Thermostaat voor de verwarmingsketel: werkingsprincipe, soorten, aansluitschema's

Automatisering in het verwarmingssysteem maakt het mogelijk om de temperatuur in de verwarmde ruimtes nauwkeuriger te regelen en te besparen op brandstof. Door een thermostaat voor de verwarmingsketel te installeren, verhoogt de eigenaar van het huis de efficiëntie van de ketelapparatuur met 20–30% en vereenvoudigt het onderhoud aanzienlijk.

Wij vertellen u over de in de praktijk gebruikte soorten thermostaten, de regels voor hun plaatsing en de bijzonderheden van aansluiting. In ons voorgestelde artikel worden de opties en aansluitschema's van de apparaten in detail beschreven. Met onze tips kunt u op een verantwoorde manier een apparaat kiezen en indien gewenst installeren.

Hoe werkt de thermostaat van de verwarming?

Een typisch verwarmingssysteem met water als warmtedrager bestaat uit verwarmingsapparatuur of een aansluiting op een centraal netwerk, leidingen voor interne distributie en radiatoren.

Om de hoeveelheid warmte die naar de kamers stroomt te regelen, moet u ofwel constant de ketel in de gaten houden, ofwel regelmatig de kranen op de radiatoren openen/sluiten.

De inertie van een dergelijk systeem maakt het echter onmogelijk om de gewenste temperatuur gedurende de dag op het ingestelde niveau te handhaven. Als u meer hout in de kachel legt of meer gas in de ketel toevoert, wordt de warmtedrager in de leidingen sterker verwarmd, en geeft deze ook meer warmte af via de radiatoren.

Bij lage temperatuur buiten is dat goed. Maar bij een plotselinge opwarming buiten wordt de hitte in huis ondraaglijk. De brandstof zit al in de ketel en het water is al verwarmd; er is geen manier om van de warmte af te komen. Bovendien blijft de ketel ook nog werken.

Zonder thermostaat in het systeem moet u deze handmatig uitschakelen. U kunt natuurlijk de ramen openen om te luchten en de warmte naar buiten laten, maar dan zullen de brandstofrekeningen voor de stookruimte van uw woning u zeker ruïneren. De conclusie dringt zich op: een thermostaat voor de verwarming vereenvoudigt het wonen en maakt het maximaal comfortabel.

Een thermostaat (temperatuurregelaar) is een apparaat om de temperatuur in een verwarmde ruimte te bewaken en de warmtetoevoer te verhogen/verlagen.

Een thermostaat voor een verwarmingssysteem bestaat uit:

• een temperatuurgevoelige sensor (element);
• een instelmodule;
• een besturingsmodule;
• een elektromagnetisch relais of een mechanische klep.

In de eenvoudigste modellen ontbreekt de besturingsmodule. Alles gebeurt door pure mechanica en veranderingen in de fysische eigenschappen van het temperatuurgevoelige element.

Zulke thermostaten hebben geen elektriciteitsvoeding nodig. Wat betreft efficiëntie en nauwkeurigheid van de regeling doen ze onder voor elektronische apparaten, maar ze zijn wel onafhankelijk van stroom. Bij problemen met de netspanning zullen ze zeker niet stoppen met werken.

Het werkingsprincipe van de thermostaat ziet er als volgt uit:

1. Met behulp van de regeleenheid wordt de gewenste temperatuur ingesteld.
2. Wanneer de vereiste parameters worden bereikt, activeert de sensor, wat leidt tot het uitschakelen van de ketel of het sluiten van de afsluitklep in de verwarmingsleidingen.
3. Nadat de luchttemperatuur in de kamer is gedaald, wordt de ketel of worden de verwarmingen weer ingeschakeld.

De elektronische regeleenheid maakt het mogelijk om niet slechts één temperatuurwaarde in te stellen, maar meerdere voor elk tijdstip van de dag afzonderlijk. Bovendien is het met een dergelijke eenheid mogelijk om een extra buitentemperatuursensor te installeren en de werking van de thermostaat te koppelen aan de gegevens daarvan.

