feitas de vários materiais. Nesses casos, o termostato que caiu sob a caixa registra a temperatura do ar quente acumulado na zona superior e pode bloquear completamente o refrigerante. Além disso, o acesso ao controle da cabeça é completamente fechado. Nesta situação, a escolha deve ser feita em favor de um regulador externo combinado com um sensor. As opções para sua colocação são mostradas na figura:

Os termostatos eletrônicos com display também vêm em dois tipos: com unidade de controle integrada e removível. Este último difere porque a unidade eletrônica é desconectada da cabeça térmica, após o que continua a funcionar normalmente. O objetivo desses dispositivos é ajustar a temperatura da sala de acordo com a hora do dia, de acordo com o programa. Isso permite reduzir a potência de aquecimento durante o horário de trabalho quando não há ninguém em casa e em outros casos semelhantes, o que leva a uma economia de energia adicional.

Controle de servo motor usando AVR ATmega16

Como um motor de passo, o servo motor não precisa de nenhum driver externo, como ULN2003 ou L293D. Para controlá-lo, você precisa apenas de um sinal de modulação PWM, que é fácil de gerar usando um microcontrolador da família AVR. O torque do servo motor usado em nosso projeto é de 2,5 kg/cm, portanto, se você precisar de mais torque, precisará usar um servo motor diferente.

Nos princípios gerais de operação dos servomotores, já descobrimos que o servomotor espera que um pulso chegue a cada 20 ms, e o ângulo de rotação do servomotor dependerá da duração do pulso positivo.

Para gerar os pulsos que precisamos, usaremos o Timer 1 do microcontrolador Atmega16. O microcontrolador é capaz de operar a uma frequência de 16 MHz, mas usaremos uma frequência de 1 MHz, pois em nosso projeto será suficiente para que o microcontrolador lide com as funções atribuídas a ele. Definimos o prescaler para 1, ou seja, obtemos uma escala de 1 MHz / 1 = 1 MHz. O temporizador 1 será usado no modo PWM rápido (ou seja, Modo PWM Rápido), ou seja, no modo 14 (Modo 14). Você pode usar vários modos de temporizador para gerar a sequência de pulso que você precisa. Você pode encontrar mais informações sobre isso na folha de dados oficial do Atmega16.

Para usar o Timer 1 no modo PWM rápido, precisamos do valor TOP do registrador ICR1 (Input Capture Register1). Você pode encontrar o valor TOP usando a seguinte fórmula:

fpwm = fcpu / n x (1 + TOP) Esta expressão pode ser simplificada para o seguinte:

TOP = (fcpu / (fpwm x n)) - 1 onde N = fator de divisão do pré-escalador fcpu = frequência do processador fpwm = frequência de pulso de entrada do servomotor, que é 50 Hz

Ou seja, devemos substituir os seguintes valores de variáveis ​​na fórmula acima: N = 1, fcpu = 1MHz, fpwm = 50Hz.

Substituindo tudo isso, obtemos ICR1 = 1999.

Isso significa que, para atingir o nível máximo, ou seja, 1800 (rotação do eixo do servomotor em 180 graus), é necessário que ICR1 = 1999.

Para uma frequência de 16 MHz e um fator de divisão do pré-escalador de 16, obtemos ICR1 = 4999.

Regras para escolher uma cabeça termostática

É necessário escolher um dispositivo levando em consideração as características do sistema de aquecimento e sua instalação. Com base nisso, o controle de temperatura é usado válvula e cabeça termostática para radiadores. Ao mesmo tempo, eles podem ser combinados de diferentes maneiras.

Por exemplo, para sistemas de tubo único, é melhor usar válvulas com alta capacidade. Elementos semelhantes são adequados para sistemas de dois tubos com circulação natural do meio de trabalho. Para sistemas de dois tubos com movimento forçado do refrigerante, a melhor opção seria instalar uma cabeça térmica nos radiadores, o que permite ajustar o rendimento.

A escolha da cabeça térmica para o radiador também deve ser abordada com responsabilidade. As opções mais comuns são:

• Com termoelemento instalado no interior.
• Programável.
• Com sensor de temperatura externo.
• Anti-vândalo.
• Com regulador externo.

A opção clássica pode ser chamada de termostato, que possui um sensor interno e está localizado horizontalmente. Não é recomendado conectar a cabeça térmica ao radiador na posição vertical. Neste caso, o aumento do calor pode fazer com que o termostato funcione incorretamente.

Se não for possível instalar a cabeça térmica horizontalmente em um radiador de aquecimento, um sensor externo com um tubo capilar especial é montado adicionalmente.

