Возможно, вы удивитесь, узнав, сколько различных типов термостатов есть у вас дома. Практически каждая система или прибор, контролирующий температуру, имеет термостат. Несмотря на то, что существует множество стилей и конструкций, термостат на самом деле представляет собой просто тип переключателя, который управляет функцией включения / выключения системы или прибора с помощью чувствительного к температуре элемента, встроенного в термостат. Цель состоит в том, чтобы отрегулировать (или поддерживать) температуру в помещении или в приборе на выбранном вами уровне.
Если вы постоянно недовольны температурой в вашем доме или потребляете больше энергии, чем вы хотели бы платить, имеет смысл узнать обо всех типах термостатов в вашем доме, особенно если вы запланируйте покупку нового термостата для вашей системы HVAC.
Системы и устройства, использующие термостаты
Почти каждый знаком с настенным термостатом, который регулирует температуру в домашней системе HVAC (отопление-вентиляция-кондиционирование), но различные типы термостатов можно найти во многих других приборах и устройствах в вашем доме. Помимо печи и центрального кондиционера, термостаты также можно найти практически на всех типах плинтусных обогревателей, обогревателей и комнатных оконных кондиционеров.
Духовки, плиты, электрические сковороды и другие кухонные приборы, скорее всего, имеют термостаты. В вашем холодильнике и морозильной камере также есть разные типы термостатов, и если в вашей ванной комнате есть лампа накаливания, то, вероятно, в ней тоже есть термостат. Посудомоечные машины, стиральные машины и сушилки когда-то имели рудиментарные термостаты высокой-средней-низкой температуры, но современные модели часто имеют более точные термостаты, которые обеспечивают гораздо более широкий диапазон контроля температуры..
Хотя внешний вид этих термостатов значительно различается, все они могут быть классифицированы одинаково. Если вы разбираетесь в работе и вариантах обычного настенного термостата, например, для систем HVAC с принудительной подачей воздуха, вы также понимаете основные принципы работы бытовых термостатов.
Термостаты с сетевым напряжением и низковольтные термостаты
Все термостаты можно разделить на линейные и низковольтные. Термостаты сетевого напряжения обычно устанавливаются на электрических плинтусных обогревателях, настенных обогревателях и некоторых обогревателях. Их также иногда можно найти в системах тепловых насосов для всего дома, включая бесканальные «мини-сплит-системы». Термин «сетевое напряжение» относится к тому факту, что они работают от того же напряжения цепи (120 или 240 вольт), что и сам обогреватель. Термостат, по сути, представляет собой регулируемый переключатель, который является частью той же цепи, которая подает питание на излучающие или охлаждающие змеевики в электронагревателе или кондиционере.
С другой стороны, низковольтные термостаты не являются частью той же электрической цепи, которая питает нагревательные или охлаждающие устройства. Вместо этого они используют пониженное напряжение, обычно 24 вольта, обеспечиваемое трансформатором, который преобразует стандартное напряжение цепи 120 вольт в низкое напряжение, требуемое термостатом. Термостат измеряет температуру и отправляет низковольтные сигналы по проводам тонкого сечения на элементы управления на нагревательном или охлаждающем устройстве.
Практически все центральные системы HVAC с принудительной подачей воздуха работают на низковольтных термостатах, а не на сетевых типах. Термостаты сетевого напряжения чаще встречаются на электрических плинтусных обогревателях, иногда встроенных в сам обогреватель, но чаще монтируются на стене помещения.
Механические (аналоговые) и цифровые термостаты
Другая базовая классификация термостатов основана на способе измерения температуры и подачи управляющих сигналов - либо с помощью механических частей, которые перемещаются внутри термостата, либо с помощью электронных цифровых импульсов. Многие старые термостаты сетевого напряжения имеют механическую конструкцию; эти термостаты иногда называют аналоговыми термостатами. Однако в большинстве современных систем климат-контроля HVAC и во многих современных приборах для обогрева/охлаждения используются термостаты с цифровым дизайном. Цифровое управление может использоваться как в сетевых, так и в низковольтных термостатах; наличие цифрового управления не всегда означает, что термостат является низковольтной моделью.
Механические/аналоговые домашние термостаты
Механические/аналоговые термостаты старого типа работают, используя физический принцип, по которому металлы и газы расширяются или сжимаются при изменении температуры. Одним из классических механических термостатов является хорошо известный и чрезвычайно надежный циферблатный термостат Honeywell, который до сих пор можно найти в тысячах домов. Внутри этого типа термостата комнатная температура контролируется металлической катушкой, прикрепленной к стеклянному флакону, наполненному ртутью - жидким металлом, проводящим электричество.
У флакона с ртутью три провода. Один провод доходит до дна флакона и находится в постоянном контакте с ртутью. Другой провод находится в верхней левой части флакона, а другой - в верхней правой. Поскольку металлическая катушка расширяется и сжимается при изменении температуры, она наклоняет флакон в ту или иную сторону. Если температура в комнате падает, металлическая катушка сжимается, наклоняя ртутный пузырек в одном направлении. Ртутный переключатель подает низковольтный сигнал на печь, заставляя ее начать цикл нагрева. Если температура в помещении повышается, металлический змеевик расширяется, и флакон наклоняется в противоположную сторону. Выключатель контактирует с противоположным проводом в ртутном флаконе, замыкая низковольтную цепь, которая запускает кондиционер.
Некоторая версия этого принципа расширения-сжатия используется в каждом механическом термостате, хотя механическая работа значительно различается. В некоторых стилях используется прямая биметаллическая полоса, которая изгибается в одну или другую сторону в зависимости от изменения температуры. В других стилях используется наполненный газом мешок, который сжимается или расширяется при изменении температуры в помещении, размыкая или замыкая контакты переключателя в термостате.
