Termostat do kotła grzewczego: zasada działania, rodzaje, schematy podłączenia

Automatyka w systemie grzewczym pozwala dokładniej kontrolować reżim temperaturowy w ogrzewanych pomieszczeniach oraz oszczędzać paliwo. Instalując termostat do kotła grzewczego, właściciel domku jednorodzinnego zwiększa o 20–30% efektywność pracy urządzeń kotłowych i znacznie upraszcza sobie ich obsługę.

Opowiemy o stosowanych w praktyce rodzajach termoregulatorów, o zasadach ich rozmieszczenia i cechach podłączenia. W proponowanym przez nas artykule szczegółowo opisano warianty i schematy podłączania urządzeń. Korzystając z naszych porad, będą Państwo mogli właściwie wybrać urządzenie i w razie potrzeby samodzielnie je zamontować.

Jak działa termostat grzewczy?

Typowy system grzewczy z wodą jako nośnikiem ciepła składa się z urządzeń grzewczych lub węzła przyłączeniowego do sieci centralnej, rur wewnętrznej instalacji oraz grzejników.

Aby regulować ilość ciepła dostarczanego z niego do pomieszczeń, trzeba albo stale kontrolować kocioł, albo regularnie przymykać/otwierać zawory na grzejnikach.

Przy tym bezwładność takiego systemu nie pozwala na utrzymanie pożądanej temperatury przez cały dzień na stałym poziomie. Jeśli do pieca wrzuci się więcej drewna lub do kotła dostarczy więcej gazu, to czynnik grzewczy w rurach nagrzeje się bardziej, a przez grzejniki odda również więcej ciepła.

Przy niskiej temperaturze za oknem jest to dobre. Jednak przy gwałtownym ociepleniu na zewnątrz w domu upał staje się nie do zniesienia. Paliwo jest już w palenisku, a woda już się nagrzała, nie ma jak pozbyć się ciepła. Do tego kocioł nadal pracuje.

Bez termostatu w systemie trzeba go wyłączać ręcznie. Można oczywiście otworzyć okna, aby przewietrzyć i wypuścić ciepło, ale wtedy rachunki za paliwo dla domowej kotłowni na pewno zrujnują. Wniosek nasuwa się sam: termostat grzewczy upraszcza życie, czyniąc je maksymalnie komfortowym.

Termostat (termoregulator) to urządzenie do monitorowania temperatury w ogrzewanym pomieszczeniu oraz zwiększania/zmniejszania dopływu do niego ciepła

Termostat do systemu grzewczego składa się z:

• czujnika termoczułego (elementu);
• bloku ustawień;
• modułu sterowania;
• przekaźnika elektromagnetycznego lub zaworu mechanicznego.

W najprostszych modelach blok sterujący jest nieobecny. Wszystko odbywa się za pomocą czystej mechaniki i zmiany właściwości fizycznych elementu termoczułego.

Takie termostaty nie wymagają zasilania elektrycznego. Pod względem efektywności i dokładności regulacji systemu ustępują urządzeniom elektronicznym, ale za to są niezależne od zasilania. W przypadku problemów z napięciem w sieci na pewno nie przestaną działać.

Zasada działania termostatu wygląda następująco:

1. Za pomocą bloku sterującego ustawia się żądaną temperaturę.
2. Po osiągnięciu wymaganych parametrów zadziała czujnik, co prowadzi do wyłączenia kotła lub zamknięcia zaworu odcinającego w rurach instalacji grzewczej.
3. Po spadku temperatury powietrza w pomieszczeniu następuje ponowne włączenie urządzeń kotłowych lub grzejników.

Moduł elektronicznego sterowania pozwala ustawić nie jeden wskaźnik temperatury, ale kilka osobno dla każdej pory dnia. Dodatkowo, dzięki obecności takiego modułu, istnieje możliwość zamontowania dodatkowego czujnika temperatury na zewnątrz i powiązania działania termostatu z danymi z niego.

W zależności od rodzaju urządzenia, termostat podłącza się bezpośrednio do kotła w celu regulacji jego pracy lub na wejściu do grzejnika w celu kontroli ilości dostarczanego nośnika ciepła.

