온도 조절기
Thermostat |
서모스탯은 물리적 시스템의 온도를 감지하고 시스템의 온도가 원하는 설정 지점 근처에 유지되도록 동작을 수행하는 조절 장치 구성요소입니다.
온도조절기는 설정 온도로 가열 또는 냉각하는 모든 장치 또는 시스템에 사용됩니다. 예를 들어 건물 난방, 중앙 난방, 에어컨, HVAC 시스템, 온수기, 오븐, 냉장고, 의료 및 과학 인큐베이터를 포함한 주방 기기 등이 있습니다.과학 문헌에서 이러한 장치는 일반적으로 온도 조절 부하(TCL)로 분류됩니다.자동 온도 조절식 부하는 미국 [1]전체 전력 수요의 약 50%를 차지합니다.
서모스탯은 원하는 온도와 측정된 온도 사이의 오차를 줄이기 위해 "폐쇄 루프" 제어 장치로 작동합니다.때때로 서모스탯은 자동차 서모스탯과 같이 제어된 시스템의 감지 및 제어 작동 요소를 결합합니다.온도조절기라는 단어는 그리스어로 "뜨거운"과 "서있는"이라는 뜻의 "α"에서 유래했다.
개요
온도조절기는 가열 또는 냉각 장치를 켜거나 끄거나 필요에 따라 열전달 유체의 흐름을 조절하여 적절한 온도를 유지하도록 제어한다.서모스탯은 외기 제어에서 자동차 냉각수 제어에 이르기까지 다양한 분야에서 난방 또는 냉방 시스템의 주 제어 유닛으로 사용될 수 있습니다.온도조절기는 설정값 온도까지 가열 또는 냉각하는 모든 장치 또는 시스템에서 사용됩니다.예를 들어 건물 난방, 중앙 난방 및 에어컨, 오븐 및 냉장고와 같은 주방 장비, 의료 및 과학 인큐베이터 등이 있습니다.
건설
온도 조절기는 온도를 측정하기 위해 다양한 유형의 센서를 사용합니다.하나의 형태에서, 코일 형태의 바이메탈 스트립인 기계식 서모스탯은 가열 또는 냉각 소스를 제어하는 전기 접점을 직접 작동시킵니다.대신 전자 온도 조절기는 가열 또는 냉각 장비를 제어하기 위해 증폭과 처리가 필요한 서미스터 또는 다른 반도체 센서를 사용합니다.온도조절기는 난방 또는 냉방기기 출력이 실제 온도와 온도 설정값의 차이에 비례하지 않기 때문에 "뱅뱅 컨트롤러"의 한 예입니다.대신, 난방 또는 냉방 장비는 설정된 온도에 도달할 때까지 최대 용량으로 작동한 후 꺼집니다.따라서 서모스탯 설정과 원하는 온도 간의 차이를 증가시켜도 원하는 온도에 도달하는 시간은 변경되지 않습니다.목표 시스템 온도가 변화할 수 있는 속도는 목표 시스템에 각각 열을 추가하거나 목표 시스템에서 열을 제거하는 난방 또는 냉각 장치의 용량과 목표 시스템의 열을 저장하는 용량에 의해 결정된다.
온도가 설정점에 근접할 때 기기가 과도하게 빠르게 순환하는 것을 방지하기 위해 온도 조절기에는 약간의 이력(hysteresis)이 포함될 수 있습니다.설정 온도에서 즉시 "켜짐"에서 "꺼짐"으로 또는 그 반대로 변경하는 대신, 히스테리시스가 있는 온도 조절기는 설정 온도 지점을 조금 지나 온도가 변경될 때까지 전환되지 않습니다.예를 들어, 2°C로 설정된 냉장고는 식품 구획의 온도가 3°C에 도달할 때까지 냉각 압축기를 시동하지 않을 수 있으며, 온도가 1°C로 낮아질 때까지 계속 작동합니다.이로 인해 특정 규모의 시스템 온도 진동이 발생하지만 너무 자주 전환되어 기기가 마모될 위험이 줄어듭니다.
난방 또는 에어컨이 설치된 공간에서의 탑승자의 편안함을 향상시키기 위해 바이메탈 센서 서모스탯에는 난방 장비가 작동 중일 때 온도 센서를 약간 따뜻하게 하거나 냉각 시스템이 작동하지 않을 때 센서를 약간 따뜻하게 하는 "예측기" 시스템이 포함될 수 있습니다.올바르게 조정하면 시스템의 과도한 이력이 감소하고 온도 변화의 크기가 줄어듭니다.전자 온도조절기에는 전자적 [2]등가물이 있습니다.
센서 유형
초기 기술에는 유리를 통해 전극이 직접 삽입된 수은 온도계가 포함되어 있어 특정(고정) 온도에 도달하면 접점이 수은에 의해 닫힙니다.이것들은 어느 정도의 온도까지 정확했다.
