サーマルヘッドの種類とその動作原理
サーモヘッドはシャットオフバルブとコントロールバルブです。
サーモスタットヘッドには次の3つのタイプがあります。
- マニュアル;
- 機械的;
- 電子。
機能はすべて同じですが、実装方法が異なります。最後のパラメータに応じて、それらは異なる機能を持っています。
手動サーマルヘッドとは何ですか？
設計上、サーモスタットヘッドは標準の蛇口を複製します。レギュレーターを回すことで、パイプラインを通過するクーラントの量を調整できます。
サーモスタットを1°低く設定することで、年間電気代を6％節約できます。
それらは、ラジエーターの反対側にボールバルブの代わりに取り付けられています。それらは信頼性が高く安価ですが、手動で制御する必要があり、毎回自分の気持ちだけに頼ってバルブを回すのはあまり快適ではありません。基本的に、このようなサーマルヘッドは鋳鉄製のバッテリーに取り付けられています。
バルブステムを1日に数回切り替えると、バルブハンドホイールが緩みます。その結果、サーマルヘッドはすぐに故障します。
メカニカルサーマルヘッドの特徴
メカニカルタイプのサーマルヘッドはより複雑な設計で、自動モードで設定温度を維持します。
デバイスの中心には、小さな柔軟なシリンダーの形をしたベローズがあります。その中には液体または気体の形の温度剤があります。原則として、熱膨張係数の値は高くなります。
設定温度インジケーターが基準値を超えるとすぐに、体積が大幅に増加した内部環境の影響を受けて、ロッドが動き始めます。
その結果、サーマルヘッドの通路の断面が狭くなります。この場合、バッテリーのスループットが低下し、その結果、設定されたパラメーターに対するクーラントの温度が低下します。
ベローズ内の液体または気体が冷えると、シリンダーはその体積を失います。ロッドが上昇し、ラジエーターを通過するクーラントの量が増加します。後者は徐々にウォームアップし、システムのバランスが回復し、すべてが最初からやり直します。
ポジティブな結果は、すべての部屋と各ラジエーターにサーモスタットがある場合にのみ発生します。
液体で満たされたベローズデバイスがより人気があります。ガスは反応が速いですが、製造技術はかなり複雑で、測定精度の差はわずか0.5％です。
機械式レギュレーターは、手動式レギュレーターよりも使い勝手が良いです。彼は部屋の微気候に完全に責任があります。このようなサーマルバルブには多くのモデルがあり、信号の提供方法が互いに異なります。
サーモスタットヘッドは、部屋の方を向くように取り付けられています。これは強化されます 温度測定精度.
そのような設置の条件がない場合は、マウントします リモートセンサー付きサーモスタット。長さ2〜3mの毛細管でサーマルヘッドに接続されています。
リモートセンサーを使用するのが便利なのは、次の状況によるものです。
- ヒーターはニッチに配置されます。
- ラジエーターの奥行きは160mmです。
- サーマルヘッドはブラインドの後ろに隠れています。
- ラジエーターとバッテリーの上部との間の距離が100mm未満であるにもかかわらず、ラジエーターの上の窓枠の幅が広い。
- バランシングデバイスは垂直に配置されています。
ラジエーターによるすべての操作は、部屋の温度に焦点を合わせて実行されます。
電子サーマルヘッドの違いは何ですか？
このようなサーモスタットは、電子機器に加えて電池（2個）を備えているため、以前のものよりもサイズが大きくなっています。ここでのステムは、マイクロプロセッサの影響下で移動します。
これらのデバイスには、さまざまな追加機能があります。そのため、時間単位で温度を設定できます。夜間は部屋の温度が下がり、朝になると温度が上昇します。
曜日ごとに温度インジケーターをプログラムすることができます。快適さのレベルを下げることなく、家の暖房を大幅に節約できます。
バッテリーは数年間持続するのに十分な充電がありますが、それでも監視する必要があります。しかし、主な欠点はこれではなく、電子サーマルヘッドの高価格です。
写真は、センサーのリモートバージョンを備えたサーマルヘッドを示しています。温度を設定値に制限します。 60から90°まで調整可能
ラジエーターに装飾スクリーンが取り付けられている場合、サーマルヘッドは役に立ちません。この場合、外気温を記録するセンサー付きのレギュレーターが必要になります。
バルブの取り付け
温度コントローラーは、ラジエーターの入口パイプと出口の両方に取り付けることができます。これは、デバイスの効率にはまったく影響しません。ただし、デバイスをインストールする前に、サーモスタットがバッテリーでどのように機能するかを確認し、デバイスの機能とパフォーマンスに影響を与えるいくつかのパラメーターを調べる必要があります。
