الثرموستات 101: جميع أنواع الثرموستات المختلفة في منزلك

من المحتمل أن تفاجئك بمعرفة عدد الأنواع المختلفة من منظمات الحرارة الموجودة في منزلك. تقريبًا يحتوي كل نظام أو جهاز يتحكم في درجة الحرارة على منظم حرارة. على الرغم من وجود العديد من الأنماط والتصميمات ، فإن منظم الحرارة هو في الحقيقة مجرد نوع من المفاتيح التي تتحكم في تشغيل / إيقاف وظيفة نظام أو جهاز عن طريق عنصر استشعار درجة الحرارة المدمج في منظم الحراره. والغرض من ذلك هو ضبط (أو الحفاظ على) درجة حرارة الغرفة أو الجهاز إلى المستوى الذي تختاره.

إذا كنت غير راضٍ باستمرار عن درجة حرارة منزلك ، أو كان استخدامك للطاقة أكثر مما ترغب في دفع ثمنه ، فمن المنطقي أن تعرف على جميع الأنواع المختلفة من منظمات الحرارة في منزلك - خاصةً إذا كنت تخطط لشراء منظم حرارة جديد لنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الخاص بك النظام.

الأنظمة والأجهزة التي تستخدم الترموستات

يعرف الجميع تقريبًا ترموستات الحائط الذي يتحكم في درجة حرارة HVAC في المنزل (تدفئة - تهوية - تكييف) ، ولكن يمكن العثور على أنواع مختلفة من منظمات الحرارة في العديد من الأجهزة الأخرى والأجهزة في منزلك. بخلاف الفرن ومكيف الهواء المركزي ، توجد منظمات الحرارة أيضًا في جميع أنواع سخانات اللوح الأساسي تقريبًا وسخانات الفضاء ومكيفات هواء نافذة الغرفة.

من المحتمل أن تحتوي الأفران والمواقد والمقالي الكهربائية وأجهزة الطهي الأخرى على منظمات حرارة. تحتوي الثلاجة والفريزر أيضًا على أنواع مختلفة من منظمات الحرارة ، وإذا كان حمامك مزودًا بمصباح حراري ، فمن المحتمل أن يكون به منظم حرارة أيضًا. كانت غسالات الصحون وغسالات الملابس والمجففات تحتوي على ترموستات بدائية عالية - متوسطة - منخفضة ، ولكنها حديثة غالبًا ما تحتوي الأنواع على منظمات حرارة أكثر دقة تسمح بنطاق أوسع بكثير من التحكم في درجة الحرارة.

في حين أن مظهر منظمات الحرارة هذه يختلف اختلافًا كبيرًا ، إلا أنه يمكن تصنيفها جميعًا بنفس الطريقة. إذا فهمت طرق العمل والاختلافات الخاصة بمنظم حرارة الجدار الشائع لأنظمة HVAC التي تعمل بالهواء القسري ، على سبيل المثال ، فستفهم أيضًا الأعمال الأساسية لمنظم حرارة الجهاز.

خط الجهد مقابل. ترموستات منخفضة الجهد

يمكن تصنيف جميع منظمات الحرارة على أنها ترموستات ذات جهد خطي أو ترموستات ذات جهد منخفض. ترموستات خط الجهد عادة ما توجد في سخانات اللوح الكهربائي, سخانات في الحائط وبعض مدافئ. توجد أيضًا في بعض الأحيان في المنزل بأكمله أنظمة المضخات الحرارية، بما فيها مجرى هواء "انقسام صغير" الأنظمة. يشير مصطلح "جهد الخط" إلى حقيقة أنها تعمل على نفس جهد الدائرة (120 أو 240 فولت) الذي يمد السخان نفسه بالطاقة. يعتبر منظم الحرارة في الأساس مفتاحًا متغيرًا يمثل جزءًا من نفس الدائرة التي تجلب الطاقة إلى ملفات الإشعاع أو التبريد في السخان الكهربائي أو مكيف الهواء.

من ناحية أخرى ، لا تعد منظمات الحرارة ذات الجهد المنخفض جزءًا من نفس الدائرة الكهربائية التي تشغل جهاز التدفئة أو التبريد. بدلاً من ذلك ، يستخدمون جهدًا متدرجًا ، عادةً 24 فولت ، يتم توفيره بواسطة محول يحول جهد الدائرة القياسي بجهد 120 فولت إلى الجهد المنخفض الذي يتطلبه منظم الحرارة. يستشعر منظم الحرارة درجات الحرارة ويرسل إشارات الجهد المنخفض عبر الأسلاك الدقيقة إلى أدوات التحكم في وحدة التدفئة أو التبريد.

تعمل جميع أنظمة التدفئة والتهوية والتكييف المركزية تقريبًا منظمات الحرارة ذات الجهد المنخفض ، لا أنواع خط الجهد. غالبًا ما توجد منظمات الحرارة ذات الجهد الخطي على سخانات اللوح الكهربائي ، وأحيانًا تكون مدمجة في المدفأة نفسها ولكن غالبًا ما تكون مثبتة على جدار الغرفة.

الميكانيكية (التناظرية) مقابل. ترموستات رقمية

تصنيف أساسي آخر لمنظمات الحرارة هو الطريقة التي يتم بها استشعار درجة الحرارة وإشارات التحكم - إما عن طريق الأجزاء الميكانيكية التي تتحرك داخل منظم الحرارة أو عن طريق الرقمية الإلكترونية النبضات. تستخدم العديد من منظمات الحرارة ذات الجهد الخطي القديمة تصميمًا ميكانيكيًا ؛ تُعرف منظمات الحرارة هذه أحيانًا باسم منظمات الحرارة التناظرية. ومع ذلك ، فإن معظم أنظمة التحكم في المناخ HVAC الحديثة والعديد من أجهزة التدفئة / التبريد الحديثة تستخدم منظمات الحرارة ذات التصميمات الرقمية. يمكن استخدام أدوات التحكم الرقمية في كل من منظمات الحرارة ذات الجهد الكهربائي والجهد المنخفض ؛ لا يعني وجود أدوات التحكم الرقمية دائمًا أن منظم الحرارة هو نموذج منخفض الجهد.

ترموستات منزلية ميكانيكية / تناظرية

الطراز القديم منظمات الحرارة الميكانيكية / التناظرية العمل من خلال الاستفادة من المبدأ الفيزيائي الذي من خلاله تتوسع أو تتقلص المعادن والغازات مع تغير درجة الحرارة. أحد منظمي الحرارة الميكانيكي الكلاسيكي هو المشهور والموثوق به للغاية ترموستات قرص العسل هانيويل ، والتي لا يزال من الممكن العثور عليها في آلاف المنازل. داخل هذا النوع من منظم الحرارة ، يتم مراقبة درجة حرارة الغرفة بواسطة ملف معدني متصل بقارورة زجاجية مملوءة بالزئبق - معدن سائل يوصل الكهرباء.

تحتوي قارورة الزئبق على ثلاثة أسلاك. يمتد أحد الأسلاك إلى قاع القارورة وهو على اتصال دائم بالزئبق. يوجد سلك آخر بالقرب من أعلى الجانب الأيسر من القارورة ، وسلك آخر بالقرب من أعلى الجانب الأيمن. عندما يتمدد الملف المعدني ويتقلص مع تغيرات درجة الحرارة ، فإنه يميل القارورة بطريقة أو بأخرى. إذا انخفضت درجة الحرارة في الغرفة ، يتقلص الملف المعدني ، ويميل قارورة الزئبق في اتجاه واحد. يكمل المفتاح الزئبقي إشارة الجهد المنخفض إلى الفرن ، مما يجعله يبدأ دورة التسخين. إذا ارتفعت درجة الحرارة في الغرفة ، يتمدد الملف المعدني ، وتميل القارورة في الاتجاه المعاكس. يقوم المفتاح بالاتصال بالسلك المعاكس في قارورة الزئبق ، ليكمل دائرة الجهد المنخفض التي تبدأ وحدة تكييف الهواء.

تُستخدم بعض أشكال مبدأ التمدد والانكماش هذا في كل ترموستات ميكانيكي ، على الرغم من اختلاف الأعمال الميكانيكية بشكل كبير. تستخدم بعض الأنماط شريطًا مستقيمًا ثنائي المعدن ينحني بطريقة أو بأخرى اعتمادًا على تغيرات درجة الحرارة. تستخدم الأنماط الأخرى كيسًا مملوءًا بالغاز يتقلص أو يتوسع مع تغير درجة حرارة الغرفة ، ويفتح أو يغلق ملامسات التبديل في منظم الحرارة.

