Термостат, что это? техническое исполнение и принцип работы

Где и как правильно расположить терморегулятор

Схема расположения терморегулятора.

Нужнее всего термостат в помещениях, где имеются значительные температурные колебания в течение дня. Это может быть кухня с работающей плитой, комнаты, расположенные на солнечной стороне, гостиная, детская, спальни, различные кабинеты общественных учреждений, в которых может быть долгое затишье.

Чтобы получить желаемый эффект от установки терморегулятора, необходимо правильно его расположить и настроить. Для этого не следует его прятать за шторами, декоративными решетками, шкафами или устанавливать в нишах. Для настройки термостата необходимо:

1. Максимально уменьшить потерю тепла. Для этого потребуется плотно закрыть все окна и двери в комнате.
2. Установить комнатный термометр.
3. Открыть клапан на полную мощность. При этом температура воздуха в помещении начнет быстро возрастать.
4. Дождаться момента, когда температура воздуха станет на несколько градусов выше требуемой, затем закрыть клапан.
5. Когда температура опустится на желаемую величину, можно постепенно открыть клапан. Услышав шум воды и ощутив нагревание корпуса клапана, остановить закрытие и запомнить это положение.

https://youtube.com/watch?v=YgIBUHWSKMk

Использование терморегулятора в индивидуальной системе отопления позволяет снизить затраты тепловой энергии на 20%, вследствие чего уменьшается расход топлива. Длительный срок эксплуатации и отличная возможность экономии денежных средств позволяет уже через несколько лет полностью окупить стоимость прибора и его установку.

Ремонт заклинившего термостата

Нарушения в работе термостата могут быть вызваны не поломкой его подвижных частей, а попаданием под клапаны мусора, отложение накипи или выход из строя уплотнительного кольца. В этом случае можно обойтись без замены детали, сняв ее с автомобиля и обработав обычным средством для удаления отложений на бытовых водонагревателях, аналогичных «антинакипину», прокипятив его в течение 15 мин. Если устройство заработало, это будет заметно по открывшемуся в кипятке клапану. Перед установкой «реанимированного» термостата производят замену внутреннего уплотнительного кольца и промывку системы охлаждения специальными предназначенными для этого средствами.

Особенности термостатов на ВАЗ

В этих автомашинах устанавливается двухклапанный прибор с восковым содержимым. При этом температура открытия термостата «Калины» — 90 0 С. До нагрева мотора у жидкости есть время пройти малый круг. Затем жидкость циркулирует к насосной части. Одновременно с этим она проходит сквозь «рубашку» впуска, карбюраторную камеру для смешивания. При включении отопления салона, жидкости приходится пройти также через радиатор.

Что происходит при неполноценном нагреве мотора? Частичное открывание главного клапана и неполное закрывание второго. В итоге определенная порция движется к радиатору. Такой механизм быстрее прогреет силовой узел. Полностью клапан откроется при температуре открытия термостата у «ВАЗ» в 90 градусов.

Технические характеристики и месторасположение

Место установки устройства под капотом автомобиля определяется в зависимости от рабочей модели ДВС. Чаще всего прибор размещают у точки выхода охладителя из цилиндров. Иногда оправдано размещение вблизи помпы, рядом с центробежным насосом.

Модели моторов – разные. Конструкция отдельных приборов требует наличия двух термостатов в системе. Их называют двухконтурными. Первый прибор контролирует показатели температуры у головок блоков цилиндров и поддерживает отметки в заданных пользователем или производителем пределах. Второй находится непосредственно у самого цилиндрового блока.

Виды терморегуляторов

Принцип работы электродвигателя

Приспособления, предназначенные для регуляции температуры, могут быть классифицированы по различным основаниям. Выпускаются изделия, рассчитанные на разные виды монтажа: на стену или на дин-рейку. Варьируются поддерживаемый диапазон измерений и число каналов. Однако в первую очередь они различаются по строению, в зависимости от того, какие механические узлы и электронные компоненты в них задействованы.

Механические термостаты

Это наиболее простые изделия, лишенные электронной «начинки», чаще всего они используются для контроля температуры жилых помещений. Их работа базируется на способности некоторых материалов изменять свои характеристики под воздействием меняющейся температуры. Задавать рамки полагается посредством вращения колеса. При выходе за них возникает замыкание или разрыв электроцепи, ведущие к подключению дополнительных нагревательных элементов или отрубанию имеющихся.

