Термостатическая головка с выносным проточным сенсором ТСГ ВПС-01

Основное назначение - управление системами отопления «Тёплый пол».Термостатическая головка является непрерывным регулятором пропорционального действия. Выполняет автоматическое корректирование расхода жидкости через регулирующий клапан, обеспечивая поддержание её температуры, заданной пользователем. Термоголовка ТСГ ВПС-01 не требует какого-либо источника энергии. Устройство может использоваться в системах с рабочей жидкостью, не разрушающей материалы изделия, с которыми она контактирует.

ТермоСтатическая Головка с Выносным Проточным Сенсором (ТСГВПС-01) состоит из двух xастей: термоголовки и выносного датчика, устанавливаемых раздельно и соединенных между собой капиллярной трубкой.

ТСГ ВПС-01 работает в качестве терморегулятора в комплекте с  регулирующими клапанами  или с коллекторами со встроенными клапанами-регуляторами.Термоголовка устанавливается на клапан нажимного действия, с резьбой М30х1,5 для крепления термостатических головок.Выносной проточный сенсор монтируется посредством соединений типа «Евроконус» в месте, где необходимо контролировать температуру рабочей среды.Необходимая температура устанавливается на термоголовке, поворотом регулятора до совмещения нужного значения шкалы с указателем.

Основным контрольно-исполнительным механизмом ТСГВПС-01 является герметичный термоэлемент, состоящий из выносного проточного датчика и сильфона, соединённых  между собой капиллярной трубкой. Межкорпусная полость сенсора, сильфон и капиллярная трубка заполнены терможидкостью, с высоким коэффициентом  расширения. Большая её часть находится в межкорпусной полости (камере) проточного сенсора.Исполнительным  элементом является сильфон, который воздействует на шток клапана, регулирующего расход рабочей среды.Контрольным элементом является выносной проточный сенсор (датчик). Это сосуд (труба в трубе) с постоянным объёмом, который так-же выполняет функцию теплообменника, между рабочей средой и жидкостью термоэлемента.Сенсор (датчик) термостатической головки состоит из латунного корпуса и медной  гильзы. На торцах корпуса изготовлены соединительные элементы стандарта «Евроконус», на одном конце размещена латунная накидная гайка, зафиксированная стопорным кольцом из легированнойстали, на другом наружная резьба. Со стороны накидной гайки в паз установлено уплотнительное кольцо из ЭПДМ.Сильфон (гидропривод) изготовлен из бронзы и соединён с сенсором капиллярной трубкой.Термостатическая головка состоит из корпуса и регулятора, которые изготовлены из высококачественного АБС пластика. Корпус и регулятор сопряжены между собой резьбой, которая позволяет регулятору поворачиваться относительно корпуса и одновременно перемещаться в осевом направлении.Поворотом регулятора задаётся значение температуры теплоносителя, проходящего через гильзу сенсора. На регуляторе нанесена шкала значений от 20 до 60, удобная для визуального контроля установленной температуры.При повороте регулятора по часовой стрелке, он перемещается вниз, вместе с встроенным в него исполнительным элементом. Поворачивая регулятор в обратном направлении, они опускаются  вниз.Во внутренней полости термостатической головки размещены сильфон, демпфер и нажимной стакан. В полости корпуса термоголовки располагается нажимной стакан, с возможностью осевого перемещения.Нажимной стакан, предназначен для передачи усилия от сильфона на шток клапана и выполнен из прочного армированного пластика. В нажимной стакан установлен сильфон, а в торец нажимного стакана  упирается шток регулирующего клапана.В полости регулятора установлен демпфер, предназначенный для предохранения термоголовки от избыточных нагрузок регулирующего клапана, которые могут возникать при гидравлических  ударах в системе. Демпфер состоит из стальной пружины, зажатой между цилиндром и поршнем, которые обладают возможностью осевого перемещения относительно друг друга.  В поршне и шайбе демпфера выполнены сквозные резьбовые отверстия, через которые с помощью калибровочного винта скреплены цилиндр и гильза демпфера. Материал поршня, цилиндра и шайбы демпфера - армированный пластик.Калибровочным винтом одновременно настраивается  расстояние между штоком клапана и верхним положением маховика-регулятора в зависимости от типа термочувствительной среды и типа термостатического клапана (настраивается на предприятии изготовителе).На корпусе термостатической головки, через сегментно-разрезной фланец, установлена накидная гайка из латуни, для крепления термоголовки к регулирующему клапану.На термоголовке можно установить ограничения используемого диапазона с помощью перестановки металлических клипс ограничителей. Для этого на торце корпуса термоголовки  радиально  размещено 25 отверстий, в два из которых вставлены ограничители  поворотарегулятора. При поставке с завода ограничители установлены на диапазон регулировкиот 20 до 60.

Рабочая среда, через стенки трубки из меди, обменивается тепловой энергией с жидкостью  термоэлемента и сравнивается с ней по температуре

Рассмотрим принцип действия термоголовки на примере рисунков 1  и 2. Предположим, чтотемпература рабочей жидкости стала выше значения установленного на термоголовке.Нагреваясь в камере сенсора, терможидкость будет расширяться, и перемещаться в сильфон через капиллярную трубку. Сильфон, увеличиваясь в длину, начнёт перемещать шток регулирующего клапана,  уменьшая сечение отверстия для протекания рабочей жидкости и соответственно её расход. Расход жидкости через клапан будет уменьшаться до тех пор, пока жидкость, проходя через трубопровод, не остынет до температуры, установленной на  термоголовке.

При равенстве этих температур регулирующий клапан будет находиться в  состоянии ожидания.Малейшее  отклонение от этого равенства повлечёт автоматическую корректировку nерморегулятором расхода жидкости и  восстановление температурного баланса.

Параметры

Ед. изм.

Значения

Присоединительнаярезьба термостатической головки

мм.

М 30х1,5

Присоединительнаярезьба сенсора

дюйм

3/4

Допустимаятемпература окружающей среды

°C

от 0 до +60

Допустимаяотносительная влажность окружающей среды

%

от 30 до 85

Допустимаятемпература теплоносителя

°C

до +85

Диапазон настройкитемпературы теплоносителя

°C

от 20 до +60

Гистерезис

°C

0,8

Максимальное давление в системе отопления

бар

10

Максимальное усилиенажима на клапан

кг.

10

Длина капиллярной трубки

мм.

400

Высота термостатической головки мин./ макс.

мм.

71 / 76

Диаметр термостатической головки

мм.

45

Высота сенсора /Дельта установочная

мм.

64,5 / 58,5

Средний срок службы

лет

20

Перед установкой термостатической головки необходимо произвести контроль изделия :

убедиться в отсутствии перегибов капиллярной трубки, на отсутствие поврежденийпластмассового корпуса и отсутствие повреждений резьб.

Подготовить термоголовку, клапан, и место для установки выносного проточного сенсора:

убедиться в доступности элементов для крепления проточного сенсора, снять защитный колпачокс регулирующего клапана.

выставить на термостатической головке значение настройки «60», освободить капиллярную трубку от фиксатора.

Уставить головку на клапан:

Расположить термоголовку над клапаном, повернув указатель для удобства обзора.

надеть термостатическую головку на пазами позиционирования головки на шестигранник клапана.

-зафиксировать ТСГ, завернув накидную гайку головки на резьбу клапана, вручнуюдо упора.

Установить выносной проточный сенсор:

смазать уплотнительное кольцо сенсора и ответные сопрягаемые поверхности силиконовой смазкой.

поместить проточный сенсор, в месте его установки, проложив капиллярную трубку не подвергая её перелому.

совместить сопрягаемые части "Евроконуса" сенсора и системы, вставить вручную до соприкосновения конусов.

вручную, накидной гайкой зафиксировать соединение, удерживая сенсор от проворота.

совместить сопрягаемые части "Евроконуса", другого торца сенсора и системы, и вставить до соприкосновения конусов.

вручную, накидной гайкой зафиксировать второе соединение, так-же удерживая сенсор отпроворота.

с помощью гаечного ключа на 30 слегка подтянуть накидную гайку сенсора, удерживая сенсорот проворота гаечным ключом на 27

с помощью соответствующего ключа подтянуть соединитель, сопрягаемый со второй стороной сенсора удерживая его от проворота гаечным ключом на 27

Проверить резьбовые соединения сенсора на герметичность.

Необходимость управления Насосно-смесительными узлами2. Термоадаптивные Насосно-Смесительные узлы водяных тёплых полов3. Апгрейд Насосно-Смесительных узлов до уровня ТермоАдаптивных

Применение в составеводяного тёплого пола термостатических насосно-смесительных узлов обеспечиваетв системе циркуляцию теплоносителя с постоянной температурой подачи. Однакоизменение погодных условий влияет на температуру в помещениях и необходима соответствующаякорректировка температуры теплоносителя, подаваемого в контуры системы.Измененяя температуру теплоносителя подаваемого в систему напольного отопленияколичество поступающего тепла изменяется пропорционально во всех контурахсистемы. Температура жидкости возвращающейся из контура пола характеризуетстепень его фактического прогрева или остывания.

