Hoe #HomeThermostats werken: van kwikflesje tot slimme apps
Uw thermostaat is het brein van het comfortsysteem van uw huis. Dit bepaalt of de oven brandt of de airconditioner draait. Deze twee systemen verbruiken de meeste elektriciteit in uw huis. Het bepaalt mede het dagelijks comfort. Waarschijnlijk denk je hier niet zo veel over na. Maar door de stijgende energiekosten is het tijd om het eens nader te bekijken.
De technologie binnenin is verrassend eenvoudig. Laten we de huisthermostaat demonteren. Traceer de afstamming van onhandige mechanische schakelaars tot geavanceerde digitale panelen. Ontdek hoe moderne functies zoals afstandsbediening en systeempartitionering daadwerkelijk werken.
Tijdperk van Mercury-schakelaar
Laten we beginnen met de oude. Je kunt ze nog steeds zien in motels en oude huizen. Het belangrijkste onderdeel is de kwikschakelaar. Dit is een glazen fles. Het bevat een kleine hoeveelheid vloeibaar kwik.
Kwik is een vloeibaar metaal. geleidt elektriciteit. Het stroomt als water. Er zitten drie draden in de fles.
Door de onderkant loopt een draad. Mercurius staat er voortdurend mee in contact. Links zit nog een draad. Als je het flesje naar links kantelt, vult het kwik het gat in deze draad. De derde draad bevindt zich aan de rechterkant. Als je naar rechts leunt, sluit het circuit daar. eenvoudige natuurkunde. Geen codering vereist.
Bimetaaltape en temperatuurregeling
Hoe weet de thermostaat wanneer hij de fles moet kantelen? Kijk naar de thermometer. Eén toont de temperatuur op de hoes. De andere bevindt zich op de bovenste verdieping. Beheer uw HVAC-systeem.
Dit zijn geen digitale sensoren. Gedraaide bimetaalplaat.
Een bimetaal zijn twee verschillende metalen die met elkaar zijn verbonden. Elk metaal zet bij verhitting met een andere snelheid uit. Kies uw metaal zorgvuldig. verwarmde strips. Het binnenste metaal zet meer uit dan de buitenste laag. De band gaat open. Terwijl het afkoelt, krult het op.
Het middelste deel van de spoel is verbonden met de temperatuurregelstaaf. Aan de punt van de spoel is een kwikschakelaar bevestigd. Terwijl de spoel oprolt en afwikkelt, kantelt de kwikschakelaar. Links of rechts? Aan of uit.
Circuit- en ventilatorregeling
Niet-digitale thermostaten hebben twee mechanische schakelaars. Ze gebruiken geen touchscreens. Ze maken gebruik van lichaamsbewegingen.
Deze schakelaars verplaatsen kleine metalen balletjes. De bal rolt over de sporen van de printplaat. Stel de modus in met één schakelaar. verwarming of koeling. De andere regelt de circulatieventilator.
Dit is een kettingreactie. Veranderingen in temperatuur. De band gaat open. De fles kantelde. De bal is aan het rollen. Het circuit is gesloten. Elektriciteit stroomt.
Buiten de machines
We hebben de basisprincipes van mechanische thermostaten uitgelegd. Maar de wereld gaat verder. Digitale modellen zijn nu gemeengoed. Het maakt gebruik van een thermistor om de nauwkeurigheid te verbeteren. Biedt programmeerbare schema’s. Kan worden bediend vanaf een mobiele telefoon.
Verschillende innovaties kunnen de toegankelijkheid helpen verbeteren. Een pratende thermostaat maakt de instellingen bekend aan slechtzienden. Vóór Wi-Fi kon je de thermostaat van je telefoon op afstand bedienen. Tegenwoordig kunnen slimme thermostaten uw gewoonten leren.
Inzicht in oude apparaten kan helpen bij het oplossen van problemen. Het laat ook zien hoe ver we zijn gekomen. Je hebt geen natuurkundediploma nodig om de klimaatbeheersing in huis te begrijpen. Ik ben een beetje geïnteresseerd. En misschien een chauffeur.
Denk aan kwik de volgende keer dat u een knop aanpast of op een scherm tikt. Vergeet niet het metaal te rollen. Alles werkt samen. Om warm te blijven. Of koel. Het hangt af van wat je nodig hebt.
Intern verwarmings- en koelmechanisme
Draai de hendel omhoog. Intern roteert deze beweging de bimetaalspoel. De kwikschakelaar kantelt naar links. Elektrische stroom gaat snel door vloeibaar metaal. Het relais klikt. De verwarming start. De circulerende ventilator draait. Ik voel de hitte.
Maar het zal niet eeuwig duren. Wanneer de kamer warmer wordt, wordt de radiator losser. De schakelaar keert terug naar rechts. Het circuit is verbroken. De verwarming stopt.
Koelen werkt op dezelfde manier, maar dan omgekeerd. Zet de schakelaar omlaag. Het relais voedt de airconditioner. De kamer is nu koeler. De spoel is gedraaid. De kwiktip valt weer op. Deze cyclus herhaalt zich.
Er is echter een probleem. Mechanische thermostaten hebben blinde vlekken. De lucht “binnen” het thermostaathuis kan tot 72 graden stijgen vóór de rest van de woonkamer. Als de hitte aanhoudt totdat de lokale lucht perfect is, zullen de gangen zweten.
Voer uw kalibratie in.
Het apparaat schakelt de verwarming voortijdig uit. Er wordt verwacht dat de restwarmte van de kachel de kamer in blijft stralen, zelfs nadat de brander is uitgeschakeld. Dit is een eenvoudige spoel. weerstand.
Wanneer de verwarming in werking is, vloeit er stroom van de kwikschakelaar via de gele draad naar de weerstandslus. Beweeg langs de draad totdat je de wisser raakt. Ga vanaf daar verder naar de printplaat.
Draai aan de knop. Beweeg met de klok mee. U kunt de lengte van de weerstandsdraad waar de stroom doorheen moet gaan vergroten. De weerstand produceert warmte. Een hogere weerstand betekent dat er meer warmte in de sensor wordt gegenereerd. Door deze extra warmte kan de bimetaalspiraal sneller afwikkelen. De thermostaat denkt dat de kamer warmer is dan deze in werkelijkheid is. De stroom wordt voortijdig uitgeschakeld. De kachel stopte, maar de hitte ging door.
Vervolgens bekijken we hoe deze componenten communiceren met het elektrische systeem van uw huis.
Basisinformatie over bedrading
Oudere systemen zijn afhankelijk van fysieke verbindingen. Deze thermostaat maakt gebruik van 5 draden. ieder heeft een baan.
- RH : Stroom van de verwarmingstransformator (24 VAC).
- RC : Stroom van de koeltransformator (24 VAC).
- W : Signaal om te beginnen met verwarmen.
- Y : Signaal dat de compressor van de airconditioner start.
- G : Signaal om de ventilator te starten.
Twee transformatoren onderhouden het systeem. Deze leveren het laagspanningsvermogen dat nodig is om de relais van de oven of de AC-eenheid te activeren. Als je koele lucht wilt, volg dan gewoon dit pad.
De stroom komt van RC. De modusschakelaar stuurt stroom naar de sporen, die naar de rechter benedenhoek van de kaart gaan. Draai de schroef vast en sluit deze aan op de roze draad. De roze draad is verbonden met de onderste draad van de kwikschakelaar.
Draai de schakelaar naar rechts om af te koelen. Elektriciteit stroomt door het kwik naar de blauwe draad. De blauwe draad is verbonden met het lipje in de linker benedenhoek. Van daaruit sturen sporen op de printplaat de stroom terug naar de modusschakelaar. De stroom vloeit over het contactpunt.
De stroom bereikt de G -terminal. De ventilator start. Er stroomt ook stroom door de Y -connector. De compressor start. Er waait een koude wind.
Digitaal en machines
Mechanische schakelaars zijn zeer betrouwbaar. Maar ze zijn dom.
Een Digitale Thermostaat gebruikt een Thermistor. Een weerstand waarvan de weerstandswaarde verandert met de temperatuur. De microcontroller leest deze weerstand. Converteer getallen naar nauwkeurige temperatuurmetingen. Bevat geen kwik. Er zijn geen bewegende delen en geen plakkerigheid.
Redenen voor een upgrade naar programmeerbaarheid.
De mechanische thermostaat blijft op 72 graden staan totdat je hem aanraakt. Digitale apparaten onthouden uw planning. Programmeer de verwarming zo dat hij uitgaat als je om 8 uur op je werk komt. Hij gaat aan als ik om 5 uur thuiskom. Midden in de nacht wordt hij weer opgewarmd.
