Термостат: Температураны реттеу құрылғысы

Термостат – температураны реттеу құрылғысы. Жылыту, салқындату жүйелерінде, үй шаруасында кең қолданылады. Энергияны үнемдеуге көмектеседі.

17 мин оқу

100%

Дереккөз: Thermostat — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Температураны сақтайтын компонент – температураны реттеу құрылғысы.

Термостат – физикалық жүйенің температурасын сезінетін және жүйенің температурасын қажетті деңгейде ұстау үшін әрекеттер жасайтын реттеу құрылғысының бөлігі. Термостаттар температураны белгіленген деңгейге дейін жылытатын немесе салқындататын кез келген құрылымда немесе жүйеде қолданылады. Мысалдарға ғимараттарды жылыту, орталық жылу жүйелері, кондиционерлер, ЖЖЖ (жасанды ауа райы) жүйелері, су жылытқыштар, сондай-ақ пештер мен тоңазытқыштарды қоса алғандағы ас үй жабдықтары, медициналық және ғылыми инкубаторлар жатады. Ғылыми әдебиетте мұндай құрылғылар көбінесе термостаттық басқарылатын жүктемелер (ТБЖ) деп жіктеледі. Термостаттық басқарылатын жүктемелер АҚШ-тағы жалпы электр энергиясы сұранысының шамамен 50% құрайды. Термостат – «жабық циклды» басқару құрылғысы ретінде жұмыс істейді, себебі ол қажетті және өлшенген температура арасындағы айырмашылықты азайтуға тырысады. Кейде термостат басқарылатын жүйенің сезіну және басқару элементтерін біріктіреді, мысалы, автомобиль термостатында. «Термостат» сөзі грек тіліндегі «термос» (thermos) – «ыстық» және «статос» (statos) – «тұрақты, қозғалмайтын» сөздерінен шыққан.

Шолу

Термостат жылу немесе салқындату құрылғыларын қосу немесе өшіру арқылы, немесе қажеттілікке қарай жылу тасымалдау сұйығының ағынын реттеу арқылы дұрыс температураны сақтауды қамтамасыз етеді. Термостат көбінесе қоршаған ортаның ауасын басқарудан бастап автомобильдегі салқындатқыш сұйықтығын басқаруға дейінгі қолданыстарда жылыту немесе салқындату жүйесінің негізгі басқару блогы болып табылады. Термостаттар температураны белгіленген деңгейге дейін жылытатын немесе салқындататын кез келген құрылымда немесе жүйеде қолданылады. Мысалдарға ғимараттарды жылыту, орталық жылыту және кондиционерлер, пештер мен тоңазытқыштар сияқты ас үй жабдықтары, сондай-ақ медициналық және ғылыми инкубаторлар жатады.

Құрылыс және бақылау

Термостаттар температураны өлшеу және басқару операцияларын іске асыру үшін әртүрлі сенсорларды пайдаланады. Механикалық термостаттар жылу немесе салқындату көздерін басқару үшін температураның өзгеруін механикалық ығысуға айналдыратын биметалл жолақты қолданады. Электрондық термостаттар, керісінше, терморезистор немесе басқа жартылай өткізгіш сенсорды пайдаланып, температураның өзгеруін электрондық сигнал ретінде өңдейді және жылу немесе салқындату жабдықтарын басқарады. Дәстүрлі термостаттар – «банг-банг контроллерлерінің» мысалы, себебі басқарылатын жүйе орнатылған мәнге жеткеннен кейін толық қуатпен жұмыс істейді немесе толығымен өшіріледі. Бұл іске асыру үшін ең қарапайым бағдарлама болғанымен, мұндай басқару әдісі жабдықтың орнатылған мәнге шамадан тыс жылдам ауысуын болдырмау үшін белгілі бір гистерезис енгізуді қажет етеді. Салдарынан, дәстүрлі термостаттар температураны өте дәл бақылай алмайды. Оның орнына, белгілі бір шамадағы тербелістер болады, әдетте 1-2 °C. Мұндай басқару, әдетте, дәл емес, тиімсіз және механикалық тозудың жоғары деңгейіне әкеледі, бірақ компрессорлар сияқты компоненттер үшін, қуатты үнемі өзгертуге мүмкіндік беретін жетілдірілген құрылғылармен салыстырғанда, шығын жағынан маңызды артықшылықтары бар. Тағы бір ескеретін мәселе – басқарылатын жүйенің уақыттық кешігуі. Жүйенің басқаруын жақсарту үшін термостаттар «алдын ала ескерту» құрылғысын қамтуы мүмкін, ол қыздыруды/салқындатуды орнатылған мәнге жетуден сәл бұрын тоқтатады, өйткені жүйе қысқа уақыт бойы жылуды немесе суықты бөліп шығарады. Орнатылған мәнде дәл өшіру нақты температураның қажетті диапазоннан асып кетуіне әкеледі, бұл «асып кету» деп аталады. Биметалл сенсорлар термостатқа жұқа сыммен жанасқан физикалық «алдын ала ескерту» элементін қамтуы мүмкін. Сымнан ток өткенде, аз мөлшерде жылу пайда болады және биметалл орамға беріледі. Электрондық термостаттардың электрондық эквиваленті де бар. Бақылаудың жоғары дәлдігі қажет болған жағдайда PID немесе MPC контроллері қолданылады. Алайда, қазіргі уақытта олар негізінен өнеркәсіптік мақсаттарда қолданылады, мысалы, жартылай өткізгіштерді өндіруші заводтарда немесе мұражайларда.

