ترموستات

ترموستات چیست؟

ترموستات به عنوان یک وسیله تنظیم دمای سیستم یا محیط می باشد که باعث می شود تا دما در درجه دلخواه حفظ گردد. در مواقعی  نقش عمل سنج و کنترل سیستم را به عهده دارد .به طور کلی  پرکاربردترین آن ها ، ترموستات استفاده شده  در سیستم خنک کننده موتورهای احتراق داخلی خودرو می باشد که به شکل تنظیم جریان خنک کننده از رادیاتور و هوا منجربه حفظ شدن دمای موتور و کار کرد آن در یک دمای استاندارد می گردد. از موارد دیگر کاربرد ترموستات در سیستم های سرمایشی و گرمایشی خانه است به این صورت که زمانی که دمای  محیط خانه پایین می آید ، ترموستات این سرد شدن محیط را حس می کند و دستور روشن شدن سیستم گرمایش را می دهد.

ترموستات در واقع وسیله‌ای است که از آن برای کنترل دما بر اساس محدوده‌ی تعیین شده استفاده می‌شود. ترموستات بر روی دمای معینی تنظیم می‌شود و اگر دمای دستگاه و محیط مورد نظر از محدوده‌ی تنظیم شده بیشتر شده و یا کاهش یابد، سبب تنظیم و کنترل مجدد دما می‌شود.

تاریخچه ساخت ترموستات

قدمت استفاده ترموستات ها در سیستم های برودتی و گرمایشی برای ثابت نگه داشتن در یک محدوده خاص و کنترل دما به سال ها قبل بر می گردد. در حدود سال ۱۶۲۰میلادی در کشور انگلستان برای کنترل دمای دستگاه‌های جوجه کشی، اولین ترموستات‌های جیوه‌ای اختراع گردید. از آن زمان تا امروز ترموستات ها از نظر کارکرد و طراحی و ظاهر تغییراتی زیادی کرده است. از انواع ترموستات‌های مکانیکی فلزی و ترموستات‌های الکتریکی گرفته تا ترموستات دیجیتال که جدیدترین تکنولوژی ترموستات در حال حاضر در بازار ارائه می گردد.

کاربرد ترموستات

·         ترموستات در انواع وسایل و تجهیزات گرمایشی و سرمایشی کاربرد دارد.

·         برای تنظیم درجه حرارت مایعات، گازها و جامدات در انواع تجهیزات استفاده می‌شود.

·         در محیط های مختلف اعم از سردخانه ها، گلخانه، کوره، دیگ‌های بخار، گرم خانه و‌… کاربرد دارد.

·         در لوازم خانگی مانند لباسشویی، ظزفشویی، چای ساز، قهوه ساز، سماور برقی، فر برقی، آبگرمکن برقی، آبگرمکن گازی و… به کار می‌رود.

چگونگی عملکرد ترموستات در تجهیزات مختلف

همانطور که اشاره نمودیم ترموستات در تجهیزات مختلفی به کار می‌رود که در ذیل به نوع عملکرد آن در دو وسیله مختلف می‌پردازیم:

چگونگی عملکرد ترموستات در ماشین: ترموستات در ماشین بین موتور و رادیاتور قرار می‌گیرد و دمای موتور را بر اساس دمای مناسب کنترل نموده و آن را ثابت نگه می‌دارد.
_عملکرد ترموستات یخچال صنعتی: ترموستات سبب کنترل دمای یخچال و تنظیم دمای یخچال با محیط، هم چنین ایجاد دمایی مناسب مطابق با وسایل موجود در یخچال می‌شود.

مزایای استفاده از ترموستات:

1.      در مصرف انرژی صرفه جویی می‌کند.

2.      دمای محیط را در تجهیزات گرمایشی و سرمایشی به صورت اتوماتیک کنترل می‌کند.

انواع ترموستات:

ترموستات براساس موارد زیر طبقه بتدی می‌شود:

بر اساس نوع حرارت که به دو دسته حرارتی و برودتی تقسیم می‌شود.
بر اساس نوع عملکرد که سه دسته قطعی، وصلی، تدریجی را شامل می‌شود.
بر اساس مکان نصب که شامل چهار نوع اتاقی، کانالی، جداری و مستغرق می‌شود.
بر اساس فصول سال که سه دسته زمستانی، تابستانی و دوفصلی است.
بر طبق نوع سنسور که چهار نوع بیمتالی، فانوسه‌ای، رئوستا و دیافراگرامی می‌باشد.
 بر اساس تعداد مراحل که شامل یک مرحله ای، دو مرحله ای و پله ای می‌شود.
و در آخر طبق رنج کاری که شامل دو دسته زیر صفر و بالای صفر است.

