Термостатическая арматура для радиаторов отопления

Когда-то добиться комфортной температуры в квартире или доме было непросто. Ели в отопительный сезон радиаторы нагревали воздух с избытком, для избавления от жары приходилось открывать форточку — и простужаться из-за сквозняков. К счастью, сейчас реально достичь желаемого климата более удобными способами. Вместо того, чтобы выбрасывать ценное тепло в форточку, можно просто уменьшить мощность радиаторов с помощью термостатической арматуры.

УСТРОЙСТВО

Чтобы регулировать температуру воздуха в помещении, нужно управлять тепловой мощностью радиатора. Для этих целей служат терморегулирующие клапаны (или, как их ещё называют, термостатические клапаны или вентили).

Термостатический клапан состоит из корпуса и вставки, в которой расположен подвижный шток с золотником на конце (золотник также часто называют конусом, но это название не совсем верно — хотя многие золотники и впрямь конусообразные, но есть и другие формы). Расстояние между золотником и седлом клапана определяет проходное сечение клапана и, соответственно, расход теплоносителя через радиатор, а значит, и тепловую мощность прибора. Корпусы клапанов и вставки выполняют из стойких к коррозии, давлению и высокой температуре сплавов — латуни или бронзы. Золотник обычно снабжён уплотнительным вкладышем.

Устанавливают клапан, как правило, на подающей линии перед радиатором. Конфигурацию клапана подбирают исходя из условий монтажа — это может быть проходная, угловая или осевая модель.

РАЗНЫЕ СИСТЕМЫ — РАЗНЫЕ КЛАПАНЫ

Терморегулирующий клапан — один из элементов подключения отопительного прибора и должен не только обеспечивать комфортную температуру в помещении, но и способствовать эффективной работе радиатора или конвектора. Поэтому важно, чтобы клапан соответствовал требованиям системы отопления. А они, в зависимости от типа системы — однотрубной или двухтрубной — могут сильно различаться.

Однотрубная система отопления названа так потому, что в ней теплоноситель движется по одной трубе — из неё он затекает в радиатор или конвектор, в неё же вливается на входе из прибора. К этой трубе приборы отопления подключены последовательно, и, чтобы всем им хватало тепла для эффективной работы, теплоноситель нагревают до очень высоких температур, и часть его циркулирует в обход приборов по замыкающим участкам (байпасам). В таких условиях важно, чтобы в каждый прибор затекало достаточное количество теплоносителя, потому что, если он будет двигаться в обход радиатора, тот просто не сможет работать как следует. Движение теплоносителя через прибор отопления обеспечивают по разному — например, замыкающий участок можно выполнить из трубы меньшего диаметра. Потому и к терморегулирующей арматуре система отопления предъявляет свои требования, и в первую очередь — к создаваемому гидравлическому сопротивлению на входе в прибор. В однотрубную систему устанавливают терморегулирующие клапаны с высоким коэффициентом пропускной способности (KVS) — они практически не мешают теплоносителю свободно затекать в прибор. В таких системах востребованы и трёхходовые клапаны, которые позволяют при срабатывании термоголовки и уменьшении расхода через радиатор направлять теплоноситель в байпас и далее к следующим приборам отопления.

Если же по каким то причинам в однотрубной системе не были предусмотрены замыкающие участки, то просто установить на радиатор терморегулирующий клапан нельзя — при его срабатывании движение теплоносителя в стояке попросту прекратится, а расположенные далее радиаторы останутся без тепла. Для модернизации такой системы потребуется создание байпасов.

Двухтрубная система отопления функционирует иначе. В ней нет единого стояка для всех приборов отопления: каждый радиатор подключён к двум трубам, где в первой течёт нагретый теплоноситель подающей линии, а во второй — остывший обратный теплоноситель. Поскольку теплоноситель, отдавший тепло в радиаторе, не возвращается в подающую трубу, температура воды не уменьшается существенно от одного радиатора к другому, а значит, нет необходимости в сильном её нагреве. Двухтрубная система более экономична с точки зрения расхода энергии, подходит для низкотемпературных систем и в целом более современна и эффективна, чем однотрубная. Но требования к подключению радиаторов, и в частности — к терморегулирующей арматуре, у неё свои. Чтобы теплоноситель не протекал через ближайшие к источнику тепла приборы в обратку, необходимо на входе в них создавать гидравлическое сопротивление. Поэтому двухтрубная система нуждается в балансировке — ограничивая расход через одни приборы, обеспечивают теплом другие, в результате чего его хватает всем подключённым радиаторам.