Thermostats use different types of sensors to measure temperatures and actuate control operations. Mechanical thermostats commonly use bimetallic strips, converting a temperature change into mechanical displacement, to actuate control of the heating or cooling sources. Electronic thermostats, instead, use a thermistor or other semiconductor sensor, processing temperature change as electronic signals, to control the heating or cooling equipment. Conventional thermostats are example of "bang bang controllers" as the controlled system either operates at full capacity once the setpoint is reached, or keeps completely off. Although it is the simplest program to implement, such control method requires to include some hysteresis in order to prevent excessively rapid cycling of the equipment around the setpoint. As a consequence, conventional thermostats cannot control temperatures very precisely. Instead, there are oscillations of a certain magnitude, usually 1 2 °C. Such control is in general inaccurate, inefficient and high level mechanical wear, but for components like compressors, it still has a significant cost advantage compared with more advanced ones allowing continuously variable capacity. Another consideration is the time delay of the controlled system. To improve the control performance of the system, thermostats can include an "anticipator", which stops heating/cooling slightly earlier than reaching the setpoint, as the system will continue to produce heat for a short while. Turning off exactly at the setpoint will cause actual temperature to exceed the desired range, known as "overshoot". Bimetallic sensors can include a physical "anticipator", which has a thin wire touched on the thermostat. When current passes the wire, a small amount of heat is generated and transferred to the bimetallic coil. Electronic thermostats have an electronic equivalent. When higher control precision is required, a PID or MPC controller is preferred. However, they are nowadays mainly adopted for industrial purposes, for example, for semiconductor manufacturing factories or museums.

Тарих

Термостаттық басқарудың ең ерте тіркелген мысалдары голландиялық инноватор Корнелис Дреббель (1572–1633) жасаған, шамамен 1620 жылы Англияда. Ол тауықтарды өсіруге арналған инкубатордың температурасын реттеу үшін сынап термостатын ойлап тапты. Бұл кері байланыспен басқарылатын алғашқы құрылғылардың бірі. Қазіргі заманғы термостаттық басқаруды 1830 жылдары шотланд химигі Эндрю Уре (1778–1857) әзірлеген. Сол кездегі тоқыма фабрикалары тиімді жұмыс істеу үшін тұрақты температура қажет болды, сондықтан Уре екі металлдан жасалған термостатты құрастырды, ол металдардың бірі температураның жоғарылауына жауап ретінде кеңейіп, энергия беруді тоқтататын. Висконсин штатынан Уоррен С. Джонсон (1847–1911) 1883 жылы екі металл бөлме термостатын патенттеді, ал екі жылдан кейін алғашқы көп аймақты термостаттық басқару жүйесіне патент алды. Альберт Буц (1849–1905) электр термостатын ойлап тапты және оны 1886 жылы патенттеді. Термостатты өнеркәсіпте алғаш рет құс инкубаторларында температураны реттеу үшін қолданды. Британдық инженер Чарльз Хирсон 1879 жылы құс шаруашылықтарында пайдаланылған алғашқы жұмыртқа инкубаторын жасады.

Механикалық термостаттар

Бұл тек механикалық тәсілдерді ғана пайдаланып сезіну және басқару функцияларын орындайтын құрылғыларды қамтиды.

Биметалл

Тұрғын үйлердегі су және буға негізделген орталық жылу жүйелері дәстүрлі түрде екі металл жолақты термостаттармен басқарылып келді, және бұл мәселе осы мақаланың соңында талқыланады. Толығымен механикалық басқару, жеке ағынды реттейтін бу немесе ыстық су радиаторларындағы екі металл термостаттары арқылы жүзеге асырылды. Дегенмен, термостаттық радиатор клапандары (ТРВ) қазіргі кезде кеңінен қолданылуда. Таза механикалық термостаттар кейбір шатырлық турбиналық желдеткіштердегі демдірлерді реттеу үшін пайдаланылады, бұл салқын немесе суық кезеңдерде ғимараттың жылу шығындарын азайтуға көмектеседі. Кейбір автомобильдердегі жолаушыларды жылыту жүйелері су ағыны мен температурасын реттейтін термостаттық клапанмен жабдықталған. Ескі көліктерде термостат, су клапандарын және ауа ағынын бағыттау үшін жапсырмаларды басқаратын итергіштерге қозғалтқыш вакуумын жіберуді басқарады. Ал қазіргі заманғы көліктерде вакуумдық итергіштер орталық компьютердің басқаруымен кішкентай электромагниттер арқылы жұмыс істей алады.

