Cómo funcionan los #termostatosdomésticos: del vial de mercurio a las aplicaciones inteligentes
Su termostato es el cerebro del sistema de confort de su hogar. Esto determina si la caldera está encendida o el aire acondicionado está funcionando. Estos dos sistemas consumen la mayor cantidad de electricidad en su hogar. También determina el confort diario. Probablemente no pienses demasiado en esto. Pero los crecientes costos de la energía significan que es hora de mirar más de cerca.
La tecnología interna es sorprendentemente simple. Desmontemos el termostato de la casa. Rastree su linaje desde torpes interruptores mecánicos hasta sofisticados paneles digitales. Descubra cómo funcionan realmente las funciones modernas, como el control remoto y la partición del sistema.
Era del interruptor de Mercurio
Empecemos por el antiguo. Todavía puedes verlos en moteles y casas antiguas. El componente clave es el interruptor de mercurio. Esta es una botella de vidrio. Contiene una pequeña cantidad de mercurio líquido.
El mercurio es un metal líquido. conduce electricidad. Fluye como el agua. Hay tres cables dentro de la botella.
Un hilo pasa por el fondo. Mercurio está constantemente en contacto con él. Hay otro cable a la izquierda. Si inclinas el vial hacia la izquierda, el mercurio llena el espacio en este hilo. El tercer cable está en el lado derecho. Si te inclinas hacia la derecha, el circuito se cierra allí. Física sencilla. No se requiere codificación.
Cinta bimetálica y control de temperatura.
¿Cómo sabe el termostato cuándo inclinar la botella? Mira el termómetro. Uno muestra la temperatura en la portada. El otro está en el último piso. Controle su sistema HVAC.
Estos no son sensores digitales. Placa bimetálica torcida.
Un bimetal son dos metales diferentes unidos. Cada metal se expande a un ritmo diferente cuando se calienta. Elija su metal con cuidado. tiras calentadas. El metal interior se expande más que la capa exterior. La cinta se abre. Al enfriarse, se enrolla.
La parte media de la bobina está conectada a la varilla de control de temperatura. Se adjunta un interruptor de mercurio a la punta de la bobina. A medida que la bobina se enrolla y se desenrolla, el interruptor de mercurio se inclina. ¿Izquierda o derecha? Encendido o apagado.
Control de circuito y ventilador
Los termostatos no digitales tienen dos interruptores mecánicos. No utilizan pantallas táctiles. Utilizan movimientos corporales.
Estos interruptores mueven pequeñas bolas de metal. La bola rueda sobre las pistas de la placa de circuito. Configura el modo con un interruptor. calefacción o refrigeración. El otro controla el ventilador de circulación.
Esta es una reacción en cadena. Cambios de temperatura. La cinta se abre. La botella se inclinó. La pelota está rodando. El circuito está cerrado. La electricidad fluye.
Fuera de las máquinas
Hemos explicado los conceptos básicos de los termostatos mecánicos. Pero el mundo sigue adelante. Los modelos digitales ahora son comunes. Utiliza un termistor para mejorar la precisión. Ofrece horarios programables. Se puede controlar desde un teléfono móvil.
Varias innovaciones pueden ayudar a mejorar la accesibilidad. Un termostato parlante anuncia los ajustes a las personas con discapacidad visual. Antes del Wi-Fi, podías controlar el termostato de tu teléfono de forma remota. Hoy en día, los termostatos inteligentes pueden aprender sus hábitos.
Comprender los dispositivos antiguos puede ayudar a solucionar problemas. También resalta lo lejos que hemos llegado. No es necesario tener un título en física para comprender el control climático del hogar. Estoy un poco interesado. Y tal vez un conductor.
Recuerde el mercurio la próxima vez que ajuste una perilla o toque una pantalla. No olvides enrollar el metal. Todo funciona en conjunto. Para mantener el calor. O genial. Depende de lo que necesites.
Mecanismo interno de calefacción y refrigeración.
