Wie #Heimthermostate funktionieren: Von der Quecksilberampulle bis hin zu intelligenten Apps
Ihr Thermostat ist das Gehirn des Komfortsystems Ihres Zuhauses. Dadurch wird festgestellt, ob der Ofen brennt oder die Klimaanlage läuft. Diese beiden Systeme verbrauchen den meisten Strom in Ihrem Zuhause. Es bestimmt auch den täglichen Komfort. Sie denken wahrscheinlich nicht allzu viel darüber nach. Doch steigende Energiekosten erfordern eine genauere Betrachtung.
Die Technik im Inneren ist überraschend einfach. Lassen Sie uns den Heimthermostat demontieren. Verfolgen Sie seine Abstammung von klobigen mechanischen Schaltern bis hin zu anspruchsvollen digitalen Bedienfeldern. Erfahren Sie, wie moderne Funktionen wie Fernsteuerung und Systempartitionierung tatsächlich funktionieren.
Ära des Mercury Switch
Beginnen wir mit dem alten. Sie können sie immer noch in Motels und alten Häusern sehen. Die Schlüsselkomponente ist der Quecksilberschalter. Dies ist eine Glasflasche. Es enthält eine kleine Menge flüssiges Quecksilber.
Quecksilber ist ein flüssiges Metall. leitet Strom. Es fließt wie Wasser. In der Flasche befinden sich drei Drähte.
Unten verläuft ein Faden. Quecksilber steht damit ständig in Kontakt. Auf der linken Seite befindet sich ein weiteres Kabel. Kippt man das Fläschchen nach links, füllt das Quecksilber die Lücke in diesem Gewinde. Der dritte Draht ist auf der rechten Seite. Wenn Sie sich nach rechts neigen, schließt sich dort der Stromkreis. einfache Physik. Keine Codierung erforderlich.
Bimetallband und Temperaturkontrolle
Woher weiß der Thermostat, wann er die Flasche kippen muss? Schauen Sie sich das Thermometer an. Eines zeigt die Temperatur auf dem Cover an. Das andere befindet sich im obersten Stockwerk. Steuern Sie Ihr HVAC-System.
Es handelt sich hierbei nicht um digitale Sensoren. Gedrehte Bimetallplatte.
Bei einem Bimetall handelt es sich um zwei miteinander verbundene verschiedene Metalle. Jedes Metall dehnt sich beim Erhitzen unterschiedlich schnell aus. Wählen Sie Ihr Metall sorgfältig aus. beheizte Streifen. Das innere Metall dehnt sich stärker aus als die äußere Schicht. Das Band wird geöffnet. Beim Abkühlen rollt es sich zusammen.
Der mittlere Teil der Spule ist mit dem Temperaturregelstab verbunden. An der Spitze der Spule ist ein Quecksilberschalter angebracht. Während sich die Spule auf- und abwickelt, kippt der Quecksilberschalter. Links oder rechts? Ein oder aus.
Schaltungs- und Lüftersteuerung
Nicht-digitale Thermostate verfügen über zwei mechanische Schalter. Sie verwenden keine Touchscreens. Sie nutzen Körperbewegungen.
Diese Schalter bewegen kleine Metallkugeln. Der Ball rollt über die Leiterbahnen der Platine. Stellen Sie den Modus mit einem Schalter ein. Heizen oder Kühlen. Der andere steuert den Umwälzventilator.
Das ist eine Kettenreaktion. Temperaturänderungen. Das Band wird geöffnet. Die Flasche kippte. Der Ball rollt. Der Stromkreis ist geschlossen. Strom fließt.
Außerhalb der Maschinen
Wir haben die Grundlagen mechanischer Thermostate erklärt. Aber die Welt dreht sich weiter. Digitale Modelle sind mittlerweile weit verbreitet. Zur Verbesserung der Genauigkeit wird ein Thermistor verwendet. Bietet programmierbare Zeitpläne. Kann über ein Mobiltelefon gesteuert werden.
Mehrere Innovationen können zur Verbesserung der Barrierefreiheit beitragen. Ein sprechender Thermostat verkündet Sehbehinderten die Einstellungen. Vor Wi-Fi konnten Sie den Thermostat Ihres Telefons aus der Ferne steuern. Heutzutage können intelligente Thermostate Ihre Gewohnheiten lernen.