Плюсы такой конструкции – надежность, долговечность, простота управления, способность функционирования при минусовых температурах, стойкость к скачкам напряжения. Основным минусом является вероятность погрешности, в ряде случаев довольно значительной (до 3 градусов). Кроме того, изделия нельзя назвать бесшумными: при срабатывании они издают щелкающие звуки.

Механический регулятор

Биметаллические пластины

При нагревании такая пластинка деформируется и открывает сомкнутые контакты. Вследствие этого  к нагревательному элементу прибора перестает поступать ток. Остывая, пластинка возвращается в прежнюю позицию, и контакты соединяются снова. Тогда электроэнергия опять подается на соответствующий элемент, что влечет за собой нагревание. Такая конструкция вмонтирована в электрические чайники, плиты, утюги.

Работа биметаллической пластины

Газонаполненные датчики

Газовые термостаты включают в себя заполненную газом трубу и контактные элементы. При помещении в жидкость газ расширяется и провоцирует замыкание контакта. Размыкание происходит, когда жидкая среда охлаждается. Конструкция устанавливается в водонагреватели, отопительные приборы на масле.

Важно! Плюсами этого и предыдущего типов являются автоматическая регуляция и бюджетная цена, минус – отсутствие места для вариативных гибких настроек, что ограничивает сферу применения

Восковые терморегуляторы

Эти аппараты состоят из герметически запаянной камеры, снабженной пробкой из воска, и стерженька из металла. При нагревании плавящийся воск вытесняет стержень наружу, и последний инициирует изменения в электрической цепи. Такие конструкции широко применяются в автомобилестроении, а также при проектировании смесителей.

Электронные термостаты

Их применяют в разного рода системах контроля климата, в конструкциях теплого пола. Они включают в себя датчик температуры, электронный ключ и блок контроля, генерирующий команды подключения и выключения нагревательных элементов. Приборы снабжены электронным табло, на котором репрезентируются температурные данные. Они бывают с закрытой и открытой логикой. Гибкость настроек и расширенные возможности управления присущи только второму типу, такие изделия выпускаются с кнопочным или сенсорным управлением.

Электронный прибор

Двухзонные термостаты

Двухзонный терморегулятор предоставляет возможность параллельного управления двумя отопительными системами, к примеру, кухни и жилой комнаты. Некоторые модели ограничиваются возможностью выбора из нескольких заданных программ, другие – дают возможность самостоятельного задания параметров. Термодатчики надо помещать в местах, куда не проникают влага и прямые лучи солнца.

Что такое термостат и для чего он нужен

Что такое термостат и для чего он нужен Термостат — что это такое? Термостат — это прибор, который нужен для поддержания температуры на заданном уровне. Применяется в разных сферах жизни, в быту: для поддержания температуры в плите, холодильнике, тёплом поле, кондиционере. И в промышленности для регулирования отопления помещений, в автомобилях назначение термостата — избежать перегревания двигателя.

Функции и место расположение

Функции термостата: управление климатическими условиями в помещении, а также поддержание температуры в устройстве на заданном уровне. Терморегулятор устанавливают вдали от отопительных приборов и источников влаги в помещении, чтобы температура окружающей среды считывалась точнее. В устройствах он расположен рядом с нагревательным элементом, чтобы быстро отреагировать на изменение температуры. На схеме видно, как выглядит термостат:

Еще один простой способ, который поможет узнать, что термостат не работает

Вот еще более простой способ узнать, что термостат застрял в одном положение. Этот способ не требует каких-либо навыков обслуживания и ремонта автомобиля. Вам фактически ничего не придётся делать. Ваша задача только сравнить температуру верхнего шланга-патрубка радиатора и нижнего. 

Вот что вы должны сделать:

1. Запустите автомобиль с холодным двигателем.

2. Так как на холодный мотор термостат находится в закрытом положение и антифриз циркулирует по малому кругу, то патрубок, отходящий сверху от корпуса термостата должен быть до прогрева двигателя холодным. 

3. Как только двигатель нагревается до рабочей температуры термостат должен открыться, и охлаждающая жидкость начнет проходить по верхнему патрубку, подходящему к радиатору. Так что как следите за температурой двигателя на приборной панели. Как только она начинает приближаться к рабочей температуре, проверьте патрубок. Он должен в скором времени стать теплым и затем горячим. Это будет означать, что термостат открылся, и охлаждающая жидкость начала циркулировать по большому кругу (через радиатор). 

