Barion Pixel

VGF&HKL szaklap

Termosztatikus radiátorfejek kialakítása és szabályozási pontossága

2007/10. lapszám | Hoffman Géza |  18 273 |

Az alábbi tartalom archív, 14 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Cikkünk a termosztatikus fejek konstrukciójának és az érzékelő elemek fizikai tulajdonságainak befolyását tárgyalja a szabályozási pontosságra, bemutatva az egyes termofejváltozatok közötti különbségeket. Részletes alapossággal kívánjuk bemutatni a termosztatikus szelepek működését egészen az alapoktól, hogy a működés minden apró részletét tisztán láthassuk.

Manapság már egyre kevesebb olyan radiátort láthatunk, amelyen egyszerű kézikerék biztosítja a szabályozhatóságot, pontosabban a radiátor elzárását, kinyitását. Egy évtizede is még a luxus kategóriába tartozott egy termosztatikus radiátorszelep felszerelése, illetve csodájára jártak a szomszédok, ha valakinek termosztatikus fej működtette a radiátorszelepét. Azóta természetesen számos gyártó jelent meg termosztatikus radiátorszelepeivel a fűtéstechnikai piacon, széles termékválasztékot biztosítva. Manapság nehéz a választás a sokféle minőségű és műszaki megoldású, valamint változatos esztétikai kialakítású termék között.

A minőség fontos szempont, hiszen egy fűtési rendszer kiépítése hosszútávú beruházás, jogos elvárás tehát, hogy a rendszer elemei megbízhatóan működjenek. A szelepeknél nem mindegy, hogy a szelepház milyen anyagú és anyagvastagságú. Fontos a szelepszár átmérője, anyagminősége is, hiszen naponta akár több ezer műveletet végez. A szeleptányér és a szelepülék kialakítása és anyaga szintén fontos szempont a letapadás elkerülése miatt (gyakorlati jó tanács ennek kiküszöbölése érdekében, amit a szerelő mindig javasoljon a felhasználónak: a fűtési szezon végén ajánlatos a termosztatikus fejeket teljes nyitási állásba tekerni, ezzel a szeleptányért felső végállásba hozni).

Ne felejtsük el a tömítések minőségének fontosságát sem. A gyenge minőségű tömítések, illetve egyszerű tömítési konstrukció később a szelepek szivárgását okozhatják, ezért alapvető elvárás a kettős O-gyűrűs tömítés. Fentiek miatt sem érdemes olcsóbb szelepeket választani, mert ár-érték arányban a drágább jobb befektetés. A termosztatikus radiátorfejeknél szintén több alternatíva lehetséges. A felhasználó választhat a különböző design-kialakítások, a hagyományos - burkolatán légbeáramló nyílásokkal ellátott - termofejek és távérzékelős változatok közül. A termofej az érzékelő elemeket tekintve rendelkezhet ún. táguló elemmel (zselés, viaszos), folyadéktöltettel és gáztöltettel is. Először is nézzük, hogyan működik egy termosztatikus fejjel felszerelt termosztatikus szelep.

A hagyományos kézi szelep működése egyszerű: ha fűteni akar a felhasználó, kinyitja a szelepet, és a nyitás mértékét önmaga határozza meg. A kéziszelep állása befolyásolja a radiátor fojtását, így a beállításnak megfelelően kisebb-nagyobb vízmennyiséget juttatva a radiátorba. Járó szivattyú esetén mindaddig változatlan a vízáram, amíg a szelepet át nem állítja a felhasználó. Ezzel a megoldással csak úgy valósíthatunk meg valódi szabályzást, ha a szoba egy mértékadó pontján állva, folyamatosan kézben tartva a hőmérőt ellenőrizzük az aktuális helyiséghőmérsékletet, és annak megfelelően nyitjuk és zárjuk a szelepet. Könnyen belátható, hogy ez nem életszerű. Kézi szelepet már csak olyan helyeken érdemes beépíteni, ahol a radiátor alulméretezett, és a fűtést időjáráskövető szabályzó irányítja, például társasházak lépcsőházaiban.

A termosztatikus fej ezzel szemben beépített érzékelő eleme segítségével biztosítja a helyiség hőmérséklet-visszacsatolását a szabályzásban, a hőtágulás jelenségét felhasználva. A töltet hőmérséklet-növekedés hatására tágul, hőmérséklet-csökkenés hatására összehúzódik. Ez a térfogatváltozás egy mechanikus kapcsolaton keresztül nyomja be a szelepszárat - zárja a szelepet, illetve az érzékelő elem összehúzódása esetén a szelepszárat a szelepben található rugó nyomja ki -, nyitva a szelepet. Tehát a szeleptányér pozícióját - így az átáramló keresztmetszetet - a termosztatikus fejen beállított alapjel és a helyiséghőmérséklet együttes hatása adja meg. A termosztatikus szelep kézi kitekerése nem egyenértékű a kézi- szelepen végzett hasonló művelettel, hiszen ha pl. a lakásban 22 0C van, és a termofej aktuális állása "2" (ez a gyakorlatban a szelepeknél zárt állást jelent), az azonnali helyiséghőmérséklet-emeléshez nem elég a termofejet egy kicsit kitekerni, pl. "3" állásba, mert ez még mindig csak 21-22 0C-os helyiséghőmérséklet-igényt eredményez. Ha nyitni akarjuk a szelepet, mindig az aktuális helyiség-hőmérsékletnél magasabb alapjelet kell beállítanunk a termosztatikus fejen.

