| Индивидуализация: | Доступный |
|---|---|
| Индивидуальные: | Индивидуальные |
| сертификация: | CE, ISO, RoHS |
Поставщики с проверенными бизнес-лицензиями
Сертифицированный Поставщик Проверено независимым сторонним инспекционным агентством
Термостаты используют датчики разных типов для измерения температуры и активации функций управления. Механические термостаты обычно используют биметаллические полоски, преобразующие изменение температуры в механическое смещение, для управления источниками обогрева или охлаждения. Вместо этого, электронные термостаты используют термистор или другой полупроводниковый датчик, обрабатывая изменение температуры в виде электронных сигналов, для управления отопителем или охлаждением.
Обычные термостаты являются примером "контроллеров отключения", поскольку управляемая система либо работает на полной мощности после достижения уставки, либо полностью отключается. Хотя это простейшая программа для реализации, такой метод управления требует включения некоторого гистерезиса , чтобы предотвратить чрезмерно быстрый цикл работы оборудования вокруг уставки. Как следствие, обычные термостаты не могут очень точно регулировать температуру. Вместо этого, существуют колебания определенной величины, обычно 1-2 °C. Такое управление обычно неточное, неэффективное и высокоуровневое механическое износ, но для таких компонентов, как компрессоры, оно все еще имеет значительное преимущество по стоимости по сравнению с более совершенными, что позволяет непрерывно регулировать производительность.
Еще одним соображением является задержка во времени в управляемой системе. Для улучшения работы системы управления термостаты могут включать в себя "упреждающий", который останавливает нагрев/охлаждение чуть раньше, чем достигает заданного значения, поскольку система будет продолжать вырабатывать тепло в течение короткого времени. При выключении точно в заданном положении фактическая температура будет превышать требуемый диапазон, называемый "избыточным". Биметаллические датчики могут включать физический "упреждающий", который имеет тонкую проволоку, прикасаю к термостату. Когда ток проходит через провод, генерируется небольшое количество тепла, которое передается на биметаллическую катушку. Электронные термостаты имеют электронный эквивалент.
Если требуется более высокая точность управления, рекомендуется использовать PID или контроллер MPC. Однако в настоящее время они в основном используются в промышленных целях, например, для заводов по производству полупроводников или музеев.
Типы датчиков
В числе первых технологий были ртутные термометры с электродами, вставленными непосредственно через стекло, так что при достижении определенной (фиксированной) температуры контакты будут закрыты ртутью. Они были точны до в пределах степени температуры.
Сегодня используются следующие технологии датчиков:
Они могут управлять отопителем или системой охлаждения с помощью:
Системы центрального отопления на основе воды и пара традиционно управляются с помощью двухметаллических ленточных термостатов, и это рассматривается далее в этой статье. Чисто механическое управление осуществляется путем установки двухметаллических термостатов с радиатором горячей воды или пара, которые регулируют отдельный поток. Однако в настоящее время широко используются термостатические клапаны радиатора (TRV).
Термостаты с чисто механическим управлением используются для регулировки амортизаторов в некоторых вентиляционных отверстиях турбины на крыше, что позволяет снизить потери тепла в здании в периоды низких или низких температур.
Некоторые системы отопления пассажиров автомобиля оснащены термостатически управляемым клапаном для регулирования расхода и температуры воды до регулируемого уровня. В более старых автомобилях термостат управляет подачей вакуума в приводы, управляющие водяными клапанами и флоперами для направления потока воздуха. В современных автомобилях вакуумные приводы могут управляться небольшими электромагнитами под управлением центрального ЭБУ.
Термостатический смесительный клапан использует восковую осадку для управления смешиванием горячей и холодной воды. Обычно для работы электрического нагревателя воды требуется достаточно высокая температура, чтобы уничтожить бактерии Legionella (выше 60 °C, 140 °F), а выход клапана обеспечивает достаточно холодную воду, чтобы не сразу получить ожог (49 °C, 120 °F).
Клапан с воскообразным осадком можно проанализировать с помощью построения графика гистерезиса воскового осадка , который состоит из двух кривых теплового расширения: Растяжение (движение) против повышения температуры и сокращение (движение) против понижения температуры. Распределение между кривыми вверх и вниз визуально иллюстрирует гистерезис клапана; в клапанах с воскообразным приводом всегда присутствует гистерезис из-за фазового перехода или изменения фазы между твердыми частицами и жидкостями. Гистерезис можно контролировать с помощью специализированных смесей углеводородов; именно поэтому в некоторых случаях требуется более широкий диапазон гистерезиса. Клапаны с воскообразным осадком используются в таких областях, как защита от ожогов, защита от замерзания, продувка при чрезмерном температурах, тепловая энергия солнца или тепловая энергия солнца, автомобильная промышленность и аэрокосмическая промышленность.
Термостаты иногда используются для регулирования газовых духовых шкафов. Она состоит из газовой лампы, подсоединенной к блоку управления тонкой медной трубкой. Лампа обычно расположена в верхней части духового шкафа. Концы трубки в камере, герметизированной диафрагмой. По мере нагрева термостата газ расширяется, подавая давление на диафрагму, что снижает поток газа в горелку.
Пневматический термостат представляет собой термостат, который управляет системой обогрева или охлаждения с помощью ряда заполненных воздухом трубок управления. Эта система "управляющего воздуха" реагирует на изменения давления (в зависимости от температуры) в трубке управления, чтобы при необходимости активировать обогрев или охлаждение. Управляющий воздух обычно поддерживается в "сети" на уровне 15-18 фунтов/кв. дюйм (хотя обычно он работает до 20 фунтов/кв. дюйм). Пневматические термостаты обычно обеспечивают давление на выходе/выходе/выходе ограничителя (для однотрубной работы) 3-15 фунтов/кв. дюйм, которое подается по трубопроводу к концевую арматуры (клапан/привод амортизатора/пневматический электрический переключатель и т.д.).[11]
Пневматический термостат был изобретен Уорреном Джонсоном в 1895[12] вскоре после того, как он изобрел электрический термостат. В 2009 году Harry SIM получила патент на пневматический цифровой интерфейс[13] , который позволяет интегрировать здания с пневматическим управлением в системы автоматизации зданий, обеспечивая такие же преимущества, как и прямое цифровое управление (DDC)
Электрические и аналоговые электронные термостаты
Это соответствует той же номенклатуре, что и в терминологии реле, контактного реле и контактного контакта в пункте "реле" .
Любой номер в первой части обозначает количество наборов контактов, например "1NO", "1NC" для одного набора контактов с двумя терминалами. "1CO" также имеет один набор контактов, даже если это переключение с тремя клеммами.
Как показано на примере использования термостата выше, вся мощность системы управления обеспечивается термопарой , которая представляет собой комбинацию множества многослойных термопар, нагреваемых контрольной лампой. Термоэлемент обеспечивает достаточную электрическую мощность для привода газового клапана малой мощности, который под управлением одного или нескольких переключателей термостата, в свою очередь, управляет подачей топлива в горелку.
Этот тип устройства обычно считается устаревшим, поскольку контрольные лампы могут выбрасывать удивительное количество газа (таким же образом водосточный кран может тратить большое количество воды в течение длительного периода), а также не используются на печах, но все еще встречаются во многих газовых водонагревателях и газовых каминами. Их низкая эффективность приемлема для водонагревателей, так как большая часть энергии, «потраченной» на пилот, все еще представляет собой прямое увеличение тепла для водяного бака. Система с милливольтом также не требует подачи специальной электрической цепи на водяной нагреватель или печь; эти системы часто полностью самодостаточны и могут работать без внешнего источника электропитания. Для водонагревателей без танкирующих систем "по требованию" предпочтительно использовать пилотное зажигание, поскольку оно быстрее, чем зажигание на горячей поверхности, и более надежным, чем искровой розжиг.
Некоторые программируемые термостаты , которые предлагают простые режимы "милливольт" или "двухпроводные", будут управлять этими системами.
Большинство современных термостатов обогрева/охлаждения/теплового насоса работают на низковольтных (обычно 24 в переменного тока) цепях управления. Источник питания переменного тока 24 в — это управляющий трансформатор, установленный в составе оборудования для обогрева/охлаждения. Преимущество системы управления низким напряжением заключается в возможности управления несколькими электромеханическими переключающими устройствами, такими как реле, контакторы и секвенсоры, с использованием изначально безопасных уровней напряжения и тока.[15] Встроенный в термостат механизм обеспечивает улучшенное управление температурой с помощью прогнозирования. Во время работы нагревательной установки в процессе работы прибора на чувствительный элемент выделяется небольшое количество дополнительного тепла. Это позволяет немного раньше открыть контакты нагрева, чтобы предотвратить значительное превышение температуры в помещении настройки термостата. Механический опережающий тепловой сигнал обычно регулируется и должен быть установлен на ток, проходящий в цепи управления обогревом во время работы системы. При неработающей системе охлаждения в процессе работы прибора на чувствительный элемент выделяется небольшое количество дополнительного тепла. Это приводит к тому, что контакты слегка преждевременно запитывает оборудование охлаждения, предотвращая чрезмерное взлет температуры в помещении. Упреждающие элементы охлаждения обычно не регулируются.
Электромеханические термостаты используют элементы сопротивления в качестве упреждающих. Большинство электронных термостатов используют термисторные устройства или встроенные логические элементы для функции прогнозирования. В некоторых электронных термостатах терморезистор может находиться вне помещения, обеспечивая возможность изменения температуры в зависимости от температуры наружного воздуха. Улучшения термостата включают отображение температуры вне помещения, возможность программирования и индикацию системных ошибок. Хотя термостаты с напряжением 24 в не способны работать в печи при сбое электропитания, большинство таких печей требуют сетевого питания для вентиляторов с подогревом воздуха (а зачастую и горячего поверхностного или электронного искрового зажигания), что делает работу термостата неактивной. В других случаях, например, в условиях пилотируемой стены и пола без вентилятора и центральных обогревателей, описанная выше система низкого напряжения может оставаться работоспособной при отсутствии электропитания.
Стандарты для цветовых кодов проводов отсутствуют, но условный код и цвета клемм указаны ниже.[16][17] во всех случаях инструкции производителя должны считаться окончательными.
Термостаты с линейным напряжением чаще всего используются для электрических нагревателей, таких как нагреватель основной платы или электрическая печь с прямым подключением. При использовании термостата линейного напряжения питание системы (в США, 120 или 240 в) напрямую переключается термостатом. При токе переключения , часто превышающем 40 ампер, использование термостата низкого напряжения в цепи напряжения приведет, по крайней мере, к неисправности термостата и, возможно, к возгоранию. Термостаты линейного напряжения иногда используются в других областях применения, например, в управлении вентиляторной катушкой (вентилятор, работающий от линейного напряжения, продуваемого через катушку трубок, которая либо нагревается, либо охлаждается более крупной системой) в больших системах с использованием централизованных котлов и охладителей, или для управления циркуляционным насосом в системах гидронического отопления.
Некоторые программируемые термостаты доступны для систем управления напряжением в линии. Нагреватели основной платы особенно полезны программируемый термостат, который может непрерывно контролировать (как минимум некоторые модели Honeywell), эффективно управляя нагревателем, как регулятор яркости лампы, а постепенно увеличиваясь и уменьшаясь нагрев для обеспечения чрезвычайно постоянной комнатной температуры (непрерывное управление, а не использование усредняющих эффектов гистерезиса). Системы, включающие вентилятор (электрические печи, настенные нагреватели и т.д.), обычно должны использовать простые элементы управления.
Цифровые электронные термостаты
Новые цифровые термостаты не имеют движущихся частей для измерения температуры и вместо этого используют термисторы или другие полупроводниковые устройства , такие как термометр сопротивления (датчик температуры сопротивления). Обычно для работы с ним необходимо установить одну или несколько обычных аккумуляторных батарей, хотя некоторые так называемые "цифровые термостаты для сбора энергии" (работающие для сбора энергии) используют обычные цепи переменного тока 24 в в качестве источника питания, но не работают на цепях с термопильным питанием "милливольт", используемых в некоторых печах. Каждый из них имеет ЖК -экран, на котором отображается текущая температура и текущие настройки. Большинство также имеют часы, и время дня и даже день недели настройки температуры, используемые для комфорта и экономии энергии. Некоторые модели оснащены сенсорными экранами, а также могут работать с системами автоматизации дома или здания .
Цифровые термостаты используют реле или полупроводниковое устройство , например , симистор , для управления блоком HVAC. Устройства с реле работают в милливольтных системах, но часто при включении или выключении издает "щелкающий" звук.
Системы HVAC с возможностью модуляции их выхода могут быть объединены с термостатами, оснащенными встроенным ПИД-контроллером для обеспечения более плавной работы. Также имеются современные термостаты с адаптивными алгоритмами для дальнейшего улучшения работы инерционной системы, подверженной воздействию. Например, если установить температуру утром в 7 часов утра на 21 °C (69.8 °F), убедитесь, что в это время температура будет 21 °C (69.8 °F), где обычный термостат только начнет работать в это время. Алгоритмы определяют, в какое время должна быть включена система, чтобы достичь желаемой температуры в нужное время.[18] Другие термостатов, используемые для технологического/промышленного контроля, где включение/выключение не подходит ПИД-регулирование также может гарантировать стабильность температуры (например, За счет уменьшения превышения за счет точной настройки ПИД-констант для заданного значения (SV)[19] или поддержания температуры в диапазоне путем развертывания гистерезиса управления.[20])
Большинство цифровых термостатов, используемых в жилых помещениях в Северной Америке и Европе, являются программируемыми термостатами, которые обычно обеспечивают 30% экономию энергии, если оставить их программами по умолчанию; Изменение этих настроек по умолчанию может привести к увеличению или сокращению экономии энергии.[21] в статье программируемый термостат содержится основная информация о работе, выборе и установке такого термостата.
В зависимости от того, что управляется, термостат системы кондиционирования воздуха с принудительной подачей воздуха обычно имеет внешний переключатель для обогрева/выключения/охлаждения, а другой переключатель ВКЛ/авто для постоянного включения вентилятора или только при включенном обогреве и охлаждении. Четыре провода поступают в центральный термостат от основного блока отопления/охлаждения (обычно расположен в шкафу, подвале или иногда на чердаке): Один провод, обычно красный, подает питание 24 в переменного тока на термостат, а остальные три сигнала управления питанием от термостата, обычно белый для обогрева, желтый для охлаждения и зеленый для включения вентилятора. Питание подается от трансформатора, и когда термостат контактирует между питанием 24 в и одним или двумя другими проводами, реле на блоке отопления/охлаждения активирует соответствующую функцию нагрева/вентилятора/охлаждения блока(ов).
Термостат, если установлен на "охлаждение", включается только в том случае, если температура окружающей среды в помещении превышает заданную температуру. Таким образом, если температура в управляемом пространстве обычно превышает желаемую настройку при выключенной системе обогрева/охлаждения, рекомендуется поддерживать температуру термостата на "прохладном", несмотря на температуру снаружи. С другой стороны, если температура контролируемой области падает ниже требуемого уровня, рекомендуется повернуть термостат в положение "HEAT" (нагрев).
Тепловой насос представляет собой устройство на базе охлаждения, которое меняет направление потока хладагента между внутренней и наружной обмотками. Это выполняется путем подачи питания на реверсивный клапан (также называемый "4-ходным" или "переключающим" клапаном). Во время охлаждения внутренняя катушка представляет собой испаритель, удаляющий тепло из воздуха внутри помещений и передающий его на внешнюю катушку, где он отбракован на наружный воздух. Во время нагрева наружная катушка становится испарителем, а тепло удаляется из наружного воздуха и передается в внутренний воздух через внутреннюю катушку. Реверсивный клапан, управляемый термостатом, вызывает переключение с нагрева на охлаждение. Термостаты насоса отопления жилых помещений обычно имеют клемму "O" для подачи питания на реверсивный клапан при охлаждении. Некоторые термостаты для бытовых и многих коммерческих тепловых насосов используют клемму "B" для подачи питания на реверсивный клапан при нагреве. Мощность нагрева теплового насоса снижается по мере падения температуры наружного воздуха. При некоторой наружной температуре (называемой точкой равновесия) способность холодильной системы передавать тепло в здание падает ниже потребности в обогреве здания. Стандартный тепловой насос оснащен электрическими нагревательными элементами, которые дополняют тепло охлаждения, когда температура наружного воздуха ниже этой точки равновесия. Работа дополнительного подогрева контролируется вторым контактом нагрева в термостате теплового насоса. Во время нагрева наружная катушка работает при температуре ниже температуры наружного воздуха, и на катушке может образоваться конденсат. Затем конденсат может замерзнуть на катушке, что снижает ее теплоемкость. Поэтому тепловые насосы имеют возможность периодического размораживания наружной катушки. Это выполняется путем переключения цикла в режим охлаждения, отключения наружного вентилятора и подачи питания на электрические нагревательные элементы. Электрический обогрев в режиме оттаивания необходим для предотвращения попадания в здание холодного воздуха. Затем элементы используются в функции "разогрева". Несмотря на то, что термостат может указывать на то, что система работает в режиме оттаивания и включается электрический обогрев, управление функцией оттаивания не осуществляется термостатом. Поскольку тепловой насос оснащен электрическими нагревателями для дополнительного и разогрева, термостат теплового насоса обеспечивает использование электрических тепловых элементов в случае отказа системы охлаждения. Эта функция обычно активируется с помощью клеммы "E" на термостате. При аварийном нагреве термостат не предпринимает попыток включить компрессор или вентилятор на открытом воздухе.
