Dla zapewnienia komfortu cieplnego w mieszkaniach konieczna jest odpowiednia regulacja dopływu ciepła z instalacji centralnego ogrzewania. To może być realizowane poprzez termostaty kotła, termostaty pokojowe, regulatory pokojowe lub regulatory pogodowe.

Niezależnie od tego, jaki typ regulatorów jest używany, na końcu instalacji grzewczej, na kaloryferach, stosuje się zawsze termostatyczne zawory grzejnikowe, które mają za zadanie doprecyzować regulację komfortu cieplnego do wymagań użytkowników. Dobór zaworów i ich głowic termostatycznych może przysparzać pewnych trudności ze względu na ich obfitość na rynku i pojawienie się w ostatnim okresie głowic programowalnych, o czym poniżej.

Grzejniki centralnego ogrzewania (c.o.) powinny być wyposażone w zawory termostatyczne, zgodnie z odnośnymi przepisami. Pełnią one ważną rolę, regulują dopływ ciepła z grzejników do pomieszczeń, zapewniając komfort cieplny i oszczędność energii.

Grzejnikowe zawory termostatyczne – budowa

Zawór termostatyczny (rys.) składa się z dwóch zasadniczych podzespołów: mechanicznego zaworu grzybkowego o specjalnej konstrukcji (B) i mechanicznej głowicy termostatycznej (A), która reaguje na temperaturę najbliższego otoczenia i zmienia położenie grzybka zaworu, umożliwiając w ten sposób regulację strumienia wody grzewczej wpływającej do grzejnika.

Termostatyczny zawór grzejnikowy

Rys. Termostatyczny zawór grzejnikowy (z archiwum firmy Oventrop): A – głowica termostatyczna, B – zawór, 1 – obudowa głowicy, 2 – mieszek sprężysty, 3 – zbiornik z medium, 4 – trzpień popychacza, 5 – skala nastaw temperatury, 6 – sprężyna popychacza, 7 – trzpień zaworu, 8 – sprężyna zaworu, 9 – grzybek zaworu, 10 – gniazdo zaworu, 11- przyłącze zaworu.

Zawór ma ukrytą regulację zakresu pracy, przeznaczoną do obsługi przez instalatora i serwisanta. Służy ona do wykonania tzw. nastaw wstępnych, których celem jest zrównoważenie instalacji c.o.. W prostszym ujęciu oznacza to takie wyregulowanie instalacji c.o., aby wszystkie grzejniki, od najbliższego do najdalszego od kotła, miały tę samą temperaturę przy pełnym otwarciu zaworów termostatycznych. Nastawy wstępne umożliwiają racjonalne wykorzystanie potencjalnych możliwości grzejników c.o., co ma również wpływ na komfort cieplny oraz na oszczędności inwestycyjne i eksploatacyjne.

Głowica termostatyczna zaworu zbudowana jest z trzech podzespołów (rys.):

* czujnika temperatury w postaci, najczęściej, zbiornika (3) zawierającego medium stałe, ciekłe lub gazowe i umieszczonego wewnątrz zbiornika sprężystego mieszka (2), który wydłuża się lub skraca na skutek zmian ciśnienia spowodowanych zmianą temperatury medium,

* zespołu popychacza (6), który przenosi ruch czujnika temperatury i tym samym zmienia położenie grzybka zaworu (9),

* pokrętła regulacyjnego (1), umożliwiającego ustawienie zakresu mocy cieplnej grzejnika i uzyskanie żądanej temperatury pomieszczenia.

Występują również głowice termostatyczne z zewnętrznym czujnikiem temperatury, połączonym z zespołem popychacza kapilarą długości do kilku metrów. Takie rozwiązanie konstrukcyjne głowicy termostatycznej umożliwia prawidłową regulację grzejników podłogowych, zakrytych ażurową zasłoną, lub ściennych, zabudowanych osłonami drewnianymi, czy ściennych, zakrytych grubymi kotarami. Umieszczenie czujnika temperatury z dala od grzejnika jest korzystne dla dokładniejszej regulacji temperatury pomieszczenia pod warunkiem braku wpływu innych źródeł ciepła na czujnik.