Princípio da válvula

A válvula com cabeçote térmico foi projetada para manter a temperatura definida off-line.O dispositivo funciona com o princípio de compressão-expansão de um gás ou líquido, dependendo do ambiente. O termostato pode ser embutido ou colocado remotamente.

A válvula termostática possui um fole - um recipiente móvel corrugado, que é preenchido com um agente sensível à temperatura. Quando o ar ambiente é aquecido, o agente aumenta de volume e pressiona o cone de fechamento da válvula, iniciando seu fechamento. Durante o resfriamento, ocorre o processo inverso - o agente esfria, o fole diminui de volume e a válvula se abre.

É feita uma distinção entre fole de gás e líquido. Os agentes de gás são mais sensíveis às mudanças ambientais, mas são mais caros e mais difíceis de fabricar. Os líquidos são menos sensíveis, mas mais baratos. A diferença na precisão do controle de temperatura é de cerca de 0,5 graus, o que não é significativo.

Como regular as baterias de aquecimento

Para entender como a temperatura é ajustada, vamos lembrar como funciona um radiador de aquecimento. É um labirinto de tubos com diferentes tipos de aletas para aumentar a transferência de calor. A água quente entra na entrada do radiador, passando pelo labirinto, aquece o metal. Isso, por sua vez, aquece o ar circundante. Devido ao fato de que nos radiadores modernos as aletas têm uma forma especial que melhora o movimento do ar (convecção), o ar quente se espalha muito rapidamente. Com o aquecimento ativo, um fluxo perceptível de calor vem dos radiadores.

Esta bateria está muito quente. Neste caso, o regulador deve ser instalado

De tudo isso, conclui-se que, alterando a quantidade de refrigerante que passa pela bateria, é possível alterar a temperatura da sala (dentro de certos limites).É isso que os acessórios correspondentes fazem - válvulas de controle e termostatos.

Devemos dizer imediatamente que nenhum regulador pode aumentar a transferência de calor. Eles apenas abaixam. Se o quarto estiver quente - coloque-o, se estiver frio - essa não é sua opção.

A eficácia da mudança de temperatura das baterias depende, em primeiro lugar, de como o sistema é projetado, se há uma reserva de energia para dispositivos de aquecimento e, em segundo lugar, de quão corretamente os próprios reguladores são selecionados e instalados. Um papel significativo é desempenhado pela inércia do sistema como um todo e pelos próprios dispositivos de aquecimento. Por exemplo, o alumínio aquece e esfria rapidamente, enquanto o ferro fundido, que tem uma grande massa, muda de temperatura muito lentamente. Portanto, com o ferro fundido, não adianta mudar alguma coisa: é muito tempo para esperar o resultado.

Opções para conectar e instalar válvulas de controle. Mas para poder reparar o radiador sem parar o sistema, uma válvula de esfera deve ser instalada antes do regulador (clique na imagem para aumentar seu tamanho)

2 Como configurar o aquecimento em uma casa particular características e nuances

As redes de aquecimento de casas particulares e residências em prédios de apartamentos diferem muito. Em um edifício residencial separado, apenas fatores internos podem afetar a operação do fornecimento de calor - problemas de aquecimento autônomo, mas não falhas no sistema geral. Na maioria das vezes, as sobreposições ocorrem devido à caldeira, cuja operação é afetada por sua potência e pelo tipo de combustível usado.

Configuração de aquecimento

As possibilidades e métodos de ajuste do aquecimento doméstico dependem de vários fatores, dos quais os mais significativos são os seguintes:

1. 1. Material e diâmetro do tubo.Quanto maior a seção transversal da tubulação, mais rápido o aquecimento e a expansão do refrigerante.
2. 2. Características dos radiadores. É possível regular os radiadores normalmente apenas se estiverem devidamente ligados às tubagens. Com a instalação adequada durante a operação do sistema, será possível controlar a velocidade e o volume de água que passa pelo dispositivo.
3. 3. A presença de unidades de mistura. As unidades de mistura em sistemas de dois tubos permitem reduzir a temperatura do refrigerante misturando fluxos de água fria e quente.

A instalação de mecanismos que permitem regular confortavelmente e com sensibilidade a pressão e a temperatura no sistema deve ser prevista nas etapas de projeto de uma nova comunicação autônoma. Se tal equipamento for instalado sem cálculos preliminares em um sistema já em funcionamento, sua eficiência pode ser significativamente reduzida.

Montagem

O servo é instalado no conjunto do manifold acabado de acordo com o seguinte esquema:

• O dispositivo é montado em qualquer posição, independentemente de ser normalmente fechado, aberto ou universal. Mas antes da primeira energização, o inversor deve estar no estado aberto.
• Verifique a compatibilidade da válvula e do atuador usando um modelo. Ele pode ser encontrado na caixa do dispositivo.
• O adaptador rosqueado (incluído) é montado na válvula. A instalação correta é confirmada ao encaixar a trava.

