Po co regulator temperatury w instalacji grzewczej?
Wszystkie instalacje grzewcze są wyposażone w urządzenia do regulacji temperatury. Od zasobności portfela i pomysłowości inwestora zależy, co będzie zautomatyzowane. Cel to zawsze komfort i niższa cena ogrzewania, czyli - instalacja pod kontrolą!
Autor: VAILLANT
Zaawansowany układ automatycznej regulacji wyręcza nas w obsłudze instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. Regulator automatycznie włącza je, kiedy są potrzebne,i wyłącza, kiedy tylko można zaoszczędzić trochę energii – cały czas czuwa, aby nie ucierpiał na tym nasz komfort.
Sterowanie ogrzewaniem jest związane z temperaturą, dlatego każdy system automatycznej regulacji opiera się na elementach reagujących na jej zmiany, tak by dostosować moc urządzenia grzewczego do aktualnego na nią zapotrzebowania. Na ogół ma to na celu utrzymanie stałej temperatury, a także zabezpieczenie przed przekroczeniem jej bezpiecznej wartości. Jak to wygląda w szczegółach?
Kocioł centralnego ogrzewania
Kotły na paliwa stałe, w przeciwieństwie do wszystkich innych urządzeń grzewczych, wymagają dużego zaangażowania użytkowników w ich obsługę. Dostosowanie chwilowej mocy kotła na paliwo stałe do zapotrzebowania na ciepło polega zwykle na zmianie ilości powietrza dopływającego do paleniska. Kiedy dopływa go mniej, paliwo spala się wolniej i kocioł pracuje z mniejszą mocą.
Najprostszym, stosowanym od lat urządzeniem umożliwiającym automatyczną regulację dopływu powietrza do kotła na paliwo stałe jest miarkownik ciągu. Montowany jest on w specjalnym otworze w obudowie kotła, tak aby jego czujnik był zanurzony w wodzie wypełniającej kocioł. Pod wpływem zmian temperatury wody w kotle głowica termostatyczna miarkownika wywołuje ruch dźwigni, która za pośrednictwem łańcucha unosi lub opuszcza klapę zasłaniającą otwór wlotowy powietrza. Zmieniając położenie pokrętła miarkownika, ustawia się temperaturę, do jakiej kocioł ma podgrzewać wodę. Zaletą takiego sposobu regulacji temperatury jest jego niezależność od zasilania energią elektryczną. Stosuje się go w najprostszych kotłach, przede wszystkim ze spalaniem górnym. Wada to mała dokładność regulacji.
Nowocześniejsze kotły na paliwa stałe mają wentylatory dostarczające określoną ilość powietrza do paleniska. Wydajność wentylatora jest zwykle regulowana elektronicznie, tak by kocioł podgrzewał wodę do ustalonej temperatury. Dzięki temu praca kotła jest stabilniejsza, rzadziej występują problemy z ciągiem kominowym i możliwe jest wydłużenie drogi spalin przez wymiennik ciepła w kotle, co zwiększa jego sprawność.
Kotły na gaz lub olej są całkowicie zautomatyzowane – praktycznie nie wymagają obsługi. Ich pracą steruje fabrycznie zamontowany termostat zwany kotłowym, który włącza palnik, gdy temperatura wody w instalacji spada poniżej ustalonej wartości, i wyłącza go, kiedy ponownie osiągnie ona wymaganą wartość.
Umożliwia to utrzymanie na mniej więcej stałym poziomie temperatury grzejników, podobnie jak w przypadku rozwiązań stosowanych w kotłach na paliwa stałe, z tym że dokładność regulacji jest znacznie większa. Wynika to z właściwości paliw. W W kotłach na paliwa płynne spalana jest bowiem minimalna dawka paliwa dostarczanego bez przerwy do dyszy palnika. Kiedy dalsze podgrzewanie wody nie jest potrzebne, dopływ paliwa jest odcinany i kocioł przestaje grzać. Natomiast w kotłach na paliwa stałe załadowana porcja rozżarzonego węgla czy drewna nadal pozostaje gorąca – odcięcie dopływu powietrza nie spowoduje szybkiego obniżenia jej temperatury, więc temperatura wody może nadal wzrastać.
