Терморегуляторы для отопления: принципы работы и основы правильного монтажа. Термомайзеры — автоматические регуляторы температуры
Терморегуляторы — небольшие по размеру, но весьма практичные в быту устройства для контроля теплоотдачи. В зависимости от реальной потребности регуляторы температуры для батарей отопления увеличивают или сокращают объем теплоносителя. Согласитесь, это полезно и для самочувствия владельцев дома/квартиры, и для их кошельков.
Желающим приобрести терморегуляторы для оснащения радиаторов мы предлагаем ознакомиться с подробным описанием видов устройств регулировки отдачи тепла. Мы привели и сравнили их способы управления, принцип действия, стоимость, специфику монтажа. Наши рекомендации помогут выбрать оптимальную разновидность.
Представленную к рассмотрению информацию, собранную и систематизированную для будущих покупателей регуляторов тепла, мы дополнили наглядными фото-подборками, схемами, нормативными таблицами, видео.
Известно, что температура в разных комнатах дома не может быть одинаковой. Также необязательно постоянно поддерживать тот или иной температурный режим.
Например, в спальне ночью необходимо опускать температуру до 17-18 о С. Это положительно влияет на сон, позволяет избавиться от головных болей.
Галерея изображений
Оптимальная температура на кухне составляет 19 о С. Это связано с тем, что в помещении располагается много обогревательной техники, которая генерирует дополнительное тепло. Если в ванной комнате температура будет ниже 24-26 о С, то в помещении будет ощущаться сырость. Поэтому здесь важно обеспечить высокую температуру.
Если в доме предусмотрена детская комната, то ее температурный диапазон может меняться. Для ребенка до года потребуется температура 23-24 о С, для детей постарше достаточно будет 21-22 о С. В остальных комнатах температура может варьироваться от 18 до 22 о С.
Комфортный температурный фон подбирается в зависимости от назначения помещения и частично от времени суток
В ночное время можно понижать температуру воздуха во всех комнатах. Необязательно поддерживать высокую температуру в жилище в случае, если дом некоторое время будет пустовать, а также во время солнечных теплых дней, при работе некоторых электроприборов, генерирующих тепло и др.
В этих случаях установка термостата сказывается на микроклимате положительно — воздух не перегревается и не пересушивается.
Из таблицы видно, что в жилых комнатах в холодное время года температура должна составлять 18-23 о С. На лестничной площадке, в кладовой допустимы низкие температуры — 12-19 о С
Терморегулятор решает следующие проблемы:
- позволяет создавать определенный температурный режим в комнатах разного назначения;
- экономит ресурс котла, уменьшает количество расходных материалов для обслуживания системы (до 50%);
- появляется возможность без отключения всего стояка производить аварийное отключение батареи.
Следует помнить, что с помощью термостата невозможно повысить КПД батареи, увеличить ее теплоотдачу. Сэкономить на расходных материалах смогут люди с индивидуальной системой отопления. Жители многоквартирных домов с помощью термостата смогут лишь регулировать температуру в комнате.
Разберемся, какие существуют , и как сделать верный выбор оборудования.
Виды терморегуляторов и принципы работы
Терморегуляторы разделяют на три вида:
- механические , с ручной настройкой подачи теплоносителя;
- электронные , управляемые выносным термодатчиком;
- полуэлектронные , управляемые термоголовкой с сильфонным устройством.
Главное достоинство механических приборов — невысокая стоимость, простота в эксплуатации, четкость и слаженность в работе. Во время их эксплуатации нет необходимости использовать дополнительные источники энергии.
Модификация позволяет в ручном режиме регулировать , поступающего в радиатор, тем самым контролируя теплоотдачу батарей. Прибор отличается высокой точностью регулировки степени нагрева.
Существенный недостаток конструкции заключается в том, что в ней отсутствует разметка для регулировки, поэтому производить настройку агрегата придется исключительно опытным путем. С одним из методов балансировки мы ознакомимся ниже
Основные элементы регулятора механического типа — термостат и термостатический клапан
Механический терморегулятор состоит из следующих элементов:
- регулятора;
- привода;
- сильфона, заполненного газом или жидкостью;
Электронные термостаты — более сложные конструкции, в основе которого лежит программируемый микропроцессор. С его помощью можно задавать определенную температуру в комнате путем нажатия нескольких кнопок на регуляторе. Некоторые модели многофункциональны, пригодны для управления котлом, насосом, смесителем.
