- Чи не підкажете, у мене вдома стоїть радіатор, якщо поставити ручку клапана на трійку, як рекомендують, то радіатор постійно стоїть холодний. А якщо виставити ручку на п'ятірку, то тільки тоді він починає грітися. В чому може бути проблема?
- А в кімнаті у вас тепло?
- Так, цілком тепло.
- Але якщо в кімнаті тепло, то навіщо вам гарячий радіатор?
- Але він же повинен бути гарячим, це ж радіатор!

Саме такий діалог відбувся у мене зі студенткою кафедри теплогазопостачання та вентиляції одного з будівельних ВНЗ. Так вже виходить, що, як би уряд та інші структури не боролися за енергозбереження і підвищення комфорту в новобудовах, все так чи інакше буде впиратися в дії мешканців, які не читають законів про енергоефективність, склепінь правил і технічної документації на обладнання.

Якщо говорити конкретно про роботу радіатора і термостатичного клапана в квартирах, то зараз в головах більшості людей сидить думка про те, що радіатор повинен бути завжди гарячий.

Іноді можна почути фразу: «Ось коли жив я в хрущовці, то там опалення було що треба, - всю зиму до радіатора доторкнутися неможливо було, а тут! Радіатор більшу частину дня холодний! До чого країну довели! »

Давайте розберемося, чому ж радіатор холодний. Справа в тому, що завдання будь-якої системи опалення, в першу чергу - це підтримка заданої температури в кімнаті. І найголовнішим критерієм хорошої роботи системи опалення є якраз той факт, що температура в кімнаті не нижче ніж треба рівня, а так само не вище (про що багато хто забуває).

Тепловий баланс будь-якої кімнати взимку виглядає наступним чином: частина теплової енергії йде з приміщення на вулицю через стіни і вікна, ця частина енергії називається «тепловтратами». Частина теплової енергії надходить в приміщення. Енергія надходить в приміщення від побутової техніки, лампочок, інших електроприладів і навіть від самих людей, - такі надходження тепла називаються «побутовими тепловиділеннями». І, звичайно ж, теплова енергія надходить від систем опалення.

Можливі три варіанти теплового балансу:
1. Тепловтрати більше, ніж побутові тепловиділення і надходження тепла від радіаторів. У цьому випадку температура повітря в приміщенні буде знижуватися, причому, чим більша різниця між тепловтратами і теплопоступлений, тим швидше буде відбуватися зниження температури повітря. Варто зазначити, що такий режим не означає, що в приміщенні холодно, в кімнаті може бути +30 ºС, це означатиме лише те, що температура буде падати.
2. Тепловтрати менше, ніж побутові тепловиділення і надходження тепла від радіаторів. У цьому випадку температура повітря буде зростати. Як і в попередньому випадку, абсолютне значення температури тут не має значення, головне, що температура збільшується.
3. Тепловтрати рівні побутовим тепловиділення і надходженням тепла від радіаторів. У цьому випадку температура повітря триматиметься на одному рівні. Однак варто людині вийти з приміщення або напрямок вітру за вікном зміниться, і цей баланс зміститься в ту чи іншу сторону.

Тепер давайте розберемося, як працює радіатор. За рахунок процесів теплопередачі, теплоносій, який надходить в радіатор, охолоджується, віддаючи теплову енергію повітрю кімнати. При цьому передача тепла від теплоносія всередині радіатора до кімнатного повітря відбувається до тих пір, поки температура теплоносія вище, ніж температура повітря. У нормальному робочому режимі, коли радіаторний клапан відкритий, в радіатор постійно надходить гарячий теплоносій, він остигає і замінюється новою порцією гарячого теплоносія. Цей процес безперервний.