4. Проверьте рукой также и нижний патрубок. Он также должен быть горячим. 

Если же при достижении рабочей температуры двигателя верхний патрубок остается холодным, то, скорее всего, термостат заклинило в закрытом положении и антифриз по-прежнему циркулирует по малому кругу. Это очень опасно, поскольку в этом случае температура двигателя начнет повышаться выше рабочий и машина может закипеть, что может привести к поломке системы охлаждения и серьезному повреждению силового агрегата. Так что срочно замените термостат на новый.

Иногда встречается неисправность термостата, которая приводит к раннему открытию термостата на холодный двигатель. Так что, если вы обнаружите, что верхний патрубок почти сразу стал горячим после запуска холодного двигателя, то, скорее всего термостат заклинило в открытом положении, и антифриз циркулирует по большому кругу через радиатор даже на холодный мотор.

В таком случае двигатель будет очень долго прогреваться, а в зимнее время может вообще не нагреться до рабочей температуры. В этом случае печка в салоне не будет отдавать много тепла и вам будет холодно. В таком случае вам также придется заменить термостат на новый. 

Как узнать, что термостат перестал работать?

Когда термостат застревает в одном положении, то он перестает открываться или закрываться, оставаясь в одном положении независимо от температуры охлаждающей жидкости и двигателя. Помните, что это может привести к серьезным поломкам двигателя. К счастью, есть несколько признаков, по которым можно определить, что термостат неисправен. Вот таблица, с помощью которой вы можете выяснить, исправен ли ваш термостат:

Как тестировать термостат в автомобиле:

Какие бывают неисправности термостата, их признаки и причины

Неисправность одного из основных узлов системы чаще всего связана с износом или коррозией некоторых элементов. На начальном этапе подобных деформаций, изменения незаметны, а потом случается так, что клапан завис в открытом или закрытом положении. Иногда встречается неполное открытие клапана. При этом автомобилист может не сразу заметить неисправность, потому что симптомы открытого термостата возникают только при небольшом морозе, когда прогрев мотора идёт долго.

Если клапан термостата заклинило полностью в закрытом положении, то мотор может перегреться даже при отрицательной температуре окружающей среды. Требуется незамедлительно заменить термостат на новый.

Если открытие термостата происходит очень рано, то это может указывать на бракованное изделие или самодельное, или устройство просто не подходит для вашей модели автомобиля.

Если клапан термостата заклинило наполовину или в полностью открытом состоянии, то ДВС будет долго прогреваться до рабочей температуры. А зимой мотор вообще не прогреется, да и печка греть совсем не будет. Отмечу, что если детали исправны, то при нуле двигатель прогреется до рабочей температуры за 5-7 минут.

Термостат может быть некачественным изначально. В этом случае открытие клапанов происходит несвоевременно. Такое нарушение не опасно, но может бить по бюджету из-за увеличения расхода топлива. Чтобы суметь вовремя диагностировать проблему надо знать, какие типы поломок существуют и как проводить тестирование самостоятельно.

Рассмотрим более подробно все причины неисправностей термостата:

1. Появление накипи на металлических деталях, штоке. Это происходит из-за плохого качества охлаждающей жидкости либо несвоевременной её замены. Накипь затормаживает работу клапанов и штока, что приведёт к некорректной работе термостата.
2. Вибрационные разрушения. Как правило это появляется при использовании некачественных или бракованных термостатов. В таких устройствах плохо завальцованы соединения и стыки, а также плохая герметизация медного цилиндра.
3. Деформация резинового уплотнителя. Чаще всего это происходит из-за высоких температур, которые вызывают в резине протечки или трещины. Также перегревается мембрана между штоком и наполнителем.