Строение, принцип работы электронного прибора практически не отличается от механического аналога. Здесь термостатический элемент (сильфон) имеет форму цилиндра, его стенки гофрированы. Он заполнен веществом, которое реагирует на колебания температуры воздуха в жилище.
По время повышения температуры происходит расширение вещества, в результате чего на стенки образуется давление, что способствует движению штока, который автоматически закрывает клапан. При движении штока проводимость клапана увеличивается или уменьшается. Если температура снижается, то рабочее вещество сжимается, в результате сильфон не растягивается, а клапан открывается, и наоборот.
Сильфон обладают высокой прочность, большим рабочим ресурсом, выдерживают сотни тысяч сжатий на протяжении нескольких десятков лет.
Основной элемент электронного регулятора — термодатчик. В его функции входит передача информации о температуре окружающей среды, в результате чего система генерирует необходимое количество тепла
Электронные терморегуляторые условно разделяют на:
- Закрытые терморегуляторы для радиаторов отопления не обладают функцией автоматического определения температуры, поэтому они настраиваются в ручном режиме. Отрегулировать возможно температуру, которая будет поддерживаться в комнате, и допустимые колебания температуры.
- Открытые термостаты можно запрограммировать. Например, при понижении температуры на несколько градусов режим работы может измениться. Также возможно настроить время срабатывания того или иного режима, отрегулировать таймер. Используются такие приборы преимущественно в промышленности.
Электронные регуляторы работают от батареек или специального аккумулятора, который идет в комплекте с зарядкой. Полуэлектронные регуляторы идеально подходят для бытовых целей. Они идут с цифровых дисплеем, который отображает температуру помещения.
Принцип действия полуэлектронных устройств для регулировки теплоотдачи радиатором позаимствован из механических моделей, поэтому его регулировка осуществляется вручную
Газонаполненные и жидкостные термостаты
При разработке регулятора в качестве термостатического элемента могут использовать вещество в газообразном или жидком состоянии (например, парафин). Исходя из этого, приборы делят на газонаполненные и жидкостные.
Парафин (жидкий или газообразный) обладает свойством расширяться под действием температуры. В результате масса давит на шток, к которому подсоединен клапан. Шток частично перекрывает трубу, через который проходит теплоноситель. Все происходит автоматически
Газонаполненные регуляторы обладают высоким сроком службы (от 20 лет). Газообразное вещество позволяет более плавно и четко регулировать температуру воздуха в жилище. Приборы идут с датчиком, которые определяет температуру воздуха в жилище.
Газовые сильфоны быстрее срабатывают на колебания температуры воздуха в помещении. Жидкостные же отличаются более высокой точность в передаче внутреннего давления на подвижные механизм. При выборе регулятора на основе жидкого или газообразного вещества ориентируются на качество и срок службы агрегата.
Жидкостные и газовые регуляторы могут быть двух типов:
- со встроенным датчиком;
- с дистанционным.
Если радиатор подключен к рабочей системе отопления, то из него следует слить воду. Сделать это можно с помощью шарового крана, запирающего вентиля или любого другого устройства, блокирующего подачу воды из общего стояка.
После этого открывают клапан батареи, располагающийся в области места поступления воды в систему, перекрывают все краны.
После того, как из батареи была устранена вода, ее необходимо продуть, чтоб убрать воздух. Также это можно сделать с помощью крана Маевского
На следующем этапе выполняют снятие адаптера. Перед процедурой пол застилают материалом, хорошо поглощающим влагу (салфетками, полотенцами, мягкой бумагой и т.д.).
В комнату помещают термометр, затем отворачивают клапан до упора. В этом положении теплоноситель заполнит радиатор полностью, а значит, теплоотдача прибора будет максимальной. Через некоторое время необходимо зафиксировать полученную температуру.
Далее необходимо повернуть головку до упора в обратную сторону. Температура начнет понижаться. Когда термометр покажет оптимальные для помещения значения, то клапан начинают открывать до тех пор, пока не послышится шум воды и не произойдет резкий нагрев. В этом случае вращение головки прекращают, фиксируя ее положение.