Припустимо, що у нас є кімната, в якій живе Інокентій, для якого комфортною температурою вважається 23 ºC. Припустимо, що в початковий момент часу в цій кімнаті тепловий баланс аналогічний третьому випадку, наведеному вище: тобто, тепловтрати і теплопоступления рівні. У приміщенні підтримується температура повітря 23 ºC, і вона не змінюється. Але, через якийсь час на вулиці вийшло сонце і потепліло, до того ж Інокентій включив комп'ютер. В цьому випадку тепловтрати зменшилися, а теплопоступления збільшилися. І тепловий баланс зміститься у другий випадок. Температура в кімнаті почне поступово зростати. Через певний час Інокентій відчує, що йому жарко. І у нього буде вибір: закрити клапан на радіаторі, тим самим зменшивши теплопоступления, або відкрити кватирку, збільшивши тепловтрати. Тим самим він змінить тепловий баланс в перший випадок. Якщо Інокентій вибере перший варіант і перекриє радіатор, то радіатор якийсь час буде продовжувати гріти повітря, поки теплоносій всередині нього не охолоне до температури навколишнього повітря. Але, так як нової порції гарячого теплоносія не поступатиме, то радіатор залишиться в такому стані. При цьому температура радіатора буде дорівнює температурі внутрішнього повітря і за відчуттями радіатор буде холодний (тактильно, метал відчувається більш холодним, ніж є насправді). Але при цьому повітря всередині приміщення буде все одно перегрітий і буде залишатися перегрітою ще якийсь час.

Звідси ми бачимо, що в системі опалення є нормою той факт, що радіатор деякий час варто холодним. Думка про те, що радіатор повинен бути завжди гарячим, виникла через систем опалення будинків до 1990 року побудови (а в деяких випадках і більше пізніх). У таких будинках хоч і ставили радіаторні клапани, за допомогою яких можна відключити потік теплоносія, але клапани ці, як правило, швидко закисає, ламалися при частому використанні, а в деяких випадках їх покривали таким товстим шаром фарби, що повернути його не представлялося можливим ( рис. 1).

Мал. 1. Багато років не використовується радіаторний клапан

В результаті, власники таких клапанів дуже швидко відмовлялися від регулювання температури повітря за допомогою цього пристрою. Мешканці будинків насолоджувалися гарячим радіатором цілодобово, а щоб приміщення не перетворилося в сауну, вікна тримали відкритими. Звідси і осіла в головах думка про те, що радіатор повинен бути завжди гарячим. Крім того в країні, де опалювальний сезон триває ¾ року сама, тільки думка про відключення опалення викликає паніку, а холодний радіатор в першу чергу асоціюється з аварійним відключенням опалення. Але, навіть якщо погодитися, що температурою повітря в кімнаті краще управляти за допомогою радіаторного клапана, то виникає думка: «А що якщо наш Інокентій перекриє радіатор і піде на роботу, забувши його відкрити перед відходом?» Звичайно ж, температура повітря в кімнаті навряд чи опуститься нижче 0ºС, але після повернення Інокентію вже швидше за все не захочеться знімати куртку будинку. До страху залишити включеним праска додається страх залишити закритими радіатори, вже краще потерпіти спеку чи ні?

Знаючи «любов» мешканців до зайвих рухів тіла, особливо в затишній домашній обстановці, німецькі інженери ще в минулому столітті придумали термостатичний клапан . Даний клапан самостійно відкривається або закривається, в разі якщо температура в кімнаті відрізняється від необхідної. «Серцем» термостатичного клапана є термоелемент. Все термоелементи працюють за наступним принципом: всередині термоелемента знаходиться сильфон зі спеціальною рідиною. Термічні елементи влаштований так, що повітря в кімнаті обдуває сильфон, і його температура близька до температури повітря в приміщенні. Рідина всередині сильфона при зміні температури розширюється або стискається, разом з нею розширюється або стискається сильфон, який, в свою чергу, штовхає шток клапана, відкриваючи або закриваючи його (рис. 2).

Мал. 2. Схема роботи термостатичного клапана

Щоб знизити витрату теплової енергії, в СП 30.13330-2012 веден пункт про те, що в багатоквартирних будинках при новому будівництві на радіатори слід встановлювати клапани, що забезпечують автоматичне позичена температури повітря. Термостатичні клапани якраз і є такими пристроями, які можуть підтримувати в автоматичному режимі задану температуру внутрішнього повітря.