Das Verständnis alter Geräte kann bei der Fehlerbehebung hilfreich sein. Es zeigt auch, wie weit wir gekommen sind. Sie benötigen keinen Abschluss in Physik, um die Klimatisierung zu Hause zu verstehen. Ich bin ein wenig interessiert. Und vielleicht ein Fahrer.
Denken Sie an Quecksilber, wenn Sie das nächste Mal einen Knopf verstellen oder auf einen Bildschirm tippen. Vergessen Sie nicht, das Metall zu rollen. Alles funktioniert zusammen. Zum Warmhalten. Oder cool. Es kommt darauf an, was Sie brauchen.
Interner Heiz- und Kühlmechanismus
Drehen Sie den Hebel nach oben. Intern dreht diese Bewegung die Bimetallspule. Der Quecksilberschalter kippt nach links. Elektrischer Strom fließt schnell durch flüssiges Metall. Das Relais klickt. Die Heizung startet. Der Umwälzventilator dreht sich. Ich spüre die Hitze.
Aber es wird nicht ewig dauern. Wenn sich der Raum erwärmt, lockert sich der Heizkörper. Der Schalter kehrt nach rechts zurück. Der Stromkreis ist unterbrochen. Die Heizung stoppt.
Die Kühlung funktioniert auf die gleiche Weise, jedoch umgekehrt. Drehen Sie den Schalter nach unten. Das Relais versorgt die Klimaanlage mit Strom. Der Raum ist jetzt kühler. Die Spule ist verdreht. Die Quecksilberspitze fällt wieder auf. Dieser Zyklus wiederholt sich.
Es gibt jedoch ein Problem. Mechanische Thermostate haben tote Winkel. Die Luft „im Inneren“ des Thermostatgehäuses kann vor dem Rest des Wohnzimmers auf 72 Grad ansteigen. Wenn die Hitze so lange anhält, bis die lokale Luft perfekt ist, schwitzen die Flure.
Geben Sie Ihre Kalibrierung ein.
Das Gerät schaltet die Heizung vorzeitig ab. Es ist zu erwarten, dass die Restwärme des Ofens auch nach dem Ausschalten des Brenners weiterhin in den Raum abstrahlt. Dies ist eine einfache Spule. Widerstand.
Wenn die Heizung in Betrieb ist, fließt Strom vom Quecksilberschalter durch das gelbe Kabel zur Widerstandsschleife. Bewegen Sie sich am Draht entlang, bis Sie den Wischer erreichen. Von dort aus geht es weiter zur Platine.
Drehen Sie den Knopf. Bewegen Sie sich im Uhrzeigersinn. Sie können die Länge des Widerstandsdrahtes erhöhen, durch den der Strom fließen muss. Der Widerstand erzeugt Wärme. Ein höherer Widerstand bedeutet, dass im Sensor mehr Wärme erzeugt wird. Durch diese zusätzliche Wärme kann sich die Bimetallspule schneller abwickeln. Der Thermostat geht davon aus, dass der Raum wärmer ist, als er tatsächlich ist. Der Strom wird vorzeitig abgeschaltet. Der Ofen blieb stehen, aber die Hitze blieb bestehen.
Als Nächstes schauen wir uns an, wie diese Komponenten mit dem elektrischen System Ihres Hauses kommunizieren.
Grundlegende Informationen zur Verkabelung
Ältere Systeme sind auf physische Verbindungen angewiesen. Dieser Thermostat verwendet 5 Drähte. jeder hat einen Job.
- RH : Strom vom Heiztransformator (24 VAC).
- RC : Strom vom Kühltransformator (24 VAC).
- W : Signal zum Starten des Heizens.
- Y : Signal, das den Kompressor der Klimaanlage startet.
- G : Signal zum Starten des Lüfters.
Zwei Transformatoren halten das System instand. Diese liefern die Niederspannung, die zum Auslösen der Relais des Ofens oder der Wechselstromeinheit erforderlich ist. Wenn Sie kühle Luft wollen, folgen Sie einfach diesem Weg.