Автомобильдік

Мүмкін, қазіргі кезде қолданылатын таза механикалық термостат технологиясының ең көп таралған мысалы – ішкі жану қозғалтқыштарының салқындату жүйесіндегі термостат, ол ауамен салқындатылатын радиаторға салқындатқыш ағынын реттеу арқылы қозғалтқышты оңтайлы жұмыс температурасына жақын ұстауға қызмет етеді. Бұл типтегі термостат белгілі бір температурада еріп, кеңейетін балауыз тамшысын қамтитын герметикалық камера арқылы жұмыс істейді. Камераның кеңеюі жұмыс температурасы жоғарылағанда клапанды ашатын иіндікті қозғайды. Жұмыс температурасы балауыздың құрамымен анықталады. Жұмыс температурасына жеткеннен кейін термостат температура өзгергеніне байланысты ашылуын біртіндеп арттыра немесе азайтады, соның арқасында салқындатқыштың айналымын және радиаторға ағынын динамикалық түрде теңдестіріп, қозғалтқыштың температурасын оңтайлы шекте ұстайды. Көптеген автомобильдердің қозғалтқыштарында, соның ішінде Chrysler Group және General Motors өнімдерінің барлығында термостат жылытқышқа салқындатқыш ағынын шектемейді. Радиатордың жолаушылар жағындағы багі термостатты айналып өту үшін қолданылады, ол жылытқыш арқылы өтеді. Бұл термостат ашылғанға дейін бу көпіршіктерінің пайда болуын болдырмайды және термостат ашылғанға дейін жылытқыштың жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Термостат істен шыққан жағдайда радиатор арқылы ағын жалғаса береді.

Душ және басқа да ыстық суды басқару құрылғылары

Термостаттық араластыру клапаны ыстық және суық судың араласуын басқару үшін балауызды гранула қолданады. Көбінесе электрлік су жылытқыштың Легионелла бактериясын өлтіретіндей температурада (ден жоғары) жұмыс істеуіне мүмкіндік беру үшін пайдаланылады, ал клапаннан шығатын су бірден күйдірмейтіндей салқын болады.

Талдау

Балауызды гранулымен жұмыс істейтін клапанды балауызды гранулының гистерезисін график түрінде талдауға болады, ол екі жылулық кеңею қисығынан тұрады: кеңею (қозғалыс) температураның көтерілуіне қарсы және ықшамдалу (қозғалыс) температураның төмендеуіне қарсы. Көтерілу және төмендеу қисықтары арасындағы айырма клапанның гистерезисін көрнекті түрде көрсетеді; қатты және сұйық күйлер арасындағы фазалық өтуге байланысты балауызды гранулымен жұмыс істейтін клапандарда гистерезис әрқашан болады. Гистерезисті арнайы араласқан көмірсутектермен реттеуге болады; көбінесе тар гистерезис қажет, бірақ кейбір қолданулар үшін кең ауқым талап етіледі. Балауызды гранулымен жұмыс істейтін клапандар күйдіруден қорғау, мұздатудан қорғау, температураны жоғарыдан тазарту, күн энергиясы немесе күн жылуы, автомобиль және ғарыш өнеркәсібі сияқты көптеген салаларда қолданылады.

Газдың кеңейуі

Термостаттар кейде газды пештерді реттеу үшін қолданылады. Ол газға толы шам мен басқару блогын жұқа мыс түтік арқылы байланыстыратын құрылғыдан тұрады. Шам әдетте пештің үстіңгі бөлігінде орналасқан. Түтік диафрагмамен тығыздалған камерада аяқталады. Термостат қызғанда газ кеңейіп, диафрагмаға қысым түсіреді, бұл газдың жанарға ағынын азайтады.

Пневматикалық термостаттар

Пневматикалық термостат – ауамен толтырылған басқару түтікшелері арқылы жылыту немесе салқындату жүйесін басқаратын термостат. Бұл "бақылау ауасы" жүйесі, қажет болған кезде жылытуды немесе салқындатуды қосу үшін басқару түтігіндегі қысым өзгерісіне (температураға байланысты) жауап береді. Бақылау ауасы әдетте "негізгі" желіде 15-18 psi қысымда ұсталады (бірақ әдетте 20 psi-ге дейін жұмыс істей алады). Пневматикалық термостаттар әдетте шығыс/тармақ/пост рестриктор (бір түтікпен жұмыс істегенде) үшін 3-15 psi қысымын қамтамасыз етеді, ол соңғы құрылғыға (клапан/демпфердің іске қосу механизмі/пневматикалық электрлік қосқыш және т.б.) түтікше арқылы жеткізіледі. Пневматикалық термостатты Уоррен Джонсон 1895 жылы, электр термостатын ойлап тапқаннан кейін көп ұзамай ойлап тапты. 2009 жылы Гарри Сим пневматикалықтан цифрлық интерфейске патент алды, бұл пневматикалық басқарумен басқарылатын ғимараттарды ғимаратты автоматтандыру жүйелерімен біріктіруге мүмкіндік береді, соның арқасында тікелей цифрлық басқарудың (DDC) ұқсас мүмкіндіктерін алуға болады.

Қос металл қосылған термостаттар

Су және буға негізделген орталық жылу жүйелері дәстүрлі түрде қабырғаға орнатылатын екі металл жолақты термостаттармен басқарылып келді. Бұл термостаттар екі металдың әртүрлі кеңею қасиетін пайдаланып ауа температурасын анықтайды және қосу/өшіру механизмін іске қосады. Әдетте, орталық жүйе термостатта орнатылған температурадан төмен түскенде қосылып, жоғарылағанда өшіріледі, ал қатты ауысуды болдырмау үшін бірнеше градустық гистерезис қолданылады. Бүгінде екі металл сенсорларының орнын электронды сенсорлар басып жатыр. Екі металл термостаттың қазіргі кездегі басты қолданылуы – жеке электр конвекциялық жылытқыштарда, онда басқару жергілікті ауа температурасы мен пайдаланушының қалауынша қосу/өшіру арқылы жүзеге асырылады. Олар сондай-ақ жергілікті басқару қажет болған жағдайларда кондиционерлерде де қолданылады.

Контакт конфигурациясының номенклатурасы

Бұл сипатталғандай бірдей номенклатураны ұстанады және "NO" "қалыпты жағдайда ашық" дегенді білдіреді. Бұл "COR" ("көтерілгенде жабылу") дегенмен бірдей. Желдеткішті ыстыған кезде іске қосуға болады; яғни, желдеткіш жеткілікті суыған кезде тоқтатуға болады. "NC" - "қалыпты жағдайда жабық" дегенді білдіреді. Бұл "OOR" ("көтерілгенде ашылу") сияқты. Жылытқышты суыған кезде іске қосуға болады; яғни, жылытқыш жеткілікті жылынған кезде тоқтатуға болады. "CO" - "көз аудару" дегенді білдіреді. Бұл "NO" және "NC" сияқты екі қызметті атқарады. Желдеткішті ыстыған кезде іске қосу үшін, сондай-ақ (қарсы терминалда) суыған кезде жылытқышты іске қосу үшін пайдаланылуы мүмкін. Алдыңғы сан контактілік жиынтықтың санын көрсетеді, мысалы "1NO", "1NC" - екі терминалы бар бір контактілік жиынтық. "1CO" да бір контактілік жиынтық болады, тіпті ол үш терминалды көз аудару тізбегі болса да.

Қарапайым екі сымды термостаттар

Суретте көрсетілгені – газбен жұмыс істейтін жылытқышты электрлік газ клапаны арқылы реттеуге арналған, әдеттегі екі сымды жылумен жұмыс істейтін үй термостатының ішкі құрылысы. Осыған ұқсас механизмдер мұнай пештерін, қазандықтарды, қазандық аймақтық клапандарын, электр шатыр желдеткіштерін, электр пештерін, электр еден жылытқыштарын, сондай-ақ тоңазытқыштар, кофе қайнатқыштар және шаш кептіргіштер сияқты тұрмыстық техникаларды басқару үшін де қолданылуы мүмкін. Термостат арқылы қуатты жылыту құрылымы қамтамасыз етеді, ол әдеттегі Солтүстік Америка құрылысында милливольттан 240 вольтқа дейін болуы мүмкін, және жылу жүйесін тікелей (электр еден жылытқыштары және кейбір электр пештері) немесе жанама (барлық газ, мұнай және ыстық су жүйелері) басқару үшін пайдаланылады. Термостатта қол жетімді әртүрлі кернеулер мен тоқтарды ескере отырып, алмастыру құрылғысын таңдағанда сақтық тану қажет. Температураны орнату тұтқасы. Температураны жоғарылату үшін ол оңға жылжытылады. Екінші ойықтың ортасындағы дөңгелек индикатор сыртқы қаптамадағы сандық ойық арқылы көрінеді. Оралған екі металл жолақ. Орамның ортасы тұтқаға (1) бекітілген айналмалы тіреуге бекітілген. Орам салқындағанда жылжымалы ұшы – (4) – сағат тілімен қозғалады. Иілгіш сым. Сол жағы жылуды басқару клапанына бір жұп сым арқылы қосылады. Екі металл орамға бекітілген жылжымалы контакт. Содан кейін, жылытқыштың басқару құрылысына. Бекітілген контактілік бұранда. Бұл өндірушімен реттеледі. Ол екінші сым арқылы терможұпқа және жылытқыштың электрлік газ клапанына электрлік түрде қосылады. Магнит. Контакт жабылғанда жақсы контактіні қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, ол қысқа қыздыру циклдерін болдырмау үшін гистерезисті қамтамасыз етеді, себебі контактілер ашылғанға дейін температура бірнеше градусқа көтерілуі керек. Балама ретінде, кейбір термостаттар екі металл орамының соңында сынаптық қосқышты пайдаланады. Орамның соңындағы сынаптың салмағы оны сол жерде ұстап тұрады, сонымен қатар қысқа қыздыру циклдерін болдырмайды. Алайда, бұл типтегі термостаттар көптеген елдерде тыйым салынған, себебі олар бұзылған жағдайда өте улы және тұрақты болып табылады. Осы термостаттарды ауыстырғанда оларды химиялық қалдықтар деп қарастыру керек. Суретте көрсетілмеген, термостаттағы нақты температураны көрсету үшін сыртқы қаптамада бөлек екі металл термометрі бар.

