Termostat – co to je, princip činnosti, typy, jak prodloužit životnost

U mnoha spotřebičů a domácích spotřebičů je termostat povinným prvkem. Jeho účelem je regulovat a udržovat teplotu v místnosti nebo jakémkoli zařízení. Díky modernímu vývoji a úpravám jsou termostaty široce používány v různých oblastech.

Pochopení vlastností různých typů termostatů, provozních principů a oblastí použití vám umožní kompetentně a pohodlně využívat možnosti tohoto nebo toho zařízení.

Role a aplikace

Termostat řídí teplotní podmínky různých zařízení pomocí řídicího systému. Každý den se používá v technice s různými funkcemi, jejichž provoz souvisí s chlazením nebo vytápěním. Termostat je v první řadě důležitý pro topné a klimatizační systémy a také domácí spotřebiče. Poskytuje snadné použití, protože není třeba nezávisle sledovat a konfigurovat jejich provoz a je dosaženo ekonomické spotřeby zdrojů.

V době svého vzniku byly termostaty používány pouze pro komplexní fyzikální výzkum, ale nyní se používají ve všech inovativních vývojech a také pro běžná zařízení používaná v každodenním životě. Provoz lednice, vyhřívaná podlaha, systém chlazení auta, směšovací komory – to vše je spojeno se změnami teplot, které jsou řízeny termostatem. Při nastavování požadovaných parametrů začne řídit provoz různých systémů a zařízení, která jsou poháněna elektřinou. Princip činnosti termostatu spočívá v tom, že jeho vnitřní nebo vnější čidlo analyzuje teplotu, a pokud je pod parametry zadanými uživatelem, mechanismus se aktivuje – a regulátor umožní zařízení přístup k napájení. Analogicky, pokud teplota začne překračovat nastavenou mez, přístup je ukončen.

Není tak potřeba neustále sledovat teplotu konkrétního zařízení a ani ji ručně nastavovat. Kromě toho, pokud zařízení nepracuje správně, dochází k přehřívání nebo podchlazení, což vede k poruchám a ztrátě času při nastavování. Termostat dělá provoz zařízení praktičtější, pohodlnější a bezpečnější, což vám umožňuje nakonfigurovat jej podle konkrétních přání a požadavků.

Základní pohledy

Termostat analyzuje teplotu v místnosti nebo zařízení a udržuje nastavenou úroveň vytápění nebo chlazení. Zařízení funguje pomocí vestavěného nebo externího senzoru. V závislosti na typu zařízení se mohou změnit nastavení a další charakteristiky.

Podle způsobu instalace se rozlišují stacionární, které se montují do zdi a připojují se k elektroinstalaci, a zásuvkové, které se zapojují přímo a lze je použít kdekoli v místnosti. Poslední jmenované jsou oblíbené díky snadné instalaci a obsluze.

V závislosti na oblasti použití mohou být termostaty průmyslové nebo pokojové (používané v každodenním životě).

Podle teplotního rozsahu, ve kterém termostaty pracují, se všechny typy dělí na vysoké teploty (300-1200 C), střední (60-500 C) a nízké (-60 C a méně), poslední jsou klasifikovány jako kryostaty. V závislosti na prováděných úkolech je vybráno zařízení s příslušným rozsahem.

Principy práce

Podle typu ovládání a principu činnosti se také termostaty dělí na několik typů.

Mechanické. Taková zařízení fungují bez použití elektřiny. Často se vyskytují v plynových sporákech a troubách, kde musí být teplota na stejné úrovni. Čidlo reaguje na dosažení požadovaného ohřevu a minimalizuje provozní režim zařízení a při poklesu indikátorů jej opět zvyšuje.

Nejběžnější typy snímačů používaných pro mechanický termostat jsou bimetalové desky a trubice plněné plynem.

Při použití bimetalových desek se práce provádějí podle následujícího principu. Vnější disk termostatu je připojen k teplotnímu čidlu – bimetalové desce. Je součástí elektrického obvodu, a když se ochladí, je v dopředném stavu a obvod je uzavřen. Při zahřívání se jeden kov roztahuje více než druhý, což způsobuje ohýbání desky. Tím se obvod přeruší a obvod se vypne.

K dispozici je možnost senzoru ve formě trubice naplněné plynem mezi dvěma kovovými disky. Jak teplota stoupá, plyn expanduje a vytlačuje disky. Oni zase stisknou spínač na termostatu a otevřou okruh, čímž zastaví topení. S klesající teplotou se plyn smršťuje a vše vrací do původní polohy.

Mechanický termostat je nejjednodušší, cenově dostupný a spolehlivý v provozu.

Elektromechanické. Tento termostat využívá vestavěné senzory a páry kontaktů. Takové termostaty se nacházejí v elektrických sporákech, pračkách, žehličkách a dalších zařízeních. Analogicky s mechanickým termostatem se používají bimetalové desky nebo plynem plněné trubice ve formě senzorů pro elektromechanický termostat. Se stoupající teplotou se deska ohýbá nebo se zvyšuje tlak plynu v trubici a tím dochází k uzavření kontaktních skupin. Po vychladnutí se vše vrátí do původní polohy. Tímto způsobem je řízena dodávka elektřiny.

Elektronický. Takové termostaty obsahují elektronický obvod, který se skládá ze senzoru, modulu, který zpracovává příkazy, a teploměru. Údaje o teplotě se zobrazují na monitoru.