При цьому термостатичний клапан регулює тепловіддачу радіатора, якраз виходячи із заданої температури повітря, тобто, домагається кінцевої мети системи опалення. Скарги на холодний радіатор найчастіше виникають саме в тих приміщеннях, в яких встановлені термостатичні клапани. Позиція «3» термоголовки, як правило, відповідає температурі повітря 20-22 ° С. Якщо температура буде вище, то логічно, що термостатичний клапан для запобігання перегріву цього приміщення повністю перекриє потік теплоносія в радіатор. І радіатор буде холодним до тих пір, поки температура повітря не опуститься нижче. Але якщо радіатор стоїть холодним вже досить довго, чи не є це проблемою?

При розрахунку систем опалення проектувальник спирається на тепловтрати приміщення. У житлових будинках він повинен врахувати і побутові тепловиділення. Нормативно вони становлять 10 Вт / м². Але побутових тепловиділень в сучасній квартирі набагато більше, ніж 10 Вт / м². Один тільки людина виділяє 100 Вт, а крім нього є комп'ютери, побутова техніка, лампочки та інші електроприлади. Вся ця техніка при температурі на вулиці вище -5 ° С цілком може опалити приміщення і без радіатора. Крім цього, теплоізоляція в будинках закладається з запасом, і реальні тепловтрати, як правило, виявляються меншими, ніж за розрахунком.

Звідси ми бачимо, що в сучасних будинках радіатор може не включатися тижнями, і при цьому температура повітря в приміщеннях буде на належному рівні. При оцінці працездатності радіатора слід оперувати не його температурою, а температурою повітря. До слова, автор даної статті перед її написанням стежив за роботою своїх радіаторів, оснащених термостатичними елементами протягом тижня. Температура на вулиці весь цей час була близько -5 ° С. Термоголовки стояли в положенні «3». Температура повітря за весь цей час в квартирі не опускалася нижче 24 ºС. При цьому, протягом тижня за показаннями теплолічильника теплоносій так і не надходив в радіатори. Це звичайно є поодиноким випадком. Для повноцінної оцінки необхідно статистичне дослідження, але, тим не менш, частка побутових теплопоступлений в сучасних будинках достатня велика.

На ринку існує величезна кількість термостатичних елементів. Самі термостатичні елементи мають безліч параметрів. На що варто звернути увагу при їх виборі, щоб в майбутньому температура повітря не «гуляла» в широкому діапазоні?

«Знавці» наводять різні критерії вибору термостата. Часто можна почути, що головне, щоб термостатичний елемент мав високу швидкість реакції. З одного боку, в цьому є логіка, тому що, якщо термоголовка буде занадто довго закривати клапан, то повітря в приміщенні встигне перегрітися. З іншого боку, температура повітря в кімнаті змінюється не швидко. Повітря, стіни і меблі мають істотну теплоємністю, за рахунок якої потрібен час для того, щоб повітря придбав іншу температуру.

Для термостатичних елементів існує ГОСТ 30815-2002 «Терморегулятори автоматичні опалювальних приладів систем водяного опалення будівель». В даному документі визначено максимальний час спрацьовування 40 хвилин. Таке час задано, виходячи з середньої інерції приміщень. Іншими словами, щоб термоголовка добре регулювала температуру повітря в приміщенні, досить щоб час спрацьовування було не більше 40 хвилин.

Мал. 3. Графік закриття і відкриття термоелемента

Те, наскільки інертна система опалення, можна легко перевірити. Для цього достатньо повністю відключити опалювальний прилад і подивитися, скільки часу знадобиться для зміни температури. Оцінити ж швидкість реакції термоголовки так само досить просто. Досить відкритий термостатичний клапан покласти в теплу воду або з холоду перенести його в тепле приміщення і засікти, який час знадобиться клапану, щоб закритися (зрозуміти, що клапан закрився, можна просто дунувши в нього). При цьому, як це не парадоксально, термоелементи тих виробників, які найголосніше кричать про виняткову швидкості реакції, на ділі виявляються не такими вже швидкими.