The illustration is the interior of a common two wire heat only household thermostat, used to regulate a gas fired heater via an electric gas valve. Similar mechanisms may also be used to control oil furnaces, boilers, boiler zone valves, electric attic fans, electric furnaces, electric baseboard heaters, and household appliances such as refrigerators, coffee pots and hair dryers. The power through the thermostat is provided by the heating device and may range from millivolts to 240 volts in common North American construction, and is used to control the heating system either directly (electric baseboard heaters and some electric furnaces) or indirectly (all gas, oil and forced hot water systems). Due to the variety of possible voltages and currents available at the thermostat, caution must be taken when selecting a replacement device. Setpoint control lever. This is moved to the right for a higher temperature. The round indicator pin in the center of the second slot shows through a numbered slot in the outer case. Bimetallic strip wound into a coil. The center of the coil is attached to a rotating post attached to lever (1). As the coil gets colder the moving end — carrying (4) — moves clockwise. Flexible wire. The left side is connected via one wire of a pair to the heater control valve. Moving contact attached to the bimetal coil. Thence, to the heater's controller. Fixed contact screw. This is adjusted by the manufacturer. It is connected electrically by a second wire of the pair to the thermocouple and the heater's electrically operated gas valve. Magnet. This ensures a good contact when the contact closes. It also provides hysteresis to prevent short heating cycles, as the temperature must be raised several degrees before the contacts will open. As an alternative, some thermostats instead use a mercury switch on the end of the bimetal coil. The weight of the mercury on the end of the coil tends to keep it there, also preventing short heating cycles. However, this type of thermostat is banned in many countries due to its highly and permanently toxic nature if broken. When replacing these thermostats they must be regarded as chemical waste. Not shown in the illustration is a separate bimetal thermometer on the outer case to show the actual temperature at the thermostat.

Милливольт термостаттары

Жоғарыда термостаттың қолданылуында көрсетілгендей, басқару жүйесінің барлық қуаты термопиль арқылы қамтамасыз етіледі, ол көптеген тізілген терможұптардың үйлесімі болып табылады және тұрақты жалынмен қыздырылады. Термопиль, аз қуатты газ клапанын іске қосу үшін жеткілікті электр қуатын өндіреді, ал бұл клапан бір немесе бірнеше термостат қосқыштарының басқаруымен жанарғыға отын беруді реттейді. Мұндай құрылғылар көбінесе ескірген деп есептеледі, себебі тұрақты жалындар қызықтарлықтай мөлшерде газды ысырапқа жіберуі мүмкін (сондай-ақ, тамшылаған кран ұзақ уақыт бойы көп суды ысырапқа жібергендей), және енді плиталарда қолданылмайды, бірақ көптеген газды су жылытқыштар мен газды каминдерде кездеседі. Олардың тиімсіздігі су жылытқыштарда қабылданады, өйткені тұрақты жалынға "жұмсалатын" энергияның көп бөлігі су резервуарына тікелей жылу беруді қамтамасыз етеді. Милливольт жүйесі сонымен қатар су жылытқышына немесе пешке арнайы электр тізбегін жүргізу қажеттігін жояды; мұндай жүйелер көбінесе толыққанды дербес болып келеді және сыртқы электр қуатымен қамтамасыз етілмей жұмыс істей алады. "Қажеттілік бойынша" су жылытқыштар үшін тұрақты жалынмен тұтандыру артық, себебі ол ыстық бетпен тұтандырудан жылдам және ұшқынмен тұтандырудан сенімді. Кейбір бағдарламаланатын термостаттар – қарапайым "милливольт" немесе "екі сымды" режимдерді ұсынатындар – осы жүйелерді басқара алады.

Желілік кернеулі термостаттар

Желілік кернеулі термостаттар көбінесе электрлік кеңістік жылытқыштарында, мысалы, еденге орнатылатын жылытқыштарда немесе тікелей сымдалған электр пештерде қолданылады. Егер желілік кернеулі термостат қолданылса, жүйе қуаты (АҚШ-та 120 немесе 240 вольт) тікелей термостат арқылы қосылып-өшіріледі. Қосқыш тогы көбінесе 40 амперден асып кеткендіктен, желілік кернеу тізбегінде төмен кернеулі термостатты пайдалану кем дегенде термостаттың бұзылуына, ал ықтимал жағдайда өртке әкелуі мүмкін. Желілік кернеулі термостаттар кейде басқа да қолдануларда қолданылады, мысалы, орталық қазандықтар мен салқындатқыштарды пайдаланатын ірі жүйелердегі желдеткіштік катушкаларды (жоғары жүйемен қыздырылатын немесе салқындатылатын құбырлар катушкасы арқылы ауа тарататын, желілік кернеумен қуатталатын желдеткіштер) немесе гидравликалық жылыту жүйелерінде циркуляциялық сорғыларды басқару үшін. Желілік кернеу жүйелерін басқаруға арналған кейбір бағдарламаланатын термостаттар да бар. Еденге орнатылатын жылытқыштар, әсіресе, үздіксіз басқару мүмкіндігі бар бағдарламаланатын термостаттардан (мысалы, Honeywell-дің кейбір үлгілері сияқты) үлкен пайда көреді, бұл жылытқышты шамның диммері сияқты тиімді басқарады және бөлме температурасын өте тұрақты ұстау үшін жылуды біртіндеп арттырып, азайтады (гистерезистің орташа әсеріне сүйенудің орнына үздіксіз басқару). Желдеткіші бар жүйелер (электр пештері, қабырғалық жылытқыштар және т.б.) әдетте қарапайым қосу/өшіру басқаруын пайдалануы керек.