ترموستات منزلي رقمي

منظمات الحرارة الرقمية تعمل بطريقة مختلفة تمامًا باستخدام لوحات الترانزستور والإشارات الرقمية. يتم استشعار درجات الحرارة بواسطة نوع خاص من المقاوم الإلكتروني ، يسمى الثرمستور ، الذي يقيس الغرفة درجة الحرارة عن طريق استشعار الاختلافات في المقاومة الكهربائية التي تحدث عندما يتدفق التيار بشكل مختلف درجات الحرارة. يسجل معالج دقيق صغير القيمة العددية لهذه المقاومة ، ويحولها إلى قراءة دقيقة لدرجة الحرارة ثم ترانزستورات أخرى و تقوم الرقائق الدقيقة المبرمجة بترجمة هذه المعلومات وإرسال سلسلة معقدة من الإشارات الرقمية ذات الجهد الجزئي إلى مكونات نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) ، وتخبرهم بذلك. ما يجب القيام به.

معظم منظمات الحرارة الحديثة ذات الجهد المنخفض التي تتحكم في أنظمة HVAC للهواء القسري في المنزل بالكامل هي الآن نماذج رقمية ، ولكن وكذلك العديد من منظمات الحرارة ذات الجهد الكهربائي المستخدمة للتحكم في تدفئة اللوح الكهربائي وأنظمة التبريد / التدفئة الأخرى الأنظمة. ومع ذلك ، هناك العديد من الاختلافات داخل فئة منظمات الحرارة الرقمية.

متغيرات الثرموستات الرقمية

نظرًا لأن المعالجات الدقيقة وشرائح الذاكرة في منظم الحرارة الرقمي صغيرة جدًا ، يمكن تخزين قدر كبير من المعلومات بواسطة الدوائر. في حين أن منظمات الحرارة الرقمية المبكرة كانت تفعل أكثر قليلاً من منظمات الحرارة الميكانيكية القديمة - فقط في مساحة أقل وأكثر موثوق - منظمات الحرارة الرقمية الحديثة غالبًا ما تكون أجهزة متطورة للغاية تحتوي على مجموعة مذهلة من المهام.

ترموستات رقمية بسيطة

لا تقوم منظمات الحرارة الرقمية الأساسية بأكثر من مجرد توفير وظائف تشغيل / إيقاف تشغيل تلقائية بسيطة ، ولكنها تقوم بذلك في وحدة مضغوطة للغاية تتسم بالكفاءة والموثوقية للغاية. مثل منظمات الحرارة ذات الجهد المنخفض على غرار هانيويل الأقدم ، يتم تشغيل معظم منظمات الحرارة الرقمية الحديثة بواسطة تيار منخفض الجهد يوفره محول. يتم عرض قراءات درجة الحرارة وإعدادات التحكم على شاشة LED صغيرة في مقدمة الترموستات. هؤلاء ترموستات رقمية بسيطة قد يحتوي أيضًا على نسخة احتياطية للبطارية تسمح للقراءات بالاستمرار في العرض على الشاشة حتى في حالة انقطاع الطاقة من المحول.

أبسط منظمات الحرارة الرقمية مع وظائف التشغيل / الإيقاف التلقائي التي تحافظ على درجة حرارة الغرفة ثابتة في أي مكان التي تختارها لا تزال متاحة ، على الرغم من أن معظم الأشخاص يختارون الآن التقدم إلى نظام رقمي أكثر تعقيدًا إلى حد ما منظمات الحرارة.

ترموستات رقمية قابلة للبرمجة

كانت الخطوة التالية في تصميم منظم الحرارة الرقمي هي إدخال منظمات الحرارة القابلة للبرمجة، والتي يمكن للمستخدم من خلالها برنامج عدد من إعدادات درجة الحرارة التلقائية من خلال جهاز ضبط الوقت الرقمي الداخلي. يتيح ذلك قدرًا أكبر من الكفاءة في استخدام الطاقة نظرًا لأنه يمكن ضبط منظم الحرارة لخفض درجة الحرارة تلقائيًا في الليل أو أثناء النهار عندما يكون الركاب في العمل أو في المدرسة. يمكن أن تسمح أجهزة تنظيم الحرارة الأكثر تطوراً بما يصل إلى 28 إعدادًا مختلفًا لدرجة الحرارة - أربعة لكل يوم من أيام الأسبوع السبعة.