Выводы и полезное видео по теме
В видео наглядно показано, как настроить терморегулятор и внедрить его в систему отопления. В качестве примера взять автоматический электронный регулятор Living Eco от бренда Danfoss:
Выбрать терморегулятор можно исходя из собственных пожеланий и финансовых возможностей. Для бытовых целей идеально подойдет механической и полуэлектронный агрегат. Любители smart-техники могут отдать предпочтение функциональным электронным модификациям. Установить приборы также возможно без привлечения специалистов.
Каждый огородник или садовод мечтает иметь на своем участке теплицу. Теплица — своеобразная курортная зона, где растения чувствую себя хорошо не зависимо от погодных условий. А как приятно и полезно получить урожай салата, редиса ранней весной, когда на только появившихся проталинках появляется печеночница обыкновенная!
Естественно, для получения подобных результатов необходимо не только построить хорошую теплицу, но и поддерживать там оптимальную температуру. Важна температура воздуха и почвы.
Эти факторы влияют на впитываемость полезных элементов, влаги; качественные и количественные показатели урожая; возникновение разнообразных заболеваний.
Любой огородник должен понимать, что существует прямая связь между температурой воздуха, грунта внутри теплицы, возможным урожаем. Однако многие соседствующие культуры любят разные режимы влажности и температуры. Оптимизировав размещение культур в теплице, можно пользоваться весомой температурной разницей в различных её частях.
В теплице, как и в не защищенном грунте, имеются температурные суточные колебания. Слишком резкие, превышающие 4 – 8 °С, перепады негативно отражаются на росте, развитии растений, урожайности. Приводят к частым болезням и гибели культур. В зависимости от вида растения температура почвы и воздуха в теплице должна находиться на отметке 14 – 25 °С.
Установить счетчики и полагать, что экономия достигнута — заблуждение. Не стоит останавливаться на достигнутом! Изучив рынок энергосберегающего оборудования как следует, приходит понимание, что настоящая экономия начинается с установки термомайзера . Ведь этот прибор должен применяться в каждой системе отопления и горячего водоснабжения! Термомайзер – это автоматический регулятор температуры , как горячей воды, так и теплоносителя. Обустроив свою систему термомайзером, вы получаете возможность управления климатом в любом помещении и колоссальную экономию расхода горячей воды или теплоносителя, и как следствие — денег.
Как устроен термомайзер?
В состав термомайзера входит всего два компонента, это регулятор и электронное устройство управления. Первый компонент – регулятор, отвечает за автоматическое регулирование температуры подающейся воды для системы отопления или горячего водоснабжения. Второй компонент термомайзера – электронное устройство, в которое поступают данные с температурных датчиков, расположенных внутри и с наружи помещения, а так же на входе и на выходе теплоносителя. Полученные данные обрабатываются в соответствии с алгоритмом программы, производятся вычисления, по которым поступают команды уже непосредственно на регулятор.
Что умеют термомайзеры?
Выбирая различные программы, мы имеем возможность поддержания заданных температур воды и теплоносителя, графика системы отопления, регулировки температур обратного контура, теплоносителя в подающем трубопроводе по отклонению от заданной внутренней температуры помещения, регулировки при использовании таймера, отдельных режимов для праздников, выходных и ночи и ряда других опций. Термомайзеры оснащаются богатым функционалом и возможностями по экономии, от нас лишь требуется выбрать нужную модель, задать нужные данные и настроить режим.
Важной деталью в экономии является оснащение прибора уличным датчиком, особенно это актуально для весны, во время резких перепадов температуры ночи и дня. При мониторинге всей динамики перепадов, мы всегда имеем нужную нам температуру внутри помещения без перерасхода ресурсов и денег.
Какой термомайзер выбрать?
Выбирать термомайзер следует, отталкиваясь от имеющейся системы водоснабжения и отопления. Любая модель термомайзера позволит эффективно экономить теплоноситель и создаст необходимый микроклимат в помещении. В зависимости от типа регулятора, одни термомайзеры могут использоваться в системах общественных и административных зданий, другие будут более актуальны в открытой системе горячего водоснабжения и отопления, третий вид термомайзеров лучше применим в закрытых системах с насосным смешением, или как дополнительная опция в вентиляционных системах и системах кондиционирования. Самый влияющий фактор на экономию термомайзера – тип регулятора.