Die Stromversorgung erfolgt über RC. Der Modusschalter sendet Strom an die Leiterbahnen, der in die untere rechte Ecke der Karte fließt. Ziehen Sie die Schraube fest und verbinden Sie sie mit dem rosa Kabel. Der rosafarbene Draht ist mit dem unteren Draht des Quecksilberschalters verbunden.
Drehen Sie den Schalter nach rechts, um abzukühlen. Strom fließt durch das Quecksilber zum blauen Draht. Das blaue Kabel wird an die Öse in der unteren linken Ecke angeschlossen. Von dort leiten Leiterbahnen auf der Platine Strom zurück zum Modusschalter. Der Strom fließt über die Kontaktstelle.
Der Strom erreicht den Anschluss G. Der Lüfter startet. Strom fließt auch durch den Y -Anschluss. Der Kompressor startet. Es weht ein kalter Wind.
Digital und Maschinen
Mechanische Schalter sind sehr zuverlässig. Aber sie sind dumm.
Ein Digitaler Thermostat verwendet einen Thermistor. Ein Widerstand, dessen Widerstandswert sich mit der Temperatur ändert. Der Mikrocontroller liest diesen Widerstand. Wandeln Sie Zahlen in genaue Temperaturmessungen um. Enthält kein Quecksilber. Es gibt keine beweglichen Teile und keine Klebrigkeit.
Gründe für ein Upgrade auf Programmierbarkeit.
Der mechanische Thermostat bleibt auf 72 Grad, bis Sie ihn berühren. Digitale Geräte merken sich Ihren Zeitplan. Programmieren Sie die Heizung so, dass sie sich ausschaltet, wenn Sie um 8 Uhr zur Arbeit kommen. Sie schaltet sich ein, wenn ich um 5 Uhr nach Hause komme. Mitten in der Nacht heizt sie wieder auf.
Hören Sie auf, leere Häuser zu heizen. Hören Sie auf, leere Wohnungen zu kühlen. Hier wird Geld gespart.
Systempartition
Ihr Zuhause kann eine eigene Persönlichkeit haben. In einigen Räumen können Sie im Sommer Brot backen. Manche Dinge gefrieren im Winter. Es ist nicht nur Ihre Fantasie. Wenn die Temperatur steigt, wird die obere Ebene sehr heiß. Der Keller bleibt kalt. Gewölbedecken leiten Wärme schnell ab. Ein sonniger Raum wird zum Ofen. Decken können körperliche Probleme nicht lösen. Zonenkontrolle ist erforderlich, um gleiche Wettbewerbsbedingungen zu gewährleisten.
Das ist keine Raketenwissenschaft. Es sind mehrere Thermostate verbaut. Diese sind an das zentrale Bedienfeld angeschlossen. Dieses Paneel bewegt die Klappe im Kanal. Der Thermostat überwacht diese Zone. Sendet Öffnungs-/Schließsignale an die Klappe. Dadurch wird sichergestellt, dass die Luft genau dorthin gelangt, wo sie benötigt wird. Sind Zimmer verfügbar? Schließen Sie die Klappe. Sparen Sie Energie.
Kosteneinsparungen
Es geht nicht nur um Bequemlichkeit. Dies gilt für Ihren Geldbeutel. Nach Angaben des US-Energieministeriums können Sie bis zu 30 % Ihrer Heiz- und Kühlkosten einsparen. Denken Sie darüber nach. Heizen und Kühlen verbrauchen bereits 40 % Ihrer Stromrechnung. Zweck der Aufteilung ist die Abfallvermeidung. Wenn sich niemand im Raum befindet, blasen Sie keine Luft hinein. Einfache Berechnung. Sparen Sie viel Geld.
DIY-Anleitung
Die meisten Hausbesitzer schrecken vor dem Preis zurück. Für den Durchschnittsbürger ist die Installation kein Wochenendprojekt. Für die herkömmliche Installation ist ein Experte erforderlich. Aber es gibt eine Alternative. Das Erfindungs- und Innovationsprogramm der Energieagentur finanzierte die Nachrüstlösung. Es heißt Retro Zone.