Перечислю признаки неисправностей термостата:

1. Мотор постоянно перегревается – стрелка на приборной панели всё время находится в красной зоне. Это означает, что антифриз не проходит к радиатору.
2. ДВС плохо прогревается, а при повышенных нагрузках он очень быстро перегревается. Это указывает на то, что клапаны заклинило в среднем положении, в результате чего только небольшое количество охлаждающей жидкости попадает в радиатор, чего, разумеется, недостаточно для охлаждения мотора при высоких нагрузках.
3. Слишком долго прогревается мотор. Это значит, что открыт патрубок к радиатору, из-за чего антифриз постоянно охлаждается и не даёт силовому агрегату прогреться до рабочей температуры.
4. Стрелка температуры мотора после остановки поднимается, а при движении – падает.
5. Нижний патрубок становится тёплым после 3 минут работы мотора. Это означается, что термостат открыт постоянно.
6. Нижний патрубок холодный, но стрелка указывает на перегрев мотора (ДВС при этом работает долгое время). Это означает, что термостат заклинило в закрытом положении. Исключение – поломка датчика вентилятора радиатора.
7. Дополнительные признаки: печка в салоне дует прохладным воздухом, снижается динамика авто, увеличивается расход бензина.

Самое опасное – это моментальный перегрев мотора в жаркое время года, что приведёт к его поломке. А если двигатель не выходит на рабочую температуру, то повысится износ узлов и ухудшится эффективность моторного масла.

Термостат с твердым наполнителем

В настоящее время, как правило, используются термостаты с твердым наполнителем. Они обладают двумя клапанами и по конструкции не подлежат разбору. Такое устройство включает в себя: корпус термостата; патрубки (2 шт. – на вход, 1 шт. – на выход); клапаны (2 шт. – главный и вспомогательный); чувствительный элемент.

Термостат располагается на пути подачи ОЖ в центробежный насос. Подключается термостат к насосу при помощи выходного патрубка. Вместе с этим термостат подключается, используя один патрубок, к головке блока цилиндров. Второй входной патрубок служит для подсоединения к бачку радиатора, расположенному внизу.

Чувствительный элемент имеет в своем составе баллон из меди, шток, а также диафрагму, выполненную из резины. Твердый наполнитель содержится между стенкой медного баллона и диафрагмой. Наполнитель обладает возможностью существенно расширяться. Состоит он из специального воска из мелких кристаллов, или же особого соединения (церезин+порошок из меди).

При достижении величины температуры ОЖ свыше 80 °С наполнитель начинает расплавляться, расширяя свой объем – после этого он толкает шток, который, в свою очередь, напирает на баллон. Баллон двигается наверх, перекрывая в термостате вспомогательный клапан. Таким образом, антифриз по малому кругу более не циркулирует.

Когда температура ОЖ превышает отметку в 94 °С, вспомогательный клапан закрывается окончательно. При этом главный клапан открыт, ОЖ беспрепятственно распределяется по большему циркуляционному кругу, включающему радиатор.

При снижении температуры ОЖ до 80 °С и ниже, главный клапан в термостате постепенно закрывается вследствие сокращения объема твердого наполнителя – в итоге радиаторный поток ОЖ исчезает, зато открывается вспомогательный клапан, который предоставляет ОЖ свободно течь по меньшему циркуляционному кругу.

Иными словами, термостат управляет и держит на одном уровне надлежащую температуру в моторе – как следствие, узлы и агрегаты двигателя будут функционировать дольше.

Что из себя представляет терморегулятор для котла отопления

Так выглядит современный электронный комнатный термостат.

Для чего нужен и как применяется

Главная причина, по которой выбирают комнатный терморегулятор – экономия, то есть снижение расхода топлива вплоть до 25-30%. Достигается она за счет возможности программирования работы котла на сутки или неделю вперед. Например:

1. Можно снизить температуру в ночное время до 18-19°C – наиболее комфортная температура для сна. При этом каждый сниженный градус уменьшает расход топлива на 2-5%.
2. Можно снизить температуру до 15-16°C на время, когда хозяев нет дома, например в рабочие часы.

Также экономия достигается даже без наличия функции программирования: за счет контроля работы котла в зависимости от температуры воздуха, а не температуры теплоносителя. Это позволяет более точно и стабильно, без малейших скачков, поддерживать заданную температуру, минимизировать инертность системы отопления, а при наличии модулируемой горелки как можно дольше удерживать ее включенной, но на минимальной мощности – наиболее оптимальный режим работы котла как по расходу топлива, так и по сохранению ресурса.

Все, даже самые простые механические комнатные термостаты по умолчанию идут с датчиком температуры воздуха. Многие модели имеют в комплекте и выносной датчик для теплых полов.