Afhankelijk van het type apparaat wordt de thermostaat rechtstreeks op de ketel aangesloten om de werking ervan te regelen, of op de ingang van de radiator om de toevoer van warmtedrager te controleren.

De eenvoudigste thermostaat is een afsluitarmatuur met een temperatuursensor die op de buis bij de radiator is gemonteerd. Wanneer de gewenste temperatuur is bereikt, sluit de thermostatische klep en vermindert de stroom warmtedrager. En wanneer de kamerlucht afkoelt, gaat hij weer open, waardoor de hoeveelheid toegevoerde warmte toeneemt.

Complexere en geavanceerdere modellen zijn voorzien van draadloze sensoren en regeleenheden. Alle communicatie tussen de afzonderlijke elementen verloopt via een radiokanaal. Er worden in dit geval geen draden gelegd, wat een positief effect heeft op de esthetische plaatsing van dergelijke thermostaten in de ruimte.

Soorten thermostaten voor ketels

Het belangrijkste verschil tussen thermostaten zijn de verschillende soorten temperatuurgevoelige sensoren. Sommige worden op de verwarmingsbuis gemonteerd, andere erin, en weer andere aan de muur. Sommige zijn bedoeld voor het meten van de luchttemperatuur, andere voor die van de warmtedrager.

De keuze van het thermostaatmodel hangt af van:

• het type ketel;
• het schema van het verwarmingssysteem;
• de beschikbaarheid van vrije ruimte;
• de gewenste functionaliteit.

Veel moderne ketels zijn van tevoren ontworpen voor aansluiting van thermostaten. Bovendien vermeldt de fabrikant van de ketel meteen in het technische gegevensblad alle nuances van deze installatie.

Als u een elektronisch thermostaatmodel kiest, kunt u het beste de voorkeur geven aan de meest efficiënte – degene die wordt aanbevolen door de fabrikant van de ketel.

Idealiter moet de thermostaat direct de werking van het verwarmingsapparaat regelen, dat wil zeggen de toevoer van brandstof erin. Dit is het meest efficiënte aansluitschema wat betreft brandstofbesparing. In dit geval wordt er precies zoveel energie verbruikt als nodig is voor de warmte.

Maar zo'n thermostaat kan alleen worden geïnstalleerd op een gas of elektrisch verwarmingstoestel. Als de ketel een vastebrandstofketel is, dan kan een thermostaat met een mechanische klep, die op de buis wordt gemonteerd, helpen om de kamertemperatuur te regelen.

Regelaars die op radiatoren worden geïnstalleerd, zijn bedoeld om de watertoevoer af te sluiten wanneer de temperatuur in de kamer of van het warmteoverdrachtmedium te hoog is. In dat geval stopt de ketel iets later met werken, wanneer zijn eigen temperatuursensor binnenin wordt geactiveerd, die oververhitting van de apparatuur voorkomt.

Groep #1: mechanisch

De werking van een mechanische temperatuursensor is gebaseerd op de verandering van materiaaleigenschappen bij temperatuurverandering. Dit is een eenvoudig uit te voeren, budgetvriendelijk, redelijk effectief en volledig onafhankelijk van elektriciteit. Het is bedoeld voor installatie op buizen van een waterverwarmingssysteem om de stroom van het warmteoverdrachtmedium te regelen.

Een klassiek voorbeeld van een mechanische temperatuurregelaar is een apparaat met een naaldklep (afsluiter) en een thermokop-balg.

In mechanische thermostaten worden de volgende stoffen gebruikt die reageren op temperatuurveranderingen:

• gas;
• vloeistof.

Bij verhitting van de vloeistof of het gas zetten ze uit, wat leidt tot druk op de stang van de afsluitklep. Bij afkoeling trekken ze samen, de afsluiter keert door een veer terug, en het verwarmde water stroomt weer door de buizen naar de verwarmingsradiatoren.

Voor thermostaten op de radiator zijn een lage gevoeligheid en een grote afwijking in de regeling kenmerkend. Ze worden alleen geactiveerd bij een temperatuurstijging van 2 graden of meer. Bovendien verliest de vulling van de balg na verloop van tijd zijn eigenschappen, en de cijfers op de instelknop voor de gewenste temperatuurparameters en de werkelijke graden beginnen af te wijken.