特に、設置時には、デバイスがどの高さに配置されるかを考慮する必要があります。このパラメーターは、サーモスタットの主な特性の1つです。このタイプのすべてのデバイスは工場で構成されており、このプロセスは、サーモスタットが上部ラジエーターマニホールドに接続されることを想定して実行されます。これは床から約60〜80cmの高さです。
もちろん、ラジエーターが下部接続方法を使用して設置された場合、このオプションは使用できません。この問題を解決するには、3つの解決策があります。ラジエーター用の下部に取り付けられたサーモスタットを備えた蛇口を見つけるか、リモートセンサーをインストールするか、サーモスタットヘッドを個別に調整します。レギュレーターのセットアップは特に難しいことではなく、このプロセスのテクノロジーは通常、デバイスに添付されているドキュメントに記載されています。
特別なポイントは、アパートの建物のバッテリーにサーモスタットを適切に取り付ける方法の問題です。シングルパイプ配線の場合、システムの必須要素はバイパスになります。これは、バッテリーの前に配置され、2つのパイプを相互に接続する構造要素です。バイパスがない場合、非常に不快な瞬間が発生します-サーモスタットはライザー全体の温度を変更します。もちろん、これはサーモスタットの設置によって追求される目標ではなく、暖房へのそのような影響に対して可能な罰金の額は非常に重要です。
サーマルヘッドで暖房ラジエーターを調整するためのオプション
調整には、量的および質的の2つのタイプがあります。
最初の方法の原理は、ラジエーターを通過する冷却水の量を変えることによって温度を変えることです。
2番目の方法では、システム内の水の温度を直接変更します。これを行うために、温度に敏感な媒体で満たされたサイフォンを備えた混合ユニットがボイラー室に設置されています。この媒体は、液体または気体で満たされていてもよい。
液体媒体を使用したバリアントは製造が簡単ですが、気体媒体よりも低速です。両方のオプションの本質は次のとおりです。加熱すると、作動媒体が膨張し、サイフォンが伸びます。その結果、内部の特殊なコーンが動き、バルブセクションのサイズが小さくなります。これにより、クーラントの流量が減少します。で 室内空冷プロセス 逆に実行されます。
カスタマイズ機能
ラジエーターのサーモスタットヘッドバルブが正しく機能するためには、事前に構成する必要があります。部屋の暖房をオンにし、ドアや窓を閉める必要があります。ある地点に温度計を置き、その後設定を行います。デバイス構成スキームは次のとおりです。
- サーマルヘッドを止まるまで左に回します。これにより、クーラントの流れが開きます。
- 部屋にあったものと比較して5-6°Cの温度上昇を期待しています。
- 右端まで回します。
- 温度が元に下がるのを待っています。バルブを徐々に開きます。正のノイズまたはラジエーターの加熱の場合は回転を停止します。
最後に設定された位置が最適で、快適な温度に対応します。
暖房システムを調整する2つの方法
基本的に、温度を調整する方法は2つあります。
- 定量的。これは、特殊なバルブまたは循環ポンプを使用して温水の移動速度を変更する方法です。実際、暖房装置を介したシステムへの冷却剤の供給を制限しています。
このメソッドの実装の最も簡単な例は、ポンプの速度を変更することです。温度が低いほど、ポンプの動作が難しくなり、冷却剤が加熱システムを通過する速度が速くなります。
- 定性。この方法では、システム全体の温度を加熱装置（ボイラーなど）で調整します。
暖房用ラジエーターのサーマルヘッドの動作原理
サーモスタットの役割は、部屋の気温が変化したときのバッテリーの加熱を制御することです。
サーマルヘッドの動作原理：
- 加熱された空気が組成物に作用し、ベローズの膨張が始まります。
- 波形構造のため、容量自体も体積が増加します。
- 膨張によりロッドが駆動され、ラジエーターへの冷却液の通過が徐々に制限されます。
- スループットが低下し、加熱ラジエーターの温度が低下します。
- 加熱が弱まり、空気が冷えます。
- 冷却するとベローズが収縮し、ステムが元の位置に戻ります。
- クーラントの供給は同じ力で再開されます。
サーマルヘッドの種類
- 内部熱電対付き。
- リモート温度センサー付き。
- 外部レギュレーター付き。
- 電子（プログラム可能）。
- アンチバンダル。
従来のサーモスタット ラジエーター暖房用 図に示すように、室内の空気がデバイスの本体の周りを自由に流れるように軸を水平に配置できる場合は、内部センサーを使用して設置できます。
ヘッドを水平に取り付けることができない場合は、長さ2 mのキャピラリーチューブを備えたリモート温度センサーを購入することをお勧めします。このデバイスをラジエーターに取り付けて配置できるのは、ラジエーターからこの距離です。壁：