현재 일반적으로 사용되는 센서 기술은 다음과 같습니다.
그런 다음 다음을 사용하여 난방 또는 냉방 장치를 제어할 수 있습니다.
- 직접 기계 제어
- 전기 신호
- 공압 신호
역사
아마도 가장 먼저 기록된 온도 조절기의 예는 1620년경 영국에서 네덜란드의 발명가 Cornelis Drebbel (1572–1633)에 의해 만들어졌다.그는 닭 [3]인큐베이터의 온도를 조절하기 위해 수은 온도 조절기를 발명했다.이것은 최초로 기록된 피드백 제어 장치 중 하나입니다.
현대의 온도 조절기는 1830년대에 스코틀랜드의 화학자 앤드류 유레 (1778–1857)에 의해 개발되었는데, 그는 바이메탈 온도 조절기를 발명했습니다.그 시대의 직물 공장들은 최적으로 작동하기 위해 일정하고 안정된 온도가 필요했습니다. 그래서 이 Ure는 상승된 온도에 따라 금속 중 하나가 팽창하여 에너지 [4]공급을 차단하는 바이메탈 서모스탯을 설계했습니다.
위스콘신의 워렌 S. 존슨(1847–1911)은 1883년에 바이메탈 룸 온도 조절기를 특허 받았으며, 2년 후 최초의 다중 영역 온도 조절 [5][6]시스템에 대한 특허를 신청했습니다.Albert Butz (1849–1905)는 전기 온도 조절기를 발명했고 1886년에 특허를 취득했습니다.
온도조절기의 산업상 최초 사용 중 하나는 가금류 배양기의 온도를 조절하는 것이었다.영국의 기술자인 찰스 허슨은 1879년 양계장에서 사용하기 위해 들여온 달걀을 위한 최초의 현대식 인큐베이터를 설계했다.인큐베이터는 온도를 조절하는 정확한 온도조절장치를 장착하여 계란이 자연스럽게 [7]부화하는 경험을 정밀하게 시뮬레이션했습니다.
기계식 서모스탯
여기에는 순수하게 기계적 수단을 사용하여 감지 및 제어하는 장치만 포함됩니다.
바이메탈
가정용 수증기 기반 중앙 난방 시스템은 전통적으로 바이메탈 스트립 서모스탯에 의해 제어되어 왔으며, 이는 이 기사의 후반부에서 다루어진다.개별 흐름을 조절하는 순수 기계식 제어는 증기 또는 온수 라디에이터 바이메탈 서모스탯에 국한되어 있습니다.그러나 지금은 자동 온도 조절 라디에이터 밸브(TRV)가 널리 사용되고 있습니다.
순수 기계식 서모스탯을 사용하여 일부 옥상 터빈 환기구에서 댐퍼를 조절하여 냉각 또는 저온 시 건물 열 손실을 줄입니다.
일부 자동차 승객 난방 시스템에는 자동 온도 조절식 밸브가 있어 물의 흐름과 온도를 조절 가능한 수준으로 조절합니다.구형 차량에서는 서모스탯이 냉각수 밸브 및 플래퍼를 제어하여 공기의 흐름을 유도하는 액추에이터에 대한 엔진 진공 작동을 제어합니다.최신 차량에서 진공 액추에이터는 중앙 컴퓨터의 제어 하에 있는 작은 솔레노이드에 의해 작동할 수 있습니다.
왁스 펠릿
자동차
오늘날 순수하게 사용되는 기계식 서모스탯 기술의 가장 일반적인 예는 공랭식 라디에이터로의 냉각수 흐름을 조절하여 엔진을 최적의 작동 온도에 가깝게 유지하는 데 사용되는 내연 엔진 냉각 시스템 서모스탯입니다.이 유형의 서모스탯은 설정된 온도에서 녹고 팽창하는 왁스 펠릿이 들어 있는 밀폐된 챔버를 사용하여 작동합니다.챔버의 팽창은 로드를 작동시켜 작동 온도가 초과되면 밸브가 열립니다.작동 온도는 왁스의 조성에 따라 결정됩니다.작동 온도에 도달하면 온도 변화에 따라 서모스탯이 개방도를 점진적으로 증가 또는 감소시켜 라디에이터로 가는 냉각수 재순환 흐름과 냉각수 흐름의 균형을 동적으로 조정하여 엔진 온도를 최적의 범위로 유지합니다.
크라이슬러 그룹 및 제너럴 모터스 제품을 비롯한 많은 자동차 엔진에서 서모스탯은 히터 코어로의 흐름을 제한하지 않습니다.라디에이터의 조수석 측 탱크는 히터 코어를 통해 흐르는 서모스탯으로의 바이패스로 사용됩니다.이는 서모스탯이 열리기 전에 증기 포켓이 형성되는 것을 방지하고, 서모스탯이 열리기 전에 히터가 작동할 수 있도록 합니다.또 다른 장점은 서모스탯이 고장나더라도 라디에이터를 통해 약간의 흐름이 있다는 것입니다.