Suba la palanca. Internamente, este movimiento hace girar la bobina bimetálica. El interruptor de mercurio se inclina hacia la izquierda. La corriente eléctrica pasa rápidamente a través del metal líquido. El relé hace clic. El calentador se pone en marcha. El ventilador de circulación gira. Siento el calor.
Pero no durará para siempre. Cuando la habitación se calienta, el radiador se afloja. El interruptor vuelve a la derecha. El circuito está roto. El calentador se detiene.
El enfriamiento funciona de la misma manera, pero a la inversa. Baje el interruptor. El relé alimenta el aire acondicionado. La habitación está más fresca ahora. La bobina está torcida. La punta de mercurio vuelve a destacar. Este ciclo se repite.
Sin embargo, hay un problema. Los termostatos mecánicos tienen puntos ciegos. El aire “dentro” de la carcasa del termostato puede alcanzar los 72 grados antes que el resto del salón. Si el calor continúa hasta que el aire local sea perfecto, los pasillos sudarán.
Ingrese su calibración.
El dispositivo apaga el calentador antes de tiempo. Se espera que el calor residual de la estufa continúe irradiando hacia la habitación incluso después de apagar el quemador. Esta es una bobina simple. resistencia.
Cuando el calentador está en funcionamiento, la corriente fluye desde el interruptor de mercurio a través del cable amarillo hasta el bucle de resistencia. Muévete a lo largo del cable hasta que llegues al limpiaparabrisas. Desde allí, continúa con la placa de circuito.
Gire la perilla. Muévete en el sentido de las agujas del reloj. Puede aumentar la longitud del cable de resistencia a través del cual debe pasar la corriente. La resistencia produce calor. Una resistencia mayor significa que se genera más calor en el sensor. Este calor adicional permite que la bobina bimetálica se desenrolle más rápidamente. El termostato cree que la habitación está más caliente de lo que realmente está. La electricidad se corta prematuramente. La estufa se detuvo, pero el calor continuó.
A continuación, veremos cómo estos componentes se comunican con el sistema eléctrico de su hogar.
Información básica sobre cableado
Los sistemas más antiguos dependen de conexiones físicas. Este termostato utiliza 5 cables. cada uno tiene un trabajo.
- RH : Corriente del transformador de calefacción (24 VAC).
- RC : Corriente del transformador de refrigeración (24 VAC).
- W : Señal de inicio de calefacción.
- Y : Señal que pone en marcha el compresor del aire acondicionado.
- G : Señal para arrancar el ventilador.
Dos transformadores mantienen el sistema. Estos proporcionan la energía de bajo voltaje necesaria para activar los relés de la caldera o de la unidad de aire acondicionado. Cuando quieras aire fresco, sigue este camino.
La energía proviene de RC. El interruptor de modo envía corriente a las pistas, que va a la esquina inferior derecha de la tarjeta. Apriete el tornillo y conéctelo al cable rosa. El cable rosa está conectado al cable inferior del interruptor de mercurio.
Gire el interruptor hacia la derecha para enfriar. La electricidad fluye a través del mercurio hasta el cable azul. El cable azul está conectado al terminal en la esquina inferior izquierda. Desde allí, los rastros en la placa de circuito envían energía de regreso al interruptor de modo. La corriente fluye sobre el punto de contacto.
La corriente llega al terminal G. El ventilador arranca. La corriente también fluye a través del conector Y. El compresor arranca. Sopla un viento frío.
Digital y máquinas
Los interruptores mecánicos son muy fiables. Pero son tontos.
Un Termostato digital utiliza un Termistor. Una resistencia cuyo valor de resistencia cambia con la temperatura. El microcontrolador lee esta resistencia. Convierta números en mediciones de temperatura precisas. No contiene mercurio. No hay partes móviles ni pegajosidad.
Razones para actualizar a programabilidad.
El termostato mecánico permanece a 72 grados hasta que lo tocas. Los dispositivos digitales recuerdan tu horario. Programa la calefacción para que se apague cuando llegues al trabajo a las 8. Se enciende cuando llego a casa a las 5. Se vuelve a calentar a mitad de la noche.