Tehát a termosztatikus szelepfej automatikusan érzékeli a helyiség aktuális hőmérsékletét, és a beállított alapjelnek megfelelően a szelepet nyitja és zárja. Ezzel megszüntethetjük helyiségeink túlfűtését, beállíthatjuk és tarthatjuk a számunkra ideális hőmérsékleti értéket minden helyiségben.
 

Termosztatikus szelepfejek jellemzői

Az EN215 európai szabvány követelményeket ír elő a termosztatikus szelep, termosztatikus fej kombinációkra. A két komponens minden esetben együtt tesztelve kell, hogy megfeleljen az előírásoknak. Amennyiben a termékpár megfelel a szabvány előírásainak, ezt a gyártó az 1. képen látható jellel jelezheti a terméken. A szabványos előírások alapján az alábbi fizikai tulajdonságok határozzák meg egy termosztatikus szelepegyüttes szabályozási minőségét:
 

Közeghőmérséklet érzékenység

Magasabb fűtőközeghőmérséklet esetén a csővezeték, a radiátortest hősugárzása és a szelepszár (annak hővezetése miatt) hőmérséklete zavarja az érzékelő elemet abban, hogy tisztán csak a helyiséghőmérséklet alapján szabályozzon. Többek között ezért is a termosztatikus fejeken található hőmérséklet-beállító skála nem pontos 0C-értékeket mutat, hanem 1, 2, 3... számokat, melyeket megfeleltethetünk az ezekhez rögzített hozzávetőleges hőmérsékleti értékeknek. Ezen jellemző alapján az "ideális" megoldás az lenne, ha az érzékelő elem minél távolabb lenne a radiátorszeleptől, ez azonban egyre inkább ellentmond a korszerű design-követelményeknek. A mai design-fejek kompaktabb kialakításúak, rövidebb "testtel" rendelkeznek, ezáltal a fejben levő érzékelő elem közelebb van a radiátorhoz, ami nagyobb közeghőmérséklet-érzékenységet okoz. Természetesen a gyártók törekednek a szabványos előírások és határértékek betartására, így a piacon kapható design-fejek zöme megfelel a szabvány előírásainak. Ugyancsak a közeghőmérséklet-érzékenység miatt a fejeket nem szabad úgy szerelni, hogy a fűtéscső fölött álljanak függőlegesen felfelé.
 

Nyomáskülönbség érzékenység

A szelepszár mozgatását a táguló elem közvetlenül látja el. Minél nagyobb a szelepen a nyomásesés - a nem kívánt zajhatások mellett -, annál nagyobb a nyomáskülönbségből származó erő a szeleptányéron. Ez az erő az érzékelő elem által történő szelepzárást gátolja, a szelepnyitást pedig segíti, így eltolva a szelep méretezési szabályozási jellegét. Itt is kiemelnénk, hogy ez a jellemző is a szelep és fej kombinációjára értelmezhető.
 

Hiszterézis

Mind az érzékelő elem, mind a szelepszár mozgását mikroszkopikus méretekben gátolják az egyes részegységek anyagszerkezeti jellemzői. A hiszterézist a szabályozástechnikában ún. egységugrás függvényre adott válasz alapján határozzák meg. Ez esetünkben azt jelenti, hogy egy állandó, pl. 20 0C-os térben pihentetett termosztatikus szelepfej-kombináció körül hirtelen lecsökkentik a hőmérsékletet 18 0C-ra, majd regisztrálják a szelepszár mozgását az eltelt idő függvényében. Ugyanezt a vizsgálatot fordítva is elvégzik, tehát 18 0C-ról hirtelen 20 0C-ra növelik a hőmérsékletet, és ugyancsak mérik a szelepmozgást. A kapott két diagramot egybevetve láthatóvá válik, hogy a nyitási folyamat lefolyása nem esik egybe a zárási folyamattal, ezek között látható különbség - hiszterézis - van.
 

Reakcióidő

A reakcióidő az egy, a fentiekhez hasonlatos azonnali hőmérsékletváltozásra adott nyitási reakcióidő, percben kifejezve. Ez az érték legjobban az érzékelőelem töltetétől függ. A reakcióidő szabvány által megkövetelt értéke max. 40 perc. Ez a meghatározás az emberi hőérzékeléssel kapcsolatos vizsgálatokon alapszik. A mindennapos használat során a felhasználó nem érez különbséget a pl. 23 perces és a 35 perces reakcióidejű fejek működése között. A túl gyors reakcióidejű fejek viszont energiaveszteséget okozhatnak a téli szellőztetések során, ugyanis amikor a felhasználó kinyitja az ablakot, és nem zárja el a radiátorszelepet, a termosztatikus fejre zúduló hideg levegő hatására a gőztöltetű szelepfej sokkal gyorsabban nyitja a szelepet, és a radiátor az ablakon keresztül az utcát fűti. A távérzékelős fejek érzékelő elemét megfelelően elhelyezve kihasználhatjuk a gyors működésű fejek előnyeit úgy, hogy a szellőztetés okozta energiaveszteséget elkerülhetjük, hiszen ablak nyitáskor nem közvetlenül az érzékelő elemre ömlik a hideg levegő.