샤워 및 기타 온수 제어
온도조절 혼합밸브는 왁스 펠릿을 사용하여 온수와 냉수의 혼합을 제어한다.일반적인 적용 방법은 레지오넬라 박테리아를 죽일 수 있을 정도로 뜨거운 온도(60°C, 140°F 이상)에서 전기 온수기를 작동시키는 것이며, 밸브의 출력은 즉시 화상을 입지 않을 정도로 충분히 시원한 물을 생성한다(49°C, 120°F).
분석.
왁스펠릿 구동밸브는 연장(운동) 대 온도상승 및 수축(운동) 대 온도저하의 2가지 열팽창곡선으로 이루어진 왁스펠릿의 이력 그래프로 해석할 수 있다.상행 및 하행 곡선 사이의 확산은 밸브의 이력을 시각적으로 보여줍니다. 고체와 액체 사이의 상 전이 또는 상 변화로 인해 왁스 구동 밸브 내에 항상 이력이 있습니다.히스테리시스는 특수 혼합된 탄화수소로 제어할 수 있습니다. 타이트 히스테리시스는 대부분의 경우 원하는 것이지만, 일부 용도에는 더 넓은 범위가 필요합니다.왁스 펠릿 구동 밸브는 화상 방지, 동결 방지, 과열 제거, 태양열 에너지 또는 태양열, 자동차 및 항공우주 분야에서 사용됩니다.
가스 팽창
온도조절기는 때때로 가스레인지 조절에 사용된다.이 밸브는 가느다란 구리 튜브로 컨트롤 유닛에 연결된 가스가 채워진 전구로 구성됩니다.전구는 보통 오븐의 맨 위에 있습니다.튜브의 끝은 다이어프램으로 밀봉된 챔버입니다.서모스탯이 가열되면 가스가 팽창하여 다이어프램에 압력을 가하고 버너로 가는 가스 흐름을 줄입니다.
공압식 서모스탯
공압식 서모스탯은 일련의 공기 주입 제어 튜브를 통해 난방 또는 냉방 시스템을 제어하는 서모스탯입니다.이 "제어 공기" 시스템은 컨트롤 튜브의 압력 변화(온도로 인한)에 반응하여 필요할 때 난방 또는 냉방을 활성화합니다.제어 공기는 일반적으로 15-18psi(일반적으로 최대 20psi까지 작동 가능)의 "메인" 상태로 유지됩니다.공압식 서모스탯은 일반적으로 엔드 디바이스(밸브/댐퍼 액추에이터/공압-전기 스위치 등)에 배관되는 3~15psi의 출력/분기/후 제한기(단관 작동용) 압력을 제공합니다.[8]
공기 온도 조절기는 워렌 존슨이 전기 온도 조절기를 발명한 직후인 1895년에[9] 발명되었다.2009년에 Harry Sim은 공압 제어된 건물을 빌딩 자동화 시스템과 통합하여 직접 디지털 제어(DDC)와 유사한 이점을 제공할 수 있는 공압-디지털 인터페이스[10] 특허를 획득했습니다.
왁스펠릿 구동밸브는 연장(운동) 대 온도상승 및 수축(운동) 대 온도저하의 2가지 열팽창곡선으로 이루어진 왁스펠릿의 이력도를 그래프로 나타내 해석할 수 있다.위 및 아래 곡선 사이의 확산은 밸브의 이력을 시각적으로 보여줍니다. 고체와 액체 사이의 위상 변화로 인해 왁스 구동 기술 내에는 항상 이력이 있습니다.히스테리시스는 특수 혼합된 탄화수소로 제어할 수 있습니다. 타이트 히스테리시스는 대부분의 경우 원하는 것이지만, 전문 엔지니어링 분야에는 더 넓은 범위가 필요합니다.왁스 펠릿 구동 밸브는 화상 방지, 동결 방지, 과열 제거, 태양열, 자동차 및 항공우주 분야에 많이 사용됩니다.
전기 및 아날로그 전자 온도 조절기
바이메탈 스위칭 서모스탯
수증기 기반 중앙 난방 시스템은 전통적으로 벽걸이식 이중 금속 스트립 서모스탯에 의해 전반적인 제어가 가능했습니다.이 센서는 두 금속의 차동 팽창을 사용하여 공기 온도를 감지하여 On/Off [11]스위치를 작동시킵니다.일반적으로 온도가 서모스탯의 설정값 아래로 떨어지면 중앙 시스템이 켜지고, 온도가 올라가면 꺼지며, 과도한 전환을 방지하기 위해 약간의 이력(hysteresis)이 있습니다.바이메탈 센싱은 이제 전자 센서로 대체되고 있습니다.오늘날 바이메탈 서모스탯의 주요 용도는 로컬 공기 온도와 사용자가 원하는 설정값에 따라 제어가 켜지거나 꺼지는 개별 전기 대류 히터입니다.이것들은 로컬 제어가 필요한 에어컨에도 사용됩니다.