Zulke temperatuurregelaars hebben vrij grote afmetingen. De overgrote meerderheid is ontworpen om de watertemperatuur in de radiatoren te meten, niet de lucht in de ruimte. Vaak is het moeilijk om ze precies af te stellen zoals de huiseigenaar dat wenst.

Groep #2: elektromechanisch

Deze thermostaten werken volgens dezelfde principes als de puur mechanische varianten. Alleen wordt hier als temperatuurgevoelig element een metalen plaat gebruikt.

Bij verhitting buigt deze plaat en sluit een contact, bij afkoeling keert het terug naar de oorspronkelijke positie en opent het circuit. Via dit circuit wordt vervolgens een signaal gegeven aan de branderbesturingseenheid.

Een elektromechanische temperatuurregelaar heeft elektrische voeding nodig; hij regelt de stroom van het warmteoverdrachtmedium via kleppen of branders in de ketel met behulp van elektrische signalen.

Nog een variant van een elektromechanische thermostaat is een apparaat met een sensor in de vorm van twee platen van verschillende metalen. In dit geval wordt het temperatuurgevoelige element direct in de vuurkast van de vastebrandstofketel geplaatst.

Bij hoge temperatuur ontstaat er een potentiaalverschil tussen de platen, dat inwerkt op het elektromagnetisch relais. De contacten in het relais worden afwisselend geopend en gesloten. Als gevolg hiervan wordt de luchttoevoer naar de verbrandingskamer in- en uitgeschakeld.

Groep #3: elektronisch

Dit type thermostaten voor waterverwarmingsketels behoort tot de energieafhankelijke categorie. Dergelijke apparaten hebben een externe temperatuursensor die de temperatuur in de ruimte volgt, en een complete besturingseenheid met een display.

Voor elektrische ketels zijn dergelijke thermostaten een verplichte aanvulling. Zonder hen zullen de elektrische verwarmingselementen onafgebroken werken, waardoor de lucht of het verwarmingsmedium te veel wordt verhit.

Elektrisch werkende ketels en boilers worden in de overgrote meerderheid van de gevallen al in de fabriek met thermostaten uitgerust.

In een elektronische thermostaat zijn er twee hoofdelementen:

1. Temperatuursensor.
2. Microcontroller.

De eerste meet de temperatuur, en de tweede controleert deze en geeft signalen om de toevoer van thermische energie naar de ruimte te verhogen/verlagen. De sensor kan een analoog of digitaal signaal naar de controller sturen. In het eerste geval lijkt de thermostaat qua mogelijkheden op een mechanisch exemplaar, maar overtreft deze aanzienlijk in de nauwkeurigheid van temperatuurmetingen.

Digitale thermostaten zijn het hoogtepunt van de ontwikkeling van deze apparaten. Ze maken het mogelijk om de warmtetoevoer te regelen volgens een vooraf ingesteld algoritme. Bovendien kunnen er veel meer sensoren op worden aangesloten, zowel in de kamers als buiten.

Veel elektronische thermostaten hebben de mogelijkheid voor afstandsbediening via een IR-poort of mobiele communicatie. Dit maakt het mogelijk om de kamertemperatuur niet alleen met een afstandsbediening in de ruimte te regelen, maar ook vanuit elk punt daarbuiten.

Bijvoorbeeld, nog voordat u van het werk vertrekt, kunt u een signaal sturen om de kamerlucht tot comfortabele waarden te verwarmen, en bij uw thuiskomst zal het huis u verwelkomen met gezelligheid en warmte.

Elektronische apparaten die bedoeld zijn voor het automatisch regelen van de kwalitatieve en kwantitatieve kenmerken van het verwarmingsmedium, zijn een verplicht onderdeel van verwarmingssystemen in slimme huizen. Wij raden u aan om vertrouwd te raken met hun werking.