Działanie  grzejnikowych zaworów termostatycznych

Istota działania zaworu termostatycznego sprowadza się do regulacji strumienia wody grzewczej. Natomiast o temperaturze wody grzewczej decydują wyżej wymienione regulatory, które sterują kotłem. Na szczególną uwagę zasługuje tutaj regulator pogodowy, który reguluje temperaturę wody grzewczej w zależności od temperatury zewnętrznej. Dzięki temu kocioł pracuje tylko z niezbędnym „wysiłkiem” i zużywa optymalną ilość paliwa, a zawory termostatyczne na grzejnikach nie „zmagają się” nadmiernie z regulacją końcową.

Pozostałych sposobów regulacji kotła nie można zaliczyć ani do oszczędnych, ani do wygodnych w stosowaniu. Termostat kotła umożliwia tylko ręczną zmianę temperatury wody grzewczej i jest ona stała, niezależna od temperatury zewnętrznej i zapotrzebowania na ciepło. W przypadku termostatu pokojowego i regulatora pokojowego zaleca się ustawienie temperatury wody grzewczej na maksimum. W tej sytuacji zawór termostatyczny przejmuje większy ciężar regulacji temperatury, większe obciążenia termiczne i mechaniczne, co może powodować wahania temperatury w pomieszczeniu oraz większe zużycie paliwa, jak też prowadzić do szybszego zużycia zaworu i głowicy termostatycznej.

Charakterystyczną cechą użytkową termostatycznych zaworów grzejnikowych jest konieczność ich ciągłej, bieżącej obsługi (regulacji) dla zapewnienia pożądanego efektu cieplnego i ekonomicznego. Niezależnie od tego, czy instalacja c.o. jest wyposażona w sterowniki pracy kotła, użytkownik i tak zmienia położenie głowic termostatycznych, nawet każdego dnia, w zależności od bieżących potrzeb ogrzewania pokoju, mieszkania lub domu.

Użytkownicy często kręcą głowicami zaworów termostatycznych nawet wówczas, gdy temperatura pomieszczenia jest prawidłowa, ale grzejnik jest zimny!

Tu należy się pewne wyjaśnienie. Na tym polega istota pracy zaworu termostatycznego, że reguluje on dopływ ciepła do grzejnika c.o. w zależności od żądanej temperatury pomieszczenia i w sytuacji, kiedy potrzeby grzewcze zostały zaspokojone, odcina dopływ. Grzejnik wówczas stygnie, często aż do temperatury pomieszczenia. Zawór otworzy się i grzejnik znowu będzie ciepły, gdy temperatura w pomieszczeniu ulegnie obniżeniu. Wahania temperatury pomieszczenia zwykle nie są odczuwalne przez użytkowników, ale jeśli użytkownicy kontrolują temperaturę samych grzejników, nawet tylko przez dotyk, są w stanie zauważyć duże różnice temperatur.

Ten stan rzeczy (zimne grzejniki!) bywa niezgodny z pewnymi przyzwyczajeniami użytkowników pamiętających działanie instalacji c.o. w blokach w „minionej epoce”, kiedy grzejniki żeliwne były gorące cały czas w sezonie grzewczym. Nie były one wyposażone w zawory termostatyczne, a regulacje (obniżanie) temperatury pomieszczeń wykonywało się, otwierając okna.

Jak widać z powyższego, stosowanie termostatycznych zaworów grzejnikowych z mechanicznymi głowicami termostatycznymi, racjonalnie wymuszone prawem od początku lat 90. ubiegłego wieku, jest dużym krokiem we właściwym kierunku, przynoszącym użytkownikom komfort cieplny i finansowy. Są one powszechnie stosowane we wszystkich instalacjach c.o. w kraju i jeszcze długo będą w zastosowaniu praktycznym.