عادةً ما تحتوي منظمات الحرارة هذه على شاشة LED أكبر تسهل إجراء تعديلات على الإعدادات. قد تشغل شاشة LED معظم اللوحة الأمامية في منظم الحرارة.

ترموستات المنزل الذكي

الابتكار الأحدث في منظمات الحرارة الرقمية هو ما يسمى ترموستات ذكي. هؤلاء منظمات الحرارة الذكية تبدأ بتصميم متطور قابل للبرمجة ، لكنهم يضيفون بعد ذلك اتصال Wi-Fi الذي يجعله من الممكن مراقبة وضبط إعدادات HVAC في منزلك من بعيد باستخدام هاتف ذكي أو كمبيوتر أو جهاز لوحي جهاز. داخل المنزل ، يمكن أن يعمل هاتفك أو جهازك اللوحي كجهاز تحكم عن بعد لمنظم الحرارة الخاص بك ، ويمكن أن يعمل بنفس الطريقة تعمل عند السفر من خلال مراقبة الظروف في منزلك وضبط درجة الحرارة عبر أي إنترنت الإتصال.

يتطور تطور أجهزة تنظيم الحرارة الذكية مع مرور كل عام. يمكن لبعض منظمات الحرارة هذه أيضًا مراقبة رطوبة المنزل أو تقديم تقارير طاقة شهرية ، ويمكن التحكم في بعضها عبر أمازون أليكسا أو غيرها من أنظمة التحكم الصوتي ، مثل مساعد Google. حتى أن بعضها يحتوي على أجهزة استشعار عن بعد تسمح لك بمراقبة درجة حرارة الغرف المختلفة ؛ يوازنون درجة حرارة الغرف المختلفة لتشغيل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء بطريقة توفر أفضل تدفئة أو تبريد بشكل عام. نظرًا لأنهم متصلون بشكل دائم بالإنترنت ، فإن بعض منظمات الحرارة الذكية هذه تعرض حتى أحوال الطقس الخارجية والتنبؤات.

تعلم الحرارة الرئيسية

غالبًا ما يُعرف الجيل الأحدث من منظمات الحرارة الذكية القابلة للبرمجة باسم منظمات الحرارة "التعلم". العلامة التجارية الرائدة عش، والذي أصبح مرادفًا لهذا النوع من الأجهزة.

هذه هي منظمات الحرارة القابلة للبرمجة من نوع خاص. بناءً على خوارزميات التعلم الآلي ، ترموستات العش تتطلب فترة تعلم لعدة أسابيع ، تقوم خلالها بضبط درجات حرارة منظم الحرارة يدويًا. يُلزم منظم الحرارة عاداتك بالذاكرة. بعد ذلك ، بعد اكتمال فترة التعلم ، يتولى منظم الحرارة عمليات ضبط درجة الحرارة يومًا بعد يوم تلقائيًا. يمكن أن تتعرف منظمات الحرارة الحديثة هذه حتى على وجود جميع أفراد الأسرة بعيدًا عن المنزل عبر الهاتف GPS وضبط درجة الحرارة وفقًا لذلك لتحقيق أقصى قدر من توفير الطاقة (وبالتالي المال على طاقتك الفواتير).

ترموستات للأجهزة

تستخدم منظمات الحرارة الموجودة في أجهزة التدفئة والتبريد حول منزلك بعض الاختلافات من نفس الأنواع التصاميم المستخدمة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء للمنزل بالكامل ، على الرغم من أنها قد تبدو مختلفة جدًا في الشكل المضغوط الضروري لتناسبها الأجهزة. عندما يكون منظم الحرارة في مكيف هواء النافذة ، فرن، سخان الفضاء، سخان الماء أو غيرها من أعطال الجهاز ، فقد يكون من الممكن استبداله بنفسك من خلال البحث في الوثائق عبر الإنترنت للحصول على إرشادات أو مقاطع فيديو تصف العملية. ومع ذلك ، لا يمكن صيانة بعض منظمات الحرارة بتكلفة معقولة ، ويجب استبدال الجهاز بأكمله في حالة فشل منظم الحرارة.