Termostato per caldaia di riscaldamento: principio di funzionamento, tipi, schemi di collegamento

L'automazione nell'impianto di riscaldamento consente di controllare più precisamente la temperatura negli ambienti riscaldati e di risparmiare sul combustibile. Installando un termostato per caldaia di riscaldamento, il proprietario della villetta aumenta del 20–30% l'efficienza del funzionamento dell'apparecchiatura della caldaia e semplifica notevolmente la sua manutenzione.

Le spiegheremo i tipi di termoregolatori utilizzati nella pratica, le regole per il loro posizionamento e le caratteristiche di collegamento. Nell'articolo che Le proponiamo sono descritti in dettaglio le varianti e gli schemi di collegamento dei dispositivi. Tenendo conto dei nostri consigli, potrà scegliere correttamente il dispositivo e, se lo desidera, installarlo.

Come funziona il termostato di riscaldamento?

Un normale impianto di riscaldamento con acqua come fluido termovettore è composto da apparecchiature di riscaldamento o da un punto di connessione alla rete centralizzata, tubi interni e radiatori.

Per regolare il volume di calore che arriva nelle stanze, è necessario o monitorare costantemente la caldaia, oppure chiudere/aprire regolarmente le valvole sui radiatori.

Inoltre, l'inerzia di un tale sistema non consente di mantenere la temperatura desiderata durante tutto il giorno al livello impostato. Se si aggiunge più legna nel forno o più gas nella caldaia, il fluido termovettore nei tubi si riscalderà di più e trasmetterà anche più calore attraverso i radiatori.

Con una bassa temperatura fuori, va bene. Ma con un improvviso riscaldamento all'esterno, il calore in casa diventa insopportabile. Il combustibile è già nel forno e l'acqua si è già riscaldata, non c'è modo di liberarsi del calore. Inoltre, la caldaia continua a funzionare.

Senza termostato nel sistema, si deve spegnere manualmente. Si possono, certamente, aprire le finestre per arieggiare e far uscire il calore, ma allora le bollette del combustibile per la caldaia domestica rovinerebbero sicuramente. La conclusione è ovvia: il termostato per il riscaldamento semplifica la vita, rendendola estremamente confortevole.

Il termostato (termoregolatore) è un dispositivo per monitorare la temperatura in un ambiente riscaldato e aumentare/diminuire l'apporto di calore.

Il termostato per impianto di riscaldamento è composto da:

• sensore termico (elemento);
• unità di regolazione;
• modulo di controllo;
• relè elettromagnetico o valvola meccanica.

Nei modelli più semplici, l'unità di controllo è assente. Tutto avviene tramite pura meccanica e modifica delle proprietà fisiche dell'elemento termosensibile.

Questi termostati non necessitano di alimentazione elettrica. In termini di efficienza e precisione di regolazione del sistema, sono inferiori ai dispositivi elettronici, ma sono invece indipendenti dall'energia. In caso di problemi di tensione nella rete, non smetteranno di funzionare.

Il principio di funzionamento del termoregolatore è il seguente:

1. Tramite l'unità di controllo si imposta la temperatura desiderata.
2. Al raggiungimento dei parametri richiesti, il sensore si attiva, causando lo spegnimento della caldaia o la chiusura della valvola di intercettazione nei tubi del riscaldamento.
3. Dopo il calo della temperatura dell'aria nella stanza, avviene la riaccensione dell'impianto di caldaia o dei riscaldatori.

Il modulo di controllo elettronico consente di impostare non un solo valore di temperatura, ma più valori separatamente per ogni momento della giornata. Inoltre, con un tale blocco, è possibile installare un sensore di temperatura aggiuntivo all'esterno e collegare il funzionamento del termostato ai dati provenienti da esso.

A seconda del tipo di dispositivo, il termoregolatore viene collegato direttamente alla caldaia per regolarne il funzionamento oppure all'ingresso del radiatore per controllare i volumi di erogazione del fluido termovettore.

Il termostato più semplice è una valvola di intercettazione con sensore di temperatura, installata sul tubo vicino al radiatore. Quando viene raggiunta la temperatura desiderata, la valvola termostatica si chiude e riduce il flusso del fluido termovettore. Quando l'aria ambiente si raffredda, si riapre, di conseguenza il volume di calore in ingresso aumenta.

Modelli più complessi e avanzati prevedono l'uso di sensori wireless e unità di controllo. Tutta la comunicazione tra i singoli elementi avviene tramite canale radio. In questo caso non vengono installati cavi, il che ha un effetto positivo sull'aspetto estetico del posizionamento di tali termoregolatori nella stanza.

Tipi di termoregolatori per caldaie

La differenza principale tra i termostati sono i diversi tipi di sensori termosensibili. Alcuni vengono installati sul tubo del riscaldamento, altri al suo interno, altri ancora vengono montati a parete. Alcuni sono progettati per misurare la temperatura dell'aria, altri quella del fluido termovettore.

