Termostatul. Cuvânt banal, mecanism complex
Cu toţii ne-am izbit de acest termen măcar odată. Oricine trăieşte într-o casă cu încălzire modernă nu are cum să nu fi auzit măcar o dată cuvântul termostat. Dar ce este acesta?
Un termostat este o componentă a dispozitivului de reglare care detectează temperatura unui sistem fizic și efectuează acțiuni astfel încât temperatura sistemului să fie menținută în apropierea unui punct de referință dorit.
Termostatele sunt utilizate în orice dispozitiv sau sistem care se încălzește sau se răcește până la o temperatură de referință, exemple includ încălzirea clădirii, încălzirea centrală, aparatele de aer condiționat, sistemele HVAC, încălzitoarele de apă, precum și echipamentele de bucătărie, inclusiv cuptoarele și frigiderele și incubatoarele medicale și științifice.
În literatura științifică, aceste dispozitive sunt adesea clasificate pe scară largă ca sarcini controlate termostatic (TCL). Sarcinile controlate termostatic reprezintă aproximativ 50% din cererea totală de energie electrică din Statele Unite.
Un termostat funcționează ca un dispozitiv de control „buclă închisă”, deoarece încearcă să reducă eroarea dintre temperaturile dorite și cele măsurate. Uneori, un termostat combină atât elementele de acțiune de detectare, cât și de control ale unui sistem controlat, cum ar fi într-un termostat auto.
Cuvântul termostat este derivat din cuvintele grecești θερμός thermos, „fierbinte” și στατός statos, „în picioare, staționar”.
Termostatele folosesc diferite tipuri de senzori pentru a măsura temperatura. Într-o formă, termostatul mecanic, o bandă bimetalică sub formă de bobină acționează direct contacte electrice care controlează sursa de încălzire sau răcire.
Termostatele electronice, în schimb, utilizează un termistor sau alt senzor semiconductor care necesită amplificare și procesare pentru a controla echipamentul de încălzire sau răcire. Un termostat este un exemplu de „controler bang-bang”, deoarece ieșirea echipamentului de încălzire sau răcire nu este proporțională cu diferența dintre temperatura reală și valoarea de referință a temperaturii.
În schimb, echipamentul de încălzire sau răcire funcționează la capacitate maximă până la atingerea temperaturii setate, apoi se oprește.
Prin urmare, mărirea diferenței dintre setarea termostatului și temperatura dorită nu modifică timpul pentru a atinge temperatura dorită.
Viteza la care temperatura țintă a sistemului se poate modifica este determinată atât de capacitatea echipamentului de încălzire sau răcire de a adăuga sau elimina respectiv căldura către sau dintr-un sistem țintă, cât și de capacitatea sistemului țintă de a stoca căldura.
Există, de asemenea, diferite roluri pentru termostate (precum termostate centrala ).
Aceste termostate centrala au, aşa cu sugerează şi numele, rolul de a „supraveghea centrala termică,
Pentru a preveni ciclarea excesiv de rapidă a echipamentului atunci când temperatura este aproape de punctul de referință, un termostat poate include o anumită histerezis. În loc să treacă de la „pornit” la „oprit” și invers, instantaneu la temperatura setată, un termostat cu histerezis nu se va schimba până când temperatura nu s-a schimbat puțin peste punctul de temperatură setat. De exemplu, un frigider setat la 2 ° C ar putea să nu pornească compresorul de răcire până când temperatura compartimentului său pentru alimente nu ajunge la 3 ° C și îl va menține în funcțiune până când temperatura a fost redusă la 1 ° C.
Acest lucru reduce riscul de uzură a echipamentului din cauza comutării prea frecvente, deși introduce o oscilație a temperaturii țintă a sistemului de o anumită magnitudine.
Pentru a îmbunătăți confortul ocupanților spațiilor încălzite sau cu aer condiționat, termostatele senzorului bimetal pot include un sistem „anticipator” pentru a încălzi ușor senzorul de temperatură în timp ce echipamentul de încălzire funcționează sau pentru a încălzi ușor senzorul atunci când sistemul de răcire nu este operare.
Când este corect ajustat, aceasta reduce orice histerezis excesiv din sistem și reduce amploarea variațiilor de temperatură. Termostatele electronice au un echivalent electronic.