Dejen de calentar casas vacías. Deja de enfriar apartamentos vacíos. Aquí se ahorra dinero.
Partición del sistema
Tu hogar puede tener personalidad propia. En algunas habitaciones se puede hornear pan en verano. Algunas cosas se congelan en invierno. No es sólo tu imaginación. Cuando la temperatura aumenta, el nivel superior se calienta mucho. El sótano permanece frío. Los techos abovedados disipan el calor rápidamente. Una habitación soleada se convierte en un horno. Las mantas no pueden resolver los problemas físicos. Se requiere control de zona para nivelar el campo de juego.
Esto no es ciencia espacial. Se instalan varios termostatos. Estos están conectados al panel de control central. Este panel mueve la compuerta dentro del conducto. El termostato monitorea esa zona. Envía señales de apertura/cierre a la compuerta. Esto garantiza que el aire llegue exactamente donde se necesita. ¿Hay habitaciones disponibles? Cierra la compuerta. Ahorra energía.
Ahorro de costes
No se trata sólo de conveniencia. Esto se aplica a su billetera. Según el Departamento de Energía de EE. UU., puede ahorrar hasta un 30 % en sus costos de calefacción y refrigeración. Piénselo. La calefacción y la refrigeración ya consumen el 40% de tu factura eléctrica. El propósito de la partición es evitar el desperdicio. Si no hay nadie en la habitación, no sople aire en ella. Cálculo fácil. Ahorra mucho dinero.
guía de bricolaje
La mayoría de los propietarios se resisten al precio. Para la persona promedio, la instalación no es un proyecto de fin de semana. La instalación tradicional requiere un experto. Pero hay una alternativa. El programa de invención e innovación de la Agencia de Energía financió la solución de modernización. Se llama Zona Retro.
Instale la parte de control de aire de la compuerta flexible. Combínelos con un regulador electrónico y un sistema de compuerta de aire. Sin motor pesado. Los canales actuales permanecerán sin cambios. No hay cambios estructurales. No derribes los muros.
Los amortiguadores flexibles son eficaces. Hay modelos redondos y cuadrados. Lleno de aire para impedir o permitir el flujo. Es resistente al calor. humedad, envejecimiento, ozono y productos químicos en el aire. ¿Es resistente? Probablemente no importe. La mayoría de las vulnerabilidades no afectan el rendimiento. Se puede instalar en tuberías de acero o ductos flexibles. La instalación es sencilla. Simplemente deslícelo en su lugar. Estos funcionan con la mayoría de los paneles de control de zona.
Lista de compras
Si está listo para crear este producto, necesitará los siguientes artículos en su carrito de compras:
- Termostato para cada zona
・Actuador electromagnético
· Válvulas solenoides - Panel de control de zona
- interruptor hidrostático
- transformador
- Cinta ignífuga
- Control de final de carrera
- Amortiguador flexible
Ajustar el tamaño del sistema
El proyecto cambia según el número de áreas. No te saltes esta parte.
En un sistema de dos zonas, mantenga los tamaños de las zonas más o menos iguales. Los conductos de cada zona deben ser capaces de manejar el 70% del CFM (pies cúbicos por minuto) total de la unidad HVAC.
¿Tres zonas? Asegúrese de que su alcance sea lo más cercano posible. Cada tubería ahora puede manejar hasta el 50% del CFM total.
Hay cuatro zonas. Es posible que necesite aumentar el conducto 1 pulgada. Se requiere un interruptor de presión diferencial. Los límites superior e inferior de protección son obligatorios. ¿Por qué? Para evitar grandes pérdidas. No bloquee completamente el flujo de aire sobre el intercambiador de calor o el radiador. La consecuencia puede ser daño al sistema HVAC. Proteja su dispositivo primero.
A continuación, veamos otra innovación en los termostatos domésticos: el termostato parlante.