Nieco lepiej wygląda regulacja pracy kotłów retortowych z automatycznym podajnikiem paliwa stałego. Mają one specjalne palenisko bezrusztowe, w którym spalana jest jedynie niewielka porcja węgla lub brykietów czy peletów drzewnych. Automatyczny podajnik stale uzupełnia paliwo z prędkością uzależnioną od aktualnego zapotrzebowania na moc. Dzięki temu sterowanie temperaturą wody (a co za tym idzie – grzejników) jest bardziej precyzyjne niż w kotłach z ręcznym załadunkiem, choć nadal dalekie od efektów uzyskiwanych w kotłach na gaz czy olej.
Regulacja pogodowa
Autor: VAILLANT
Instalacje bez regulatora – sterowane jedynie termostatem kotłowym – odchodzą do lamusa. Zmiana temperatury zewnętrznej wymusza bowiem ręczne korygowanie temperatury wody w instalacji.
Autor: VAILLANT
Kiedy konieczne jest obniżenie temperatury w pomieszczeniu, regulator wyłącza pompę obiegową i przestawia zawór tak, aby gorąca woda z kotła nie płynęła do grzejników
Niezmienne ciepło we wnętrzach
Dodatkowym elementem automatycznej regulacji, stosowanym powszechnie w instalacjach z kotłami na gaz lub olej, są termostaty pokojowe sterujące zdalnie pracą kotła. Opisywane wcześniej termostaty kotłowe (montowane fabrycznie w kotłach) umożliwiają utrzymywanie stałej temperatury wody w instalacji, ale nie reagują na zmiany temperatury w ogrzewanym wnętrzu. Zatem jeśli na dworze zrobi się cieplej lub zimniej, konieczna jest ręczna zmiana ustawienia termostatu kotłowego, by woda w instalacji nie była podgrzewana niepotrzebnie albo by podwyższyć jej temperaturę i pokryć zwiększone straty ciepła w p pomieszczeniach. Z tego obowiązku zwalnia użytkownika termostat pokojowy, który automatycznie dostosowuje temperaturę wody w instalacji do zapotrzebowania na ciepło. Reaguje na zmiany temperatury w pomieszczeniu, w którym jest zamontowany, i zgodnie z nimi włącza i wyłącza kocioł. Termostat pokojowy jest połączony z kotłem przewodem elektrycznym bądź komunikuje się z nim drogą radiową.
Najprostsze termostaty mechaniczne mają wbudowany bimetal, który po przekroczeniu nastawionej pokrętłem temperatury rozłącza obwód elektryczny i w ten sposób wyłącza kocioł. Ich dokładność jest jednak niewielka. Dokładniejsze są regulatory elektroniczne. Mogą one sterować kotłami wyposażonymi w palniki z modulacją (płynną zmianą) mocy. Regulacja nie odbywa się wtedy dwustopniowo przez włączanie i wyłączanie palnika, ale w sposób ciągły. Wydajność kotła płynnie dostosowuje się do chwilowego zapotrzebowania na ciepło. Temperatura wody w instalacji c.o. może być też automatycznie dostosowywana do aktualnej temperatury na dworze.
