Termostato: o que é. Onde o termostato é usado?

REGULADOR MECÂNICO DE SALA

Um termostato mecânico de ambiente é um dispositivo que regula o funcionamento dos equipamentos climáticos, mantendo os parâmetros de temperatura definidos para o ambiente. Ele pode ser usado tanto para aquecer quanto para resfriar um apartamento ou casa.

A principal diferença entre termostatos mecânicos de ambiente e termostatos de outro tipo é que se trata de um dispositivo separado e completamente independente, geralmente feito na forma de um produto de fiação externa, destinado à instalação interna.

Simplificando, um termostato mecânico, dependendo do programa definido, ligando ou desligando determinados dispositivos de aquecimento ou resfriamento, mantém a temperatura necessária na sala.

A principal característica do termostato mecânico é a completa ausência de enchimento elétrico, ou seja, nenhuma energia é necessária para seu funcionamento, nem mesmo as baterias.

Como funciona um termostato mecânico, o que exatamente o permite medir a temperatura do ambiente ao seu redor e controlar aparelhos elétricos?

Termostato com defeito. O que eles são?

O termostato é uma parte importante. Ele pode falhar por vários motivos, entretanto, a corrosão é o mais comum.

Se o termostato estiver emperrado na posição totalmente fechada, em qualquer modo de condução em qualquer temperatura do ar, o motor pode superaquecer e até mesmo em um leve congelamento. Se o termostato estiver aberto, mas não completamente, o motor sobreaquece, mas ao mesmo tempo pode não "ferver", tudo depende dos modos em que o carro é operado.

Se a válvula do termostato "travar" em um estado totalmente aberto ou parcialmente aberto, o motor irá aquecer até sua temperatura operacional por um longo tempo e, no inverno, a temperatura operacional pode não ser atingida. Portanto, com um sistema de resfriamento funcionando e a uma temperatura do ar de zero grau, a unidade de potência deve aquecer até sua temperatura operacional durante o movimento em cinco a dez minutos. A temperatura do motor no estado semiaberto do termostato não subirá acima de setenta graus.

Como saber se um termostato está funcionando ou não?

É necessário aquecer o motor para que a seta da temperatura não atinja levemente a linha vermelha. Em seguida, desligue a unidade de alimentação, abra o capô e verifique a mangueira do radiador. A mangueira superior é fixada na parte superior do radiador e é uma mangueira de borracha preta com cerca de cinco centímetros de diâmetro. E encontre a mangueira inferior, que parece igual à superior.

Em seguida, toque nas mangueiras, mas com cuidado, pois podem estar quentes. Se o sensor de temperatura do motor mostrar que o motor esquentou, e ao mesmo tempo uma mangueira está quente e a outra fria, então muito provavelmente a válvula do termostato está fechada e o "resfriamento" não passa pelo radiador. Nesse caso, substitua o termostato por um novo.

Existe um "método popular" para testar o desempenho de um termostato. Então, a questão é colocar o termostato em uma vasilha com água em chamas, a uma temperatura de uns cem graus. Depois, olhe visualmente, se a válvula abre é porque é operário. E se não, este é um termostato que não funciona e troque-o por um novo. Este método exigirá a remoção do termostato do carro. Ao atualizar o termostato, descubra a temperatura de abertura da válvula. O fato é que ele pode variar em uma ampla faixa para diferentes termostatos.E como você entendeu pelo que foi dito, é impossível colocar um termostato com temperatura alta ao abri-lo, pois neste caso o motor pode superaquecer.

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PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO DO TERMOSTATO MECÂNICO

Um termostato mecânico é um dispositivo que reflete perfeitamente o princípio - “Tudo que é engenhoso é simples!”. Com toda a diferença de designs e componentes utilizados, existe um único princípio no funcionamento dos termóstatos mecânicos, nomeadamente a capacidade de alguns materiais e substâncias, em função da temperatura, alterarem as suas propriedades mecânicas.

Como exemplo cotidiano, familiar a todos, que explicaria o princípio de funcionamento de um termostato mecânico, podemos citar um termômetro de mercúrio comum, com o qual medimos a temperatura corporal.

O mercúrio contido dentro do termômetro aumenta de volume com o aumento da temperatura e entra no capilar graduado, mostrando assim a temperatura exata.

Praticamente os mesmos processos ocorrem em um termostato mecânico, a única diferença é que uma mudança na temperatura para um determinado nível, que é indicada por nós separadamente com uma roda reguladora, inicia certos processos, na maioria das vezes fecha ou interrompe um circuito elétrico, assim ligar ou desligar dispositivos de aquecimento.

Para deixar mais claro como tudo funciona, vamos dar uma olhada no projeto de um termostato mecânico padrão para ambientes.

Tipos de termostatos

Com base no princípio de funcionamento, os termostatos são divididos em dois tipos:

mecânico;
eletrônico.

Por sua vez, cada tipo é subdividido em subespécies.

Termostatos mecânicos

Nos termostatos mecânicos, são utilizados sensores com diferentes tecnologias de acionamento, mas todos baseados no mesmo princípio. Para entender como um termostato mecânico funciona, deve-se prestar atenção às propriedades físicas de muitas substâncias para expandir quando aquecido e contrair quando resfriado (água é uma exceção notável, expandindo quando resfriado). Os termostatos mecânicos usam esta propriedade chamada expansão térmica.

Termostato mecânico

Placas bimetálicas

O princípio de funcionamento do termostato, o mais comumente utilizado, é utilizar uma placa de duas tiras de metais diferentes, aparafusadas uma à outra.

Ligar e desligar o termostato bimetálico:

A unidade externa do dispositivo permite definir a temperatura na qual ele liga e desliga;
O dial do disco é conectado por meio de um circuito a um sensor de temperatura - uma placa bimetálica que fecha e abre um circuito elétrico, dependendo da maior ou menor curvatura;
Uma tira bimetálica é composta de diferentes metais unidos;
Um metal se expande menos do que o outro quando aquecido; portanto, a placa dobra para dentro quando a temperatura aumenta;
A placa faz parte de um circuito elétrico, então quando a tira está fria ela fica reta e o circuito é fechado. O sistema está ligado e aquecendo. Quando aquecida a uma determinada temperatura, a placa dobra e quebra a corrente. O circuito está desativado.

O trabalho da placa bimetálica

Importante! Como a placa leva tempo para expandir e contrair, o sensor tem uma inércia de resposta.

Sensores de gás

Devido à lenta reação dos metais às mudanças de temperatura, designs alternativos de termostatos foram desenvolvidos. Um deles é o uso de um fole cheio de gás entre um par de discos de metal. A grande área de superfície desses discos permite que eles reajam rapidamente ao calor. Além disso, eles são resilientes e têm sulcos.

Termostato mecânico com sensor a gás

Conforme a temperatura aumenta, o gás no espaço do disco se expande e separa os discos.Nesse caso, o que está dentro, pressiona o microinterruptor no meio do termostato, abrindo o circuito. O aquecimento pára;
Quando a temperatura cai, o gás se contrai, novamente trazendo os discos mais próximos uns dos outros. O disco interno se afasta do microinterruptor. O contato fecha, incluindo aquecimento.

Termostatos a gás são usados para sistemas de aquecimento em residências, eles eram usados em modelos de carros mais antigos. Às vezes, eles não usam gases, mas líquidos voláteis com baixo ponto de ebulição. Por exemplo, álcool diluído.

Importante! A composição química específica dos líquidos é selecionada com base na faixa de temperaturas controladas.

Termostatos de cera

Este tipo de termostato tem uma câmara selada com uma rolha de cera e uma haste de metal livre dentro. Conforme a temperatura sobe, a cera derrete, se expande e empurra a haste para fora da câmara. Ao mesmo tempo, a haste atua para ligar e desligar o circuito elétrico. A mola retorna o mecanismo ao seu lugar quando a cera esfria.

Dispositivo termostato de cera

Termostatos de cera são usados em sistemas de controle de resfriamento de motores automotivos, torneiras, etc. O termostato de design simples é adequado para as condições adversas dentro do motor e é altamente confiável.

As válvulas são instaladas em radiadores de aquecimento central, onde termostatos de cera são freqüentemente usados. Quando o radiador aquece até um determinado nível, os reguladores de cera reduzem o fluxo de água através do radiador.

Termostatos eletrônicos

Um termostato digital é uma versão eletrônica de um termostato mecânico. Em vez de um sensor mecânico, um termistor pode ser instalado - um resistor que muda sua resistência em relação à temperatura, ou um termopar. O sinal entra no módulo eletrônico, onde é processado, e a partir dele são enviados comandos para ligar e desligar o aquecimento ou resfriamento. A vantagem do termostato eletrônico é o controle mais preciso da temperatura.

Os controladores digitais são:

Não programável. Dispositivos com um conjunto simples de funções, com display digital e botões de controle para ajuste do valor de temperatura selecionado;
Programável. Dispositivos de minicomputador que permitem definir os dias da semana, horas, manutenção temporária de temperatura, substituição manual, etc .;

Termostato programável

Sem fio. Com o desenvolvimento da tecnologia moderna, os dispositivos termostáticos tornaram-se "mais inteligentes" e livres de fios. Esses dispositivos são conectados por meio de vários portais sem fio, como WiFi ou Bluetooth. O mais comum é a conexão sem fio. Nessas conexões, a eficiência das conexões é aumentada e os problemas associados à fiação são removidos.

Algumas funcionalidades adicionais de dispositivos eletrônicos:

Integração de contatos de janela para redução de temperatura com janelas abertas;
Coordenação do trabalho de diversos radiadores;
Montagem separada de sensores de medição em um local ideal;
Controle remoto do sistema por telefone, internet ou smartphone. A uma distância considerável de casa, você sempre pode fazer ajustes nas configurações;
Alarme se a temperatura estiver muito baixa ou alta. Se desejar, o proprietário recebe uma mensagem de e-mail;
Integração de alarmes para detectores de fumaça e detectores de estouro de tubulação.

Além disso, a última geração de termostatos sem fio tem uma aparência elegante e moderna. Eles podem fornecer relatórios de energia detalhados e um sistema de controle de voz está disponível.

Termostato sem fio

Termostatos de zona dupla

O termóstato de zona dupla permite controlar em simultâneo diferentes sistemas de aquecimento e realizar a programação de duas habitações (por exemplo, um quarto e uma cozinha, uma sala e um hall de entrada). É possível definir diferentes níveis de temperatura desejada em cada cômodo ou área da casa.

O modelo do dispositivo geralmente contém vários programas gravados, você pode fazer suas próprias correções. A faixa de temperatura comumente usada é de 7 a 30 graus. A etapa de regulação é meio grau.

O termostato de duas zonas é adequado para quase todos os tipos de aquecimento: piso e teto elétricos, radiadores a gás com água e outros sistemas.

O dispositivo consiste em vários elementos:

módulo programável eletrônico;
sensores de temperatura;

Os sensores devem ser instalados em locais livres de correntes de ar e luz solar direta, que podem distorcer os dados transmitidos à unidade de controle eletrônico.

Além dos termostatos de duas zonas, existem termostatos de dois estágios usados, por exemplo, em instalações de ar condicionado, onde o controle automático é necessário em ciclos de frio e quente com uma zona morta intermediária. Consiste em um contato de comutação duplo eletricamente. Também pode ser usado para controle de temperatura convencional usando um contato.

Dispositivo de termostato mecânico

O principal elemento estrutural de quase todos os termostatos mecânicos de ambiente é uma membrana de gás. Aliás, é por isso que eles costumam ser chamados de termostatos de membrana.

O gás especial dentro da membrana, quando a temperatura muda, muda seu volume, afetando as paredes da membrana. Que, na troca, acionam o mecanismo de fechamento ou abertura do circuito elétrico que alimenta o sistema de aquecimento ou resfriamento.

A escolha desse método de dispositivo para um termostato ambiente se deve à possibilidade de organizar uma forma simples de ajustar sua temperatura de resposta, bem como ao fato de o dispositivo responder precisamente às mudanças na temperatura do ar, e não na superfície, que é mais importante em sistemas de aquecimento e resfriamento. Portanto, por exemplo, para aquecimento por piso radiante, é mais sensato usar termostatos líquidos mecânicos com um sensor remoto.

O ajuste da temperatura de resposta de um termostato de membrana é feito por meio de uma roda de controle com escala, que é conectada ao mecanismo de membrana. Girando a roda, aproximamos ou afastamos as paredes da membrana do mecanismo de controle, alterando assim a temperatura na qual o circuito elétrico será fechado ou aberto. Em outras palavras, se o mecanismo de disparo está mais próximo da parede da membrana, então o gás localizado nele precisa alterar ligeiramente o volume para que ele seja disparado; consequentemente, uma temperatura mais baixa é necessária e vice-versa. É assim que funciona a roda de ajuste.

Vejamos exatamente como você pode aplicar um termostato mecânico ao sistema de aquecimento de uma casa ou apartamento.