Un termostato parlante es más que un simple dispositivo de ciencia ficción. Se trata de herramientas útiles para personas mayores, personas con discapacidad visual y cualquier persona que necesite control con manos libres. El dispositivo informa la hora, la fecha, la temperatura establecida y la temperatura ambiente actual. También hay una audioguía para la instalación.
Son útiles incluso si tienes una visión perfecta. Los problemas de HVAC a menudo se pasan por alto hasta que cuestan mucho dinero. Incluso los pequeños problemas pueden convertirse en grandes problemas si no se tienen en cuenta. Un termostato parlante advierte si es necesario realizar reparaciones. También le indica cuándo es necesario cambiar el filtro. Reemplazarlos a tiempo puede ayudar a reducir los costos de calefacción y refrigeración. También ayuda a controlar las alergias.
Algunos modelos utilizan comandos de voz. Di “termostato” y luego “subir” o “bajar”. El resto se hace automáticamente. Esto es causado por el Procesador de señal digital o DSP. DSP filtra señales analógicas del mundo real. Convirtiéndolos a señales digitales. Luego los envía a través de circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASICS). Los termostatos reaccionan en tiempo real.
Estos son dispositivos de alta gama. Estos incluyen todas las funciones fáciles de usar de un termostato de alta calidad. Una función de retardo incorporada evita ciclos de arranque repentinos. Esto protege el compresor. El compresor es la parte más cara del sistema. El retraso reduce el desgaste. Estas unidades son programables. Calienta o enfría solo cuando sea necesario.
Reduzca costos con una configuración inteligente
Reduzca la temperatura en 1 grado Fahrenheit (0,6 grados Celsius) durante 8 horas cada día. Puede ahorrar alrededor del 1% en costos de calefacción y refrigeración. Bajar la temperatura en 10 grados Fahrenheit (5,6 grados Celsius) puede ahorrar alrededor del 10%. Lo mismo ocurre con los aires acondicionados. Aumente la temperatura en 10 grados Fahrenheit durante 8 horas cada día. Puedes ahorrar alrededor del 10% de tu factura.
Termostato telefónico
Es fantástico tener un alquiler vacacional. No tienes que pagar los costos de calefacción y refrigeración de dos casas. Los termostatos programables requieren una planificación cuidadosa. Tienes que cronometrar tu llegada perfectamente. Los termostatos telefónicos son diferentes. Podrás calentar o enfriar tu hogar con solo llamar.
Reemplaza el termostato existente. Conéctese a su sistema HVAC y a su línea telefónica. Llame a la propiedad. Ingrese la contraseña en el teléfono de tonos. Puedes acceder a los controles. Ajuste la configuración de temperatura. También cambie el modo del sistema.
Un microprocesador digital se encarga de estas funciones. Incluye un sensor de botón pulsador y un módulo de interfaz telefónica. Puede “hablar” con el termostato de su hogar a través de la interfaz telefónica interna. No se necesita una línea telefónica separada. Funciona junto con el contestador automático o el correo de voz. Si tienes una conexión a Internet DSL de alta velocidad, tu línea debe tener un filtro DSL.
Termostato inteligente y control Wi-Fi
Los teléfonos inteligentes y las aplicaciones le ayudan a evitar los teléfonos fijos. Termostato inteligente con Wi-Fi habilitado ahora disponible. Ajusta la temperatura de tu hogar con el smartphone con pantalla táctil. Hay muchas aplicaciones. Van desde gratis hasta unos pocos dólares. Como la mayoría de las aplicaciones, son asequibles.
El desarrollo tecnológico beneficia a los consumidores. Los dispositivos simples se vuelven más inteligentes. Combine diferentes funciones para ahorrar costes y reducir el estrés.
Ubicación de instalación
Lo ideal sería colocar los termostatos donde la gente pasa la mayor parte del tiempo. Manténgalo a aproximadamente 1,5 metros (5 pies) del suelo. Mantenga una distancia mínima de 18 pulgadas (46 cm) desde las paredes exteriores. No exponer a fuentes de calor. La fuente es la luz del sol. Otros dispositivos son fuentes. La fuente es el tubo de escape del calentador. Windows es la fuente. Las tuberías de agua caliente son la fuente de agua.