垂直取り付けに加えて、リモートセンサーを購入する他の客観的な理由があります：
- 温度コントローラー付きの暖房用ラジエーターは、厚いカーテンの後ろにあります。
- サーマルヘッドのすぐ近くに、お湯の入ったパイプがあるか、別の熱源があります。
- バッテリーは広い窓枠の下にあります。
- 内部熱電対がドラフトゾーンに入ります。
室内の要件が高い部屋では、電池はさまざまな素材で作られた装飾的なスクリーンの下に隠されていることがよくあります。このような場合、ケーシングの下に落ちたサーモスタットは、上部ゾーンに蓄積する熱風の温度を記録し、冷却液を完全に遮断する可能性があります。さらに、ヘッドコントロールへのアクセスは完全に閉鎖されています。この状況では、センサーと組み合わせた外部レギュレーターを優先して選択する必要があります。その配置のオプションを図に示します。
ディスプレイ付きの電子サーモスタットにも、内蔵と取り外し可能なコントロールユニットの2種類があります。後者は、電子ユニットがサーマルヘッドから切断された後、正常に機能し続けるという点で異なります。このような装置の目的は、プログラムに従って時刻に応じて室内の温度を調整することです。これにより、誰も家にいないときや他の同様の場合に、勤務時間中の暖房出力を減らすことができ、さらにエネルギーを節約できます。
AVRATmega16を使用したサーボモーター制御
ステッピングモーターと同様に、サーボモーターにはULN2003やL293Dなどの外部ドライバーは必要ありません。それを制御するには、PWM変調信号のみが必要です。これは、AVRファミリーのマイクロコントローラーを使用して簡単に生成できます。本プロジェクトで使用したサーボモーターのトルクは2.5kg/cmですので、さらにトルクが必要な場合は別のサーボモーターを使用する必要があります。
サーボモーターの動作の一般的な原理では、サーボモーターは20 msごとにパルスが到着することを期待しており、サーボモーターの回転角は正のパルスの持続時間に依存することをすでに知っています。
必要なパルスを生成するには、Atmega16マイクロコントローラーのタイマー1を使用します。マイクロコントローラーは16MHzの周波数で動作できますが、プロジェクトではマイクロコントローラーが割り当てられた機能に対応するのに十分であるため、1MHzの周波数を使用します。プリスケーラを1に設定します。つまり、1 MHz / 1 =1MHzのスケールを取得します。タイマー1は、高速PWMモード（つまり、高速PWMモード）、つまりモード14（モード14）で使用されます。さまざまなタイマーモードを使用して、必要なパルスシーケンスを生成できます。これについての詳細は、Atmega16公式データセットにあります。
高速PWMモードでタイマー1を使用するには、ICR1レジスタ（入力キャプチャレジスタ1）のTOP値が必要です。次の式を使用してTOP値を見つけることができます。
fpwm = fcpu / n x（1 + TOP）この式は、次のように簡略化できます。
TOP =（fcpu /（fpwm x n））-1ここで、N=プリスケーラ除算係数fcpu=プロセッサ周波数fpwm=サーボモーター入力パルス周波数（50 Hz）
つまり、変数の次の値を上記の式に代入する必要があります：N = 1、fcpu = 1MHz、fpwm=50Hz。
これらすべてを代入すると、ICR1=1999になります。
これは、最大レベルに到達するために、すなわち1800（サーボモーター軸の180度回転）の場合、ICR1=1999である必要があります。
周波数が16MHz、プリスケーラの除数が16の場合、ICR1=4999になります。
サーモスタットヘッドを選択するためのルール
暖房システムの特性とその設置を考慮して装置を選択する必要があります。これに基づいて、温度制御が使用されます バルブとサーモスタットヘッド ラジエーター。同時に、それらはさまざまな方法で組み合わせることができます。
たとえば、シングルパイプシステムの場合は、大容量のバルブを使用することをお勧めします。同様の要素は、作動媒体が自然に循環する2パイプシステムに適しています。クーラントを強制的に移動させる2パイプシステムの場合、最適なオプションは、ラジエーターにサーマルヘッドを取り付けて、スループットを調整できるようにすることです。
ラジエーターのサーマルヘッドの選択にも責任を持って取り組む必要があります。最も一般的なオプションは次のとおりです。
- 内部に熱電対が取り付けられています。
- プログラム可能。
- 外部温度センサー付き。
- アンチバンダル。
- 外部レギュレーター付き。