O termostato é um equipamento de laboratório popular

Um termostato de laboratório é um dispositivo que serve para manter uma temperatura constante em uma câmara ou recipiente por um determinado tempo, independente da temperatura ambiente. É procurado em laboratórios de vários perfis: químico, médico, biológico, pesquisa, teste, produção. Os termostatos são usados na indústria e na agricultura, em microbiologia e genética, bacteriologia e farmacêutica, nos laboratórios de clínicas comuns e nos maiores centros científicos. Em muitos estudos, o termostato é uma peça crítica do equipamento que não pode ser dispensada.

Classificação dos termostatos

Os termostatos estão disponíveis em diferentes designs, funções e volumes.Na maioria das vezes, eles são geralmente classificados de acordo com o tipo de "portador de calor": - termostatos elétricos de ar seco; - líquido; - criogênico.

Termostato elétrico de ar seco - equipamento que fornece ar quente à câmara com a ajuda de uma bomba. Os ventiladores distribuem uniformemente por toda a câmara.

Um termostato criogênico é semelhante em design, com a diferença de que a bomba conduz o ar que entra na câmara não através do aquecedor, mas através dos tubos com o refrigerante circulante. Este tipo de termostato também é chamado de "termostato resfriado elétrico". Além do ar seco, os termostatos criogênicos são equipados com circulação de ar forçada para manter uma temperatura estável em qualquer ponto da câmara.

Os termostatos líquidos estão disponíveis em diferentes designs e para diferentes finalidades. A faixa de temperatura e a precisão do controle de temperatura dependem do tipo de transportador de calor usado. Os termostatos líquidos podem ser de aquecimento e resfriamento. Os mais convenientes são os termostatos com água destilada: é fácil de mudar, a viscosidade da água não muda com a mudança de temperatura; é possível obter precisão de controle de alta temperatura. A desvantagem dos termostatos de água destilada é uma faixa de temperatura relativamente estreita: de +5 ° С a +95 ° С. Na faixa mais ampla de temperaturas, um termostato líquido opera com um óleo de silicone especial: de -80 ° C a +350 ° C. Mas esse óleo é caro e precisa ser trocado com frequência, pois se oxida e polimeriza rapidamente. Ao operar em altas temperaturas, o aparelho requer ventilação de exaustão. Ao mesmo tempo, não se pode prescindir de um termostato a óleo, por exemplo, na verificação de termômetros com temperaturas de operação acima de 300 ° C.

Características de design de termostatos modernos

Os modernos aparelhos de controle de temperatura são dotados de controle microprocessado com conjunto de sensores, display de informações, cronômetro, sistema de segurança e alarme em caso de erros e emergências, janela de vidro (porta de vidro) e iluminação para monitoramento dos processos no câmara. O controle eletrônico fornece alta precisão de controle de temperatura - até centésimos de grau. A base de qualquer termostato moderno, independentemente do tipo e design, é uma câmara isolada termicamente que fornece isolamento confiável de objetos, amostras ou materiais colocados dentro do ambiente. A câmara, via de regra, é feita de aço inoxidável e contém diversos sensores para monitorar o processo. A câmara dos termostatos de ar seco deve ter ventiladores para uma distribuição uniforme do ar. Em dispositivos líquidos, a mistura de líquidos pode ser resolvida de diferentes maneiras.

As câmaras do termostato variam muito em volume.

Ao escolher um termostato, deve-se proceder a partir de seu volume, faixa de temperatura e precisão do controle de temperatura. Conveniência e condições operacionais, funcionalidade e custo também são importantes.

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Usando um termostato mecânico no aquecimento

Na maioria das vezes, termostatos mecânicos de ambiente são usados em casas de aquecimento, juntamente com caldeiras a gás. Os fabricantes, muitas vezes, no projeto de caldeiras, fornecem um diagrama de conexão por meio de um termostato mecânico. O dispositivo é instalado em uma interrupção no fio de alimentação que leva à caldeira e no caso em que a temperatura do ar na sala desça abaixo do valor limite definido, o circuito fecha e a caldeira a gás arranca, passando a aquecer a sala, mantendo a temperatura do refrigerante.

Os diagramas básicos para conectar um termostato mecânico ao aquecimento ou resfriamento são descritos em nosso artigo "Diagrama de fiação para um termostato mecânico"

Exatamente da mesma forma, os termostatos domésticos são conectados a qualquer aquecedor elétrico nos quartos, sejam aquecedores a óleo, aquecedores infravermelhos ou qualquer outro usado para aquecer o ar interno. Assim, o processo de aquecimento torna-se totalmente automatizado, exigindo quase nenhuma participação humana em seu trabalho, após o ajuste.