بنابراین ترموستات به دسته بندی های مختلفی تقسیم بندی می‌شود که تقسیم بندی ذیل یکی از انواع تقسیمات علمی ترموستات می‌باشد:

ترموستات مکانیکی: عملکرد این نوع ترموستات همانگونه که از نامش مشخص است، به صورت مکانیکی می‌باشد که به دو دسته ذیل تقسیم بندی می‌شود:
ترموستات بی‌متال: عملکرد این ترموستات کنترل سیستم بخار مرکز و آب داخلی دستگاه است.
ترموستات پنوماتیک: این نوع ترموستات با استفاده از یوتیوب‌های هوا دمای سیستم گرمایشی و سرمایشی را کنترل می کنند.
ترموستات الکتریکی: این ترموستات به دو نوع ترموستات آنالوگ و دیجیتال تقسیم بندی می‌شود.
ترموستات آنالوگ: این نوع ترموستات در بخاری‌های گازی، قهوه‌ساز، چای ساز، مشعل و… استفاده می‌شود. 
ترموستات دیجیتال: این نوع ترموستات دارای صفحه نمایشگر است که دمای دستگاه و تنظیمات مربوط به آن را نمایش می‌دهد. هم چنین در مدل‌های پیشرفته ترموستات دیجیتال نمایشگر دارای ساعت و تاریخ و روز می‌باشد که امکان تنظیم بهتر دما را فراهم می‌کند. بنابراین ترموستات دیجیتال با امکانات و تجهیزات پیشرفته‌ای که دارد، یکی از پرکاربردترین انواع ترموستات می‌باشد.

ترموستات دیجیتال مقدار دمای واقعی و مقدار دمای مطلوب را نمایش می‌دهد که بدین گونه عمل می‌کند:

·         ترموستات دیجیتال با استفاده از سنسور دمای واقعی محیط را مشخص می‌کند که با علامت pv نشان می‌دهد.

·         دمای واقعی محیط را با دمای مطلوب مقایسه کرده و در صورت خارج شدن دمای واقعی از محدوده‌ی تعیین شده اش، با استفاده از سیگنال دما تنظیم می‌شود.

بخش‌‌های تشکیل دهنده ترموستات دیجیتال:

ترموستات دیجیتال علاوه بر بخش ورودی و خروجی از بخش‌های دیگری نیز تشکیل شده است.

ورودی: این بخش وظیفه کنترل و اندازه گیری دما را دارد که از سنسورهای زیر تشکیل می‌شود:

•سنسور ترموکوپل: این نوع سنسور از انواع B, S, R, J, K تشکیل شده است.
•سنسور RTD: این نوع سنسور مقاومت خود را مطابق با تغییرات دما تغییر می‌دهد و نوعی حسگر دما می‌باشد.

خروجی: ترموستات علاوه بر بخش ورودی دارای بخش خروجی نیز می باشد که وظیفه بخش خروجی شامل موارد ذیل است:

روشن و خاموش کردن تجهیزات گرمایشی و سرمایشی را کنترل می‌کند.
وظیفه صدور سیگنال و آلارم‌های هشدار را بر عهده دارد.

ترموستات‌های دیجیتال شامل سه نوع خروجی رله، رله جامد (SSR) و آنالوگ است که هر کدام وظیفه و کارایی خاص خود را دارند.

*پارامتر setpoint: این نوع پارامتر به معنای دمای مطلوب تعیین شده است. بنابراین ترموستات دمای محیط را روی مقدار تعیین شده پارامتر حفظ می‌کند.
_ پارامتر آلارم: در ترموستات‌های دیجیتال از این پارامتر برای فعال کردن فرآیند کنترل دما استفاده می‌شود. به این صورت که با تنظیم کاربر، خروجی جداگانه ای فعال می گردد که قابل وصل کردن به آژیر، چراغ و یا هر وسیله علامت دهنده ای می باشد.
* پارامترPID: این پارامتر به نحوه عملکرد خروجی دستگاه مربوط می باشد. برخی ترموستات ها فقط دارای خروجی ON/OFF می باشند که ترموستات بر روی دمای ست پوینت فرمان قطع و وصل می دهد و معمولا بعد از قطع شدن خروجی دما بسته به شیب حرارتی چند درجه ای بالاتر (overshoot)می رود. ولی با فعال کردن پارمتر PID ترموستات بصورت هوشمند توان خروجی دستگاه را بصورتی کنترل می کند که دقیقا بر روی درجه تنظیمی قرار بگیرد. در برخی از ترموستات‌ها تنظیم این پارامتر را می‌توان بر روی حالت اتوماتیک قرار داد. هم چنین به صورت دستی نیز می توان اقدام به تنظیم پارامتر مزبور پرداخت.