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Não são necessárias ferramentas adicionais para montar a unidade. Além disso, em uma conexão rosqueada, não há necessidade de usar nenhum material de vedação. A conexão elétrica do acionamento deve ser realizada de acordo com o esquema fornecido pelo fabricante.Ele pode ser encontrado no manual do usuário. Para desmontar o servoconversor, é necessário pressionar seu corpo lateralmente e puxá-lo para cima. Isso desconectará o dispositivo do adaptador.

Esquema de equipamentos para aquecimento por piso radiante

Como aumentar a dissipação de calor das baterias

Se é possível aumentar a transferência de calor do radiador depende de como foi calculado e se há uma reserva de energia. Se o radiador simplesmente não puder produzir mais calor, qualquer meio de ajuste não ajudará aqui. Mas você pode tentar mudar a situação de uma das seguintes maneiras:

• Primeiro de tudo, verifique se há filtros e tubos entupidos. Bloqueios não são encontrados apenas em casas antigas. Eles são mais frequentemente observados em novos: durante a instalação, vários tipos de detritos de construção entram no sistema, que, quando o sistema é inicializado, obstrui os dispositivos. Se a limpeza não deu resultados, procedemos a medidas drásticas.
• Aumente a temperatura do líquido de arrefecimento. Isso é possível no aquecimento individual, mas é muito difícil, quase impossível, com aquecimento centralizado.

A principal desvantagem dos sistemas regulados é que eles exigem uma certa reserva de energia para todos os dispositivos. E estes são fundos adicionais: cada seção custa dinheiro. Mas não é uma pena pagar pelo conforto. Se o seu quarto está quente, a vida não é uma alegria, como num quarto frio. E as válvulas de controle são uma saída universal.

Existem muitos dispositivos que podem alterar a quantidade de refrigerante que flui pelo aquecedor (radiador, registro). Existem opções muito baratas, existem aquelas que têm um custo decente. Disponível com ajuste manual, automático ou eletrônico. Vamos começar com o mais barato.

Tipos de válvulas termostáticas para radiadores de aquecimento

Três tipos de cabeças termostáticas podem ser usados ​​em termostatos:

• manual;
• Mecânico;
• Eletrônico.

Qualquer regulador de calor na bateria é usado para resolver os mesmos problemas, mas existem algumas diferenças em seu uso, então vale a pena considerar cada um deles com mais detalhes e descobrir como reduzir o aquecimento da bateria usando um ou outro dispositivo.

Cabeças de mão

Cabeças termostáticas com controle manual, de acordo com o princípio de operação, repetem completamente uma torneira convencional - girar o regulador afeta diretamente a quantidade de refrigerante que passa pelo dispositivo. Como regra, esses reguladores são instalados em ambos os lados do radiador em vez de válvulas de esfera. A mudança de temperatura do transportador de calor é realizada manualmente.

As cabeças termostáticas manuais são os dispositivos mais simples e confiáveis, distinguindo-se principalmente pelo seu baixo custo. Há apenas uma desvantagem - você precisa ajustar manualmente a válvula termostática do radiador, concentrando-se apenas nas sensações.

Conexão de servo

Antes de iniciar a instalação, é necessário estabelecer com qual termostato o servomotor irá trabalhar. Se apenas um circuito de água for controlado pelo termostato, é estabelecida uma conexão direta entre ambos os dispositivos por meio de condutores.

Se for usado o chamado termostato multizona, que controla várias seções ao mesmo tempo, sua conexão com cada servomotor é realizada através de um interruptor especial de piso radiante. Com sua ajuda, vários dispositivos são conectados e interconectados em um único circuito.

O interruptor desempenha não apenas uma função de conexão e distribuição, mas também serve como fusível.Se a posição de todas as válvulas de fechamento estiver fechada, o interruptor desligará automaticamente a alimentação da bomba de circulação. Isso é especialmente conveniente quando uma caldeira a gás automatizada autônoma participa da operação do piso radiante.

Piso aquecido a água é um tipo novo e moderno de aquecimento. Este sistema de aquecimento é instalado em várias instalações de fins residenciais e domésticos.

Os pisos aquecidos a água são um sistema de aquecimento bastante complexo, que consiste não apenas nos elementos de aquecimento dos tubos.

Inclui o corpo de distribuição mais importante - um coletor, que por sua vez também é equipado com vários dispositivos importantes, um dos quais é um servo acionamento para piso radiante.