Цифровые домашние термостаты
Цифровые термостаты работают совершенно по-другому, используя транзисторные платы и цифровые сигналы. Температура измеряется специальным электронным резистором, называемым термистором, который измеряет комнатную температуру, обнаруживая различия в электрическом сопротивлении, возникающие при протекании тока при разных температурах. Крошечный микропроцессор регистрирует численное значение этого сопротивления, преобразует его в точное показание температуры, а затем другие транзисторы и запрограммированные микрочипы интерпретируют эту информацию и отправляют сложную серию цифровых сигналов микровольтажа компонентам системы HVAC, сообщая им, что делать.
Большинство современных низковольтных термостатов, управляющих системами отопления, вентиляции и кондиционирования всего дома, теперь являются цифровыми моделями, но многие термостаты сетевого напряжения используются для управления электрическим отоплением плинтуса и другими системами охлаждения/обогрева. Однако в классе цифровых термостатов существует несколько вариантов.
Вариации цифрового термостата
Поскольку микропроцессоры и чипы памяти в цифровом термостате такие крошечные, схема может хранить большой объем информации. В то время как ранние цифровые термостаты делали немногим больше, чем старые механические термостаты - просто занимали меньше места и были более надежными - современные цифровые термостаты часто представляют собой очень сложные устройства, обладающие удивительным набором функций.
Простые цифровые термостаты
Самые простые цифровые термостаты делают немного больше, чем обеспечивают простые автоматические функции включения/выключения, но они делают это в очень компактном блоке, который чрезвычайно эффективен и надежен. Как и более старые низковольтные термостаты Honeywell с циферблатом, большинство современных цифровых термостатов питаются от тока низкого напряжения, обеспечиваемого трансформатором. Показания температуры и настройки управления отображаются на небольшом светодиодном экране на передней панели термостата. Эти простые цифровые термостаты также могут иметь резервную батарею, которая позволяет продолжать отображать показания на экране, даже если питание от трансформатора прерывается.
Простейшие цифровые термостаты с автоматическими функциями включения/выключения, поддерживающие постоянную температуру в помещении при любой выбранной вами настройке, все еще доступны, хотя большинство людей теперь предпочитают более сложные цифровые термостаты.
Программируемые цифровые термостаты
Следующим шагом в разработке цифровых термостатов стало внедрение программируемых термостатов, с помощью которых пользователь может запрограммировать ряд автоматических настроек температуры с помощью внутреннего цифрового хронометра. Это позволяет значительно повысить энергоэффективность, поскольку термостат можно настроить на автоматическое понижение температуры ночью или днем, когда люди находятся на работе или в школе. Самые сложные термостаты могут иметь до 28 различных настроек температуры - по четыре на каждый из семи дней недели.
Эти термостаты обычно оснащены большим светодиодным дисплеем, что упрощает настройку параметров. Светодиодный экран может занимать большую часть передней панели термостата.
Термостаты для умного дома
Последняя инновация в области цифровых термостатов - так называемый интеллектуальный термостат. Эти интеллектуальные термостаты начинаются с довольно сложной программируемой конструкции, но затем они добавляют возможность подключения к Wi-Fi, что позволяет контролировать и регулировать настройки ОВК в вашем доме на расстоянии с помощью смартфона, компьютера или планшета. Дома ваш телефон или планшет может работать как пульт дистанционного управления для вашего термостата, и он может выполнять ту же функцию, когда вы путешествуете, контролируя условия в вашем доме и регулируя температуру через любое подключение к Интернету.
Изощренность умных термостатов растет с каждым годом. Некоторые из этих термостатов также могут контролировать влажность в доме или предоставлять ежемесячные отчеты об энергопотреблении, а некоторыми можно управлять с помощью Amazon Alexa или других систем голосового управления, таких как Google Assistant. У некоторых даже есть выносные датчики, позволяющие контролировать температуру в разных комнатах; они уравновешивают температуру в разных помещениях для работы системы HVAC таким образом, чтобы обеспечить наилучший общий обогрев или охлаждение. Поскольку они постоянно подключены к Интернету, некоторые из этих интеллектуальных термостатов даже отображают погодные условия и прогноз погоды на улице.
Изучаем домашние термостаты
Последнее поколение программируемых интеллектуальных термостатов часто называют «обучаемыми» термостатами. Ведущим брендом является Nest, который стал синонимом этого типа устройств.
Это программируемые термостаты особого типа. На основе алгоритмов машинного обучения термостатам Nest требуется период обучения в несколько недель, в течение которого вы устанавливаете температуру термостата вручную. Термостат запоминает ваши привычки. Затем, после завершения периода обучения, термостат автоматически берет на себя ежедневную регулировку температуры. Эти современные термостаты могут даже распознавать, когда все члены семьи находятся вдали от дома, с помощью GPS телефона и соответствующим образом регулировать температуру, чтобы максимизировать экономию энергии (и, следовательно, денег на ваши счета за электроэнергию).
Термостаты для бытовой техники
Термостаты, установленные в отопительных и охлаждающих приборах в вашем доме, используют те же конструкции, что и для общедомовых систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, хотя они могут сильно отличаться в компактной форме, необходимой для установки в приборы. Когда термостат на оконном кондиционере, духовке, обогревателе, водонагревателе или другом приборе неисправен, его можно заменить самостоятельно, изучив онлайн-документацию для получения инструкций или видео, описывающих процесс. Однако некоторые термостаты нельзя обслуживать по доступной цене, и в случае выхода из строя термостата необходимо заменить весь прибор.