연락처 구성 명명법
이는 릴레이 force강제유도접점릴레이 및 스위치 termin접점용어에 기재된 것과 동일한 용어를 따릅니다.
- "NO"는 "통상적으로 열려 있다"를 의미합니다.이는 "COR"("상승 시 닫기")와 동일합니다.팬이 뜨거워졌을 때, 즉 충분히 차가워졌을 때 팬을 정지시키기 위해 사용할 수 있습니다.
- "NC"는 "일반적으로 닫힌"을 의미합니다.이는 "OOR"("상승 시 오픈")과 동일합니다.온도가 낮아질 때 히터를 시동하는 데 사용할 수 있습니다. 즉, 히터가 충분히 따뜻해지면 히터를 정지시킵니다.
- "CO"는 "전환"을 의미합니다.이것은 「NO」와「NC」의 양쪽 모두의 역할을 합니다.뜨거워질 때 팬을 시동하는 데 사용할 수 있지만, 추워질 때 히터를 시동하는 데 사용할 수도 있습니다.
선두 번호는 2개의 단말기가 있는 1개의 컨택세트를 나타내는 「1NO」, 「1NC」등의 컨택세트수를 나타냅니다.「1CO」에는, 3개의 단자가 있는 스위치 오버인 경우에도, 1개의 접점 세트가 있습니다.
심플한 와이어 서모스탯 2개
그림은 전기 가스 밸브를 통해 가스 연소식 히터를 조절하는 데 사용되는 일반적인 두 와이어 열 전용 가정용 서모스탯의 내부입니다.석유로, 보일러, 보일러 존 밸브, 다락방 선풍기, 전기로, 전기 베이스보드 히터 및 냉장고, 커피포트, 헤어드라이어 등의 가전제품을 제어하는 데에도 유사한 메커니즘을 사용할 수 있습니다.서모스탯을 통한 전원은 가열 장치에 의해 공급되며 일반적인 북미 구조에서는 밀리볼트에서 240볼트에 이를 수 있으며 가열 시스템을 직접(전기 베이스보드 히터 및 일부 전기로) 또는 간접(모든 가스, 오일 및 강제 온수 시스템)으로 제어하는 데 사용됩니다.서모스탯에서 사용 가능한 전압 및 전류는 다양하므로 교체 장치를 선택할 때 주의해야 합니다.
- 설정점 제어 레버이것은 더 높은 온도를 위해 오른쪽으로 이동합니다.두 번째 슬롯 중앙에 있는 둥근 표시기 핀은 외부 케이스의 번호가 매겨진 슬롯을 통해 나타납니다.
- 바이메탈 스트립이 감겨서 코일이 됐어요코일의 중앙은 레버(1)에 부착된 회전 기둥에 부착됩니다.코일이 차가워지면 이동단(4)이 시계 방향으로 이동합니다.
- 플렉시블 와이어좌측은 한 쌍의 와이어를 통해 히터 컨트롤 밸브에 연결됩니다.
- 바이메탈 코일에 부착된 이동 접점.그럼 히터의 컨트롤러로 이동하겠습니다.
- 고정 접점 나사이것은 제조사에 의해 조정됩니다.열전대 및 히터의 전기 작동식 가스 밸브에 쌍의 두 번째 와이어를 통해 전기적으로 연결됩니다.
- 자석. 이렇게 하면 접점이 닫힐 때 좋은 접촉이 보장됩니다.또한 접점이 열리기 전에 온도를 몇 도 높여야 하므로 짧은 가열 주기를 방지하기 위한 이력도 제공합니다.대신 일부 온도 조절기는 바이메탈 코일 끝에 있는 수은 스위치를 사용합니다.코일 끝에 있는 수은의 무게는 코일 끝을 그대로 유지하는 경향이 있으며, 짧은 가열 주기를 방지합니다.하지만, 이러한 유형의 온도 조절기는 고장나면 매우 영구적이고 독성이 강하기 때문에 많은 나라에서 금지되어 있다.이러한 온도 조절기를 교체할 때는 화학 폐기물로 간주해야 합니다.
그림에는 온도 조절기의 실제 온도를 나타내기 위해 외부 케이스에 별도의 바이메탈 온도계가 표시되어 있지 않습니다.
밀리볼트 온도조절기
위의 서모스탯 사용에 설명된 것처럼 제어 시스템의 모든 전력은 파일럿 라이트에 의해 가열되는 많은 적층 열전대의 조합인 서모파일에 의해 공급됩니다.서모파일은 저전력 가스 밸브를 구동하기에 충분한 전력을 생산하며, 이 밸브는 하나 이상의 서모스탯 스위치로 제어되어 버너로의 연료 입력을 제어합니다.