La scelta del modello di termoregolatore dipende da:

• tipo di caldaia;
• schema di distribuzione dell'impianto di riscaldamento;
• disponibilità di spazio libero;
• funzionalità richiesta.

Molte caldaie moderne sono già predisposte per il collegamento di termostati. Inoltre, il produttore dell'impianto di caldaia specifica immediatamente nel manuale tecnico tutti i dettagli di questa installazione.

Se si sceglie un modello elettronico di termoregolatore, è meglio optare per quello più efficiente – quello raccomandato dal produttore della caldaia.

Idealmente, il termostato dovrebbe regolare il funzionamento direttamente dell'apparecchio di riscaldamento, cioè l'alimentazione di combustibile. Questo è lo schema di collegamento più efficiente in termini di risparmio di carburante. In questo caso, l'energia verrà bruciata esattamente nella quantità necessaria per il calore.

Ma un tale termostato si può installare solo su un apparecchio a gas o elettrico per riscaldamento. Se la caldaia è a combustibile solido, a regolare la temperatura ambiente aiuterà un termostato con valvola meccanica, che viene montato direttamente sul tubo.

I regolatori installati sui radiatori sono progettati per interrompere l'erogazione dell'acqua quando la temperatura nell'ambiente o del fluido termovettore è troppo elevata. In questo caso la caldaia smette di funzionare poco dopo, quando all'interno scatta il proprio sensore di temperatura che previene il surriscaldamento dell'apparecchiatura.

Gruppo #1: meccanici

Il funzionamento del sensore termico meccanico si basa sulla variazione delle proprietà del materiale al variare della sua temperatura. È una soluzione semplice da realizzare, economica, abbastanza efficace e completamente indipendente dall'alimentazione elettrica. È progettato per essere installato sui tubi dell'impianto di riscaldamento ad acqua per regolare il flusso del fluido termovettore.

Un esempio classico di termoregolatore meccanico è un dispositivo con valvola a spillo (di intercettazione) e testa termostatica a soffietto.

Come sostanza sensibile alle variazioni di temperatura nei termostati meccanici vengono utilizzati:

• gas;
• liquido.

Con il riscaldamento del liquido, i gas si espandono, esercitando una pressione sullo stelo della valvola di intercettazione. Quando la temperatura diminuisce, si contraggono, la valvola viene riportata indietro dalla molla e l'acqua riscaldata torna a fluire attraverso i tubi verso i radiatori di riscaldamento.

Per i termostati per radiatore sono caratteristici una scarsa sensibilità e un grande errore di regolazione. Intervengono solo quando la temperatura aumenta di 2 o più gradi. Inoltre, col tempo, il riempitivo del soffietto perde le sue caratteristiche, e i numeri sulla manopola di impostazione dei parametri termici richiesti e i gradi reali iniziano a discostarsi.

Questi termoregolatori hanno dimensioni piuttosto grandi. La stragrande maggioranza di essi è progettata per misurare la temperatura dell'acqua nei radiatori, non quella dell'aria ambiente. Spesso è difficile regolarli con precisione come desidera il proprietario di casa.

Gruppo #2: elettromeccanici

Questi termostati funzionano secondo principi simili a quelli puramente meccanici. Solo che qui come elemento termosensibile viene utilizzata una lamina metallica.

Quando si riscalda, si piega e chiude il contatto; quando si raffredda, torna nella posizione iniziale e apre il circuito. Attraverso questo circuito viene quindi inviato un segnale all'unità di controllo dei bruciatori.

Il termoregolatore elettromeccanico necessita di alimentazione elettrica; controlla le valvole che regolano il flusso del fluido termovettore o i bruciatori della caldaia tramite segnali elettrici.

Un'altra variante del termostato elettromeccanico è un dispositivo con sensore a forma di due lamine di metalli diversi. In questo caso, l'elemento termosensibile viene installato direttamente nel focolare della caldaia a combustibile solido.

Ad alta temperatura, tra le lamine si genera una differenza di potenziale che agisce su un relè elettromagnetico. I contatti di quest'ultimo si aprono e si chiudono alternativamente. Di conseguenza, l'insufflazione d'aria nella camera di combustione viene attivata/disattivata.

Gruppo #3: elettronici

Questo tipo di termostati per caldaie ad acqua calda appartiene alla categoria dipendente dall'energia. Tali dispositivi sono dotati di un sensore di temperatura esterno che monitora la temperatura ambiente e di un'unità di controllo completa con display.

Per le caldaie elettriche, questi termoregolatori sono un complemento obbligatorio. Senza di essi, i riscaldatori elettrici funzionerebbero senza sosta, surriscaldando l'aria o il fluido termovettore.

Le caldaie e gli scaldabagni elettrici, nella stragrande maggioranza dei casi, vengono dotati di termostati già in fabbrica.