На анализетемпературы теплоносителя возвращающегося из контуров системы отопления иоснован ТермоАдаптивный способ управления водяными тёплыми полами. Управлениепо температуре обратной линии пытались реализовать примененяя RTL-клапаны,использовали для управления клапанами термостатические головки с выносныминакладными или погружными датчиками. Датчики прикрепляли к обратномуколлектору, монтировали в обратный трубопровод, но получалась или низкаяточность и скорость отрабатки клапана, приводящая к некорректной работе всейсистемы или конструкция датчика получалась громоздкая. Термоголовки с выноснымпроточным сенсором-датчиком ТСГ ВПС-01 своим появлением открыли новый этап вразвитии термостатического регулирования по температуре обратной линии.

Термоадаптивный смесительный узел(подключение нижнее)

Термоадаптивный смесительный узел(подключение разностороннее)

Термоадаптивный смесительный узел(подключение боковое)

В описываемых насосно-смесительных узлах термоуправление осуществляется двумя регулирующими клапанами, один из которых установлен на входе в насосно-смесительный узел,другой на выходе. Оба клапана снабжены термоголовками с выносными проточными датчиками. Для корректного управления температурой подаваемого в напольное отопление теплоносителя выбирается один из контуров системы. Желательно (но не обязательно), что бы он был расположен вдоль наружной стены здания, в комнате которая минимально подогревается прямой солнечной энергией. Данный контур назначается «Контрольно-управляющим» (далее по тексту «Контрольный»).Между выходом из контрольного контура и коллектором установлен выносной проточный датчик-сенсор термоголовки ТСГ ВПС-01. Сама термоголовка устанавлена на терморегулирующем клапане (подающем или обратном), между насосно-смесительным узлом и контуром системыотопления. Термоголовка, управляет регулирующим клапаном по температуре обратного потока и поддерживает температуру теплоносителя во всей системе, в зависимости от степени прогрева контрольного контура. Значение на ней, обеспечивающее комфорт в помещениях, обычно задаётся в пределах от 25 до 40°C.При увеличении тепловых потерь помещения, возрастает теплоотдача пола и теплоноситель в контурах остывает сильнее. Термоголовка обнаружив сенсор-датчиком отклонение температурытеплоносителя открывает регулирующий клапан. В результате из котла поступает больше горячего теплоносителя, а температура на подаче в контуры возрастает. При этом увеличивается температура поверхности пола и его теплоотдача, компенсирующая тепловые потери. По мере прогрева пола температура теплоносителя на выходе из контрольного контура повышается, а термоголовка, соединённая с этим датчиком капиллярной трубкой, выводит систему на оптимальный температурный режим.При уменьшении тепловых потерь помещений произойдет обратный процесс. Теплоотдача уменьшится, теплоноситель из контрольного контура вернется теплее, температура сенсора превысит значение, установленное на термоголовке. Под воздействием термоголовки регулирующий клапан уменьшит поступление теплоносителя из первичного контура в смесительный узел, снизив количество тепла подаваемого в полы.Так по обратной температуре контрольного контура автоматически поддерживается температурный режим всей системы тёплого пола, соответствующий тепловым потерям помещений, подключенным к данному смесительному узлу, а сам насосно-смесительный узел приобретает свойство термоадаптации.Второй регулирующий клапан снабжёный термоголовкой, датчик которой установлен на подающей линии смесительного узла или на входе в контрольный контур, выполняет функцию ограничителя максимальной температуры. Установленное на ней значение не должно превышать 55°C.Расположение терморегулирующих клапанов на входе и выходе насосно-смесительного узла позволяет без дополнительной запорной арматуры перекрывать подачу и обратку между первичным и вторичным контурами отопления.3.Функцию термоадаптации можно реализовать практически в любом насосно-смесительном узле скомпонованном на базе двух-ходового регулирующего клапана, оборудованного термостатической головкой с выносным датчиком.

Смесительный узел необходимо дополнить ещё одним двух-ходовым клапаном с достаточной, длясистемы тёплого пола, пропускной способностью. Регулирующий клапан должен иметь резьбу М30х1,5, для установки термостатической головки. Дополнительный клапан оснастить ТермоСтатической Головкой с Выносным Проточным Сенсором (ТСГ ВПС-01).Выбрать в системе отопления «Тёплый пол» контур, обогревающий помещение, минимально подверженное воздействию солнечной энергии и периодически включаемых нагревательных приборов. Данный контур будет условно контрольно-управляющим.Установить выносной проточный сенсор (датчик) термоголовки на обратном коллекторе, между соответствующим коллекторным отводом и концом трубопровода контрольно-управляющего контура. Дополнительный регулирующий клапан необходимо смонтировать соблюдая направление движения теплоносителя и указателя направления потока на клапане. Клапан можно устанавливать как на подающей, так и на обратной линии теплоносителя первичного (высокотемпературного) контура отопительной системы.