Pomocna elektronika

Ale… oto pojawiły się na rynku grzejnikowe zawory termostatyczne z elektronicznymi głowicami termostatycznymi (fot. główne), które są godne uwagi zarówno instalatorów c.o., jak i użytkowników. Obecnie jest już duży wybór różnych rozwiązań konstrukcyjnych i funkcjonalnych, gdyż oferowane są one przez wielu producentów.

Poza głowicami kompaktowymi, montowanymi na grzejniku, dostępne są również na rynku, co jest szczególną nowością, głowice termostatyczne zdalnie programowalne, tzw. radiowe (fot. 2). Ich dodatkową zaletą jest możliwość programowania kilku lub nawet kilkunastu głowic, zamontowanych na wszystkich grzejnikach instalacji c.o. jednym zdalnym programatorem.

Termostatyczny zawór grzejnikowy ze zdalnie programowalną głowicą termostatyczną i sterownikiem

Fot. 2. Termostatyczny zawór grzejnikowy ze zdalnie programowalną głowicą termostatyczną i sterownikiem (z archiwum firmy Danfoss).

Większość głowic elektronicznych jest dostosowana do już istniejących zaworów, wykorzystywanych z głowicami mechanicznymi. Jeśli istnieją jakieś niezgodności konstrukcyjne, producenci głowic elektronicznych dostarczają w zestawie odpowiednie przejściówki (adaptery) do połączenia głowicy z zaworem.

Programowalny zawór termostatyczny składa się z następujących głównych podzespołów:

* „elektronicznego” czujnika temperatury, którym może być np. termopara, termistor itp.,

* silnika elektrycznego, który wraz z zaworem mechanicznym reguluje przepływ czynnika grzewczego do grzejnika c.o.,

* elektronicznego programatora, który umożliwia wprowadzanie programów pracy zaworu termostatycznego,

* baterii zasilających cały układ elektroniczny głowicy termostatycznej.

Zadaniem elektronicznej głowicy termostatycznej jest automatyczna regulacja temperatury w pomieszczeniu według określonego przez użytkownika programu czasowego; w okresach wyższej temperatury podczas obecności użytkownika, np. 20oC, i w okresach niższej, kiedy nikogo nie ma w pomieszczeniu lub w porze nocnej, np. 16oC.

Programator umożliwia ustawienie co najmniej dwóch okresów ogrzewania podwyższonego i dwóch okresów ogrzewania obniżonego w ciągu doby (4 przełączenia). Zwykle ta ilość okresów ogrzewczych wystarcza w codziennej praktyce. Występują też głowice z możliwością zaprogramowania większej liczy okresów ogrzewania dziennego i nocnego, nawet do kilkunastu w ciągu doby.

Zakres programowalnych temperatur zawiera się zwykle od 8 do 28oC, ale bywa i większy, z czego na dzień są zalecane temperatury w przedziale 20-22oC, na noc i podczas nieobecności: 15-17oC. Warto tu przypomnieć, że różnica temperatur ogrzewania dziennego i nocnego nie powinna przekraczać 5oC. Większe różnice nie dają efektu oszczędzania na paliwie i „na kieszeni”.

Pewnym wyjątkiem może tu być długotrwałe obniżenie temperatury, np. w czasie urlopu lub w domach całorocznych, lecz wykorzystywanych tylko latem, w których użytkownik nie decyduje się na opróżnienie instalacji c.o. z wody grzewczej na okres zimy. W takim przypadku programuje się temperaturę obniżoną ogrzewania budynku na poziomie 10-11oC w ciągu całej doby.

Program głowicy elektronicznej umożliwia zabezpieczenie instalacji c.o. przed zamarznięciem. Jest ono aktywowane spadkiem temperatury na głowicy do +8 lub +6oC w zależności od typu głowicy i producenta. Ta funkcja jest zaprogramowana fabrycznie na stałe i nie zależy od innych nastaw. Odpowiada ona ustawieniu gwiazdki (śnieżynki) na głowicy mechanicznej i według zapewnień producentów funkcjonuje niezawodnie.