Наш завод изготавливает и поставляет весь модельный ряд следующих регуляторов температур:
термомайзер Р-2.Т, термомайзер Р-7.Т, термомайзер Р-8.Т, устройство управления Теплур и другиекомплектующие сверхэффективного энергосберегающего оборудования
. Вы можете обратиться за консультацией по вопросам подбора, приобретения, доставки, монтажа и настройке термомайзеров по указанным контактам на странице с товаром.
Сколько служат термомайзеры и как они эксплуатируются
По сроку службы термомайзеры практически вечны, но качество теплоносителя оказывает прямую зависимость на время жизни прибора. Учитывая реалии, термомайзер свободно проработает 15-20 лет. Наш завод изготавливает регуляторы из качественных металлов, таких как нержавейка, латунь и чугун, что положительно сказывается на долговечности и бесперебойной работе приборов. Это дает значительные преимущества перед импортными приборами – конкурентами, выполненными из углеродистой стали, производства Danfoss и др. Качество первичного Российского теплоносителя значительно уступает европейскому, на который и рассчитаны импортные термомайзеры, их эксплуатация в отечественных системах будет сопровождаться множеством проблем.
Термомайзеры в техническом обслуживании вовсе не прихотливы. В принципе, никакого технического обслуживания и не требуется. Достаточно один раз первоначально настроить регулятор. Рекомендуется делегировать установку профессионалам.
Выгода при установке термомайзера
Часто, при прохождении теплоносителем контура отопительной системы он не остывает и имеет достаточно высокую температуру, что бы задействовать ее повторно. Как раз это и осуществляется с помощью термомайзера. За счет вторичного использования теплоносителя, мы достигаем существенной экономии. Административные, жилые и общественные здания могут подключаться по этой схеме.
На время, когда мы не используем помещение, например, в выходные или праздники, можно выставить минимальную температуру теплоносителя на термомайзере, что повлечет за собой значительное сокращение расхода теплоносителя.
Термомайзеры так же позволяют экономить тепловую энергию на производственных и торговых площадях. За эту энергию приходится платить немалые деньги по счетчику. Только представьте, какая переплата получается за выходные, праздники, ночное время суток и другие случаи, когда помещение не используется. На все эти случаи можно настроить определенные режимы в регуляторе термомайзера и не платить лишние деньги за перерасход теплоносителя.
Преимущества термомайзеров выражаются не только деньгами, не стоит забывать и о комфорте. Ведь возможность регулировки и поддержки на необходимом уровне температуры актуальна для многих помещений различных зданий и площадей.
1.
2.
3.
4.
Как известно, для того, чтобы качественно отопить любое помещение, требуется правильно отрегулировать температурные показатели, чтобы нагрев соответствовал оптимально комфортным условиям и обеспечивал благоприятный микроклимат в жилище. Поэтому следует более подробно рассмотреть особенности такого прибора, как регулятор температуры для радиатора отопления, который призван выполнять все эти функции. Кроме того, следует разобраться с тем, как регулировать температуру батареи отопления в различных постройках, включая частные и многоквартирные дома.
Необходимость установки терморегуляторов
Подобные механизмы применяются для следующих целей:- экономия производимого отоплением тепла;
- поддержание комфортного показателя температуры в жилище.
Очень важно помнить, что при монтаже крайне необходимо наличие специальной перемычки, расположенной непосредственно перед прибором отопления. Если ее не будет, то расход теплоносителя не получится регулировать через радиатор, так как делать это придется через общий стояк.
Говоря об экономии, этот фактор является актуальным для тех хозяев, жилое помещение которых оборудовано автономной отопительной системой, а также для служб жилищно-коммунального хозяйства, использующих приборы учета для оплаты тепла, поступающего от его производителей.
Установка температурных регуляторов в домах многоквартирного типа
Чтобы установить регулятор температуры радиатора батарей отопления в многоквартирном доме, необходимо разобраться с тем, что представляет собой учет тепла в такой конструкции.Трубопроводы подачи и отдачи оснащены специальными подпорными шайбами, перед и после каждой из которых располагаются регулирующие давление датчики. Благодаря тому, что диаметр этих датчиков известен, появляется возможность рассчитать расход теплоносителя, циркулирующего через датчики. Как результат, разница, полученная между расходом воды в трубопроводах подачи и отдачи, будет отображать объем израсходованной жильцами воды.
Контроль на обоих участках призваны осуществлять температурные датчики. Поэтому, зная то, в каком объеме расходуется тепло и чему равна его температура, можно легко рассчитать то количество тепла, которое осталось в помещении.
Для того чтобы регулировать работу отопления было проще, требуется постоянно следить за состоянием температуры.
Сделать это поможет один из двух способов:
- Монтаж запорного клапана . Такое устройство призвано частично перекрывать систему трубопровода в том случае, если температура обратки является выше заданной. Представляет собой обычный электромагнитный клапан. Подобный вариант станет подходящим тех домов, где система отопления является относительно простой и не отличается большим объемом теплоносителя.
- Устройство клапана трехходового типа . Этот прибор также позволяет регулировать текущий расход теплоносителя, однако функционирует он несколько иначе: в том случае, если температура воды превышает норму, то она направляется сквозь открытый клапан в трубопровод подачи в большем количестве. Путем смешения с остывшей водой общая температура снизится, а необходимая скорость циркуляции сохранится.
Монтаж механических регуляторов не несет в себе особой сложности. Чтобы установить такой прибор, требуется лишь соединить его с фланцем в узле элеватора. Немаловажным является и тот факт, что цена таких устройств является значительно более низкой по сравнению с электронными механизмами.
Монтаж регуляторов температуры в частных домах
Как правило, автоматический регулятор температуры отопления является неотъемлемой частью нагревательного котла в автономной системе отопления. Такой датчик может быть мобильным, то есть его можно переносить, а также способен измерять температуру в комнате.В котлах электрического типа используются электронные датчики, которые непосредственно связаны с установленными ТЭНами (тепловыми электронагревательными элементами) либо с напряжением, возникающим на электродах или на обмотке котла.
Системы котлов, работающие как с помощью газа, так и с применением технологии пиролиза, зачастую оснащены механическими регуляторами, главное из преимуществ которых – независимость в плане энергии. Но такой вариант, безусловно, не подразумевает использования выносных температурных датчиков. Читайте также: " ".
Температурные датчики для радиаторов
Иногда один датчик температуры имеет при себе несколько отопительных радиаторов. Влияет на это, в первую очередь, схема установки. Но гораздо чаще принято монтировать регулятор на каждый прибор отопления по отдельности.
Многие хозяева устанавливают привычную многим систему, именуемую «ленинградкой», принцип работы которой заключается в применении одной опоясывающей дом или один этаж трубы, имеющей довольно внушительный диаметр, а параллельно ей встраиваются батареи отопления или конвекторы.
Стоит отметить, что для того, чтобы отрегулировать температуру отопления, можно использовать не только стандартные устройства.
К распространенным механизмам этого типа относятся:
- головка на термостатической основе. Представляет собой автоматический датчик, контролирующий температуру теплоносителя в батарее. Принцип ее функционирования заключается в следующем: в процессе нагрева жидкие и газообразные вещества расширяются (детальнее: " "). Это, как следствие, ведет к тому, что нагретый продукт выдавливает специальный шток, перекрывая, тем самым, доступ теплоносителя;
- не менее часто применяются и приборы, именуемые дросселями. Они представляют собой специальные краны винтового типа, с помощью которых можно регулировать проходимость теплоносителя ручным образом. Стоимость их является более доступной, а кроме того, с их помощью можно контролировать двухтрубные отопительные системы;
- наименее дорогостоящий и самый простой механизм, помогающий отрегулировать температуру – это традиционный вентиль. Безусловно, эксплуатировать в данном случае следует лишь современные модели, а не устаревшие винтовые приборы, так как в старых механизмах очень часто отрываются клапаны, а также существует риск протечки сальников. Совершенно иная ситуация обстоит с шаровыми вентилями: даже в полуоткрытой позиции они надежно и качественно функционируют на протяжении долгого периода времени.
