Przedmiotem poprzedniego artykułu była regulacja temperatury powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu z wykorzystaniem regulatora elektronicznego w trybie regulacji nadążnej „on/off”, tak jak ma to miejsce w lodówce, żelazku, grzejniku elektrycznym z zadajnikiem bimetalicznym.

Regulacja ogrzewania typu „on/off” przy uwzględnieniu bezwładności grzejnika i siłownika termicznego oraz histerezie prostego regulatora powoduje wahania temperatury w ogrzewanym pomieszczeniu. Aby powyższe zjawisko zminimalizować, jako urządzenie regulacyjne wykorzystuje się elektroniczny, impulsowy regulator temperatury pomieszczenia. Zabezpieczenie grzejnika płaszczyznowego przed przegrzaniem może stanowić układ z zastosowaniem zaworu termostatycznego trójdrogowego, rozdzielającego szczelnego lub z z minimalnym „by-pass” (2) i głowicy termostatycznej z kapilarą i czujnikiem przylgowym (1) – rys. powyżej.

Zmiana dynamiki sterowania

W przypadku regulatora elektronicznego sposób regulacji jest dalej typu „on/off”, czyli na siłownik termiczny podane jest napięcie sterujące lub brak napięcia. Zmienia się jednak dynamika sterowania i sekwencje stanów „on” do „off”, dlatego regulator nazywany jest impulsowym oraz inteligentnym. Zastosowany regulator impulsowy (6), np. typu PI, w pewnym sensie przewidzi reakcję układu grzewczego i będzie się dopasowywał do zmieniających się warunków. W analogicznej sytuacji prosty regulator elektryczny lub elektromechaniczny będzie czekał na przekroczenie temperatury w ogrzewanym pomieszczeniu, w stosunku do wartości zadanej, zanim nastąpi jakakolwiek reakcja.

Elektroniczny regulator impulsowy (6), na podstawie informacji o różnicy między temperaturą zadaną na regulatorze a temperaturą zmierzoną w pomieszczeniu, dopasuje swoją reakcję do aktualnej sytuacji. Oczywiście sposób reakcji jest zawsze taki sam, czyli „podaj napięcie” na siłownik termiczny (stan „on”) lub „nie podawaj” napięcia na siłownik termiczny (stan „off”). Ważny jest natomiast nie tylko sam stan, ale i czas trwania poszczególnych stanów. Jeżeli wziąć pod uwagą charakterystykę siłownika termicznego, która cechuje się znaczną bezwładnością, to podanie napięcia (stan „on”) powoduje jego powolne otwieranie się, zaś zdjęcie napięcia (stan „off”) powoduje jego powolne zamykanie się.

W przypadku podania szybkiej sekwencji stanów „on” i „off”, przy zachowaniu odpowiedniej proporcji trwania stanu „on” do stanu „off”, pozycja siłownika (a więc także zaworu) pozostaje bez zmian w pozycji pośredniej pomiędzy stanem „otwarty” („on”) a stanem „zamkniętym” („off”). Położenie pozycji pośredniej zależy od ilorazu czasu trwania impulsu (stan „on”) do przerwy między impulsami (stan „off”). Częściowe otwarcie zaworu termostatycznego (3) powoduje regulację ilościową wydajności grzejnika powierzchniowego w zależności od rzeczywistego zapotrzebowania na strumień czynnika grzewczego. Miarą zapotrzebowania na strumień ciepła jest uchyb, czyli różnica między wartością temperatury zadaną na zadajniku regulatora a wartością temperatury zmierzoną w pomieszczeniu.

W uproszczeniu można powiedzieć, że duża różnica temperatury oznacza duże zapotrzebowanie na strumień ciepła, mała różnica oznacza stan bliski równowagi lub małe zapotrzebowanie na strumień ciepła. Przy dużej różnicy temperatury następuje znaczne otwarcie zaworu termostatycznego (3) poprzez utrzymywanie przez regulator (6) na siłowniku (4) stanu „on” znacznie dłużej niż stanów „off”. Przy małej różnicy temperatury następuje nieznaczne otwarcie zaworu termostatycznego (3) poprzez utrzymywanie przez regulator (6) na siłowniku (4) stanu „on” znacznie krócej niż stanów „off”.