Цифрлық электрондық термостаттар

Жаңа сандық термостаттарда температураны өлшеу үшін қозғалмалы бөлшектер жоқ, олар терморезисторларға немесе басқа жартылай өткізгіш құрылғыларға, мысалы, кедергі термометріне (қосылмалы температура сезіктіргішіне) сүйенеді. Оны іске қосу үшін әдетте бір немесе бірнеше стандартты батарея орнатылуы керек, бірақ кейбір «қуатты ұрлайтын» (энергия жинау үшін жұмыс істейтін) цифрлық термостаттар жалпы 24 вольтты айнымалы ток схемаларын қуат көзі ретінде пайдаланады, бірақ кейбір пештерде қолданылатын термопильді «мың вольттық» схемаларында жұмыс істемейді. Әрқайсысында ағымдағы температура мен ағымдағы параметрді көрсету үшін LCD экраны бар. Көбінде сондай-ақ сағат, күндізгі уақыт және тіпті апта күндері температураны орнату мүмкіндігі қарастырылған, бұл жайлылық пен энергияны үнемдеу үшін қолданылады. Кейбір озық модельдерде сенсорлық экрандар немесе үйді автоматтандыру немесе ғимаратты басқару жүйелерімен жұмыс істеу мүмкіндігі бар. Цифрлық термостаттар HVAC блогын басқару үшін реле немесе триак сияқты жартылай өткізгіш құрылғыны коммутатор ретінде пайдаланады. Релелі құрылғылар милливольттық жүйелермен жұмыс істейді, бірақ көбінесе қосылғанда немесе өшірілгенде естілетін «щылқырау» дыбысын шығарады. Шығысын өзгертуге қабілетті HVAC жүйелерін PID контроллері бар термостаттармен үйлестіруге болады, бұл жұмыстың тегіс болуын қамтамасыз етеді. Сондай-ақ, инерцияға бейім жүйелік мінез-құлқын одан әрі жақсарту үшін бейімделетін алгоритмдерге ие заманауи термостаттар бар. Мысалы, оларды таңертеңгі сағат 7-де температура 21 °C (69.8 °F) болуы керек деп орнату, сол уақытта температура 21 °C (69.8 °F) болатынын қамтамасыз етеді, ал дәстүрлі термостат сол уақытта жұмыс істей бастайды. Алгоритмдер қажетті температураға қажетті уақытта жету үшін жүйені қай уақытта қосу керектігін анықтайды. Басқа термостаттар процестерді/өнеркәсіптік басқару үшін қолданылады, онда қосу/өшіру басқаруы қолайлы емес, PID басқаруы температураның өте тұрақты екеніне көз жеткізе алады (мысалы, орнатылған мәнге (SV) қатысты PID тұрақтыларын нақты реттеу арқылы немесе гистерезис басқаруын қолдану арқылы температураны белгілі бір диапазон ішінде ұстап тұру арқылы). Солтүстік Америка мен Еуропада кеңінен қолданылатын цифрлық термостаттар бағдарламаланатын термостаттар болып табылады, олар әдетте әдепкі бағдарламаларымен қалдырылған жағдайда 30% энергия үнемдеуді қамтамасыз етеді; осы әдепкі параметрлерге түзетулер энергия үнемдеуді арттыруы немесе азайтуы мүмкін. Бағдарламаланатын термостат туралы мақалада мұндай термостатты пайдалану, таңдау және орнату туралы негізгі ақпарат берілген.

Newer digital thermostats have no moving parts to measure temperature and instead rely on thermistors or other semiconductor devices such as a resistance thermometer (resistance temperature detector). Typically one or more regular batteries must be installed to operate it, although some so called "power stealing" digital thermostats (operated for energy harvesting) use the common 24 volt AC circuits as a power source, but will not operate on thermopile powered "millivolt" circuits used in some furnaces. Each has an LCD screen showing the current temperature, and the current setting. Most also have a clock, and time of day and even day of week settings for the temperature, used for comfort and energy conservation. Some advanced models have touch screens, or the ability to work with home automation or building automation systems. Digital thermostats use either a relay or a semiconductor device such as triac to act as a switch to control the HVAC unit. Units with relays will operate millivolt systems, but often make an audible "click" noise when switching on or off. HVAC systems with the ability to modulate their output can be combined with thermostats that have a built in PID controller to achieve smoother operation. There are also modern thermostats featuring adaptive algorithms to further improve the inertia prone system behaviour. For instance, setting those up so that the temperature in the morning at 7 a. m. should be 21 °C (69.8 °F), makes sure that at that time the temperature will be 21 °C (69.8 °F), where a conventional thermostat would just start working at that time. The algorithms decide at what time the system should be activated in order to reach the desired temperature at the desired time. Other thermostat used for process/industrial control where on/off control is not suitable the PID control can also makes sure that the temperature is very stable (for instance, by reducing overshoots by fine tuning PID constants for set value (SV) or maintaining temperature in a band by deploying hysteresis control.) Most digital thermostats in common residential use in North America and Europe are programmable thermostats, which will typically provide a 30% energy savings if left with their default programs; adjustments to these defaults may increase or reduce energy savings. The programmable thermostat article provides basic information on the operation, selection and installation of such a thermostat.