Для того чтобы устройство регуляторов температуры прошло максимально удобно, многие специалисты рекомендуют предварительно изучить различные фото этих устройств и детальные видео по их правильному подключению.
Пример регуляторов температуры отопления на видео:
По принципу регулирования все системы автоматического регулирования подразделяются на четыре класса.
1. Система автоматической стабилизации - система, в которой регулятор поддерживает постоянным заданное значение регулируемого параметра.
2. Система программного регулирования - система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра по заранее заданному закону (во времени).
3. Следящая система - система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра в зависимости от какой-либо другой величины.
4. Система экстремального регулирования - система, в которой регулятор поддерживает оптимальное для изменяющихся условий значение регулируемой величины.
Для регулирования температурного режима электронагревательных установок применяются в основном системы двух первых классов.
Системы автоматического регулирования температуры по роду действия можно разделить на две группы: прерывистого и непрерывного регулирования.
Автоматические регуляторы по функциональным особенностям разделены на пять типов: позиционные (релейные), пропорциональные (статические), интегральные (астатические), изодромные (пропорционально-интегральные), изодромные с предварением и с первой производной.
Позиционные регуляторы относятся к прерывистым САР, а остальные типы регуляторов - к САР непрерывного действия. Ниже рассмотрены основные особенности позиционных, пропорциональных, интегральных и изодромных регуляторов, имеющих наибольшее применение в системах автоматического регулирования температуры.
(рис. 1) состоит из объекта регулирования 1, датчика температуры 2, программного устройства или задатчика уровня температуры 4, регулятора 5 и исполнительного устройства 8. Во многих случаях между датчиком и программным устройством ставится первичный усилитель 3, а между регулятором и исполнительным устройством - вторичный усилитель 6. Дополнительный датчик 7 применяется в изодромных системах регулирования.
Рис. 1. Функциональная схема автоматического регулирования температуры
Позиционные (релейные) регуляторы температуры
Позиционными называют такие регуляторы, у которых регулирующий орган может занимать два или три определенных положения. В электронагревательных установках применяются двух- и трехпозиционные регуляторы. Они просты и надежны в эксплуатации.
На рис. 2 показана принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха.
Рис. 2. Принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха: 1 - объект регулирования, 2 - измерительный мост, 3 - поляризованное реле, 4 - обмотки возбуждения электродвигателя, 5 - якорь электродвигателя, 6 - редуктор, 7 - калориф.
Для контроля температуры в объекте регулирования служит термосопротивление ТС, включенное в одно из плеч измерительного моста 2. Величины сопротивлений моста подбираются таким образом, чтобы при заданной температуре мост был уравновешен, то есть напряжение в диагонали моста равнялось нулю. При повышении температуры поляризованное реле 3, включенное в диагональ измерительного моста, включает одну из обмоток 4 электродвигателя постоянного тока, который с помощью редуктора 6 закрывает воздушный клапан перед калорифером 7. При понижении температуры воздушный клапан полностью открывается.
При двухпозиционном регулировании температуры количество подаваемого тепла может устанавливаться только на двух уровнях - максимальном и минимальном. Максимальное количество тепла должно быть больше необходимого для поддержания заданной регулируемой температуры, а минимальное - меньше. В этом случае температура воздуха колеблется около заданного значения, то есть устанавливается так называемый автоколебательный режим (рис. 3, а).
Линии, соответствующие температурам τ
н и τ
в, определяют нижнюю и верхнюю границы зоны нечувствительности. Когда температура регулируемого объекта, уменьшаясь, достигает значения τ
н количество подаваемого тепла мгновенно увеличивается и температура объекта начинает возрастать. Достигнув значения τ
в, регулятор уменьшает подачу тепла, и температура понижается.
Рис. 3. Временная характеристика двухпозиционного регулирования (а) и статическая характеристика двухпозиционного регулятора (б).
Скорость повышения и понижения температуры зависит от свойств объекта регулирования и от его временной характеристики (кривой разгона). Колебания температуры не выходят за границы зоны нечувствительности, если изменения подачи тепла сразу вызывают изменения температуры, то есть если отсутствует запаздывание регулируемого объекта .
С уменьшением зоны нечувствительности амплитуда колебаний температуры уменьшается вплоть до нуля при τ н = τ в. Однако для этого требуется, чтобы подача тепла изменялась с бесконечно большой частотой, что практически осуществить чрезвычайно трудно. Во всех реальных объектах регулирования имеется запаздывание. Процесс регулирования в них протекает примерно так.
При понижении температуры объекта регулирования до значения τ н мгновенно изменяется подача тепла, однако из-за запаздывания температура некоторое время продолжает снижаться. Затем она повышается до значения τ в, при котором мгновенно уменьшается подача тепла. Температура продолжает еще некоторое время повышаться, затем из-за уменьшенной подачи тепла температура понижается, и процесс повторяется вновь.
На рис. 3, б приведена статическая характеристика двухпозиционного регулятора . Из нее следует, что регулирующее воздействие на объект может принимать только два значения: максимальное и минимальное. В рассмотренном примере максимум соответствует положению, при котором воздушный клапан (см. рис. 2) полностью открыт, минимум - при закрытом клапане.
Знак регулирующего воздействия определяется знаком отклонения регулируемой величины (температуры) от ее заданного значения. Величина регулирующего воздействия постоянна. Все двухпозиционные регуляторы обладают гистерезисной зоной α
, которая возникает из-за разности токов срабатывания и отпускания электромагнитного реле.
Пример использования двухпозиционного регулирования температуры:
Пропорциональные (статические) регуляторы температуры
В тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования или когда недопустим автоколебательный процесс, применяют регуляторы с непрерывным процессом регулирования . К ним относятся пропорциональные регуляторы (П-регуляторы) , пригодные для регулирования самых разнообразных технологических процессов.
В тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования или когда недопустим автоколебательный процесс, применяют регуляторы с непрерывным процессом регулирования. К ним относятся пропорциональные регуляторы (П-регуляторы), пригодные для регулирования самых разнообразных технологических процессов.
В системах автоматического регулирования с П-регуляторами положение регулирующего органа (у) прямо пропорционально значению регулируемого параметра (х):
y=k1х,
где k1 - коэффициент пропорциональности (коэффициент усиления регулятора).
Эта пропорциональность имеет место, пока регулирующий орган не достигнет своих крайних положений (конечных выключателей).
Скорость перемещения регулирующего органа прямо пропорциональна скорости изменения регулируемого параметра.
На рис. 4 показана принципиальная схема системы автоматического регулирования температуры воздуха в помещении при помощи пропорционального регулятора. Температура в помещении измеряется термометром сопротивления ТС, включенным в схему измерительного моста 1.
Рис. 4. Схема пропорционального регулирования температуры воздуха: 1 - измерительный мост, 2 - объект регулирования, 3 - теплообменник, 4 - конденсаторный двигатель, 5 - фазочувствительный усилитель.
При заданной температуре мост уравновешен. При отклонении регулируемой температуры от заданного значения в диагонали моста возникает напряжение разбаланса, величина и знак которого зависят от величины и знака отклонения температуры. Это напряжение усиливается фазочувствительным усилителем 5, на выходе которого включена обмотка двухфазного конденсаторного двигателя 4 исполнительного механизма.
Исполнительный механизм перемещает регулирующий орган, изменяя поступление теплоносителя в теплообменник 3. Одновременно с перемещением регулирующего органа происходит изменение сопротивления одного из плеч измерительного моста, в результате этого изменяется температура, при которой уравновешивается мост.
Таким образом, каждому положению регулирующего органа из-за жесткой обратной связи соответствует свое равновесное значение регулируемой температуры.
Для пропорционального (статического) регулятора характерна остаточная неравномерность регулирования .
В случае скачкообразного отклонения нагрузки от заданного значения (в момент t1) регулируемый параметр придет по истечении некоторого отрезка времени (момент t2) к новому установившемуся значению (рис. 4). Однако это возможно только при новом положении регулирующего органа, то есть при новом значении регулируемого параметра, отличающегося от заданного на величину δ
.