Крім швидкості реакції у термостатичних елементів є й інші важливі характеристики, такі як гістерезис, ступінь впливу температури теплоносія, ступінь впливу тиску і перепаду тиску теплоносія, про які деякі виробники просто замовчують. Одним з основних показників є гістерезис. Термостатичний елемент має різницю між температурою відкриття і температурою закриття, яка і називається гістерезисом.

Якщо термоголовка, що має гістерезис в 2 ºС закрилася при температурі 24 ºС, то почне відкриватися вона тільки тоді, коли температура опуститься до 22 ºС. На рис. 3 показаний приклад графіка закриття (зелений) і відкриття (червоний) термостата. Як видно з графіка, термостат може перебувати в різних положеннях при одній і тій же температурі, і залежить це від того, в який бік у нього відбувався рух сильфона. Гістерезис залежить від конструктивних особливостей термоголовки, наявності деталей, що труться і точності їх виготовлення.

Мал. 5. Термостатичний елемент VT.1000

Як видно з попереднього абзацу гистерезис якраз в основному і відповідає за точність підтримки температури в приміщенні. Мінімальний гистерезис призводить до мінімального розкиду температур. Термостатична головка VT.5000 (Рис. 4) володіє одним з мінімальних гістерезисів на Російському ринку, що дозволяє їй точно підтримувати температуру повітря, її гистерезис становить всього 0,5 ºС. Важливими характеристиками терморегулятора є стійкість до тиску і перепаду тиску теплоносія. Дані параметри показують те, наскільки може змінитися температура повітря при зміні тиску теплоносія.

Мал. 4. Термостатичний елемент VT.5000

Якщо система опалення не оснащена регуляторами перепаду тиску, пропускними клапанами або насосами з частотним перетворювачем, то тиск в такій системі неминуче буде змінюватися і впливати на роботу термостатичного елемента. Величина стійкості до зміни перепаду тиску показує, наскільки відрізняється підтримувана температура повітря при мінімальному і при максимальному перепаді тиску. Термостатичним елементом, що володіє максимальним захистом від зміни тиску в системі є термоголовка VT.1000 (Рис. 5). Даний термоелемент за рахунок твердотільного термопатрон здатний витримувати перепади тиску до 100 кПа, і при цьому його відхилення по температурі будуть менше 0,3 ºС. Такий термостатичний елемент рекомендується встановлювати в тих випадках, коли система не оснащена пристроями стабілізуючими тиск.

Мал. 6. Термостатичний елемент VT.1500

Не варто забувати і про естетичну сторону питання. Термостатичний елемент повинен бути компактним і гарним, щоб радіаторний вузол вписувався в інтер'єр приміщення. Крім того, поворот ручки повинен бути легким і плавним, тільки в цьому випадку їм буде приємно користуватися. Компанія VALTEC представляє новинку серед термостатичних елементів - це компактна і збалансована термоголовка, що володіє строгими і елегантними формами VT.1500 (рис. 6). Крім цього, даний термоелемент володіє хорошими показниками по швидкості реакції, гістерезису і впливу тиску.

До речі, термостатичні голівка не єдиний елемент, який здатний забезпечити позичена заданої температури повітря в приміщенні, цю функцію можна виконати за допомогою електронної системи автоматики, яка складається з сервоприводів і термостатів. Детальніше про пристрій подібної системи опалення ви можете прочитати в статті «Створення теплового комфорту в приміщенні». Так вже вийшло, що хорошу роботу системи опалення багато людей сприймають як відхилення від норми. Завдання інженерів і фахівців полягає не тільки в тому, щоб робити енергоефективні та надійні системи опалення, а ще й в тому, щоб доводити до інших людей інформацію про те, як повинна працювати хороша система опалення. Тільки тоді ці рішення будуть дійсно виконувати свою функцію, а не стояти для галочки.

Автор: Жигалов Д.В.