Stop met het verwarmen van lege huizen. Stop met het koelen van lege appartementen. Hier wordt geld bespaard.
Systeempartitie
Uw huis kan een eigen persoonlijkheid hebben. In sommige kamers kun je in de zomer brood bakken. Sommige dingen bevriezen in de winter. Het is niet alleen jouw verbeelding. Wanneer de temperatuur stijgt, wordt het bovenste niveau erg heet. De kelder blijft koud. Gewelfde plafonds voeren de warmte snel af. Een zonnige kamer wordt een oven. Dekens kunnen fysieke problemen niet oplossen. Zonecontrole vereist om een gelijk speelveld te creëren.
Dit is geen rocket science. Er zijn meerdere thermostaten geïnstalleerd. Deze zijn verbonden met het centrale bedieningspaneel. Dit paneel beweegt de demper in het kanaal. De thermostaat bewaakt die zone. Stuurt open/dicht-signalen naar de demper. Hierdoor wordt gegarandeerd dat de lucht precies daar wordt afgeleverd waar deze nodig is. Zijn er kamers beschikbaar? Sluit de demper. Bespaar energie.
Kostenbesparingen
Het gaat niet alleen om gemak. Dit geldt voor uw portemonnee. Volgens het Amerikaanse ministerie van Energie kunt u tot 30% besparen op uw verwarmings- en koelingskosten. Denk er eens over na. Verwarming en koeling verbruiken al 40% van uw elektriciteitsrekening. Het doel van scheiden is het voorkomen van verspilling. Als er niemand in de kamer is, blaas er dan geen lucht in. Gemakkelijke berekening. Bespaar veel geld.
DIY-gids
De meeste huiseigenaren schrikken van de prijs. Voor de gemiddelde persoon is installatie geen weekendproject. Traditionele installatie vereist een expert. Maar er is een alternatief. Het uitvindings- en innovatieprogramma van het Energieagentschap financierde de retrofitoplossing. Het heet Retrozone.
Installeer het luchtregelgedeelte van de flexibele klep. Combineer deze met een elektronische regelaar en luchtdempersysteem. Geen zware motor. De huidige zenders blijven ongewijzigd. Er zijn geen structurele veranderingen. Sloop de muren niet.
Flexibele dempers zijn effectief. Er zijn ronde en vierkante modellen. Gevuld met lucht om stroming te voorkomen of toe te staan. Het is hittebestendig. vochtigheid, veroudering, ozon en chemicaliën in de lucht. Is het resistent? Het maakt waarschijnlijk niet uit. De meeste kwetsbaarheden hebben geen invloed op de prestaties. Kan worden geïnstalleerd in stalen buizen of flexibele kanalen. De installatie is eenvoudig. Schuif gewoon op zijn plaats. Deze werken met de meeste zonebedieningspanelen.
Boodschappenlijstje
Als u klaar bent om dit product te bouwen, heeft u de volgende artikelen in uw winkelwagen nodig:
- Thermostaat voor elke zone
・Elektromagnetische actuator
· Magneetkleppen - Zonecontrolepaneel
- Hydrostatische schakelaar
- transformator
- Brandwerende tape
- Controle eindschakelaar
- Flexibele demper
Pas de systeemgrootte aan
Het project verandert afhankelijk van het aantal gebieden. Sla dit deel niet over.
Bij een systeem met twee zones moeten de zonegroottes ongeveer gelijk blijven. Het kanaalwerk van elke zone moet 70% van de totale CFM van de HVAC-unit (kubieke voet per minuut) kunnen verwerken.
Drie zones? Zorg ervoor dat hun bereik zo dichtbij mogelijk is. Elke pijp kan nu tot 50% van de totale CFM verwerken.
Er zijn vier zones. Mogelijk moet u het kanaal met 1 inch vergroten. Er is een verschildrukschakelaar vereist. De boven- en ondergrenzen van de bescherming zijn verplicht. Waarom? Om grote verliezen te voorkomen. Blokkeer de luchtstroom over de warmtewisselaar of radiator niet volledig. Het gevolg kan schade aan het HVAC-systeem zijn. Bescherm eerst uw apparaat.
Laten we vervolgens eens kijken naar een andere innovatie op het gebied van thermostaten voor thuisgebruik: de sprekende thermostaat.