In un termoregolatore elettronico ci sono due elementi principali:

1. Sensore di temperatura.
2. Microcontrollore.

Il primo misura la temperatura, il secondo la controlla e invia segnali per aumentare/diminuire l'apporto di energia termica all'ambiente. Il sensore può inviare al controllore un segnale analogico o digitale. Nel primo caso, il termostato è simile per funzionalità a un analogo meccanico, ma lo supera notevolmente in precisione nelle misurazioni della temperatura.

I termoregolatori digitali rappresentano l'apice dello sviluppo di questi dispositivi. Consentono di regolare l'erogazione del calore secondo un algoritmo preimpostato. Inoltre, è possibile collegare molti più sensori, posizionati sia nelle stanze che all'esterno.

Molti termostati elettronici hanno la possibilità di controllo remoto tramite porta IR o connessione cellulare. Ciò consente di regolare la temperatura ambiente non solo tramite telecomando all'interno, ma anche da qualsiasi punto all'esterno.

Ad esempio, uscendo dal lavoro, è possibile inviare un segnale per riscaldare l'aria ambiente fino a parametri confortevoli, e al Suo arrivo la casa sarà accogliente e calda.

I dispositivi elettronici, destinati alla regolazione automatica delle caratteristiche qualitative e quantitative del fluido termovettore, sono un componente obbligatorio degli impianti di riscaldamento nelle case intelligenti. Vi consigliamo di familiarizzare con il loro funzionamento.

Schemi di principio del collegamento

Tutti i modi di inserire il termostato nell'impianto di riscaldamento si dividono in tre opzioni di collegamento:

1. Direttamente alla caldaia.
2. Alla pompa di circolazione.
3. Al tubo che fornisce il fluido termovettore al radiatore.

I primi due schemi evitano il deterioramento della portata del tubo di riscaldamento. Non vengono inseriti ulteriori blocchi, la resistenza idraulica dell'intero sistema rimane invariata. Il termostato qui controlla solo il funzionamento della pompa o della caldaia e "non entra in contatto" con l'acqua.

Quando si installa un termoregolatore su un radiatore o su un tubo comune con più radiatori, la resistenza idraulica, al contrario, aumenta. Anche in posizione completamente aperta, la valvola del termostato rallenta leggermente il movimento del fluido termovettore.

Idealmente, il progetto del circuito della caldaia dovrebbe essere realizzato tenendo conto di tutti i dispositivi termoregolatori e altri.

L'installazione di termostati su tubazioni di riscaldamento esistenti dovrebbe essere effettuata solo in casi estremi; la massima efficienza del loro utilizzo può essere ottenuta solo includendoli nel sistema già in fase di progettazione.

Se l'impianto di riscaldamento ad acqua in casa è realizzato secondo lo schema monotubo, è meglio rinunciare subito alla terza opzione. Quando il sensore termico interviene, la valvola chiuderà immediatamente tutto il ramo dei radiatori in diverse stanze, e allora si può dimenticare il comfort nelle stanze più lontane dalla caldaia.

Collegare il termostato all'ingresso del radiatore deve avvenire tramite un by-pass. In questo modo, quando interviene, reindirizzerà il flusso del fluido termovettore bypassando il radiatore. In questo modo l'acqua tornerà alla caldaia senza raffreddarsi. Quest'ultima smetterà di riscaldarla, riducendo così il consumo di combustibile gassoso o di elettricità.

Quando si installa un sensore termostatico della temperatura dell'aria, è necessario rispettare determinate regole, altrimenti sotto l'influenza di apparecchi o oggetti vicini potrebbe attivarsi falsamente.

Il sensore termico deve essere montato:

• in un luogo dove non arrivano i raggi solari diretti;
• lontano dai ponti termici, dalle correnti d'aria e dai flussi di calore ascendenti dai radiatori;
• in modo che non sia coperto da schermi decorativi o tende;
• a un'altezza dal pavimento compresa tra 1,2 e 1,5 metri.

Con un'installazione errata del sensore, il termostato emetterà segnali falsi. Ciò può portare al surriscaldamento non solo dell'aria nella stanza, ma anche del fluido termovettore nel sistema. E nel secondo caso, non ci vorrà molto prima che sorgano problemi con la caldaia.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Non dovrebbero esserci particolari difficoltà nell'installazione del termoregolatore. Basta sceglierlo correttamente per il sistema di riscaldamento specifico. E i video selezionati vi aiuteranno sicuramente in questo.

Video #1. Collegamento del termostato ambiente alla caldaia a gas in tutti i dettagli:

Video #2. Panoramica del termoregolatore a parete:

Video #3. Tecnologia di integrazione del termostato a contatto in un sistema con pompa di circolazione:

Un termostato come aggiunta alla caldaia di riscaldamento è un ottimo modo per risparmiare sul riscaldamento della casa, aumentare il comfort abitativo e ridurre l'usura dell'apparecchiatura che riscalda il fluido termovettore. I soldi spesi per i termoregolatori si ammortizzano in una stagione invernale.

Inoltre, è possibile scegliere sia una semplice versione meccanica con controllo manuale, sia un dispositivo più avanzato con programmatore.

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