Installieren Sie den Luftsteuerteil des flexiblen Dämpfers. Kombinieren Sie diese mit einem elektronischen Regler und einem Luftklappensystem. Kein schwerer Motor. Die aktuellen Kanäle bleiben unverändert. Es gibt keine baulichen Veränderungen. Reißen Sie nicht die Mauern ein.
Flexible Dämpfer sind wirksam. Es gibt runde und eckige Modelle. Mit Luft gefüllt, um ein Fließen zu verhindern oder zu ermöglichen. Es ist hitzebeständig. Feuchtigkeit, Alterung, Ozon und Chemikalien in der Luft. Es ist beständig? Es spielt wahrscheinlich keine Rolle. Die meisten Schwachstellen beeinträchtigen die Leistung nicht. Kann in Stahlrohren oder flexiblen Kanälen installiert werden. Die Installation ist einfach. Einfach einschieben. Diese funktionieren mit den meisten Zonenzentralen.
Einkaufsliste
Wenn Sie bereit sind, dieses Produkt zu bauen, müssen Sie die folgenden Artikel in Ihrem Warenkorb haben:
- Thermostat für jede Zone
・Elektromagnetischer Aktuator
· Magnetventile - Zonen-Bedienfeld
- Hydrostatischer Schalter
- Transformator
- Feuerfestes Klebeband
- Endschalter steuern
- Flexibler Dämpfer
Passen Sie die Systemgröße an
Das Projekt ändert sich je nach Anzahl der Bereiche. Überspringen Sie diesen Teil nicht.
Halten Sie in einem Zwei-Zonen-System die Zonengrößen ungefähr gleich. Die Rohrleitungen jeder Zone müssen in der Lage sein, 70 % des gesamten CFM (Kubikfuß pro Minute) der HVAC-Einheit zu verarbeiten.
Drei Zonen? Stellen Sie sicher, dass ihre Reichweite so nah wie möglich ist. Jedes Rohr kann jetzt bis zu 50 % des gesamten CFM verarbeiten.
Es gibt vier Zonen. Möglicherweise müssen Sie den Kanal um 1 Zoll vergrößern. Ein Differenzdruckschalter ist erforderlich. Die Ober- und Untergrenzen des Schutzes sind verbindlich. Warum? Um große Verluste zu vermeiden. Blockieren Sie den Luftstrom über den Wärmetauscher oder Kühler nicht vollständig. Die Folge kann eine Beschädigung der HVAC-Anlage sein. Schützen Sie zuerst Ihr Gerät.
Schauen wir uns als Nächstes eine weitere Innovation bei Heimthermostaten an: den sprechenden Thermostat.
Ein sprechender Thermostat ist mehr als nur ein Science-Fiction-Gerät. Dies sind nützliche Hilfsmittel für ältere Menschen, Sehbehinderte und alle, die eine freihändige Steuerung benötigen. Das Gerät meldet Uhrzeit, Datum, eingestellte Temperatur und aktuelle Raumtemperatur. Zur Installation gibt es auch einen Audioguide.
Sie sind auch dann nützlich, wenn Sie eine perfekte Sehkraft haben. HVAC-Probleme werden oft übersehen, bis sie viel Geld kosten. Selbst kleine Probleme können zu großen Problemen werden, wenn sie nicht berücksichtigt werden. Ein sprechender Thermostat warnt, wenn Reparaturen erforderlich sind. Außerdem erfahren Sie, wann der Filter gewechselt werden muss. Ein rechtzeitiger Austausch kann dazu beitragen, die Heiz- und Kühlkosten zu senken. Es hilft auch, Allergien zu kontrollieren.
Einige Modelle verwenden Sprachbefehle. Sagen Sie „Thermostat“ und dann „Heben“ oder „Senken“. Der Rest geschieht automatisch. Dies wird durch den Digitalen Signalprozessor oder DSP verursacht. DSP filtert reale analoge Signale. Konvertieren Sie sie in digitale Signale. Anschließend werden sie über anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICS) gesendet. Thermostate reagieren in Echtzeit.