Существующие типы

Настройки, заданные на термостате, всегда являются приоритетными для котла, его принцип работы не изменяется (используется модуляция пламени горелки, регулировка скорости вращения турбины и т.д.) несмотря на «сухой контакт» с терморегулятором. Принцип работы комнатного термостата зависит от типа используемого в нем датчика температуры.

1. Механические термостаты

Самые простые и недорогие модели без какого-либо широкого функционала. Принцип их работы заключается в использовании мембранных датчиков – термочувствительных металлов, жидкостей или газов, которые помещены в маленькую герметичную капсулу. При нагревании вещества расширяются и при достижении заданной температуры, оказывают давление на мембрану реле, достаточное для замыкания контактов, после чего терморегулятор подает сигнал о снижении мощности котла или его полном выключении.

Механические устройства, как правило, ограничены лишь вращателем для выбора температуры, имеют ощутимую погрешность, вплоть до 3-4°C, и только проводной способ подключения.

2. Электромеханические

Более точные (но все еще недостаточно), более дорогие, все еще ограниченные в функционале терморегуляторы.

Принцип работы похож на действие механических, но в данном случае используются термочувствительные металлы, которые при нагревании производят микро-разряд или создают сопротивление. Некоторые модели имеют простенький экран для отображения температуры и меньший шаг ее изменения – 0,5°C. Однако все равно это слабо оправдывает их более высокую на 30-40% цену, учитывая, что есть более точные и функциональные аналоги.

3. Электронные

Современные, точные, многофункциональные и удобные терморегуляторы. В комплекте часто имеют дополнительные датчики для теплого пола. Погрешность электронных моделей не более 0,5-0,7°C, большинство имеют возможность программирования, практически все приборы оснащены функциями защиты от перегрева и замерзания, остановки циркуляционного насоса и прочими системами безопасности.

Наиболее дорогостоящие модели имеют встроенные Wi-Fi и GSM модули, сохраняют статистику, имеют большое количество автоматических режимов и беспроводное соединение с котлом. Несмотря на наиболее высокую стоимость, электронные комнатные термостаты полностью ее оправдывают и окупаются за несколько месяцев грамотной эксплуатации.

Устройство и принцип работы

После пуска силового агрегата часть тепла, образующегося при сгорании топлива, идет на нагрев картера и головки блока. Для обеспечения нормальной смазки и улучшения смесеобразования мотор должен прогреться до 85-105°С (зависит от модели ДВС). Установленный в контуре охлаждения терморегулятор не позволяет хладагенту циркулировать через радиатор. Антифриз ходит по внутреннему кругу, позволяя мотору прогреваться до рабочей температуры за 5-10 минут. По мере прогрева термостат пропускает хладагент в теплообменник машины, охлаждаемый вентилятором.

Принцип работы регулятора основан на температурном расширении жидкого или твердого наполнителя.

Увеличивающийся в объеме материал смещает штангу с клапаном, который распределяет потоки антифриза. В схеме предусмотрены пружины, возвращающие заслонки в исходное положение при снижении температуры жидкости. Элементы конструкции закреплены в корпусе, изготовленном из силумина или термостойкого пластика. На некоторых автомобилях монтируются термостаты без внешней оболочки, установленные в блок цилиндров силовой установки.

Термостаты с твердым наполнителем

Регуляторы с твердым рабочим веществом оснащаются герметичной камерой, заполненной синтетическим воском (церезином). Принцип действия основан на переходе воска при прогреве из твердой фазы в жидкую. Раствор воздействует на эластичную манжету и связанный с ней толкатель. Подвижная штанга связана с тарельчатым клапаном, позволяющим антифризу циркулировать по малому (или внутреннему) кругу или пропускать жидкость в теплообменник для охлаждения.

Полученный материал отличается стабильным коэффициентом расширения при переходе из твердой фазы в жидкую и обратно. За счет стабилизации параметра температура хладагента поддерживается в допустимом диапазоне.

Термостат с жидкостью

Регулятор с жидким рабочим веществом устроен аналогично конструкции с твердым заполнителем, но раствор находится в герметичном сильфоне. Жидкость состоит из смеси дистиллированной воды и этилового спирта. При температурном расширении в сильфоне возникает избыточное давление. Элемент распрямляется и через связанный с ним шток открывает канал отвода антифриза в бачок теплообменника. Количество жидкости, перекачиваемой в радиатор, зависит от температуры антифриза в блоке цилиндров.