Regulacja termostatyczna lokalna, zdalna przewodowa i radiowa

Energia jest podstawą funkcjonowania cywilizacji człowieka. Szczególnie dotyczy to energii cieplnej, która konieczna jest do prowadzenia różnych procesów technologicznych oraz zapewnienia komfortu cieplnego w strefie przebywania ludzi. Budownictwo mieszkaniowe jest jednym z jej największych odbiorców.

Stopniowy wzrost zużycia ciepła oraz kurczące się zasoby paliw nieodnawialnych powodują wzrost ceny energii cieplnej. Taki stan rzeczy wymusza racjonalizację w zakresie zużycia ciepła. Może ona polegać na zmniejszeniu ogólnej konsumpcji oraz zmniejszenie energochłonności procesów. Oba kierunki wzajemnie się uzupełniają. W tym artykule zajmiemy się zmniejszeniem ogólnej konsumpcji w zakresie instalacji grzewczych oraz systemów regulacji termostatycznej.

Podstawa prawna
Najczęściej stosowaną racjonalizacją zużycia energii w systemach grzewczych i chłodzących jest regulacja termostatyczna temperatury powietrza w ogrzewanych lub schładzanych pomieszczeniach. W przypadku systemów grzewczych jest to stosowanie głowic termostatycznych na zaworach przy grzejnikach lub wkładkach termostatycznych, zabudowanych w grzejnikach. Obecnie standardem jest stosowanie urządzeń regulacyjnych przy ogrzewaniu pomieszczeń. Wynika to z konieczności zapewnienia komfortu cieplnego, dla osób przebywających w ogrzewanych pomieszczeniach, zapewnienia odpowiednich warunków technologicznych oraz minimalizacji kosztów, związanych z ogrzewaniem pomieszczeń. Konieczność stosowania regulacji wynika pośrednio i bezpośrednio z Prawa budowlanego. DzU z 2004 Nr 75, poz. 690 [16] wraz z nowelizacjami w dziale nr IV „Wyposażenie techniczne budynków”, rozdział 4, § 134, gdzie punkt 2 określa temperaturę obliczeniową w pomieszczeniach, w zależności od ich przeznaczenia lub sposobu wykorzystania. Dodatkowo DzU z 2003 Nr 169, poz. 1650 [17], rozdział 3 „Ogrzewanie i wentylacja”, § 30 określa minimalne warunki w zakresie temperatury w miejscach pracy. Konieczność stosowania urządzeń regulacyjnych działających automatycznie, ujęta jest bezpośrednio w DzU z 2004 Nr 75, poz. 690 [16], § 134, punkt 5 „W budynku zasilanym z sieci ciepłowniczej oraz w budynku z własnym (indywidualnym) źródłem ciepła na olej opałowy, paliwo gazowe lub energię elektryczną, regulatory dopływu ciepła do grzejników powinny działać automatycznie, w zależności od zmian temperatury wewnętrznej w pomieszczeniach, w których są zainstalowane. Wymaganie to nie dotyczy budynków jednorodzinnych, mieszkalnych w zabudowie zagrodowej i rekreacji indywidualnej, a także poszczególnych mieszkań oraz lokali użytkowych wyposażonych we własne instalacje ogrzewcze”.

Rozwiązanie lokalne
Takie wymagania spełniają zawory termostatyczne z głowicami termostatycznymi lub wkładki zaworowe w grzejnikach z zabudowanymi głowicami termostatycznymi. Zawór termostatyczny z głowicą termostatyczną stanowi regulator proporcjonalny bezpośredniego działania, ponieważ ma zadajnik temperatury (pokrętło głowicy), element wykonawczy oraz czujnik temperatury wbudowany w pokrętło głowicy. Sercem układu regulacji jest głowica termostatyczna, która oprócz możliwości zadawania temperatury (zadajnik) ma element wykonawczy w postaci siłownika termicznego. W przypadku typowych głowic termostatycznych siłownik głowicy jest zintegrowany z czujnikiem temperatury. Rozwiązania konstrukcyjne elementów wykonawczych są różne. Spośród siłowników, które możemy spotkać na rynku, najczęściej występują dwa rozwiązania. Pierwszym rozwiązaniem jest siłownik termiczny typu tłok-cylinder, drugim jest siłownik termiczny typu mieszek. Zasada działania w przypadku siłowników termicznych jest taka sama – czynnik roboczy znajdujący się wewnątrz siłownika rozszerza się pod wpływem temperatury.

Systemy zdalne bezpośredniego działania
Dotyczy to pomieszczeń z grzejnikami zabudowanymi np. boazerią lub znajdującymi się za firanami lub kotarami. Czasami grzejniki mogą być ogólnie dostępne, miejsce zaś reprezentatywne do pomiaru temperatury jest szczególne. Rozwiązań z typowymi głowicami termostatycznymi zintegrowanymi z grzejnikami nie możemy stosować przy grzejnikach kanałowych lub powierzchniowych (podłogowe, ścienne sufitowe). Rozwiązań z typowymi głowicami termostatycznymi zintegrowanymi z zaworami termostatycznymi i/lub wkładkami grzejnikowymi często nie możemy zastosować. Najczęściej jest brak reprezentatywnego miejsca do pomiaru temperatury dla regulatora. Ograniczeniem może być specyficzna lokalizacja grzejnika, konstrukcja lub specyficzny system instalacyjny. Często ograniczenie stanowi ogólna dostępność miejsca grzejników.

Przykład braku miejsca reprezentatywnego do pomiaru temperatury może stanowić zasłona lub kotara, za którą znajduje się grzejnik. Gdyby zastosować zawór termostatyczny z typową głowicą termostatyczną, mierzona byłaby temperatura pomiędzy ścianą a kotarą i tam także byłaby regulowana temperatura według nastawy na głowicy termostatycznej. Regulowana byłaby temperatury powietrza zdecydowanie poza strefą przebywania ludzi.

Rozwiązaniem w takim przypadku mogą być głowice termostatyczne z wyniesionym czujnikiem. Głowica taka zabudowywana jest na zaworze termostatycznym lub wkładce termostatycznej. Jej wygląd może być identyczny jak głowicy typowej, za wyjątkiem kapilary, na końcu której znajduje się czujnik temperatury.

Systemy radiowe
Przedstawione systemy regulacji elektrycznej lub elektronicznej są najnowocześniejszymi rozwiązaniami w zakresie regulacji termostatycznej temperatury w ogrzewanych lub chłodzonych pomieszczeniach. Zarówno systemy elektryczne, elektroniczne, jak i termostatyczne z regulacją bezpośrednią mają jednak jedno wspólne poważne ograniczenie, którym jest przewód elektryczny lub kapilara, są to systemy na uwięzi. W przypadku kompleksowego zaplanowania systemu regulacji przed pracami wykończeniowymi nie musi stanowić to problemu. Kłopot pojawia się, gdy są przeróbki i modyfikacje w istniejącym obiekcie lub, co częściej występuje, po prostu ktoś zapomniał, iż należy poprowadzić przewody łączące lub przynajmniej położyć rurę peszla. Wówczas z odsieczą przychodzą systemy radiowe. Tutaj na rynku można spotkać najróżniejsze rozwiązania od najprostszych systemów jednokanałowych do zintegrowanych systemów wielokanałowych mogących realizować proste funkcje BMS w zakresie ogrzewania i chłodzenia. Na uwagę zasługuje prosty i niezawodny system jednokanałowy oparty o głowicę elektroniczną ze zdalnym czujnikiem pomieszczeniowym.