Principiële aansluitschema's

Alle manieren om een thermostaat in het verwarmingssysteem op te nemen, worden onderverdeeld in drie aansluitmogelijkheden:

1. Direct aan de ketel.
2. Aan de circulatiepomp.
3. Op de leiding die het verwarmingsmedium naar de radiator voert.

De eerste twee schema's voorkomen verslechtering van de doorvoercapaciteit van de verwarmingsleiding. Er worden geen extra afsluiters in geplaatst, de hydraulische weerstand van het gehele systeem verandert niet. De thermostaat stuurt hier alleen de werking van de pomp of de ketel aan, hij komt niet in contact met het water.

Bij het installeren van een thermostaat op een radiator of een gemeenschappelijke buis met meerdere radiatoren neemt de hydraulische weerstand juist toe. Zelfs in volledig geopende toestand vertraagt de thermostatische klep de beweging van het verwarmingsmedium enigszins.

Idealiter moet het ontwerp van de ketelinstallatie in één keer worden uitgevoerd, rekening houdend met alle thermoregulerende en andere apparaten.

Het inbouwen van thermostaten in bestaande verwarmingsleidingen mag alleen in uiterste nood worden gedaan; maximale efficiëntie van hun gebruik kan alleen worden bereikt wanneer ze al in de ontwerpfase in het systeem worden opgenomen.

Als het waterverwarmingssysteem in huis is gemaakt volgens een éénpijpssysteem, kunt u beter meteen van de derde optie afzien. Wanneer de temperatuursensor wordt geactiveerd, sluit de klep onmiddellijk de hele tak van radiatoren in meerdere kamers af, en dan kunt u het comfort in de kamers ver van de ketel meteen vergeten.

Het aansluiten van de thermostaat op de ingang van de radiator moet via een bypass gebeuren. Zo leidt hij bij activering de stroom van het verwarmingsmedium om de radiator heen. Hierbij keert het water onafgekoeld terug naar de ketel. Deze stopt dan met het verwarmen ervan, waardoor het verbruik van gas of elektriciteit afneemt.

Bij het installeren van de thermostatische luchttemperatuursensor moet u bepaalde regels volgen, anders zal deze onder invloed van nabijgelegen apparaten of objecten valse signalen geven.

De temperatuursensor moet worden gemonteerd:

• op een plaats die niet wordt blootgesteld aan direct zonlicht;
• ver weg van koudebruggen, tocht en opstijgende warmtestromen van radiatoren;
• zodat hij niet wordt afgedekt door decoratieve schermen of gordijnen;
• op een hoogte van 1,2 tot 1,5 meter boven de vloer.

Bij onjuiste installatie van de sensor zal de thermostaat valse signalen geven. Dit kan niet alleen leiden tot oververhitting van de lucht in de kamer, maar ook van het verwarmingsmedium in het systeem. In het tweede geval zijn problemen met de ketel snel te verwachten.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Er zouden geen bijzondere problemen moeten ontstaan bij de montage van de thermostaat. U moet er alleen de juiste voor uw specifieke verwarmingssysteem kiezen. En de geselecteerde videomateriaal zullen u daarbij zeker helpen.

Video #1. Het aansluiten van een kamerthermostaat op een gasketel in alle details:

Video #2. Overzicht van de wandthermostaat:

Video #3. Technologie voor het inschakelen van een contactthermostaat in een systeem met circulatiepomp:

Een thermostaat als aanvulling op de verwarmingsketel is een uitstekende manier om te besparen op de verwarming van de woning, het wooncomfort te verhogen en de slijtage van de apparatuur die het verwarmingsmedium verhit te verminderen. Het geld dat aan thermostaten wordt besteed, verdient zich binnen één winterseizoen terug.

U kunt daarbij kiezen voor een eenvoudige mechanische variant met handbediening of een geavanceerder apparaat met een programmeur.

Wilt u vertellen hoe de ketel met thermostaat werkt in uw buitenhuis? Beschikt u over informatie die nuttig kan zijn voor de bezoekers van de site? Schrijf dan alstublieft reacties, stel vragen, publiceer foto's over het onderwerp van het artikel in het onderstaande blok.