Қоспалы жылумен/суытуды реттеу

Басқарылатын нәрсеге байланысты, күшті ауамен кондиционерлеу термостатында әдетте жылу/өшіру/салқындату үшін сыртқы қосқыш болады, ал екіншісі желдеткішті үнемі немесе жылыту мен салқындату іске қосылғанда ғана қосу үшін «қосу/автоматты» режимінде болады. Орталықта орналасқан термостатқа негізгі жылыту/салқындату блогынан (әдетте шкафта, жертөледе немесе кейде шатырда орналасқан) төрт сым келеді: Бір сым, әдетте қызыл, термостатқа 24 вольт айнымалы ток жеткізеді, ал қалған үш сым термостаттан басқару сигналдарын жеткізеді – әдетте ақ сым жылыту үшін, сары сым салқындату үшін, ал жасыл сым желдеткішті қосу үшін. Қуатты трансформатор арқылы беріледі, және термостат 24 вольт қуатты тағы бір немесе екі сыммен қосса, жылыту/салқындату блогындағы реле тиісті жылыту/желдеткіш/салқындату функциясын іске қосады. Термостат «салқындату» режиміне орнатылғанда, бөлменің температурасы орнатылғаннан жоғары болғанда ғана қосылады. Сондықтан, егер жылыту/салқындату жүйесі өшірілгенде бақыланатын бөлменің температурасы қалыпты жағдайда жоғарырақ болса, сыртқы температураға қарамастан термостатты «салқындату» режимінде ұстаған жөн. Ал егер бақыланатын аймақтың температурасы қажетті деңгейден төмен болса, термостатты «жылыту» режиміне қосуға кеңес беріледі.

Жылу сорғысын реттеу

Жылу сорғысы – ішкі және сыртқы тізбектер арасында тоңазытқыш ағынын кері өзгертетін, тоңазыту принципіне негізделген құрылғы. Бұл кері клапанды (сонымен қатар «4 жол» немесе «ауысу» клапаны деп те аталады) қосу арқылы іске асырылады. Салқындату кезінде ішкі тізбек жылуды сіңіретін буландырғыш ретінде жұмыс істейді, ішкі ауадан жылуды алып, оны сыртқы тізбекке жібереді, онда ол сыртқы ауаға таратылады. Жылыту кезінде сыртқы тізбек буландырғышқа айналады және сыртқы ауадан жылуды сіңіріп, ішкі тізбек арқылы ішкі ауаға береді. Термостатпен басқарылатын кері клапан салқындатудан жылытуға немесе керісінше ауысуды қамтамасыз етеді. Тұрғын үй жылу сорғыларының термостаттарында көбінесе салқындату кезінде кері клапанды қосу үшін «O» терминалы болады. Кейбір тұрғын үй және көптеген коммерциялық жылу сорғылары термостаттарында жылыту кезінде кері клапанды қосу үшін «B» терминалын пайдаланады. Жылу сорғысының жылу беру қабілеті сыртқы температура төмендеген сайын азаяды. Сыртқы температураның белгілі бір мәнінде (тепе-теңдік нүктесі деп аталады) тоңазыту жүйесінің ғимаратқа жылу беру мүмкіндігі ғимараттың жылу қажеттілігінен төмен болады. Әдеттегі жылу сорғысы сыртқы температура осы тепе-теңдік нүктесінен төмен болғанда тоңазыту жылуын толықтыру үшін электрлік жылыту элементтерімен жабдықталады. Қосымша жылудың жұмыс істеуін жылу сорғысы термостатындағы екінші деңгейдегі жылу контактісі басқарады. Жылыту кезінде сыртқы тізбек сыртқы температурадан төмен температурада жұмыс істейді, нәтижесінде тізбекте конденсация пайда болуы мүмкін. Бұл конденсация тізбекке қатып, оның жылу беру қабілетін төмендетуі мүмкін. Сондықтан жылу сорғылары сыртқы тізбектің уақыт-уақытпен мұздан арылуына мүмкіндік береді. Бұл циклді салқындату режиміне ауыстыру, сыртқы желдеткішті тоқтату және электрлік жылыту элементтерін қосу арқылы жүзеге асырылады. Мұздан арылу режимінде электрлік жылу қажет, өйткені ол ғимараттың ішіне суық ауаның кірмеуін қамтамасыз етеді. Бұл элементтер содан кейін «қайта жылыту» функциясында қолданылады. Термостат жүйенің мұздан арылу режимінде екенін және электрлік жылудың қосылғанын көрсетуі мүмкін, бірақ мұздан арылу функциясы термостатпен басқарылмайды. Жылу сорғысында қосымша жылу және қайта жылыту үшін электрлік жылу элементтері болғандықтан, жылу сорғысы термостаты тоңазыту жүйесі істен шыққан жағдайда электрлік жылу элементтерін пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл функция әдетте термостаттың «E» терминалы арқылы іске қосылады. Төтенше жағдайдағы жылу режимінде термостат компрессорды немесе сыртқы желдеткішті іске қосуға тырыспайды.