이러한 유형의 장치는 파일럿 라이트가 놀라운 양의 가스를 낭비할 수 있기 때문에 일반적으로 사용되지 않으며(같은 방식으로 수도꼭지를 떨어뜨리면 장시간 동안 많은 양의 물을 낭비할 수 있음), 더 이상 난로에서도 사용되지 않지만 많은 가스 온수기와 가스 난로에서는 여전히 찾아볼 수 있습니다.조종사의 "소모된" 대부분의 에너지가 여전히 수조에 직접적인 열 증가를 나타내기 때문에 온수기에서는 이러한 낮은 효율이 허용될 수 있습니다.또한 밀리볼트 시스템은 특수 전기 회로를 온수기 또는 용해로에 연결할 필요가 없습니다. 이러한 시스템은 종종 완전히 자급자족하며 외부 전원 공급 없이도 작동할 수 있습니다.탱크리스 온수기의 경우 고온 표면 점화보다 빠르고 스파크 점화보다 신뢰성이 높기 때문에 파일럿 점화 방식이 바람직하다.
간단한 "밀리볼트" 또는 "2와이어" 모드를 제공하는 일부 프로그래밍 가능한 온도 조절기는 이러한 시스템을 제어합니다.
24기통 온도조절기
최신 난방/냉각/히트 펌프 서모스탯의 대부분은 저전압(일반적으로 24V AC) 컨트롤 회로에서 작동합니다.24V AC 전원은 난방/냉각 장비의 일부로 설치된 제어 변압기입니다.저전압 제어 시스템의 장점은 본질적으로 안전한 전압 및 전류 [12]레벨을 사용하여 릴레이, 접촉기 및 시퀀서와 같은 여러 전기 기계식 스위칭 장치를 작동할 수 있다는 것입니다.서모스탯에는 예상을 이용한 향상된 온도 제어 기능이 내장되어 있습니다.열예측기는 가열기구가 작동하는 동안 감지 소자에 소량의 추가 열을 발생시킨다.이렇게 하면 난방 접점이 약간 일찍 열려 공간 온도가 서모스탯 설정을 크게 오버슈팅하지 않습니다.기계식 열예측기는 일반적으로 조절 가능하며, 시스템이 작동 중일 때 난방 컨트롤 회로에 흐르는 전류로 설정해야 합니다.냉각예측기는 냉각기구가 동작하지 않는 동안 소량의 추가열을 센싱 소자에 발생시킨다.이로 인해 접점이 냉각 장치에 약간 일찍 전원을 공급하여 공간 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지합니다.냉각 예측기는 일반적으로 조정할 수 없습니다.
전기 기계식 서모스탯은 저항 요소를 예측기로 사용합니다.대부분의 전자 서모스탯은 예상 기능을 위해 서미스터 소자 또는 통합 논리 소자를 사용합니다.일부 전자 서모스탯에서는 서미스터 예측기가 실외에 배치되어 실외 온도에 따라 다양한 예상치를 제공할 수 있습니다.서모스탯 기능 향상에는 실외 온도 표시, 프로그래밍 가능성 및 시스템 장애 표시가 포함됩니다.이러한 24V 서모스탯은 주전원이 고장 나면 용해로를 작동할 수 없지만, 대부분의 용해로는 가열된 공기 팬(및 종종 고온 표면 또는 전자 스파크 점화)을 위한 주전원이 필요하므로 서모스탯의 기능이 저하됩니다.파일럿 벽, "중력"(팬이 없는) 바닥 및 중앙 히터와 같은 다른 상황에서는 앞서 설명한 저전압 시스템이 전력을 사용할 수 없는 경우에도 기능을 유지할 수 있습니다.
배선 색상 코드에 대한 표준은 없지만, 다음과 같은 단자 코드와 [13][14]색상으로 규약이 정해졌다.어느 경우든, 제조자의 지침은 최종적인 것으로 간주되어야 한다.
| 단말코드 | 색. | 묘사 |
|---|---|---|
| R | 빨간. | 24볼트(어플라이언스로의 리턴 라인, 종종 Rh 및 Rc에 고정) |
| Rh | 빨간. | 24V HEAT 부하(리턴 라인 열) |
| Rc | 빨간. | 24V COOL 부하(리턴 라인 냉각) |
| C | 블랙/블루/브라운/시안 | 24V 릴레이에 대한 공통 연결부 |
| W/W1 | 하얀색 | 열 |
| W2 | 변화/흰색/검은색 | 2단계 / 백업 히트 |
| Y/Y1 | 노란 색 | 멋져 |
| Y2 | 파랑/오렌지/보라/노란색/흰색 | 2단계 쿨 |
| G | 초록의 | 선풍기 |
| O | 변화/오렌지/검은색 | 후진 밸브 냉각 통전(히트 펌프) |
| B | 다양한/파란색/검은색/갈색/오렌지색 | 후진 밸브 열로 통전(히트 펌프) 또는 공통 |
| E | 변동/파랑/핑크/회색/황갈색 | 비상 난방(히트 펌프) |
| S1/S2 | 브라운/블랙/블루 | 온도 센서(보통 히트 펌프 시스템의 실외) |
| T | 변동/황갈색/회색 | 실외 예측기 재설정, 서미스터 |
| X | 변화/검은색 | 비상 난방(히트 펌프) 또는 공통 |
| X2 | 다르다 | 2단계/비상 난방 또는 표시등 |
| L | 다르다 | 서비스 라이트 |
| U | 다르다 | 사용자 프로그램 가능(보통 가습기용) |
| K | 황색/녹색 | Y와 G의 조합 |
대부분 사용되지 않는 오래된 명칭
| 단말코드 | 묘사 |
|---|---|
| V | 24 볼트 |
| 4 / M | 24 볼트 히트 로드 |
| F | 선풍기 |
| H | 열 |
| M | 히트 펌프 컴프레서 |
| P | 히트 펌프 성에 제거 |
| R | 히트 펌프 후진 밸브 |
| VR | 24V 보조열 |
| Y | 보조열 |
| C | 냉각 또는 클럭 전원 |
| T | 변압기 공통 |
| 공백 / 6 | 밸브를 닫을 때 가열되지 않음 |
라인 전압 서모스탯
라인 전압 서모스탯은 베이스보드 히터 또는 직결 전기로와 같은 전기 공간 난방기에 가장 일반적으로 사용됩니다.라인 전압 서모스탯을 사용하는 경우 시스템 전원(미국에서는 120 또는 240V)은 서모스탯에 의해 직접 전환됩니다.스위칭 전류가 종종 40암페어를 초과하는 경우 라인 전압 회로에서 저전압 서모스탯을 사용하면 적어도 서모스탯의 고장과 화재를 일으킬 수 있습니다.라인 전압 서모스탯은 중앙 집중식 보일러 및 냉각기를 사용하는 대규모 시스템의 팬 코일(더 큰 시스템에 의해 가열 또는 냉각되는 튜브의 코일을 통해 송풍되는 라인 전압으로 구동되는 팬) 장치의 제어 또는 수성 가열 애플리케이션의 순환 펌프 제어와 같은 다른 용도로도 사용됩니다.
일부 프로그래밍 가능한 온도 조절기는 라인 전압 시스템을 제어하는 데 사용할 수 있습니다.베이스보드 히터는 (적어도 일부 Honeywell 모델과 마찬가지로) 연속 제어가 가능하고 램프 조광기처럼 효과적으로 히터를 제어하며, 극도로 일정한 실내 온도를 보장하기 위해 점진적으로 열을 증가 및 감소시키는 프로그램 가능한 온도 조절기의 이점을 특히 누릴 수 있습니다(t에 의존하는 것이 아니라 연속 제어).히스테리시스의 효과를 평균화합니다).팬(전기로, 벽면 히터 등)이 포함된 시스템은 일반적으로 간단한 온/오프 컨트롤을 사용해야 합니다.
디지털 전자 온도 조절기
최신 디지털 서모스탯에는 온도를 측정하는 움직이는 부품이 없으며 대신 서미스터나 저항 온도계(저항 온도 감지기)와 같은 다른 반도체 장치에 의존합니다.이를 작동하려면 일반적으로 하나 이상의 일반 배터리를 설치해야 합니다. 단, 이른바 "전원 도용" 디지털 서모스탯은 일반적인 24V AC 회로를 전원으로 사용하지만 일부 용해로에서 사용되는 열원 구동식 "밀리볼트" 회로에서는 작동하지 않습니다.각 화면에는 현재 온도와 현재 설정을 나타내는 LCD 화면이 있습니다.또한 대부분은 쾌적함과 에너지 절약을 위해 사용되는 시계, 시간대 및 요일 온도 설정도 갖추고 있습니다.일부 고급 모델에는 터치 스크린이 있거나 홈 오토메이션 또는 빌딩 오토메이션 시스템으로 작업할 수 있는 기능이 있습니다.
디지털 서모스탯은 릴레이 또는 트라이악과 같은 반도체 장치를 사용하여 HVAC 장치를 제어하는 스위치 역할을 합니다.릴레이가 있는 장치는 밀리볼트 시스템을 작동하지만 전원을 켜거나 끌 때 종종 "딸깍" 소리가 납니다.