古典的なオプションは、内部センサーを備え、水平に配置されたサーモスタットと呼ぶことができます。サーマルヘッドを垂直位置でラジエーターに接続することはお勧めしません。この場合、上昇する熱によりサーモスタットが正しく機能しない可能性があります。
サーマルヘッドを加熱ラジエーターに水平に取り付けることができない場合は、特別なキャピラリーチューブを備えた外部センサーが追加で取り付けられます。
バルブの原理
サーマルヘッド付きのバルブは、設定温度をオフラインに維持するように設計されています。このデバイスは、環境に応じて、気体または液体の圧縮-膨張の原理で動作します。サーモスタットは内蔵することも、リモートに配置することもできます。
サーモスタットバルブにはベローズがあります。これは、温度に敏感な薬剤が充填された波形の可動容器です。周囲の空気が加熱されると、薬剤の量が増加し、バルブのシャットオフコーンを押して、バルブを閉じます。冷却中、逆のプロセスが発生します。エージェントが冷却され、ベローズの体積が減少し、バルブが開きます。
ガスベローズと液体ベローズは区別されます。ガス剤は環境の変化に対してより敏感ですが、より高価で製造がより困難です。液体のものは感度が低くなりますが、安価です。温度制御精度の差は約0.5度であり、重要ではありません。
加熱バッテリーを調整する方法
温度がどのように調整されるかを理解するために、暖房用ラジエーターがどのように機能するかを思い出してみましょう。これは、熱伝達を高めるためのさまざまなタイプのフィンを備えたパイプの迷路です。お湯はラジエーターの入口に入り、迷路を通過して金属を加熱します。これにより、周囲の空気が加熱されます。最新のラジエーターでは、フィンは空気の動き（対流）を改善する特殊な形状をしているため、熱風は非常に速く広がります。アクティブヒーティングでは、ラジエーターから顕著な熱の流れが発生します。
このバッテリーは非常に高温です。この場合、レギュレーターを取り付ける必要があります
これらすべてから、バッテリーを通過する冷却剤の量を変更することにより、室内の温度を（一定の制限内で）変更することが可能になります。これは、対応するフィッティングが行うことです-コントロールバルブとサーモスタット。
レギュレーターは熱伝達を増加させることができないとすぐに言わなければなりません。彼らはそれを下げるだけです。部屋が暑い場合-それを着て、寒い場合-これはあなたの選択肢ではありません。
バッテリーの温度がどれだけ効果的に変化するかは、第一に、システムの設計方法、暖房装置用のパワーリザーブがあるかどうか、第二に、レギュレーター自体がどれだけ正しく選択および設置されているかに依存します。システム全体の慣性と加熱装置自体が重要な役割を果たします。たとえば、アルミニウムは急速に加熱および冷却されますが、質量の大きい鋳鉄は温度の変化が非常に遅くなります。したがって、鋳鉄では、何かを変更しても意味がありません。結果を待つには長すぎます。
コントロールバルブの接続と取り付けのオプション。ただし、システムを停止せずにラジエーターを修理できるようにするには、レギュレーターの前にボールバルブを取り付ける必要があります（写真をクリックしてください サイズを大きくするには)
2民家の暖房の設定方法特徴とニュアンス
民家と集合住宅の暖房網は大きく異なります。別の住宅では、内部要因のみが熱供給の動作に影響を与える可能性があります-自律暖房の問題ですが、一般的なシステムの故障ではありません。ほとんどの場合、オーバーレイはボイラーが原因で発生します。ボイラーの動作は、ボイラーの出力と使用する燃料の種類によって影響を受けます。
暖房設定
家庭用暖房を調整する可能性と方法はいくつかの要因に依存しますが、その中で最も重要なものは次のとおりです。
- 1.材料とパイプの直径。パイプラインの断面積が大きいほど、クーラントの加熱と膨張が速くなります。
- 2.ラジエーターの特徴。ラジエーターがパイプに適切に接続されている場合にのみ、ラジエーターを正常に調整することができます。システムの操作中に適切に設置することで、デバイスを通過する水の速度と量を制御することが可能になります。
- 3.ミキシングユニットの存在。 2パイプシステムの混合ユニットを使用すると、冷水と温水の流れを混合することにより、冷却剤の温度を下げることができます。
新しい自律通信の設計段階では、システム内の圧力と温度を快適かつ高感度に調整できるメカニズムのインストールを提供する必要があります。すでに機能しているシステムに事前計算なしでそのような機器を設置すると、その効率が大幅に低下する可能性があります。
取り付け
サーボは、次のスキームに従って、完成したマニホールドアセンブリに取り付けられます。