The heat pump is a refrigeration based appliance which reverses refrigerant flow between the indoor and outdoor coils. This is done by energizing a reversing valve (also known as a "4 way" or "change over" valve). During cooling, the indoor coil is an evaporator removing heat from the indoor air and transferring it to the outdoor coil where it is rejected to the outdoor air. During heating, the outdoor coil becomes the evaporator and heat is removed from the outdoor air and transferred to the indoor air through the indoor coil. The reversing valve, controlled by the thermostat, causes the change over from heat to cool. Residential heat pump thermostats generally have an "O" terminal to energize the reversing valve in cooling. Some residential and many commercial heat pump thermostats use a "B" terminal to energize the reversing valve in heating. The heating capacity of a heat pump decreases as outdoor temperatures fall. At some outdoor temperature (called the balance point) the ability of the refrigeration system to transfer heat into the building falls below the heating needs of the building. A typical heat pump is fitted with electric heating elements to supplement the refrigeration heat when the outdoor temperature is below this balance point. Operation of the supplemental heat is controlled by a second stage heating contact in the heat pump thermostat. During heating, the outdoor coil is operating at a temperature below the outdoor temperature and condensation on the coil may take place. This condensation may then freeze onto the coil, reducing its heat transfer capacity. Heat pumps therefore have a provision for occasional defrost of the outdoor coil. This is done by reversing the cycle to the cooling mode, shutting off the outdoor fan, and energizing the electric heating elements. The electric heat in defrost mode is needed to keep the system from blowing cold air inside the building. The elements are then used in the "reheat" function. Although the thermostat may indicate the system is in defrost and electric heat is activated, the defrost function is not controlled by the thermostat. Since the heat pump has electric heat elements for supplemental and reheats, the heat pump thermostat provides for use of the electric heat elements should the refrigeration system fail. This function is normally activated by an "E" terminal on the thermostat. When in emergency heat, the thermostat makes no attempt to operate the compressor or outdoor fan.

Термостаттың орналасуы

Термостат сыртқы қабырғаға немесе күнінің кез келген уақытында тікелей күн сәулесі түсетін жерге орналастырылмауы керек. Ол бөлменің салқындату немесе жылыту жүйесінің түтікшелерінен немесе құрылғысынан алыс орналасуы керек, бірақ реттелетін бөлмелерден келетін жалпы ауа ағынына ұшырауы тиіс. Бір аймақты жүйе үшін ашық дәліз ең қолайлы орын болуы мүмкін, онда қонақ бөлмелері мен жатын бөлмелері бір аймақ ретінде басқарылады. Егер дәлізді реттелетін кеңістіктерден есіктермен жабуға болады болса, жүйе жұмыс істеген кезде оларды ашық ұстау керек. Егер термостат басқарылатын нәрсеге тым жақын орналасса, жүйе "қысқа циклге" түсуі мүмкін, және жиі қосылып-өшіп тұру ыңғайсыздық тудыруы және кейбір жағдайларда жабдықтың қызмет ету мерзімін қысқартуы мүмкін. Көп аймақты жүйе жеке кеңістіктерді реттеу арқылы айтарлықтай энергияны үнемдеуге мүмкіндік береді, пайдаланылмаған бөлмелердің температурасын жылыту мен салқындатуды өшіру арқылы өзгертуге болады.

Қайта қалпына келтіру температурасы

Жылыту, вентиляция және кондиционерлеу жүйелерінің жай немесе қыста сыртқы температураға жақыннан үй-жайды суытуы немесе жылытуы бірнеше сағатқа дейін уақыт алады. Сондықтан, үй-жай пайдаланылмаған кезде (түнде және/немесе мереке күндері) температураны төмендету жиі қолданылатын тәжірибе. Бір жағынан, бастапқы температураны сақтап тұрумен салыстырғанда, айтарлықтай энергия үнемделеді. Екінші жағынан, жүйені толығымен өшіруге қарағанда, бөлме температурасының қолайлы диапазоннан тым ауытқуына жол бермейді, соның салдарынан үй-жай қайтадан пайдаланылғанда ыңғайсыздық сезімі тууының алдын алады. Қазіргі термостаттар көбінесе бағдарламаланады және осы температураны төмендету мүмкіндігін оңай енгізуге мүмкіндік беретін кіріктірілген сағатқа ие.

Термостаттар

Көптеген кеңселердегі термостаттар жұмыс істемейтін, тек сыртқы түрі ғана бар құрылғылар болып табылады, олар жалға алушылардың қызметкерлеріне бақылау сезімін тудыру үшін орнатылған. Бұл термостаттар, іс жүзінде, плацебо түймешесінің бір түрі. Дегенмен, олардың басқару элементтері істен шығарылған болса да, көбінесе аймақтағы температураны өлшеу үшін қолданылады. Бұл мүмкіндік жиі "бұғаттау" деп аталады.