출력을 변조할 수 있는 HVAC 시스템은 PID 컨트롤러가 내장된 서모스탯과 결합하여 보다 원활한 작동을 달성할 수 있습니다.또한 관성에 취약한 시스템 동작을 더욱 개선하는 어댑티브 알고리즘을 특징으로 하는 최신 서모스탯도 있습니다.예를 들어, 아침 7시에 아침 온도가 21°C(69.8°F)가 되도록 설정하면, 그 때 온도가 21°C(69.8°F)가 되고, 이때 기존의 서모스탯이 막 작동하기 시작합니다.알고리즘은 원하는 [15]시간에 원하는 온도에 도달하기 위해 시스템을 활성화해야 하는 시간을 결정합니다.온/오프 제어가 적절하지 않은 프로세스/산업용 제어에 사용되는 다른 서모스탯도 온도가 매우 안정적인지 확인할 수 있습니다(예를 들어 설정값(SV)[16]에 대해 PID 상수를 미세 조정하거나 이력 제어를 전개하여 대역 내 온도를 유지함으로써 오버슈트를 줄일 수 있습니다).[17]
북미와 유럽에서 일반적으로 사용되는 디지털 서모스탯은 대부분 프로그래밍 가능한 서모스탯으로, 기본 프로그램을 그대로 두면 일반적으로 30%의 에너지 절약을 제공합니다. 이러한 디폴트를 조정하면 에너지 [18]절감이 증가하거나 감소할 수 있습니다.프로그램 가능한 서모스탯 문서는 이러한 서모스탯의 작동, 선택 및 설치에 대한 기본 정보를 제공합니다.
온도조절기 및 HVAC 작동
최신 재래식 시스템의 점화 시퀀스
- 가스
- 기름
- 가스처럼 밸브를 여는 대신 고로는 오일 펌프를 시동하여 버너에 오일을 주입합니다.
- 전기
- 블로워 팬 또는 서큘레이터 펌프가 시작되고 대형 전기 기계식 릴레이 또는 TRIAC가 발열 소자를 켭니다.
- 석탄, 곡물 또는 펠릿
- 오늘날에는 일반적으로 희귀합니다(옥수수, 밀, 보리 등의 곡류 또는 나무껍질 또는 골판지로 만든 펠릿이 인기가 높아지고 있지만). 가스와 유사하게 밸브를 여는 대신 용해로는 석탄/곡물/펠릿을 화기에 주입하는 나사를 시작합니다.
구역화되지 않은(일반 가정용, 전체 주택에 1개의 서모스탯) 시스템의 경우 서모스탯의 R(또는 Rh) 및 W 단자가 연결되면 용해로는 시동 절차를 거쳐 열을 발생시킵니다.
구역제 시스템(일부 주거용, 많은 상업용 시스템, 즉 건물 내의 서로 다른 "구역"을 제어하는 여러 개의 온도 조절기)에서 온도 조절기는 소형 전기 모터로 밸브나 댐퍼를 열고 아직 가동되지 않은 경우 용해로 또는 보일러를 시동시킵니다.
대부분의 프로그램 가능한 온도 조절기는 이러한 시스템을 제어합니다.
냉난방 조합 규정
제어되는 항목에 따라 강제 공기 조절 서모스탯에는 일반적으로 열/끄기/냉각용 외부 스위치와 송풍 팬을 지속적으로 켜거나 난방 및 냉각 작동 중에만 켜는 다른 스위치가 있습니다.메인 난방/냉각 장치(보통 옷장, 지하실 또는 경우에 따라 다락방에 있음)에서 중앙에 위치한 서모스탯으로 4개의 와이어가 연결됩니다.보통 빨간색인 한 와이어는 24V AC 전원을 서모스탯에 공급하고, 다른 세 와이어는 서모스탯에서 제어 신호를 공급합니다. 보통 열은 흰색, 냉각은 노란색, 송풍 팬은 녹색으로 켭니다.이 전원은 변압기에 의해 공급되며, 온도 조절기가 24V 전원과 하나 또는 두 개의 다른 와이어 사이에 접촉하면 난방/냉각 장치에 있는 릴레이가 장치의 해당 열/팬/냉각 기능을 활성화합니다.
서모스탯은 "cool"로 설정하면 주변 실내 온도가 설정 온도보다 높을 때만 켜집니다.따라서 냉난방 시스템이 꺼질 때 제어된 공간의 온도가 일반적으로 원하는 설정보다 높은 경우, 외부의 온도에도 불구하고 온도 조절기를 "냉각"으로 설정하는 것이 현명할 것입니다.한편, 제어 영역의 온도가 원하는 온도 이하로 떨어지면 온도 조절기를 "열"로 돌리는 것이 좋습니다.