- デバイスは、通常は閉じているか、開いているか、ユニバーサルであるかに関係なく、任意の位置に取り付けられます。ただし、最初の電源投入前に、ドライブはオープン状態である必要があります。
- テンプレートを使用して、バルブとアクチュエータの互換性を確認します。デバイスボックスにあります。
- ネジ山付きアダプター（付属）はバルブに取り付けられています。ラッチをスナップすることにより、正しく取り付けられていることを確認します。
続きを読む：コレクターに対処する方法
ドライブを取り付けるために追加の工具は必要ありません。また、ねじ山接続では、シール材を使用する必要はありません。ドライブの電気接続は、製造元が提供するスキームに従って実行する必要があります。これは、ユーザーマニュアルに記載されています。サーボドライブを分解するには、本体を横から押して引き上げる必要があります。これにより、デバイスがアダプタから切断されます。
床暖房用機器のスキーム
電池の放熱量を増やす方法
ラジエーターの熱伝達を増加させることができるかどうかは、それがどのように計算されたか、およびパワーリザーブがあるかどうかに依存します。ラジエーターがそれ以上の熱を生成できない場合は、調整の手段はここでは役に立ちません。ただし、次のいずれかの方法で状況を変更することができます。
- まず、フィルターやパイプが詰まっていないか確認してください。詰まりは古い家だけに見られるわけではありません。それらは新しいものでより頻繁に観察されます：インストール中に、さまざまな種類の建設の破片がシステムに入り、システムが起動すると、デバイスを詰まらせます。洗浄しても効果がない場合は、抜本的な対策を進めます。
- クーラント温度を上げます。これは個別暖房では可能ですが、セントラルヒーティングでは非常に困難であり、不可能です。
調整されたシステムの主な欠点は、すべてのデバイスに特定のパワーリザーブが必要なことです。そして、これらは追加の資金です。各セクションにはお金がかかります。しかし、快適さのためにお金を払うのは残念ではありません。部屋が暑い場合、寒い部屋のように人生は喜びではありません。そして、コントロールバルブは普遍的な方法です。
ヒーターを流れるクーラントの量を変更できるデバイスはたくさんあります（ラジエーター、レジスター）。非常に安価なオプションがあり、まともなコストがかかるものがあります。手動調整、自動または電子で利用できます。最も安いものから始めましょう。
ラジエーターを加熱するためのサーモスタットバルブの種類
サーモスタットには、次の3種類のサーモスタットヘッドを使用できます。
- マニュアル;
- 機械的;
- 電子。
バッテリーのヒートレギュレーターは同じ問題を解決するために使用されますが、それらの使用法にはかなりの違いがあるため、それぞれをより詳細に検討し、1つまたは別のデバイスを使用して加熱バッテリーを減らす方法を理解する価値があります。
手の頭
手動制御のサーモスタットヘッドは、動作原理に従って、従来のタップを完全に繰り返します。レギュレーターを回すと、デバイスを通過するクーラントの量に直接影響します。原則として、このようなレギュレーターは、ボールバルブの代わりにラジエーターの両側に取り付けられています。ヒートキャリアの温度変更は手動で行います。
手動サーモスタットヘッドは最もシンプルで信頼性の高いデバイスであり、主に低コストが特徴です。唯一の欠点があります-感覚だけに焦点を合わせて、サーモスタットラジエーターバルブを手動で調整する必要があります。
サーボ接続
取り付けを開始する前に、サーボモーターがどのサーモスタットで動作するかを確認する必要があります。サーモスタットによって制御される水回路が1つだけの場合は、導体を使用して両方のデバイス間に直接接続が確立されます。
一度に複数のセクションを制御する、いわゆるマルチゾーンサーモスタットが使用されている場合、各サーボモーターとの接続は、特別な床下暖房スイッチを介して実行されます。その助けを借りて、さまざまなデバイスが単一の回路で接続および相互接続されます。
スイッチは、接続および配電機能を実行するだけでなく、ヒューズとしても機能します。すべての遮断弁の位置が閉じている場合、スイッチは循環ポンプへの電源を自動的にオフにします。これは、自律自動ガスボイラーが床暖房の操作に参加する場合に特に便利です。
水暖房床は、新しくてモダンなタイプの暖房です。この暖房システムは、住宅用と家庭用の両方のさまざまな施設に設置されています。
水暖房床はかなり複雑な暖房システムであり、パイプの発熱体だけで構成されているわけではありません。
これには、最も重要な配電体であるコレクターが含まれています。コレクターには、床暖房用のサーボドライブなどの重要なデバイスも多数装備されています。