Elektroniczne głowice oferują kilka istotnych nowości. Do nich można zaliczyć funkcję zapobiegania przed zakamienianiem zaworu i bieżące eliminowanie tego zagrożenia. Ta funkcja realizowana jest raz w tygodniu, najczęściej w sobotę, i polega na automatycznym całkowitym otwarciu i zamknięciu zaworu grzejnika, powodującym usunięcie ewentualnie osadzonego kamienia kotłowego z ruchomych części i gniazda zaworu.

Nowością głowicy elektronicznej jest też rozpoznawanie otwartych okien, które powoduje, za jej przyczyną, automatyczne zamknięcie dopływu wody grzewczej do grzejnika. Podobnie dzieje się z klimatyzacją, która jest wyłączana, gdy zostanie otwarte okno lub drzwi balkonowe, o ile zostały tam zainstalowane odpowiednie wyłączniki. Tutaj głowica rozpoznaje otwarcie okna po nagłym spadku temperatury w jej otoczeniu.

W niektórych głowicach istnieje również możliwość szybkiego nagrzania pomieszczenia, aktywowana ręcznie poprzez wywołanie odpowiedniej funkcji, która powoduje otwarcie zaworu na grzejniku na okres kilku minut. Ta opcja przewidziana jest na okoliczność wcześniejszego powrotu do domu, pozostawienia otwartego okna w czasie nieobecności, nieoczekiwanej wizyty przemarzniętych przyjaciół itp.

Producenci programowalnych głowic termostatycznych prześcigają się w obietnicach dotyczących oszczędności energii, jakie można uzyskać po ich zastosowaniu. Jedni obiecują 20% oszczędności, inni nawet 30%. Wydaje się, że są to raczej optymistyczne informacje, które powstały bardziej z pobudek marketingowych niż na podstawie konkretnych wyników w praktyce. Za pozytywny efekt praktyczny zastosowania głowic programowalnych będzie można uznać stan, gdy uzyska się choćby tylko połowę obiecywanych oszczędności.

Bezpieczeństwo

Pomyślano też o zabezpieczeniu programu głowicy przed niepożądanym dostępem. Najpewniej chodzi o dzieci. Sposób zabezpieczenia jest raczej prosty. Należy jednocześnie nacisnąć oba klawisze funkcyjne i przytrzymać nieco dłużej, 2-3 sekundy. W podobny sposób likwiduje się blokadę. Czy jest to wystarczające zabezpieczenie przed naszymi „digital-milusińskimi” – okaże się w praktyce. Skutecznym rozwiązaniem tego „problemu” byłoby zastosowanie głowic radiowych, których sterowniki łatwo umieścić w niedostępnym miejscu.

Elektroniczne głowice termostatyczne są zasilane bateriami alkaliczno-manganowymi typu AA, LR6 lub AM3. Napięcie robocze wynosi 3V/DC. W zależności od typu głowicy wymagane są 2 lub 4 baterie. Czas pracy jednego zestawu baterii wynosi od 1 do 3 lat według danych technicznych, jakie podają producenci. Zwykle spotyka się też zdanie producentów, że do zasilania głowic nie nadają się akumulatorki typu AA z powodu zbyt niskiego napięcia roboczego, wynoszącego w stanie pełnego naładowania zaledwie ok. 1,2 V/DC.

Popularność tych zaworów termostatycznych w kraju jest obecnie raczej umiarkowana ze względu na: zadowalające działanie tanich głowic mechanicznych; istnienie głowic programowalnych od niedawna; zwykłą ostrożność rynku i dość wysokie ceny, które charakteryzują każdą nowość techniczną. Z doświadczenia jednak wiadomo, że produkt ma ważne zalety praktyczne i zyska z czasem popularność i powszechne zastosowanie. Zależeć to też będzie od informacji, jakie się pojawią na temat ich niezawodności. Dotychczasowe opinie są pozytywne.

Jest też niewykluczone, że zostaną wprowadzone z czasem jeszcze nowsze rozwiązania techniczne o charakterze „lokalnym” lub systemowe w skali kraju czy kontynentu.

Jan Siedlaczek

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij