Термостат

Термостат

ТермостатТермостат представляет собой устройство, которое используется для управления нагрева или охлаждения системы таким образом, чтобы температура поддерживалась в пределах определенного диапазона.

Термостат может быть блоком управления, частью системы, для нагрева или охлаждения системы, но может быть и составной частью нагревателя или кондиционера. Для определения температуры используются датчики, которые могут быть как внешними, так и встроенными. Выходной сигнал датчика поступает на термостат, который включает или выключает систему при отклонении температуры от заданного значения.

Самые ранние записи о термостате датируются 1620 годом. В этом году в Англии Корнелиус Дреббель изобрел ртутный термостат для регулирования температуры в курином инкубаторе.

Современный термостат был разработан в 1830 году шотландским химиком Эндрю Юром. На текстильных фабриках того времени нужна была постоянная температура, чтобы добиться этого Юр разработал биметаллический термостат, в котором один из металлов расширялся в ответ на повышение температуры и перекрывал подачу энергии.

Первый электрический термостат был изобретен в 1883 году, а в 1886 году Альбертом Буцом был получен на него патент.

Одним из первых промышленных применений термостата были птицеводческие инкубаторы. Британский инженер Чарльз Хирсон разработал первый современный инкубатор для яиц, который стал использоваться на птицефабриках с 1879 года. Термостат регулировал температуру максимально имитируя естественную среду вынашивания яйца.

Ранние технологии предусматривали использование ртутных термометров с введенными электродами. При достижении определенной (фиксированной) температуры контакты перекрывались.

ТермостатТехнологии, используемые в настоящее время включают следующие виды механических элементов:

Контроль термостата может осуществляться с помощью:

Одно из применений биметаллических термостатов – системы отопления. Термостат реагирует на температуру горячей воды или пара уменьшая или увеличивая поток. В настоящее время широко используются термостатические клапаны для радиаторов.

Механические биметаллические термостаты также используются для регулирования вентиляционной заслонки в некоторых турбинах, снижая потери тепла в холодный период. Биметаллические термостаты применяются в системе обогрева салона некоторых автомобилей.

Биметаллические термостаты переключения применяются для систем отопления. Они реагируют на изменение температуры воздуха с помощью дифференциального расширения двух металлов включая или выключая систему. В настоящее время биметаллические сенсоры заменили электронные датчики. Основным использованием биметаллического термостата сегодня являются электрические конвекционные нагреватели, где управление включить/выключить осуществляется на основе локальной температуры воздуха.

Восковой термостатический элемент был изобретен в 1936 году. Возможно наиболее распространенным примером применения таких механических термостатов является двигатель внутреннего сгорания. Термостат системы охлаждения используется для поддержания оптимальной рабочей температуры двигателя, регулируя поток охлаждающей жидкости. Этот тип термостата преобразует тепловую энергию в механическую при помощи теплового расширения воска. В термостате есть герметичная камера, содержащая восковое соединение, который плавится при определенной температуре при этом увеличиваясь в объеме. При расширении выталкивается стержень, который открывает клапан. Рабочая температура определяется составом воска.

ТермостатПосле того, как будет достигнута рабочая температура, содержимое камеры термостата постепенно увеличивается или уменьшается, открывая или закрывая клапан в ответ на изменение температуры. Таким образом происходит динамическое распределение потока рециркуляции охлаждающей жидкости и поток охлаждающей жидкости к радиатору для поддержания температуры двигателя в оптимальном диапазоне.

Первые применения восковых термостатов в сантехнических и отопительных системах были в Швеции (1970) и в Швейцарии (1971). Термостатический восковой смесительный клапан применяется при смешивании горячей и холодной воды. Общий принцип заключается в работе электрического нагревателя, который доводит температуру воды до 60° C, достаточной чтобы убить бактерии, в то время как на выходе через клапан вода разбавляется до комфортной, чтобы не получить ожога 49 ° C.

Принцип теплового расширения воска кроме систем охлаждения двигателя также применяется в термостатических клапанах систем отопления, сантехнике и сельском хозяйстве.

Пневматический термостат контролирует нагрев или охлаждение системы при помощи ряда контролирующих труб заполненных воздухом. Он был изобретен Уорреном Джонсоном в 1895 году. Эта система реагирует на изменение давления (в зависимости от температуры) в контрольной трубке. При изменении температуры происходит увеличение или уменьшение давления, что приводит к срабатыванию клапана, заслонки или переключателя.

Новые цифровые термостаты не имеют подвижных частей. Для измерения температуры они полагаются на термисторы или другие полупроводниковые устройства, например термометр сопротивления (резисторный датчик температуры). Источником питания цифрового термостата может быть, как отдельная батарея, так и электроэнергия системы.

Один из видов цифровых термостатов – программируемый термостат, который предназначен для регулировки температуры в соответствии с серией запрограммированных настроек, которые вступают в силу в разное время суток. Эти устройства оснащены ЖК-экраном на котором отображаются текущая температура и установки. В таких термостатах устанавливается режим работы в течение дня или даже недели для обеспечения максимального комфорта и энергосбережения. Некоторые модели имеют сенсорные экраны, а также работать в системе автоматизации здания.