Najprostszy termostat to armatura odcinająca z czujnikiem temperatury, zamontowana na rurze przy grzejniku. Po osiągnięciu żądanej temperatury zawór termostatyczny zamyka się i zmniejsza przepływ nośnika ciepła. Gdy powietrze w pomieszczeniu się ochłodzi, otwiera się ponownie, w wyniku czego ilość dostarczanego ciepła wzrasta.

Bardziej skomplikowane i zaawansowane modele zakładają obecność bezprzewodowych czujników i modułów sterujących. Cała komunikacja między poszczególnymi elementami odbywa się za pomocą kanału radiowego. W tym przypadku nie prowadzi się przewodów, co pozytywnie wpływa na estetykę rozmieszczenia takich termostatów w pomieszczeniu.

Rodzaje termoregulatorów do kotłów

Główna różnica między termostatami polega na różnych typach czujników temperatury. Jedne montuje się na rurze grzewczej, inne wewnątrz niej, a jeszcze inne na ścianie. Jedne są przeznaczone do pomiaru temperatury powietrza, a drugie – nośnika ciepła.

Wybór modelu termostatu zależy od:

• typu kotła;
• schematu instalacji grzewczej;
• dostępności wolnego miejsca;
• wymaganej funkcjonalności.

Wiele nowoczesnych kotłów jest z góry przystosowanych do podłączenia termostatów. Ponadto producent urządzenia kotłowego od razu w karcie technicznej podaje wszystkie szczegóły takiego montażu.

Jeśli dobierana jest elektroniczna wersja termostatu, najlepiej wybrać tę maksymalnie efektywną – zalecaną przez producenta kotła.

Idealnie termostat powinien regulować pracę bezpośrednio urządzenia grzewczego, czyli dopływ do niego paliwa. Jest to najefektywniejszy pod względem oszczędności paliwa schemat podłączenia. W tym przypadku nośnika energii spali się dokładnie tyle, ile jest potrzebne ciepła.

Jednak taki termostat można zamontować tylko na gazowym lub elektrycznym urządzeniu grzewczym. Jeśli kocioł jest na paliwo stałe, to regulacja temperatury w pomieszczeniu będzie możliwa dzięki termostatowi z mechanicznym zaworem, który montuje się bezpośrednio na rurze.

Regulatory montowane na grzejnikach służą do odcinania dopływu wody, gdy temperatura w pomieszczeniu lub temperatura czynnika grzewczego jest zbyt wysoka. Kocioł w takim przypadku przestaje działać nieco później, gdy zadziała jego wewnętrzny czujnik temperatury, zapobiegający przegrzaniu urządzenia.

Grupa #1: mechaniczne

Działanie mechanicznego czujnika temperatury opiera się na zmianie właściwości materiału wraz ze zmianą jego temperatury. Jest to prosty w wykonaniu, niedrogi, dość skuteczny i całkowicie niezależny od zasilania elektrycznego wariant. Jest przeznaczony do montażu na rurach wodnego systemu grzewczego w celu regulacji przepływu czynnika grzewczego.

Klasycznym przykładem mechanicznego termoregulatora jest urządzenie z zaworem iglicowym (zamknięciem) i głowicą termostatyczną – mieszkową.

Jako substancji reagujących na zmiany temperatury w termostatach mechanicznych używa się:

• gaz;
• ciecz.

Podczas ogrzewania cieczy gazy rozszerzają się, co powoduje ich nacisk na trzpień zaworu odcinającego. Gdy temperatura spada, kurczą się, zawór wraca do pierwotnego położenia za pomocą sprężyny, a ogrzana woda ponownie płynie rurami do grzejników.

Dla termostatów na grzejnik charakterystyczna jest niska czułość i duży błąd regulacji. Działają one tylko przy wzroście temperatury o 2 lub więcej stopni. Dodatkowo z czasem wypełnienie mieszków traci swoje właściwości, a oznaczenia na pokrętle ustawiania wymaganych parametrów temperatury zaczynają odbiegać od rzeczywistych wartości.

Takie termoregulatory mają dość duże rozmiary. Zdecydowana większość z nich przeznaczona jest do pomiaru temperatury wody w grzejnikach, a nie powietrza w pomieszczeniu. Często trudno jest je precyzyjnie wyregulować tak, jak chce tego właściciel domu.

Grupa #2: elektromechaniczne

Te termostaty działają na podobnych zasadach co czysto mechaniczne odpowiedniki. Jedynie jako element termoczuły stosuje się tu metalową płytkę.

Podczas ogrzewania wygina się i zamyka styk, a podczas ochładzania wraca do pozycji wyjściowej i rozłącza obwód. A za pośrednictwem tego obwodu następuje przekazanie sygnału do modułu sterującego palnikami.

Elektromechaniczny termoregulator wymaga zasilania elektrycznego; steruje on zaworami regulującymi przepływ czynnika grzewczego lub palnikami w kotle za pomocą sygnałów elektrycznych.

Jeszcze jeden wariant termostatu elektromechanicznego to urządzenie z czujnikiem w postaci dwóch płytek z różnych metali. W tym przypadku element termoczuły montowany jest bezpośrednio w palenisku kotła na paliwo stałe.

Przy wysokiej temperaturze między płytkami pojawia się różnica potencjałów, oddziałująca na przekaźnik elektromagnetyczny. Styki w tym ostatnim raz się rozwierają, raz zwierają. W rezultacie następuje włączanie/wyłączanie nadmuchu powietrza do komory spalania.

Grupa #3: elektroniczne

Ten rodzaj termostatów do kotłów wodnych należy do kategorii energozależnej. Podobne urządzenia mają zewnętrzny czujnik temperatury, monitorujący temperaturę w pomieszczeniu, oraz pełnowartościowy moduł sterowania z wyświetlaczem.

W przypadku kotłów elektrycznych takie termoregulatory są obowiązkowym uzupełnieniem. Bez nich nagrzewnice elektryczne będą pracować bez przerwy, przegrzewając powietrze lub czynnik grzewczy.

Kotły i bojlery zasilane elektrycznością w przeważającej większości przypadków są wyposażane w termostaty już w fabryce.

W elektronicznym termoregulatorze są dwa główne elementy:

1. Czujnik temperatury.
2. Mikrokontroler.

Pierwszy mierzy temperaturę, a drugi ją kontroluje i wysyła sygnały do zwiększania/zmniejszania podaży energii cieplnej do pomieszczenia. Czujnik może wysyłać do kontrolera sygnał analogowy lub cyfrowy. W pierwszym przypadku termostat pod względem możliwości jest podobny do mechanicznego odpowiednika, ale znacznie przewyższa go dokładnością pomiarów temperatury.

Cyfrowe termoregulatory to szczyt rozwoju tych urządzeń. Pozwalają regulować dostarczanie ciepła według z góry założonego algorytmu. Dodatkowo można do nich podłączyć znacznie więcej czujników umieszczonych zarówno w pomieszczeniach, jak i na zewnątrz.

Wiele elektronicznych termostatów ma możliwość zdalnego sterowania przez port podczerwieni lub łączność komórkową. Pozwala to regulować temperaturę w pomieszczeniu nie tylko za pomocą pilota w pokoju, ale także z dowolnego miejsca poza nim.

Na przykład, wychodząc jeszcze z pracy, można wysłać sygnał do nagrzania powietrza w pomieszczeniu do komfortowych parametrów, a po Państwa przyjściu dom powita Państwa przytulnością i ciepłem.

Urządzenia elektroniczne przeznaczone do automatycznej regulacji jakościowych i ilościowych charakterystyk czynnika grzewczego są obowiązkowym komponentem systemów ogrzewania w inteligentnych domach. Z ich budową polecamy się zapoznać.