Az egyik neves gyártó néhány termosztatikus szelepfejét elemezve foglalja össze készülékei előbb felsorolt paramétereit, jelezve a szabványos követelményeket is. A táblázatból látható, hogy a folyadékos és a táguló elemes (viaszos vagy zselés) változatok között minimális eltérések vannak a fizikai jellemzőket tekintve. Ezt a két típust nézve általánosságban elmondhatjuk, hogy a folyadékos érzékelő elemmel ellátott fejek pontosabb szabályozási paraméterekkel bírnak, de a mindennapos használat során ez a különbség nem érezhető. A táblázat utolsó oszlopában szereplő távérzékelős változatnál feltűnő, hogy a reakcióidő majdnem harmada a másik két típusénak. Ennél a kialakításnál a táguló folyadéktöltet fő tömege a távoli pontban elhelyezett tartályban van, így közeghőmérséklet- érzékenység erősen lecsökken. A felszerelésnél azonban vigyázni kell, hogy a kapilláriscső ne haladjon olyan nyomvonalon keresztül, ahol erős hőmérsékleti ingadozás állhat elő, pl. hűtőgép háta mögött vezetve stb. Ebben az esetben a külső hőforrás bezavarhatja az érzékelést.

Végezetül, de nem utolsósorban a 3. táblázat egy modern, design termosztatikus fej műszaki paramétereit foglalja öszsze. Látható, hogy jelentősebb különbség csak a közeghőmérséklet-érzékenység és a válaszidő tekintetében van a hagyományos kialakításokkal összehasonlítva. Ezek az eltérések a már említett konstrukciós okok miatt állnak elő. Vagyis a kompakt szelepfej-kialakítás miatt az érzékelő elem közelebb van a szelephez és a radiátorhoz, így a közeghőmérséklet- érzékenység nagyobb, illetve mivel a fej külső műanyagburkolata zárt, ezért a reakcióidő hosszabb. Fontos azonban újra megjegyeznünk: a reakcióidő minimális eltérése a felhasználó számára nem érzékelhető, viszont a légbeömlő nyílások hiánya megkönnyíti a fej tisztítását.

Fontosnak tartjuk megemlíteni, hogy a fejeken található nulla állás - az érzékelő elem viselkedését megismerve - azért jelent teljes zárást, mert ekkor a "parancsolt" helyiséghőmérséklet fagypont alatti. Tehát mire a szelepfej nyitná a radiátorszelepet, a csőben lévő fűtőközeg vélhetőleg már befagyott.

Energia-megtakarítás

A működési mechanizmust megértve, annak módszere, hogy a termosztatikus szelep és fej használatával hogyan tudtunk energiát megtakarítani, egyszerű: amikor hazaérünk, a termofejen beállítjuk az általunk kívánt hőmérsékleti értéket, amikor pedig elmegyünk otthonról, lecsökkentjük a kívánt értéket egy takarékos állapotnak megfelelő hőmérsékletszintre. A termofej tehát napszakonként csak úgy tud változó hőmérsékleteket előállítani, ha mindig kézi vezérléssel átállítjuk az alapjelet. Ez hosszú távon kevés felhasználónak sikerül, így bár a túlfűtést elkerülve energiát takarítanak meg, az éjszakai, illetve esetleges napközbeni hőmérsékletcsökkenés előnyeit nem aknázzák ki. Másik fontos komfortcsökkentő tulajdonsága az ilyen szabályzásnak, hogy a termofej nem képes a hazaérkezés vagy a felébredés időpontjára előállítani a kívánt hőmérsékletet, hanem meg kell várni a felfűtési időszak végét. Tehát a napszakonkénti változtatást sok-sok odafigyeléssel még talán meg tudja oldani a felhasználó, viszont az adott időre előállított hőmérsékletet már nem lehet csak termosztatikus szelepekkel felszerelt fűtési rendszerrel megoldani. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a termosztatikus szelep használata nem megoldás. Igenis, a hagyományos kézikerekes szelepekkel szemben nagy az előrelépés, hiszen helyiségeink nem lesznek túlfűtöttek, ezzel energiát takarítunk meg, és növelhetjük komfortérzetünket. Vagyis kisebb beruházással, de több odafigyeléssel is hathatósan csökkenthetjük költségeinket. Amennyiben a rendszerünk kialakítása és anyagi hely-zetünk is megengedi, következő lépésként megoldhatjuk a napszakonkénti hőmérsékleti beállításokat, ezt a napi, illetve heti programmal rendelkező termosztátok teszik lehetővé. Természetesen a rendszer automatizálására számtalan lehetőség van, melyek közül mindig a helyi adottságok és igények elemzése után választható ki az optimális megoldás.


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem