Rodzaje, budowa i charakterystyka termoregulatorów (termostatów)
Termostaty to urządzenia elektromechaniczne lub elektroniczne przeznaczone do utrzymywania określonej temperatury otoczenia lub ciała. Urządzenia te znajdują szerokie zastosowanie w urządzeniach grzewczych i systemach chłodzenia, ciesząc się popytem zarówno w przemyśle i rolnictwie, jak i w życiu codziennym, gdzie często można je spotkać w ciepłownictwie, klimatyzacji itp.
Zasada działania termostatu polega na włączeniu lub wyłączeniu w odpowiednim czasie źródła ciepła lub chłodu (grzałka, wentylator, klimatyzator) w celu zapewnienia odpowiednich warunków, czyli utrzymania właściwej temperatury (np. mieszkanie, woda w zbiorniku, nawierzchnia na dowolnym sprzęcie).
Ze względu na swoją dostępność termostat otrzymuje dane o temperaturze w czasie rzeczywistym czujnik temperatury, który może być zdalny lub wbudowany w obudowę termostatu.
W związku z tym, jeśli czujnik termiczny zostanie zainstalowany prawidłowo, to znaczy we właściwym miejscu, w którym wykluczone są wpływy zewnętrzne, wówczas termostat będzie działał poprawnie - sprzęt będzie się włączał i wyłączał o określonej godzinie.
Jeśli czujnik znajduje się np. w pobliżu nagrzewnicy elektrycznej i konieczna jest regulacja temperatury powietrza, to cały system nie będzie działał poprawnie, ponieważ zostanie wyłączony za wcześnie i włączony za późno.
Termostaty są przemysłowe i domowe, naścienne i na szynę DIN, do instalacji wewnątrz lub na zewnątrz, przewodowe i bezprzewodowe, mechaniczne i elektroniczne, są dostępne jako produkty przewodowe w różnych kształtach i rozmiarach.
Urządzenia te o różnym przeznaczeniu mogą być zaprojektowane do pracy w takim lub innym ograniczonym zakresie temperatur, zaczynając zwykle od niższej wartości -60°C, kończąc na 1000°C lub więcej, w zależności od możliwości i rodzaju czujnika temperatury.
Istnieją termostaty jednokanałowe i wielokanałowe. Urządzenia wielokanałowe w przeciwieństwie do urządzeń jednokanałowych mogą pracować jednocześnie z kilkoma czujnikami, co jest szczególnie pożądane zwłaszcza w rolnictwie.
Mechaniczne i elektromechaniczne regulatory temperatury
Najprostszy termostat jest mechaniczny. Są to te, które są zwykle używane do sterowania ogrzewaniem i sztucznym chłodzeniem w małych pomieszczeniach, wentylacją w wiejskich szklarniach. Temperaturę reakcji ustawia się zmieniając nastawę.
Regulatory tego typu nie posiadają elektronicznego układu sterującego, a ich praca jest realizowana dzięki właściwościom niektórych metali do mechanicznego reagowania na zmiany temperatury.
Płyta bimetaliczna styk początkowo zamykający (otwierający), po podgrzaniu (schłodzeniu) do określonej temperatury, wygina się, co prowadzi do otwarcia (zamknięcia) obwodu zasilania urządzenia, na przykład elementu grzejnego (lub wentylatora).
W ten sposób urządzenie sterowane przez regulator jest włączane i wyłączane dosłownie poprzez mechaniczne zamykanie i otwieranie obwodu. Podobne urządzenie mają termostaty na parowarach, żelazkach, czajnikach elektrycznych, grzejnikach elektrycznych.
Regulatory tego typu są tanie, niezawodne, niewrażliwe na przepięcia i bardzo łatwe w montażu. Wadą tych rozwiązań jest występowanie znacznego błędu.
Elektromechaniczny termostat z rurką kapilarną jest często przydatny w kotłach i kotłach. Tutaj rurkę wypełnioną gazem umieszcza się w pojemniku z wodą. Podgrzana woda przekazuje ciepło rurce, zawarty w niej gaz rozszerza się i naciska na membranę uruchamiającą, powodując rozwarcie styków.
Elektroniczne regulatory temperatury
Cyfrowe i analogowe termostaty pokojowe przeznaczone są do utrzymywania określonej temperatury powietrza w określonym pomieszczeniu, na przykład wyposażonym w system „ciepłej podłogi” lub ogrzewanie elektryczne. Często czujnik jest wbudowany bezpośrednio w obudowę urządzenia. Regulatory temperatury do zastosowań przemysłowych z wbudowanym czujnikiem mają zazwyczaj podwyższoną ochronę obudowy.
Istnieją termostaty, których czujniki montowane są w ścianie lub w podłodze, natomiast samo urządzenie znajduje się powyżej i jest montowane na ścianie.
Na szczególne podkreślenie zasługują regulatory z czujnikiem podczerwieni, który umożliwia monitorowanie i regulację temperatury powietrza w pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności, takich jak sauna, prysznic czy łazienka.
Regulator montowany jest bezpośrednio w pomieszczeniu suchym, a czujnik w pomieszczeniu mokrym. Istnieją również wersje wodoodporne tego typu regulatora; mogą być instalowane bezpośrednio w wilgotnym pomieszczeniu.
Cyfrowe urządzenia elektroniczne, w przeciwieństwie do analogowych, mają większą dokładność i są mniej wrażliwe na zakłócenia, ale są droższe od mechanicznych. Jednak są one również dość powszechne, zwłaszcza w instalacjach grzewczych (ogrzewanie podłogowe) i klimatyzacyjnych.
Czujnik jest zdalny, a samo urządzenie wyposażone jest w wyświetlacz i przyciski (ewentualnie panel dotykowy). Żądaną temperaturę ustawia się za pomocą sterownika, a przełączanie odbywa się za pomocą przełącznika elektronicznego. Dane o temperaturze są przesyłane z czujnika — do sterownika sterującego przełączaniem.
Termostaty do bardziej skomplikowanych układów uwzględniają również temperaturę powietrza za oknem i pozwalają zautomatyzować systemy grzewcze, klimatyzacyjne i wentylacyjne, bardziej optymalnie regulować ich pracę, co pozytywnie wpływa zarówno na koszty finansowe, jak i samopoczucie ludzi w pomieszczeniu, w którym ten system pracuje.
Do bardziej złożonych zastosowań kontrolnych programowalne termostaty… Mogą to być zarówno termostaty jednokanałowe, jak i termostaty z kilkoma czujnikami.
Modele programowalne mają więcej opcji dostosowywania, w tym możliwość ustawienia godzin pracy i parametrów temperatury dla różnych obszarów obiektu. Rozwiązania te są bardziej wydajne, wysoce dokładne i oszczędzają energię.
Istnieją modele sterowników programowalnych, które w prosty sposób można zintegrować z systemem „inteligentnego domu”, umożliwiając zarządzanie całym systemem grzewczym z jednego miejsca lub po prostu ze smartfona.