Es handelt sich um High-End-Geräte. Dazu gehören alle benutzerfreundlichen Funktionen eines hochwertigen Thermostats. Eine eingebaute Verzögerungsfunktion verhindert plötzliche Startzyklen. Dadurch wird der Kompressor geschont. Der Kompressor ist der teuerste Teil des Systems. Verzögerung verringert den Verschleiß. Diese Einheiten sind programmierbar. Nur bei Bedarf erhitzen oder kühlen.
Reduzieren Sie Kosten durch intelligente Konfiguration
Reduzieren Sie die Temperatur täglich 8 Stunden lang um 0,6 Grad Celsius. Sie können etwa 1 % der Heiz- und Kühlkosten einsparen. Eine Senkung der Temperatur um 10 Grad Fahrenheit (5,6 Grad Celsius) kann etwa 10 % einsparen. Das Gleiche gilt für Klimaanlagen. Erhöhen Sie die Temperatur jeden Tag 8 Stunden lang um 10 Grad Fahrenheit. Sie können etwa 10 % Ihrer Rechnung einsparen.
Telefonthermostat
Es ist toll, eine Ferienwohnung zu haben. Sie müssen nicht die Heiz- und Kühlkosten für zwei Häuser bezahlen. Programmierbare Thermostate erfordern eine sorgfältige Planung. Sie müssen Ihre Ankunft perfekt planen. Telefonthermostate sind anders. Sie können Ihr Zuhause einfach per Anruf heizen oder kühlen.
Ersetzt den vorhandenen Thermostat. Stellen Sie eine Verbindung zu Ihrem HVAC-System und Ihrer Telefonleitung her. Rufen Sie die Unterkunft an. Geben Sie das Passwort am Telefon mit Tonwahl ein. Sie können auf die Steuerelemente zugreifen. Passen Sie die Temperatureinstellungen an. Ändern Sie auch den Systemmodus.
Ein digitaler Mikroprozessor übernimmt diese Funktionen. Enthält einen Drucktastensensor und ein Telefonschnittstellenmodul. Über die interne Telefonschnittstelle können Sie mit dem Thermostat Ihres Hauses „sprechen“. Ein separater Telefonanschluss ist nicht erforderlich. Funktioniert mit Anrufbeantworter oder Voicemail. Wenn Sie über einen Hochgeschwindigkeits-DSL-Internetanschluss verfügen, muss Ihr Anschluss über einen DSL-Filter verfügen.
Smarter Thermostat und Wi-Fi-Steuerung
Smartphones und Apps helfen Ihnen, Festnetzanschlüsse zu vermeiden. Wi-Fi-fähiger intelligenter Thermostat jetzt verfügbar. Passen Sie die Temperatur in Ihrem Zuhause mit dem Touchscreen-Smartphone an. Es gibt viele Anwendungen. Sie reichen von kostenlos bis zu ein paar Dollar. Wie die meisten Apps sind sie erschwinglich.
Die technologische Entwicklung kommt den Verbrauchern zugute. Einfache Geräte werden intelligenter. Kombinieren Sie verschiedene Funktionen, um Kosten zu sparen und Stress zu reduzieren.
Installationsort
Idealerweise sollten Thermostate dort platziert werden, wo sich die meisten Menschen aufhalten. Halten Sie es etwa 1,5 Meter (5 Fuß) über dem Boden. Halten Sie einen Mindestabstand von 46 cm zu Außenwänden ein. Nicht Wärmequellen aussetzen. Die Quelle ist Sonnenlicht. Andere Geräte sind Quellen. Die Quelle ist das Abgasrohr der Heizung. Windows ist die Quelle. Warmwasserleitungen sind die Wasserquelle.
Vermeiden Sie die Platzierung in der Nähe von Treppen. Vermeiden Sie Ecken. Beides kann die Luftzirkulation beeinträchtigen. Eine schlechte Luftzirkulation kann zu ungenauen Messwerten führen. Das HVAC-System funktioniert nicht ordnungsgemäß. Es verschwendet Energie. Du verlierst deinen Komfort. Thermostate benötigen einen gleichmäßigen Luftstrom.
„Keine anderen Wärmequellen als die Raumluft aussetzen.“
Häufig gestellte Fragen
Wie funktioniert der Systemteil mit modernen Thermostaten?