As possibilidades de utilização de termostatos mecânicos são inúmeras, mas simplesmente insubstituível na automação do aquecimento devido à sua despretensão e confiabilidade. E a simplicidade do design permite que os fabricantes produzam termostatos mecânicos para ambientes a um custo muito mais baixo do que os eletrônicos, o que é uma parte importante de sua popularidade com o consumidor.

Os principais tipos e recursos de termostatos

Diagrama de conexão do termostato.

Existem dois tipos principais de termostatos: piso de gás e líquido.

Um termostato de piso a gás, ao contrário de um tipo líquido, é mais sensível às mudanças no regime de temperatura do ambiente e tem uma vida útil mais longa - até 20 anos. O condensado de gás é usado como uma substância sensível ao calor.

Quanto à forma líquida, possui indicadores de temperatura mais precisos do que o do piso gasoso. Na maioria dos casos, a parafina é usada para preenchê-lo.

Também os termostatos são:

Sala analógica. Tal dispositivo permite que você mantenha continuamente o regime de temperatura selecionado. No entanto, suas capacidades técnicas são um tanto limitadas. O arranque e paragem, bem como a alteração dos parâmetros de funcionamento, ocorrem apenas de forma manual e excluem por completo a programação do sistema.
Sala digital. A instalação de dispositivos deste tipo amplia as capacidades de controle, o que reduz a carga no sistema de aquecimento. O termostato digital muda e mantém a temperatura de acordo com um programa predefinido. Além das funções mais simples ("conveniência" e "amortecimento"), permite ajustar o modo e alternar automaticamente até 4 vezes por dia.
Termostatos para um sistema adicional de "piso quente". Uma característica do funcionamento de tal sistema é a sua independência da temperatura do ar, e o ambiente é aquecido por outras instalações de aquecimento (convetor, radiador, etc.). Portanto, o funcionamento do termostato é fornecido por um sensor instalado no área do piso.

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Por vezes, não é possível ou é tecnicamente difícil regular o funcionamento do sistema de aquecimento da forma habitual. Tal situação pode surgir durante a reconstrução de objetos ou no caso de instalação adicional de dispositivos de aquecimento. Portanto, o controle ideal do fornecimento de calor neste caso é a instalação de um termostato com um método de controle sem fio.

Selecionando um termostato mecânico (termostato)

Atualmente, existem muitos fabricantes de termostatos mecânicos, existem modelos e marcas famosas, mas, na maioria das vezes, à venda você encontrará nomes desconhecidos, desconhecidos. Na minha prática, usei um grande número de termostatos mecânicos diferentes e posso aconselhar o seguinte:

- Ao escolher, preste atenção à potência máxima de comutação. Se estiver escrito que o termostato é de 10 Amperes, será possível conectar uma carga de no máximo 2,2-2,3 kW a ele. Termostatos com mais de 3,6 kW de potência conectada são raros. Se precisar conectar mais potência, terá que usar um contator, conforme o diagrama de conexão, link que dei um pouco mais alto.

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Se precisar de conselhos sobre como escolher um modelo de termostato mecânico - escreva nos comentários, tentarei ajudar com conselhos!

Classificação

Os termostatos podem ser classificados de acordo com sua faixa de temperatura operacional:

Termostatos de alta temperatura (300-1200 ° C);
Termostatos de média temperatura (60-500 ° C);
Termostatos de baixa temperatura (menos de −60 ° C (200 K)) - criostatos.

Os termostatos podem ser classificados de acordo com o fluido de trabalho (transportador de calor):

Ar;
Líquido;
Sólido (geralmente são usados elementos Peltier e cera).

Os termostatos podem ser classificados de acordo com a precisão da temperatura:

5-10 graus e pior, como regra, é alcançado sem agitação, devido à convecção natural;
1-2 graus (boa estabilidade térmica para ar, muito medíocre para líquido), geralmente com agitação;
0,1 graus (estabilidade térmica muito boa para o ar [1], ao nível das melhores amostras, média para o líquido);
0,01 graus (via de regra, consegue-se em termostatos líquidos de design especial [2]), é praticamente impossível obter em um termostato de ar com ventilador.

Os termostatos podem ser classificados por área e aplicação:

Termostatos industriais; termostatos aéreos;
termostatos de imersão;

Termostatos de ambiente.