히트 펌프 조절
히트 펌프는 실내 및 실외 코일 사이의 냉매 흐름을 역전시키는 냉동 기반 어플라이언스입니다.이는 후진 밸브("4방향" 또는 "전환" 밸브라고도 함)에 전원을 공급하여 이루어집니다.냉각 중에 실내 코일은 실내 공기에서 열을 제거하여 실외 코일로 전달하는 증발기입니다. 실외 코일은 실외 공기로 방출됩니다.난방 중에는 실외 코일이 증발기가 되어 실외 공기에서 열이 제거되고 실내 코일을 통해 실내 공기로 전달됩니다.서모스탯에 의해 제어되는 후진 밸브는 열에서 냉각으로 전환됩니다.가정용 히트 펌프 서모스탯에는 일반적으로 냉각 시 후진 밸브에 전원을 공급하기 위한 "O" 단자가 있습니다.일부 가정용 및 많은 상용 히트 펌프 서모스탯은 난방 시 후진 밸브에 전원을 공급하기 위해 "B" 단자를 사용합니다.실외 온도가 떨어지면 열 펌프의 난방 용량이 감소합니다.일부 실외 온도(밸런스 포인트라고 함)에서는 냉각 시스템이 건물 내부로 열을 전달하는 능력이 건물의 난방 요구량보다 낮아집니다.일반적인 히트 펌프는 실외 온도가 이 밸런스 포인트보다 낮을 때 냉동 열을 보충하기 위해 전기 발열 소자를 갖추고 있습니다.보조열의 작동은 히트 펌프 서모스탯의 2단계 가열 접점에 의해 제어됩니다.가열 중에는 실외 코일이 실외 온도보다 낮은 온도에서 작동하므로 코일에 결로가 발생할 수 있습니다.이 응축은 코일 위에서 동결되어 열 전달 능력이 저하될 수 있습니다.따라서 열펌프에는 실외 코일의 성에 제거 기능이 있습니다.이는 사이클을 냉각 모드로 되돌리고 실외 팬을 끄고 전기 난방 요소에 전원을 공급함으로써 이루어집니다.성에 제거 모드의 전열은 시스템이 건물 내부에 찬 공기를 불어넣지 않도록 하기 위해 필요합니다.그런 다음 요소는 "reheat" 함수에 사용됩니다.서모스탯이 시스템이 성에 제거 상태이고 전기 열이 활성화되었음을 나타낼 수 있지만 서모스탯에 의해 성에 제거 기능이 제어되지 않습니다.히트 펌프에는 보충 및 재가열을 위한 전기 열 요소가 있기 때문에, 히트 펌프 서모스탯은 냉동 시스템이 고장 났을 때 전기 열 요소를 사용할 수 있습니다.이 기능은 일반적으로 서모스탯의 "E" 단자에 의해 활성화됩니다.비상 시 온도 조절기는 컴프레서 또는 실외 팬을 작동하려고 하지 않습니다.
온도 조절기 위치
온도조절기는 외벽이나 낮 동안 언제든지 직사광선에 노출될 수 있는 곳에 위치해서는 안 됩니다.방의 냉난방 통풍구 또는 장치로부터 떨어져 있어야 하며,[19] 규제 대상 방의 일반적인 기류에 노출되어 있어야 합니다.개방된 복도는 거실과 침실이 단일 구역으로 운영되는 단일 구역 시스템에 가장 적합합니다.복도가 규제된 공간에서 문으로 폐쇄될 수 있는 경우 시스템 사용 시 문을 열어 두어야 합니다.서모스탯이 제어된 소스에 너무 가까우면 시스템이 "사이클을 단축"하는 경향이 있으며, 수많은 시작과 정지가 성가시고 경우에 따라서는 기기의 수명을 단축시킬 수 있습니다.다중 구역제 시스템은 개별 공간을 조절하여 상당한 에너지 절약을 할 수 있으며, 난방과 냉방을 꺼서 사용하지 않는 방의 온도를 변경할 수 있습니다.
더미 서모스탯
사무실 건물에 있는 많은 온도조절기는 세입자의 종업원에게 [20][21]통제라는 환상을 심어주기 위해 설치된 기능하지 않는 더미 장치라고 보고되었다.이러한 더미 서모스탯은 사실상 플라시보 버튼의 한 종류이다.그러나 이러한 온도 조절기는 제어가 비활성화되어 있더라도 구역 내 온도를 감지하는 데 자주 사용됩니다.이 기능은 종종 "잠금"[22]이라고 합니다.
「 」를 참조해 주세요.
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- ^ 록아웃 기능을 보여주는 최신 아트 서모스탯 데이터시트 예: http://cgproducts.johnsoncontrols.com/MET_PDF/12011079.pdf
외부 링크
- 프로페셔널 레퍼런스 가이드
- 자동로 온도 조절기의 기본 사항에 대한 1951년 "온도 조절기가 가구를 관리하는 방법" 기사입니다. 이 참조 자료에는 그림과 그림이 잘 나와 있습니다.
- 태양이 온도조절기에 미치는 영향(에너지2D:온라인 Java 시뮬레이션)
- "왁스 펠릿 온도 조절 밸브의 작동 방식" 그림
- 왁스 자동차의 다이어그램, 즉 '왁스 펠렛'
- "바이메탈 스위치 애니메이션"