Die Systemzonierung umfasst die Steuerung mehrerer Thermostate in verschiedenen Bereichen Ihres Hauses. Dies ermöglicht individuelle Temperatureinstellungen für jede Zone. Ein leerer Raum kann nicht beheizt werden.
Kann ein intelligenter Thermostat die Energiekosten erheblich senken?
Ja. Sie verstehen Ihren Zeitplan und Ihre Vorlieben. Es passt die Temperatur automatisch an. Dadurch wird der Energieverbrauch optimiert. Es sorgt für Komfort.
Wo ist der beste Platz für den Thermostat?
Installieren Sie es an einer Innenwand. Halten Sie einen Abstand von 5 Fuß zum Boden. 18 Zoll von der Außenwand entfernt. Vermeiden Sie direkte Sonneneinstrahlung und Zugluft.
Benötige ich einen Fachmann, um meinen Handy-Thermostat zu verwenden?
Dazu gehört auch der Anschluss des HVAC-Systems an die Telefonleitung. Do-it-yourself ist möglich, wenn Sie mit grundlegenden Elektroarbeiten vertraut sind. Andernfalls beauftragen Sie einen HVAC-Techniker. Sicherheit geht vor.
Sind sprachgesteuerte Thermostate genau?
Ja. Filtern und transformieren Sie den Ton mit einem digitalen Signalprozessor. Die Reaktion erfolgt in Echtzeit. Es reagiert auf Befehle wie „erhöhen“ und „verringern“.
Der Markt verändert sich ständig. Es kommen neue Funktionen. Das Ziel bleibt dasselbe. Übernehmen Sie die Kontrolle über Ihre Umgebung. Sparen Sie Geld. Fühlen Sie sich wohl. Was soll ich als nächstes aktualisieren?
Wo kann man tiefer graben?
Wenn Sie nur die Mechanismen hinter Hitze verstehen möchten, beginnen Sie mit den Grundlagen. Wie misst ein Thermometer eigentlich die Temperatur? Wie bewegt und kühlt die Klimaanlage die Luft? Weitere Informationen zur Physik finden Sie unter dem folgenden Link.
- Wie das Thermometer funktioniert
- Wie die Klimaanlage funktioniert
- Wie der Warmwasserbereiter funktioniert
Beachten Sie als nächstes die Elektrizität, die sie antreibt. Sie können ein Unterbrecherfeld nicht reparieren oder eine neue Steckdose verkabeln, wenn Sie nicht den Unterschied zwischen Ampere und Volt kennen.
- Was sind Ampere, Watt, Volt und Ohm?
- Wie Kabel, Sicherungen und Anschlüsse funktionieren
- Relaismechanismus
Auch wenn man nicht an Autos arbeitet, sind Kühlsysteme überraschend ähnlich. Ob es sich um Ihren Motorblock oder die HVAC-Einheit Ihres Hauses handelt, die Kühllogik ist dieselbe.
- Wie das Kühlsystem des Autos funktioniert
- Wie der Eisbereiter funktioniert
Intelligente Steuerung und Einsparungen
Da ist das Geld. Programmierbare Thermostate sind mehr als nur ein Luxus. So können Sie Ihre Stromrechnung „abtun“, ohne im Dunkeln zu tappen.
- Programmierbarer Thermostat: eine schöne Möglichkeit, Ihre Energiekosten zu „reduzieren“.
- Informationsblatt: Programmierbare Thermostate
- Thermometer und Thermostat
Sie möchten Ihr Zuhause planen? Honeywell verfügt über Temperaturzonenrichtlinien. Möchten Sie mit dem Thermostat sprechen? Es gibt Sprachinteraktionsmodelle.
- Informationsblatt: Programmierbare Thermostate
- home.honeywell.com
- Aktivieren Sie den Mart Kelvin Voice Interactive Thermostat
- ein sprechender Thermostat
Informationen hinter Komfort
Woher kommen diese Informationen? Dies geht aus Energy.gov und realen Tests hervor.
- Auswirkungen von Rückzugszonen (energy.gov)
- Gebäudeinformationsdatei (energy.gov)
- Talking Thermostat Archives
