Термостат — устройство для регулирования температуры¶

Термостат — устройство (или элемент автоматики), предназначенное для автоматического поддержания заданной температуры в системе путём включения и выключения (или изменения мощности) источника тепла. Термостаты применяются в системах отопления, охлаждения, двигателях внутреннего сгорания, холодильниках, климатических системах и лабораторном оборудовании.

¶Принцип работы

Термостат состоит из двух основных элементов: температурного датчика (термочувствительного элемента) и исполнительного механизма (коммутирующего устройства). Датчик измеряет температуру среды и при достижении заданного порога передаёт сигнал исполнительному механизму, который размыкает или замыкает электрическую цепь, открывает или закрывает клапан, запускает или останавливает компрессор.

В простейших механических термостатах в качестве датчика используется биметаллическая пластина — слой из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения. При нагреве пластина изгибается и замыкает (или размыкает) контакты. В более точных устройствах применяют газонаполненные или жидкостные сильфоны, термисторы, термопары и полупроводниковые датчики.

¶Классификация

По назначению термостаты делятся на:

• Отопительные — управляют котлами и системами отопления зданий.
• Двигательные — регулируют температуру охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания.
• Холодильные — поддерживают заданную температуру в камерах холодильников и морозильников.
• Лабораторные и промышленные — обеспечивают точный температурный режим в печях, водяных банях, инкубаторах.

По типу исполнения различают:

• Механические — с биметаллической пластиной или сильфоном, без электроники.
• Электронные — с цифровым дисплеем, программируемым задатчиком и связью с системой «умный дом».
• Аналоговые — выдают непрерывный управляющий сигнал пропорционально отклонению температуры.

По способу управления выделяют двухпозиционные (вкл/выкл) и пропорциональные термостаты, изменяющие мощность плавно.

¶Термостат в системе отопления

В бытовых системах отопления термостат (термостатический вентиль) устанавливается на радиатор и регулирует поток теплоносителя через него. Поворотная рукоятка с делениями задаёт желаемую температуру воздуха в помещении. При достижении заданной температуры клапан прикрывается, уменьшая подачу горячей воды в радиатор, и наоборот — при остывании помещения клапан открывается.

Такие термостатические вентили повсеместно применяются в России в рамках программ энергосбережения: по данным отраслевых исследований, установка термостатов на радиаторы позволяет снизить расход тепла на 15–25 % за счёт устранения перегрева помещений.

¶Термостат двигателя

В двигателях внутреннего сгорания термостат (клапан системы охлаждения) управляет циркуляцией охлаждающей жидкости между малым и большим контурами. Пока двигатель холодный, термостат закрыт, и жидкость циркулирует только по малому контуру (через рубашку охлаждения и радиатор отопления), что ускоряет прогрев. При достижении рабочей температуры (обычно 80–95 °C) термостат открывается, и жидкость начинает циркулировать через радиатор охлаждения.

Основные неисправности: заклинивание в закрытом положении (перегрев двигателя) и в открытом (долгий прогрев, повышенный расход топлива). В современных автомобилях применяются электронные термостаты с электрическим подогревом, управляющиеся блоком управления двигателем.

¶Электронные термостаты и «умный дом»

С развитием систем «умный дом» электронные термостаты получили возможность программирования расписания, дистанционного управления через мобильное приложение и интеграции с газовыми котлами, кондиционерами и теплыми полами. Российские производители (например, «Теплодар», «Риджид Хит») выпускают совместимые с такими системами котлы и модули управления.

¶Интересные факты

• Слово «термостат» происходит от греческих слов θερμός (тёплый) и στατός (стоящий, неподвижный).
• Первый термостат для зданий был запатентован в 1830 году американцем Уорреном Джонсоном, который позже основал компанию Johnson Controls.
• В России стандартные рабочие температуры бытовых термостатов отопления — от 6 до 26 °C.

Источники:

• ГОСТ Р 55995-2014. Термостатические клапаны для систем отопления.
• Котляр А. И. Теплотехника: учебник для вузов.
• Материалы компании Johnson Controls по истории термостатов.
• Руководства по эксплуатации автомобильных систем охлаждения.