Schematy połączeń

Wszystkie sposoby włączenia termostatu do systemu ogrzewania dzielą się na trzy warianty podłączenia:

1. Bezpośrednio do kotła.
2. Do pompy obiegowej.
3. Na rurę dostarczającą czynnik grzewczy do grzejnika.

Pierwsze dwa schematy wykluczają pogorszenie przepustowości rurociągu grzewczego. Nie wprowadza się w nie żadnych dodatkowych zaworów, opór hydrauliczny całego systemu się nie zmienia. Termostat tutaj steruje pracą tylko pompy lub kotła, nie ma bezpośredniego kontaktu z wodą.

Przy montażu termoregulatora na kaloryferze lub na wspólnej rurze z kilkoma grzejnikami, opór hydrauliczny przeciwnie, wzrasta. Nawet w pełni otwartym stanie zawór termostatu nieco spowalnia przepływ czynnika grzewczego.

Idealnie, projekt podłączenia kotła należy wykonać od razu, uwzględniając wszystkie urządzenia termoregulacyjne i inne.

Wmontowywanie termostatów w istniejące rurociągi grzewcze należy stosować tylko w ostateczności, maksymalną skuteczność ich zastosowania można osiągnąć jedynie włączając je do systemu już na etapie projektowania.

Jeśli instalacja wodnego ogrzewania w domu wykonana jest według schematu jednorurowego, to od trzeciego wariantu lepiej od razu zrezygnować. W przypadku zadziałania czujnika temperatury zawór natychmiast odetnie całą gałąź grzejników w kilku pomieszczeniach, a wtedy o komforcie w odległych od kotła pomieszczeniach można od razu zapomnieć.

Podłączać termostat na wejściu grzejnika należy przez bypass. W ten sposób po zadziałaniu skieruje przepływ czynnika grzewczego z pominięciem kaloryfera. Wówczas woda będzie wracać nieostudzona z powotem do kotła. Ten ostatni przestanie ją podgrzewać, zmniejszając tym samym zużycie paliwa gazowego lub energii elektrycznej.

Podczas instalacji termostatycznego czujnika temperatury powietrza należy przestrzegać określonych zasad, w przecinym razie pod wpływem sąsiednich urządzeń lub przedmiotów będzie on fałszywie reagować.

Czujnik temperatury należy montować:

• w miejscu, do którego nie docierają bezpośrednie promienie słoneczne;
• z dala od mostków termicznych, przeciągów i unoszących się strumieni ciepła z grzejników;
• tak, aby nie został zakryty ekranami dekoracyjnymi lub zasłonami;
• na wysokości od podłogi w granicach 1,2–1,5 metra.

W przypadku nieprawidłowej instalacji czujnika termostat będzie wysyłać fałszywe sygnały. Może to prowadzić do przegrzania nie tylko powietrza w pomieszczeniu, ale także czynika grzewczego w systemie. A w drugim przypadku niedaleko do problemów z kotłem.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Nie powinno być szczególnych trudności z montażem termoregulatora. Trzeba go tylko odpowiednio dobrać do konkretnego systemu grzewczego. A wybrane materiały wideo z pewnością w tym pomogą.

Wideo #1. Podłączenie termostatu pokojowego do kotła gazowego – wszystkie niuanse:

Wideo #2. Przegląd termoregulatora śiennego:

Wideo #3. Technologia włączania termostatu kontaktywego do systemu z pompą obiegową:

Dodatek do kotła grzewczego w postai termostatu to doskonały sposób na zaoszczędzenie na ogrzewaniu mieszkania, zwiększenie komfortu zamieszkania i zmniejszenie zużycia urządzenia podgrzewającego czynik grzewczy. Pieniądze wydane na termoregulatory zwracają się w ciągu jednego sezonu zimowego.

Przy tym można wybrać zarównio prosty wariant mechaniczny z ręcznym sterowaniem, jak i bardziej zaawansowane urządzenie z programatorem.

Czy chciałby Pan / chciałaby Pani opowiedzieć, jak działa kocioł z termostatem w Państwa domu za miastem? Czy posiada Pan/Pani informacje, które będą przydatne odwiedzającym stronę? Proszę pisać komentarze, zadawać pytania, publikować zdjęcia na temat artykułu w bloku poniżej.