Схема водяного "тёплого пола" предполагает обособленную циркуляцию жидкости сквозь соединённые параллельно трубопроводы (контуры-петли), расположенные в полах помещений. К контурам пола подаётся низкотемпературный теплоноситель, получаемый смешением возвращающегося из полов потока и поступающего от высокотемпературного трубопровода. Циркуляционный насос, установленный в системе «тёплый пол» обеспечивает движение теплоносителя через все контуры с одинаковой входной температурой, которая контролируется термостатическим устройством.

Распределение жидкости по контурам осуществляется через коллекторы, снабжённые настроечными вентилями и регулирующими клапанами, по количеству контурных выходов. Учитывая множества факторов: тепловые характеристики помещений, стяжки и напольных покрытий; диаметров, длин и теплопроводности контурныхтрубопроводов определяется необходимый расход теплоносителя через каждый контур. В соответствии с полученными данными производится регулирование расхода с помощью настроечных вентилей. Эту операцию часто называют балансировкой системы. В настроенной системе через каждый контур протекает количество теплоносителя, необходимое для обеспечения теплом помещения (Помещений или части помещения) обогреваемых этим контуром. В системе, прогретой и выведенной в рабочий режим правильность настройки можно определить по температуре жидкости на выходах из контуров. Если все петли будут иметь одинаковую разность температур на подаче и выходе трубопровода, то это будет означать, что во всех петлях расход воды соответствует текущей мощности. Это верно только при одинаковом воздействии внешних факторов на все части отапливаемого строения.Рассмотрим эти воздействия на примере модели системы отопления дома (Рис.1).

Рис 1. Имеется пять помещений 1, 2, 3, 4 и В помещении 1.- 25% стен являются  внешними, в помещениях 2, 3, 4 и 5  по 50% внешних стен, которые  ограждают здание с разных сторон света: Север, Юг, Восток и Запад.

Рассмотрим зависимость температуры помещений от разных факторов.

Погодные условия: Мороз и ветер с Севера. Соответственно тепловые потери помещений 2 и 5 самые большие, причина тому холодный северный ветер. Взошло солнце, затих ветер. Тепловые потери в помещениях 2 и 3 снизились. В течение дня солнце последовательно подогревает стены помещений 2, 3, 1, 4 и 5. При постоянном расходе теплоносителя через контуры и неизменной температуре подачи теплоносителя, в течение суток температура в помещении 1 изменяется не значительно, а в помещениях 2 , 3 , 4 и 5 изменения могут быть весьма ощутимы. 2 Конструктивное решение: Помещения большой площадью, для обогрева которых требуется по несколько контуров и запитаны они от одного коллекторного узла или низкотемпературного источника тепла. Напольные покрытия разнообразные: плитка, ламинат, ковролин и т.п. для которых требуется разная температура плиты пола. Назначение помещений: Зал, Столовая, Кухня, Спальни и т.п. для каждого типа помещений комфортна своятемпература.

Для создания комфортных условий при любых погодных условиях без автоматического зонального управления (по помещениям, по контурам) не обойтись. Разность температур между подающим и обратным концами трубопровода находятся в зависимости от расхода теплоносителя и от тепловой мощности контура. В подавляющем большинстве теплоноситель подаётся во все контуры системы одинаковой температуры и воздействовать на теплоотдачу частей«Тёплого пола» можно только управляя расходом теплоносителя через контур.Управление расходом можно осуществлять разными способами:- плавно изменять пропускную способность клапанов с помощью термостатических регуляторов (термостатических головок, блоков с RTL-клапанами).- полностью закрывать/открывать клапаны контура с помощью электроприводов по сигналу датчиков и термостатов.- изменять пропускную способность клапанов с помощью аналоговых сервоприводов по команде управляющего контроллера, в соответствии с программируемым алгоритмом.

Рассмотрение способов поконтурного управления расходом теплоносителя начнём с новинки - ТСГ ВПС (ТермоСтатическая Головка с Выносным Проточным Сенсором).

Устройство разработано для управления водяными тёплыми полами по температуре обратной линии. (Подробнее о конструкции и принципе работы)

При различных погодных условиях температура в помещениях изменяется в разной степени. Пропорциональнотемпературе воздуха изменяется и теплоотдача плиты тёплого пол?