مزایای ترموستات‌های دیجیتال:

·         ترموستات‌های دیجیتال به صورت اتوماتیک دمای محیط را کنترل می‌کنند و قابلیت برنامه ریزی دارند. برخلاف ترموستات‌های آنالوگ و مکانیکی که دارای قابلیت برنامه‌ریزی نیستند.

·         ترموستات‌های دیجیتال در مصرف انرژی صرفه جویی می‌کنند. زیرا قادر به ذخیره انرژی بوده و از هدر رفتن انرژی جلوگیری می‌کند.

·         با ترموستات‌های دیجیتال دمای محیط را می‌توان تنظیم نمود.

·         ترموستات دیجیتال سبب می‌شود تا شما دمای مد نظرتان را هر وقت که نیاز داشتید، بررسی نمایید.

·         می‌توان به ترموستات دیجیتال برنامه هفتگی داد.

·         ترموستات دیجیتال دارای الگوریتم تطبیقی می باشد مثلا می‌توانید ترموستات را به گونه‌ای تنظیم کنید که هر صبح بر دما بر روی ۲۱ درجه سانتی‌گراد تنظیم شود.

مشخصات فنی ترموستات‌های دیجیتال:

ترموستات‌های دیجیتال قطعه متحرکی برای اندازه گیری و تنظیم دمای محیط ندارند.
در ترموستات‌های دیجیتال برای اندازه گیری دما از سنسورهای مختلف استفاده می‌شود.
در بعضی از انواع ترموستات های دیجیتال برای منبع قدرت از باتری استفاده می‌شود.
در بعضی دیگر از برندهای ترموستات‌های دیجیتال از مدارهای ۲۴ ولت برای منبع قدرت استفاده می‌شود.
ترموستات‌های دیجیتال دارای نمایشگر دما و تنظیمات مربوط به آن می‌باشند.
برخی ترموستات‌های دیجیتال ساعت تنظیم دما دارند که سبب صرفه جویی در مصرف انرژی و جلوگیری از هدر رفت آن می‌شود.

ترموستات الکتریکی :

ترموستات الکتریکی آنالوگ : ترموستات معمول مورد استفاده در بخاری های گازی با استفاده از سوپاپ الکتریکی در این دسته از ترموستات ها قرار می گیرد. مکانزیم مشابه این ترموستات همچنین در مشعل ، دیگ ، دیگ الکتریکی گرماساز برقی ، دستگاه قهوه ساز ، یخچال و … مورد استفاده قرار می گیرد.

ترموستات الکتریکی دیجیتال : در این نوع ترموستات ، تمامی بخش های متحرک و به نوعی مکانیکی حذف شده و در عوض از سنسورهای دیجیتال و آنالوگ استفاده شده است. همه ترموستات های این دسته دارای صفحه نمایشگر بوده که دمای محیط و همچنین تنظیمات نشان داده شده را نمایش می دهد. البته ترموستات های نسل جدید که به عنوان ترموستات هوشمند شناخته می شوند، علاوه بر موارد فوق دارای نمایشگر ساعت ، تاریخ و روز های هفتگی می باشند که این امکان را به کاربر می دهد که جهت تنظیم دمای هرچه بهتر برنامه روزانه برای ترموستات تعیین کند.

جمع بندی

بنابراین ترموستات دیجیتال نوعی از ترموستات است که سبب کنترل دمای محیط بر اساس میزان تعیین شده می‌شود. در واقع ترموستات دیجیتال دمای واقعی محیط را با دمای مطلوب معین شده مقایسه نموده و اگر دمای محیط بیش‌تر از دمای مطلوب باشد، با استفاده از تجهیزات کنترل کننده و هم چنین  سیستم سرمایشی که دارد نسبت به کاهش دمای محیط اقدام می‌کند. هم‌چنین اگر دمای محیط پایین‌تر از دمای مطلوب تعیین شده باشد، ترموستات دیجیتال با استفاده از سیستم گرمایشی خود نسبت به افزایش دما تا حد مطلوب اقدام می‌کند. بنابراین ترموستات دیجیتال به دلیل مزایایی هم‌چون قابلیت برنامه‌ریزی، صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کاهش هزینه‌های ناشی از مصرف انرژی و طراحی و ظاهری شیک دارای مشتریان زیادی بوده و از پرکاربردترین و متداول‌ترین انواع ترموستات‌های موجود در بازار است.