Stosuje się do tego regulatory pogodowe wyposażone w czujniki temperatury, które umieszcza się na zewnątrz domu. Reakcja automatyki na zmiany zapotrzebowania na ciepło następuje wtedy wcześniej niż w p przypadku sterowania przez termostat pokojowy, ten bowiem działa dopiero wtedy, gdy na skutek zmiany warunków zewnętrznych zmieni się temperatura w p pomieszczeniu. Zanim sygnał z termostatu pokojowego spowoduje zmianę pracy kotła, przez pewien czas temperatura w pomieszczeniu nadal ulega zmianie. Utrudnia to utrzymanie w nim stałej temperatury, zwłaszcza w p przypadku ogrzewania podłogowego, które charakteryzuje duża bezwładność cieplna. Dlatego szczególnie do takich instalacji oraz do instalacji zasilanych przez pompy ciepła (również reagujących stosunkowo wolno) zaleca się stosowanie regulatorów pogodowych.
Regulator temperatury w grzejnikach
Gdyby poprzestać na uzależnieniu pracy kotła od temperatury wody w instalacji, nie byłoby możliwe dostosowywanie mocy grzejników do strat i zysków ciepła w pomieszczeniach. Co chwilę byłoby nam za zimno lub za gorąco. Lekarstwem na to jest zastosowanie zaworów z głowicą termostatyczną przy każdym grzejniku.
Głowice termostatyczne samoczynnie zmniejszają lub zwiększają stopień otwarcia zaworu, tak by do grzejnika dopływała taka ilość gorącej wody, która umożliwi utrzymanie w p pomieszczeniu pożądanej, stałej temperatury. Każda zmiana temperatury na zewnątrz lub dodatkowe zyski ciepła na przykład od nasłonecznienia lub działającego kominka powodują bowiem, że zmienia się (zmniejsza się) zapotrzebowanie na ciepło w p pomieszczeniu.
Zawór z termostatem stale na te zmiany reaguje. Samoczynna regulacja zaworu z głowicą termostatyczną odbywa się pod wpływem zmian objętości substancji wypełniającej sprężysty mieszek wewnątrz głowicy. Substancja ta (ciecz, gaz albo wosk) rozszerza się pod wpływem wzrostu temperatury i kurczy, gdy temperatura spada. Rozszerzając się, wywiera nacisk na trzpień zaworu i powoduje jego przymknięcie. Dzięki temu zmniejsza się strumień gorącej wody przepływającej przez grzejnik i staje się on chłodniejszy, czyli grzeje z mniejszą mocą. Jeśli temperatura w pomieszczeniu spadnie, mieszek w głowicy się skurczy, a zawór otworzy, powodując wzrost temperatury grzejnika. Efektem działania zaworu termostatycznego jest oczywiście utrzymywanie w p pomieszczeniu stałej temperatury.
Ustala się ją za pomocą pokrętła głowicy. Położenie środkowe (zwykle oznaczone cyfrą 3 na skali pokrętła) odpowiada temperaturze komfortu, czyli 20-22°C. Jeśli chcemy, by w p pomieszczeniu było chłodniej, przymykamy zawór, przestawiając pokrętło głowicy w kierunku niższych cyfr na skali, a gdy jest nam za zimno, przekręcamy pokrętło w przeciwną stronę. Położenie oznaczone zwykle gwiazdką oznacza całkowite zamknięcie zaworu, czyli odcięcie grzejnika od instalacji. Maksymalne otwarcie zaworu spowoduje, że grzejnik przez cały czas będzie grzał z maksymalną mocą.
Zastosowanie zaworów regulacyjnych przy grzejnikach umożliwia zróżnicowanie temperatury w poszczególnych pomieszczeniach, mimo iż temperatura wody dopływającej do wszystkich grzejników jest taka sama. Odpowiednio ustawiając pokrętła poszczególnych głowic można w ciągu dnia ogrzewać niewykorzystywane sypialnie lub pokój gościnny jedynie do 16°C, a na przykład w kuchni i w salonie, w których przebywamy, utrzymywać 22°C. Takie zróżnicowanie temperatury, a dokładniej obniżanie jej w niewykorzystywanych pomieszczeniach, umożliwia znaczne, nawet kilkudziesięcioprocentowe oszczędności na kosztach ogrzewania.