Rozbudowane funkcje

Elektroniczne regulatory impulsowe (fot. 1) posiadają zazwyczaj rozbudowane funkcje, związane z programowaniem czasu pracy, wyborem typu regulacji, ustawianiem stałych regulacji lub dodatkowych funkcji.

Regulatory-ogrzewania-podlogowego-Ojczyk236fot1OK

Fot. 1. Regulator elektroniczny [1].

Standardem jest programowanie czasu pracy w trybie tygodniowym lub rocznym z automatycznym przełączaniem zegara na czas letni lub zimowy. W trybie tygodniowym istnieje możliwość wyboru trzech wartości temperatury: tzw. zredukowanej, normalnej lub temperatury komfortu. Ważną rzeczą jest możliwość wyboru typu regulacji, np. typu P, PI czy PID (zależy od typu regulatora), wraz z możliwością ustawiania stałych regulacji oraz np. wartości histerezy. Standardem jest wyposażanie regulatora w wewnętrzny czujnik temperatury CP1. Niektóre regulatory posiadają możliwość wykorzystania czujnika zewnętrznego CP2. Regulator z czujnikiem zewnętrznym pozwala regulować temperaturę powietrza w pomieszczeniu, w miejscu zabudowy czujnika, np. w miejscu publicznym, ogólnie dostępnym, podczas gdy sam regulator wraz z zadajnikiem może być usytuowany w miejscu niedostępnym dla osób trzecich. Jest to rozwiązanie analogiczne, jak regulacja za pomocą głowicy termostatycznej z wyniesionym czujnikiem.

Dzięki zastosowaniu „inteligentnego” regulatora impulsowego prosty sposób regulacji „on/off” daje takie same efekty jak regulacja ciągła, natomiast pozorna wada siłownika termicznego (fot. 2), w postaci bezwładności działania, została wykorzystana do precyzyjnej regulacji temperatury w pomieszczeniu ogrzewanym.

Regulatory-ogrzewania-podlogowego-Ojczyk236fot2Fot. 2. Siłownik termiczny 1-7711-11 [1].

Przykładowe parametry

Parametry pracy typowego siłownika termicznego:

  • Przyłącze M28 x 1,5.
  • Napięcie sterujące: 230 V, 50 Hz.
  • W stanie bezprądowym: otwarty (NO – normalnie otwarty).
  • Siła nacisku: 110 N.
  • Maksymalny skok: 4,5 mm.
  • Typ regulacji: 2-punktowa.
  • Rodzaj napędu: elektrotermiczny.
  • Czas pełnego otwarcia: 3,5 min
  • Identyfikacja pozycji: wskaźnik położenia.
  • Moc w trakcie pracy: 2 W
  • Moc rozruchowa: 40 W
  • Prąd rozruchowy: 250 mA
  • Maksymalna czynnika w zaworze: 100ºC
  • Dopuszczalna temperatura otoczenia: 0 ÷ 50ºC
  • Temperatura magazynowania: -15 ÷ 50ºC
  • Dopuszczalna wilgotność pomieszczenia: > 85% (bez wykroplenia)
  • Inne parametry pracy możliwe przy wykorzystaniu zestyku pomocniczego

Wymiary montażowe pokazano na rys. 2

Regulatory-ogrzewania-podlogowego-Ojczyk236rys2

Rys. 2 Siłownik termiczny [1].

Przedmiotem następnego artykułu będą obiegi wielopętlowe ogrzewania podłogowego.

Grzegorz Ojczyk

Literatura:

[1] Materiały firmowe HERZ Armatura i Systemy Grzewcze Spółka z o.o. (www.herz.com.pl).

[2] Zima W., Muniak D., Cisek P., Ojczyk G., Pacura P., „Zagadnienia cieplne, hydrauliczne oraz jakości wody w instalacjach ogrzewczych”, Politechnika Krakowska im. Tadeusz Kościuszki, Kraków 2015.

Rys. główny. System regulacji temperatury w pomieszczeniu z wykorzystaniem regulatora elektronicznego [2]: 1 – głowica termostatyczna z czujnikiem przylgowym, 2 – zawór trójdrogowy rozdzielający z minimalnym „by-passem”, 3 – zawór termostatyczny przelotowy, 4 – siłownik termiczny, 5 – wyłącznik zabezpieczający, 6 – regulator pomieszczeniowy, 7 – pompa obiegowa, 8 – zawór zwrotny.

Prenumerata Magazynu Instalatora

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