Выполнить балансировку можно разными способами, и термостатический клапан — один из них. Многие терморегулирующие клапаны поддерживают функцию предварительной настройки расхода — в их конструкции предусмотрена возможность изменять проходное сечение для протока теплоносителя. Вариантов исполнения такой арматуры несколько. Есть клапаны со ступенчатой настройкой расхода и с плавной. Размер отверстия подбирают исходя из результатов расчётов, учитывающих множество характеристик системы отопления. Но уже существуют модели, позволяющие выполнить балансировку автоматически, просто выставив нужное значение расхода через прибор.

Изменение настройки расхода в терморегулирующем клапане может привести к разбалансировке системы отопления: нехватке мощности у других радиаторов, шумам и т. д. Чтобы никто, кроме специалистов, не мог самовольно менять настройки, некоторые производители выпускают модели терморегулирующих клапанов, выставить расход на которых можно только с помощью специального.

В линейках терморегулирующих клапанов для двухтрубных систем есть и модели без функции преднастройки. В этом случае расход теплоносителя ограничивают с помощью другой арматуры, установленной на выходе из прибора отопления.

ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЕ ГОЛОВКИ

Однако для того, чтобы клапан работал, нужно что-то, что приводило бы шток с золотником в движение. Чаще всего эту роль исполняет установленная на клапане термостатическая головка (термоголовка, термостат).

Термостатическая головка работает за счёт физического свойства веществ расширяться при нагреве и сжиматься при охлаждении. Она оснащена сильфонной ёмкостью, заполненной чувствительным к изменениям температуры веществом. При повышении температуры окружающего воздуха вещество расширяется, шток термоголовки начинает давить на шток клапана и уменьшает, таким образом, его проходное сечение. Теплоотдача прибора отопления снижается, воздух остывает. По мере падения температуры воздуха вещество в термоголовке сжимается, шток высвобождается и поднимает золотник. С увеличением расхода теплоносителя через прибор возрастает и мощность радиатора, воздух начинает нагреваться. За счёт этого в помещении поддерживается определённая температура воздуха (с возможными колебаниями в пределах +/–1 °С).

Различают термоголовки с жидкостным, газоконденсатным или твердотельным наполнением. Газо-конденсационные термостаты, как принято считать, чуть быстрее других срабатывают при изменении температуры воздуха. Это хорошо для маленьких помещений, но в больших быстрое срабатывание может привести к тому, что воздух вблизи прибора отопления уже прогрелся и привёл к закрытию клапана, а в другом конце помещения ещё прохладно. Жидкостные термоголовки — самые распространённые на рынке, большинство крупных производителей терморегулирующей арматуры предлагают именно их. Такие термоголовки срабатывают лишь немногим медленнее газо-конденсационных, но зато обеспечивают более равномерный прогрев больших помещений. Термоголовки с твердотельным наполнением представлены сейчас не очень широко. Рабочим веществом в них может служить, например, парафин с металлическими включениями. Скорость срабатывания у них ниже, чем у термостатов других видов.

На параметры работы термоголовки влияет также объём термочувствительного вещества — чем он больше, тем точнее термоголовка поддерживает температуру воздуха. Но уменьшение сильфона, в свою очередь, делает термоголовку более компактной и дешёвой. Впрочем, и среди больших, и среди миниатюрных термоголовок есть как бюджетные, так и дорогостоящие модели.

Внешний корпус термоголовки чаще всего пластиковый — с отверстиями для циркуляции воздуха и подвижным настроечным кольцом. Для удобства настройки температуры на корпус обычно нанесена шкала, причём отображающая не конкретную температуру в градусах Цельсия, а цифровые обозначения режимов.

Что касается дизайна и цветового исполнения, то производители предлагают самые разные варианты. Чаще всего, конечно, встречаются термоголовки белого цвета (большинство радиаторов на рынке в стандартном исполнении тоже белые). Но можно найти модели в цветном корпусе или с металлизированным покрытием. Многие производители разрабатывают специальные линейки терморегуляторов для дизайн радиаторов — они отличаются более изящной формой, значительно расширенной палитрой цветов и покрытий, а также высокой ценой.

Соединение клапана и термоголовки может быть резьбовым или клеммным. Изделия с одним типом подключения обычно совместимы, что даёт возможность объединять термостаты и клапаны разных производителей.

ФУНКЦИИ ТЕРМОСТАТОВ

Задача термоголовки — поддерживать определённую температуру, и, повторимся, чтобы пользователям было удобно её выставлять, на корпус нанесена шкала настройки. Правда, обычно на ней указаны не конкретные градусы Цельсия, а температурные режимы, и обозначены они цифрами — 1, 2 и т. д. За каждой цифрой скрывается определённая температура настройки, но у разных моделей значения режимов могут различаться — их лучше узнавать в паспорте изделия. Максимальная температура настройки у термостатов бывает разной, обычно — 25–30 °С, однако есть ряд моделей с возможностью настройки до 35 °С.

Терморегуляторы позволяют не только поддерживать комфортный климат в помещениях, но и, наоборот, снижать температуру воздуха — например, в целях экономии энергии в периоды отсутствия людей в отапливаемых помещениях.

Часто можно встретить на рынке термостаты с функцией защиты от замерзания (обычно производители маркируют её пиктограммой в форме снежинки». Она направлена на предотвращение аварий вследствие промерзания радиаторов и помещений из за чрезмерного снижения температуры воздуха. Такая термоголовка в случае опасного понижения температуры воздуха в помещении (в среднем — около 6 °С) способна автоматически приоткрывать клапан, чтобы обеспечить проток теплоносителя в радиатор.

Во многих термоголовках предусмотрен режим, обозначенный цифрой 0. Выставленный на него терморегулятор полностью запирает клапан. Однако наличие этого режима далеко не всегда означает, что клапан будет надёжно закрыт при любых условиях. Так, если в термоголовке есть защита от замерзания, она может сработать и открыть клапан, даже если он установлен на «нуле». В свою очередь, существуют терморегуляторы с так называемым «механическим нулём» — режимом 0, при котором клапан остаётся закрытым при любых окружающих условиях.

Не стоит рассматривать терморегулирующие клапаны как запорную арматуру. Если нужно предусмотреть возможность отключения радиатора от системы отопления, лучше дополнительно установить на входе и выходе из прибора запорные краны. Тем не менее в крайних случаях, когда запорной арматуры в обвязке радиатора нет, а отключить его от подачи теплоносителя необходимо, термостатический клапан может послужить этой цели. Но закрывают его не с помощью термоголовки, а используя особый запирающий колпачок. Это приспособление устанавливают на место снятой термоголовки.

К слову, закрывать клапан надолго не стоит — иногда это приводит к «прикисанию» золотника к седлу. Это может произойти и в летний период, когда температура воздуха высока и термоголовка закрывает клапан. Для профилактики подобного явления термоголовку нужно периодически переводить в режимы, позволяющие клапану открыться. А по окончании отопительного сезона терморегулятор лучше вообще снять — тогда клапан останется открытым и не «прикиснет».

Обычно термоголовка позволяет задать границы, в пределах которых она будет регулировать температуру воздуха. Это открывает возможности для экономии энергии — можно установить верхний предел температуры, чтобы радиатор не нагревал воздух свыше необходимого. Однако при такой настройке важно учитывать, что комфортная температура воздуха у разных пользователей может отличаться, и там, где одному уже тепло, второй будет мёрзнуть. Кроме того, если термоголовка срабатывает на 12 °С раньше выставленной температуры, а верхняя граница установлена точно на «комфортном» значении, то вероятна ситуация, когда термостат уже сработал и закрыл клапан, а воздух в помещении ещё не нагрелся до желаемой температуры. Пользователи будут ощущать дискомфорт, но исправить ситуацию не сумеют — ведь температуру выше заданной границы они выставить нельзя.

Ограничение диапазона настройки на терморегуляторе востребовано при отоплении общественных зданий, где к радиаторам и арматуре есть доступ у посторонних лиц. Если кому-то и захочется попробовать покрутить ручку терморегулятора, это не приведёт к серьёзным последствиям — приборы не станут нагревать воздух слишком сильно и не перестанут работать вообще.

РАЗНООБРАЗИЕ ТЕРМОСТАТОВ

Наиболее широко на рынке представлены термостаты, у которых и датчик температуры воздуха, и регулятор расположены в одном корпусе. Это простые по строению и монтажу модели, которые чаще всего и применяются для контроля температуры в помещениях. Чтобы такая термоголовка работала правильно, нужно обеспечить свободный доступ воздуха из помещения к её корпусу. Тогда датчик термостата сможет реагировать на реальные изменения температуры. Необходимо также соблюсти условия монтажа. Если установить термоголовку вертикально вверх (а это довольно распространённая ошибка монтажников), то она окажется в конвективном потоке нагретого воздуха, поднимающегося от отопительного прибора. Температура этого потока значительно выше, чем у воздуха в помещении, и термоголовка будет срабатывать досрочно — а в комнате при этом будет холодно. Также на работу термоголовки влияют окружающие предметы и расстояние до них. Установленная впритык к подоконнику, стене, мебели и т. д., она тоже может реагировать неправильно. Поэтому желательно обеспечить ей немного свободного пространства вокруг — от 200 мм над ней, от 150 мм сбоку, а также от 50 мм между термоголовкой и радиатором. Также стоит проследить, чтобы вблизи не находились другие источники тепла — например, трубы отопления и ГВС, излучающая тепло бытовая техника и т. д.

Часто препятствия для доступа воздуха к термоголовке создают и сами пользователи. Например, они устанавливают так называемые экраны в стремлении замаскировать или красиво отделать отопительный прибор. Однако воздух за такой экран попадает уже не так свободно, как без него, и нагревается очень быстро. Термоголовка в таких условиях будет срабатывать раньше положенного срока. Похожую ситуацию могут создать и плотные шторы, за которыми радиатор или конвектор оказывается в пространстве с сильно нагретым воздухом. В отопительный сезон нужно следить, чтобы шторы не закрывали термоголовку.

Если же всё таки создать оптимальные условия для термоголовки, установленной непосредственно на клапане, никак нельзя, стоит обратиться к другим видам терморегуляторов, у которых термочувствительные элементы располагаются на отдалении от клапанов. К таким можно отнести, например, терморегуляторы с выносным датчиком. Температуру выставляют на регуляторе, смонтированном на клапане, но датчик с термочувствительным веществом расположен на расстоянии от него и соединён с регулятором посредством капиллярной трубки. Благодаря такой конструкции датчик оказывается за пределами зоны с перегретым воздухом и может реагировать на настоящую температуру воздуха в помещении. Термочувствительное вещество в нём расширяется и по капиллярной трубке выталкивается в сторону регулятора, воздействует на шток клапана и закрывает его.

Подобные решения хороши для радиаторов, расположенных в нишах, за занавесками — словом, там, где температура вокруг прибора отопления искажена, но при желании до регулятора легко добраться, чтобы изменить настройку. Несколько сложнее с радиаторами, которые целиком скрыты за экранами или другими препятствиями. Подобраться к клапану для изменения настройки в этом случае будет трудно, поэтому для таких ситуаций лучше подойдут модели с выносными термоголовками. В этом случае термоголовка целиком находится на конце капиллярной трубки, её можно установить в удобном для настройки месте.

У выносных термостатов есть несколько важных преимуществ — это не только возможность управлять мощностью радиаторов, невзирая на окружающие их предметы и особенности интерьера, но и автономность (этим моделям не нужно электропитание, так как они работают за счёт физических свойств жидкостей и газов). Но есть и ограничения. Во‑первых, расстояние между клапаном и датчиком или термоголовкой невелико — у большинства моделей длина капиллярной трубки составляет около 2 м (хотя есть модели и с более длинными трубками). Во‑вторых, управлять термоголовкой придётся всё-таки вручную, без возможности автоматизировать этот процесс.

Зато такие возможности появляются при использовании электронных термостатов с термо-электроприводами. Привод, установленный на клапане, срабатывает по сигналу от контроллера (комнатного термостата), размещённого в удобном для пользователя месте — на стене и т. д. Если механическая термоголовка выполняет лишь функцию регулирования температуры и иногда защиты от замерзания, то контроллер способен на большее. Конечно, есть и простые недорогие модели термостатов, на которых можно лишь выставить одну настройку температуры. Но на рынке представлены также модели, позволяющие менять настройки по таймеру или даже программировать множество температурных режимов на неделю или более длительный срок. В подобных контроллерах часто предусмотрены и особые режимы для экономии энергии (например, для снижения температуры в ночное время, а также когда люди отсутствуют, уехали в отпуск и т. д.). Они могут поддерживать функцию профилактики «закисания» клапана. Кроме того, такие термостаты могут управлять сразу несколькими приводами, то есть, с одного контроллера можно задавать настройки температуры для разных радиаторов. При этом расстояние между радиатором и контроллером может быть любым — и это позволяет, например, устанавливать термостат за пределами помещения. Но есть и нюанс — придётся прокладывать провода от контроллеров к приводам. Если помещение находится на стадии ремонта до отделки стен, это не так и сложно, хотя займёт время и потребует финансовых затрат на создание штрабы и электротехнические работы. Но если радиаторы установлены в уже отделанном помещении и готовый ремонт хочется сохранить, протянуть провода и сделать это незаметно не получится.

Беспроводные контроллеры не навредят готовой отделке комнат и сократят время монтажа — при текущем ремонте. Обычно обмен данными между контроллером и приводом происходит посредством радиосвязи. Сами термо-электроприводы питаются от батарей — в зависимости от условия эксплуатации, ресурса элементов питания хватает в среднем на полгода-год работы. Как и проводные термостаты, беспроводные модели могут поддерживать программирование режимов и выполнять массу полезных функций (некоторые, например, могут сигнализировать об уровне влажности или уровне CO2 в помещениях). При благоприятных условиях (расположении перегородок и радиаторов, материала стен и т. д.) беспроводной контроллер может управлять радиаторами, находящимися за пределами помещения, — в соседних комнатах, в коридоре и т. д. Правда, если сигнал от контроллера из-за множества препятствий будет слабым, приводы могут быстрее истощать ресурс батарей — источники питания придётся менять чаще.

Стоит также рассказать и о самих термо-электроприводах — проводных и беспроводных. Их можно разделить на два типа — с двухпозиционным управлением (они либо полностью открывают клапан, либо закрывают его, без промежуточных положений) и с возможностью плавного изменения положения золотника клапана.

В последние годы всё активнее развивается сегмент электроприводных термоголовок. Они не соединены с настенными термостатами, а являются самодостаточными терморегуляторами. Как и обычные термоголовки, их устанавливают непосредственно на клапаны (поэтому на них распространяются те же правила эксплуатации), но они работают не за счёт физических свойств термочувствительного вещества, а по показаниям электронного датчика температуры. На клапан же воздействует электропривод. С одной стороны, в отличие от обычных сильфонных термостатов, электроприводные модели не автономны, им нужно питание — от сети или от батарей. С другой — появляется возможность не просто задавать какой-то один режим и менять настройки вручную каждый раз, когда нужно понизить или повысить температуру воздуха, а программировать несколько режимов. Современные программируемые термоголовки позволяют задавать целые графики температурных режимов на разные дни недели, переводить радиаторы в специальные режимы (экономии, отпуска и пр.) и т. д. Правда, поскольку корпус термоголовки невелик, на нём помещаются лишь небольшой дисплей и всего несколько кнопок для управления. Из-за этого программировать термостат не очень удобно. Могут возникнуть проблемы и при замене батарей — у некоторых моделей при отключении питания настройки сбрасываются, их придётся вносить снова. Чтобы упростить процесс введения настроек, некоторые производители предлагают специальные USB-программаторы — благодаря им можно вносить данные в память термостатов прямо с USB накопителя.

Но технологии не стоят на месте — на рынке уже есть электроприводные термоголовки с поддержкой программирования по Bluetooth. Настройка таких термостатов существенно проще — её можно выполнить с помощью специально разработанного приложения на большом экране смартфона или планшета. Часто есть возможность сохранить созданную программу режимов в памяти мобильного устройства, а потом, если настройки термостата сбросились, быстро восстановить их. Пользоваться такими терморегуляторами, конечно, удобнее, чем обычной программируемой термоголовкой, но и заплатить за них придётся больше.

Термостат может быть частью и более глобальной системы управления — такой, как «Умный дом».

В РУЧНОМ РЕЖИМЕ

Использование терморегулирующей арматуры оправдано не всегда. Например, в помещениях, где люди редко находятся подолгу (коридоры, холлы и т. д.), можно обойтись и без терморегулятора, потому что на колебания температуры в них вряд ли кто обратит внимание. Гораздо экономичнее будет установить на отопительных приборах в таких местах клапаны не с термоголовками, а с ручными приводами. Положение штока в них регулируют, методом проб подбирая оптимальное положение.

Терморегулятор может быть неэффективным и при его использовании с некоторыми радиаторами, в частности — с чугунными. Такие приборы отопления любимы многими — за коррозийную стойкость, за небывалый исторический дизайн с красивыми литыми орнаментами. Вот только чугун — материал ещё и с высокой тепловой инерцией. Это означает, что он долго нагревается и долго остывает. Поэтому как бы быстро ни срабатывал терморегулирующий клапан, радиатор отреагирует на изменение расхода теплоносителя ещё не скоро. Так что для чугунных отопительных приборов тоже рационально применять клапаны с ручной настройкой — тем более, что сейчас у многих производителей есть дизайнерские ручки для клапанов, которые сочетаются по стилю с ретро-моделями радиаторов.

Источник: www.master-forum.ru