Evite colocarlo cerca de escaleras. Evite las esquinas. Ambos pueden afectar la circulación del aire. Una mala circulación del aire puede provocar lecturas inexactas. El sistema HVAC no funciona correctamente. Desperdicia energía. Pierdes tu comodidad. Los termostatos requieren un flujo de aire constante.
“No exponer a fuentes de calor distintas al aire interior”.
Preguntas frecuentes
¿Cómo funciona la sección del sistema con termostatos modernos?
El sistema de zonificación incluye el control de varios termostatos en diferentes áreas de su hogar. Esto permite configuraciones de temperatura personalizadas para cada zona. No se puede calentar una habitación vacía.
¿Puede un termostato inteligente reducir significativamente los costos de energía?
Sí. Entienden su horario y preferencias. Ajusta la temperatura automáticamente. Esto optimiza el consumo de energía. Mantiene la comodidad.
¿Cuál es el mejor lugar para colocar el termostato?
Instálelo en una pared interior. Manténgase a 5 pies del suelo. 18 pulgadas de la pared exterior. Evite la luz solar directa y las corrientes de aire.
¿Necesito un profesional para usar el termostato de mi teléfono celular?
Esto incluye conectar el sistema HVAC a la línea telefónica. Es posible hacerlo usted mismo si está familiarizado con los trabajos eléctricos básicos. De lo contrario, contrate a un técnico de HVAC. Seguridad ante todo.
¿Son precisos los termostatos controlados por voz?
Sí. Filtra y transforma el sonido con un procesador de señal digital. La respuesta es en tiempo real. Responde a comandos como “subir” y “disminuir”.
El mercado cambia constantemente. Nuevas funciones están por llegar. El objetivo sigue siendo el mismo. Toma el control de tu entorno. Ahorra dinero. Siéntete cómodo. ¿Qué debo actualizar a continuación?
¿Dónde profundizar más?
Si sólo desea comprender la mecánica detrás del calor, comience con lo básico. ¿Cómo mide realmente un termómetro la temperatura? ¿Cómo mueve y enfría el aire el aire acondicionado? Lea más sobre física en el siguiente enlace.
- Cómo funciona el termómetro
- Cómo funciona el aire acondicionado.
- Cómo funciona el calentador de agua.
Luego observe la electricidad que los alimenta. No puede reparar un panel de interruptores ni conectar un tomacorriente nuevo a menos que conozca la diferencia entre amperios y voltios.
- ¿Qué son amperios, vatios, voltios y ohmios?
- Cómo funcionan los cables, fusibles y conectores.
- Mecanismo de relé
Incluso si no trabajas en automóviles, los sistemas de refrigeración son sorprendentemente similares. Ya sea el bloque del motor o la unidad HVAC de su hogar, la lógica de enfriamiento es la misma.
- Cómo funciona el sistema de refrigeración del coche.
- Cómo funciona la máquina de hielo
Control inteligente y ahorro
Ahí es donde está el dinero. Los termostatos programables son más que un lujo. Así es como puedes “descartar” tu factura de electricidad sin congelarte en la oscuridad.
- Termostato programable: una buena forma de “reducir” tus facturas de energía
- Ficha informativa: Termostatos programables
- Termómetro y termostato
¿Quieres planificar tu hogar? Honeywell tiene pautas de zonas de temperatura. ¿Quieres hablar con el termostato? Existen modelos de interacción por voz.
- Ficha informativa: Termostatos programables
- hogar.honeywell.com
- Habilite el termostato interactivo por voz Mart Kelvin
- un termostato parlante
Información detrás de la comodidad
¿De dónde viene esta información? Esto proviene de energy.gov y de pruebas de la vida real.
- Efectos de las zonas de retirada (energy.gov)
- Archivo de información de construcción (energy.gov)
- Archivos de termostato parlante