Рис. 5. Временные характеристики пропорционального регулирования
Недостаток пропорциональных регуляторов состоит в том, что каждому значению параметра соответствует только одно определенное положение регулирующего органа. Для поддержания заданного значения параметра (температуры) при изменении нагрузки (расхода тепла) необходимо, чтобы регулирующий орган занял другое положение, соответствующее новому значению нагрузки. В пропорциональном регуляторе этого не происходит, вследствие чего возникает остаточное отклонение регулируемого параметра.
Интегральные (астатические регуляторы)
Интегральными (астатическими) называются такие регуляторы, в которых при отклонении параметра от заданного значения регулирующий орган перемещается более или менее медленно и все время в одном направлении (в пределах рабочего хода) до тех пор, пока параметр снова не примет заданного значения. Направление хода регулирующего органа изменяется лишь тогда, когда параметр переходит через заданное значение.
В интегральных регуляторах электрического действия обычно искусственно создается зона нечувствительности, в пределах которой изменение параметра не вызывает перемещений регулирующего органа.
Скорость перемещения регулирующего органа в интегральном регуляторе может быть постоянной и переменной. Особенностью интегрального регулятора является отсутствие пропорциональной связи между установившимися значениями регулируемого параметра и положением регулирующего органа.
На рис. 6 приведена принципиальная схема системы автоматического регулирования температуры при помощи интегрального регулятора. В ней в отличие от схемы пропорционального регулирования температуры (см. рис. 4) нет жесткой обратной связи.
Рис. 6. Схема интегрального регулирования температуры воздуха
В интегральном регуляторе скорость регулирующего органа прямо пропорциональна величине отклонения регулируемого параметра.
Процесс интегрального регулирования температуры при скачкообразном изменении нагрузки (расхода тепла) отображен на рис. 7 с помощью временных характеристик. Как видно из графика, регулируемый параметр при интегральном регулировании медленно возвращается к заданному значению.
Рис. 7. Временные характеристики интегрального регулирования
Изодромные (пропорционально-интегральные) регуляторы
Изодромное регулирование обладает свойствами как пропорционального, так и интегрального регулирования. Скорость перемещения регулирующего органа зависит от величины и скорости отклонения регулируемого параметра.
При отклонении регулируемого параметра от заданного значения регулирование осуществляется следующим образом. Вначале регулирующий орган перемещается в зависимости от величины отклонения регулируемого параметра, то есть имеет место пропорциональное регулирование. Затем регулирующий орган совершает дополнительное перемещение, которое необходимо для устранения остаточной неравномерности (интегральное регулирование).
Изодромную систему регулирования температуры воздуха (рис. 8) можно получить заменой жесткой обратной связи в схеме пропорционального регулирования (см. рис. 5) упругой обратной связью (от регулирующего органа к движку сопротивления обратной связи). Электрическая обратная связь в изодромной системе осуществляется потенциометром и вводится в систему регулирования через контур, содержащий сопротивление R и емкость С.
В течение переходных процессов сигнал обратной связи вместе с сигналом отклонения параметра воздействует на последующие элементы системы (усилитель, электродвигатель). При неподвижном регулирующем органе, в каком бы положении он ни находился, по мере заряда конденсатора С сигнал обратной связи затухает (в установившемся режиме он равен нулю).
Рис. 8. Схема изодромного регулирования температуры воздуха
Для изодромного регулирования характерно, что неравномерность регулирования (относительная ошибка) с увеличением времени уменьшается, приближаясь к нулю. При этом обратная связь не будет вызывать остаточных отклонений регулируемой величины.
Таким образом, изодромное регулирование приводит к значительно лучшим результатам, чем пропорциональное или интегральное (не говоря уже о позиционном регулировании). Пропорциональное регулирование в связи с наличием жесткой обратной связи происходит практически мгновенно, изодромное - замедленно.
Программные системы автоматического регулирования температуры
Для осуществления программного регулирования необходимо непрерывно воздействовать на настройку (уставку) регулятора так, чтобы регулируемая величина изменялась по заранее заданному закону. С этой целью узел настройки регулятора снабжается программным элементом. Это устройство служащее для установления закона изменения задаваемой величины.
При электронагреве исполнительный механизм САР может воздействовать на включение или отключение секций электронагревательных элементов, изменяя тем самым температуру нагреваемой установки в соответствии с заданной программой. Программное регулирование температуры и влажности воздуха широко применяется в установках искусственного климата.