Een pratende thermostaat is meer dan alleen een sciencefictionapparaat. Dit zijn handige hulpmiddelen voor ouderen, slechtzienden en iedereen die handsfree bediening nodig heeft. Het apparaat rapporteert de tijd, datum, ingestelde temperatuur en huidige kamertemperatuur. Er is ook een audiogids voor installatie.
Ze zijn nuttig, zelfs als u perfect zicht heeft. HVAC-problemen worden vaak over het hoofd gezien totdat ze veel geld kosten. Zelfs kleine problemen kunnen grote problemen worden als er geen rekening mee wordt gehouden. Een pratende thermostaat waarschuwt als er reparaties nodig zijn. Ook wordt aangegeven wanneer het filter vervangen moet worden. Als u ze op tijd vervangt, kunt u de kosten voor verwarming en koeling helpen verlagen. Het helpt ook allergieën onder controle te houden.
Sommige modellen gebruiken spraakopdrachten. Zeg ‘thermostaat’ en vervolgens ‘omhoog’ of ‘omlaag’. De rest gebeurt automatisch. Dit wordt veroorzaakt door de Digitale Signaalprocessor of DSP. DSP filtert analoge signalen uit de echte wereld. Ze converteren naar digitale signalen. Vervolgens stuurt het ze via toepassingsspecifieke geïntegreerde schakelingen (ASICS). Thermostaten reageren in realtime.
Dit zijn high-end apparaten. Deze omvatten alle gebruiksvriendelijke functies van een hoogwaardige thermostaat. Een ingebouwde vertragingsfunctie voorkomt plotselinge startcycli. Dit beschermt de compressor. De compressor is het duurste onderdeel van het systeem. Vertraging vermindert slijtage. Deze eenheden zijn programmeerbaar. Verwarm of koel alleen wanneer dat nodig is.
Verlaag de kosten met slimme configuratie
Verlaag de temperatuur met 1 graad Fahrenheit (0,6 graden Celsius) gedurende 8 uur per dag. U kunt ongeveer 1% besparen op de verwarmings- en koelingskosten. Het verlagen van de temperatuur met 10 graden Fahrenheit (5,6 graden Celsius) kan ongeveer 10% besparen. Hetzelfde geldt voor airconditioners. Verhoog de temperatuur elke dag met 10 graden Fahrenheit gedurende 8 uur. U kunt ongeveer 10% van uw factuur besparen.
Telefoonthermostaat
Het is geweldig om een vakantiewoning te hebben. U hoeft niet de kosten voor verwarming en koeling van twee woningen te betalen. Programmeerbare thermostaten vereisen een zorgvuldige planning. Je moet je aankomst perfect timen. Telefoonthermostaten zijn anders. U kunt uw huis verwarmen of koelen door gewoon te bellen.
Vervangt de bestaande thermostaat. Maak verbinding met uw HVAC-systeem en telefoonlijn. Bel de accommodatie. Voer het wachtwoord in op de druktoetstelefoon. U heeft toegang tot de bedieningselementen. Pas de temperatuurinstellingen aan. Wijzig ook de systeemmodus.
Een digitale microprocessor verzorgt deze functies. Bevat een drukknopsensor en een telefooninterfacemodule. Via de interne telefooninterface kunt u met de thermostaat van uw huis “praten”. Een aparte telefoonlijn is niet nodig. Werkt samen met antwoordapparaat of voicemail. Als u over een snelle DSL-internetverbinding beschikt, moet uw lijn over een DSL-filter beschikken.
Slimme thermostaat en Wi-Fi-bediening
Met smartphones en apps kunt u vaste lijnen vermijden. Slimme thermostaat met Wi-Fi nu verkrijgbaar. Pas de temperatuur in uw huis aan met de touchscreen-smartphone. Er zijn veel toepassingen. Ze variëren van gratis tot een paar dollar. Zoals de meeste apps zijn ze betaalbaar.
Technologische ontwikkeling komt de consument ten goede. Eenvoudige apparaten worden slimmer. Combineer verschillende functies om kosten te besparen en stress te verminderen.
Installatielocatie
Idealiter zouden thermostaten moeten worden geplaatst waar mensen de meeste tijd doorbrengen. Houd hem ongeveer 1,5 meter boven de grond. Houd een minimale afstand van 46 cm tot buitenmuren aan. Niet blootstellen aan warmtebronnen. De bron is zonlicht. Andere apparaten zijn bronnen. De bron is de uitlaatpijp van de kachel. Windows is de bron. Warmwaterleidingen zijn de bron van water.
Vermijd plaatsing in de buurt van trappen. Vermijd hoeken. Beide kunnen de luchtcirculatie beïnvloeden. Een slechte luchtcirculatie kan tot onnauwkeurige metingen leiden. Het HVAC-systeem werkt niet goed. Het verspilt energie. Je verliest je comfort. Thermostaten vereisen een constante luchtstroom.
“Niet blootstellen aan andere warmtebronnen dan de binnenlucht.”
Veelgestelde vragen
Hoe werkt het systeemgedeelte met moderne thermostaten?
Systeemzonering omvat de bediening van verschillende thermostaten in verschillende delen van uw huis. Hierdoor zijn aangepaste temperatuurinstellingen voor elke zone mogelijk. Een lege ruimte kan niet worden verwarmd.
Kan een slimme thermostaat de energiekosten aanzienlijk verlagen?
Ja. Ze begrijpen uw planning en voorkeuren. Hij past de temperatuur automatisch aan. Hierdoor wordt het energieverbruik geoptimaliseerd. Het behoudt het comfort.
Waar is de beste plaats voor de thermostaat?
Installeer het op een binnenmuur. Houd 1,5 meter van de vloer. 18 inch vanaf de buitenmuur. Vermijd direct zonlicht en tocht.
Heb ik een professional nodig om mijn mobiele telefoonthermostaat te gebruiken?
Dit omvat het aansluiten van het HVAC-systeem op de telefoonlijn. Doe-het-zelf is mogelijk als je bekend bent met de basis elektrische werkzaamheden. Huur anders een HVAC-technicus in. Veiligheid voorop.
Zijn stemgestuurde thermostaten nauwkeurig?
Ja. Filter en transformeer het geluid met een digitale signaalprocessor. Het antwoord is realtime. Het reageert op commando’s als “verhogen” en “verlagen”.
De markt verandert voortdurend. Er komen nieuwe functies. Het doel blijft hetzelfde. Neem de controle over uw omgeving. Bespaar geld. Voel je comfortabel. Wat moet ik hierna updaten?
Waar dieper graven?
Als je alleen maar de werking achter hitte wilt begrijpen, begin dan met de basis. Hoe meet een thermometer eigenlijk de temperatuur? Hoe verplaatst en koelt de airconditioner de lucht? Lees meer over natuurkunde via onderstaande link.
- Hoe de thermometer werkt
- Hoe de airconditioner werkt
- Hoe de boiler werkt
Let vervolgens op de elektriciteit die hen van stroom voorziet. U kunt een onderbrekerpaneel niet repareren of een nieuw stopcontact aansluiten, tenzij u het verschil kent tussen versterkers en volt.
- Wat zijn versterkers, watt, volt en ohm?
- Hoe draden, zekeringen en connectoren werken
- Relaismechanisme
Zelfs als je niet aan auto’s werkt, lijken koelsystemen verrassend veel op elkaar. Of het nu uw motorblok is of de HVAC-unit van uw huis, de koellogica is hetzelfde.
- Hoe het koelsysteem van de auto werkt
- Hoe de ijsmaker werkt
Slimme bediening en besparingen
Dat is waar het geld zit. Programmeerbare thermostaten zijn meer dan alleen een luxe. Hier leest u hoe u uw elektriciteitsrekening kunt “ontslaan” zonder te bevriezen in het donker.
- Programmeerbare thermostaat: een leuke manier om uw energierekening te “verlagen”.
- Informatieblad: Programmeerbare thermostaten
- Thermometer en thermostaat
Wilt u uw huis plannen? Honeywell heeft richtlijnen voor temperatuurzones. Wil je met de thermostaat praten? Er bestaan steminteractiemodellen.
- Informatieblad: Programmeerbare thermostaten
- home.honeywell.com
- Schakel de Mart Kelvin Voice interactieve thermostaat in
- een pratende thermostaat
Informatie achter comfort
Waar komt deze informatie vandaan? Dit komt uit energy.gov en tests uit het echte leven.
- Effecten van terugtrekkingszones (energy.gov)
- Gebouwinformatiebestand (energy.gov)
- Sprekende thermostaatarchieven