Zařízení během provozu kontroluje teplotu kolem sebe v důsledku kolísání vodivosti snímače. Místo mechanického snímače je zde použit rezistor, který mění odpor se změnami teploty. Příkaz o tom jde do elektronického modulu, ten zpracuje informace a odešle zpět příkazy ke změně vytápění nebo chlazení.

Takové termostaty se používají pro klimatizace, topné systémy včetně podlahového vytápění atd. Elektronické termostaty jsou přesné a snadno se používají.

Ty se zase dělí na neprogramovatelné a programovatelné. V prvním případě je operační algoritmus neměnný. Řízení probíhá přenosem příkazů na instalovaná zařízení podle zadaných parametrů.

Programovatelná zařízení jsou složitějším systémem, který umožňuje nastavit změny teploty pro konkrétní hodiny a dny. Díky tomu si můžete vybrat konkrétní parametry regulace teploty, to však vyžaduje určité znalosti a dovednosti.

Počítačem řízený. Moderní termostaty používají high-tech senzory, které posílají příkazy k zapnutí a vypnutí prostřednictvím počítače.

Existují termostaty, ve kterých jsou instalovány SIM karty pro nastavení například topení z chytrého telefonu nebo přes internet. K dispozici je tedy dálkové ovládání, úprava teplotních režimů a neustálé sledování (v případě potřeby lze nastavit výstrahy a poskytovat energetické zprávy).

Kromě klasických termostatů existují i ​​dvouzónové termostaty. Umožňují současně ovládat různé spotřebiče v několika místnostech (například topný systém v ložnici a kuchyni). Teplotu je možné nastavit individuálně pro každou místnost.

Termostat si tedy můžete vybrat podle svých preferencí a v souladu s požadovanými úkoly.

Při instalaci termostatu by měla být čidla instalována v místech, kde není průvan nebo přímé sluneční světlo, a také mimo radiátory, protože to může ovlivnit správnou funkci.

Termostat ve vaší domácnosti vám umožní řídit teplotu vzduchu a správný provoz domácích spotřebičů, což usnadní tyto úkoly a šetří energii.

Chladicí systém je nezbytný pro dlouhý a efektivní provoz motoru. Termostat je relativně malé zařízení (asi 5 cm v průměru) instalované v chladicím systému pohonné jednotky mezi motorem a chladičem pro řízení jeho provozu.

Funkcí termostatu je zablokovat chladicí kapalinu v malém kruhu pro urychlení zahřátí motoru a následně nasměrovat chladicí kapalinu do velkého kruhu přes chladič, aby došlo k jeho ochlazení a udržení požadované teploty v různých provozních režimech motoru. Najít termostat v motorovém prostoru není těžké. Zařízení je zpravidla umístěno v místě výstupu chladicí kapaliny z válců nebo vedle čerpadla odstředivého čerpadla. V závislosti na modelu motoru, uspořádání motorového prostoru nebo konstrukčních prvcích chladicího systému však může být termostat umístěn na jiném místě, regulovaném konstrukcí pohonné jednotky. Konstrukční vlastnosti některých spalovacích motorů znamenají přítomnost dvou termostatů, z nichž jeden sleduje teplotu hlav válců a udržuje ji na stejné úrovni a druhý je zodpovědný za teplotu bloku válců. Tento systém se nazývá dvouokruhový, kvůli přítomnosti dvou různých, na sobě nezávislých, chladicích okruhů a používá se u přeplňovaných motorů. Zvláštnost dvouokruhového systému umožňuje urychlit proces zahřívání bloku válců a také mírně zvýšit výkon motoru díky intenzivnějšímu chlazení spalovacích komor, což vede k mírnému nasycení směsi.

<b>Princip fungování termostatu a jeho odrůd</b>

Činnost jakéhokoli termostatu je založena na termodynamické vlastnosti látek měnit svůj objem při změně teploty. Uvnitř zařízení je tepelně citlivá výplň, která se při zahřátí roztahuje.

Konstrukce termostatu je systém skládající se z pouzdra, válce s plnivem, hlavního ventilu (ventil s velkým kruhem), malého ventilu (ventil s malým kruhem), tyče a pružiny.

• Kapalina – jako plnivo se používá odpařující se kapalina, převážně směs etanolu a vodního destilátu v poměru 30/70, z čehož vyplývají další požadavky na utěsnění konstrukce, aby se zabránilo vzniku mikrotrhlin na stěnách válce.
• Pevné – plnivem je granulovaný krystalický ropný vosk s různými nečistotami, který může při zahřátí výrazně zvětšit objem, nevyžaduje další konstrukční prvky a používá se téměř ve všech moderních motorech.

Chladicí kapalina cirkuluje „malým kruhem“ – okruhem procházejícím uvnitř bloku válců. To zajišťuje maximální udržení tepla v systému a zvyšuje účinnost zahřívání motoru.

Poté, co se motor zahřeje a teplota chladicí kapaliny dosáhne hodnoty od 70 do 92°C (v závislosti na provedení termostatu), se válec zahřeje, vosková kulička uvnitř se začne tavit a zvětšovat objem. Těleso termostatu se začne pohybovat podél tyče, překonává odpor pružiny a současně mírně otevírá ventil „velkého kruhu“. Dráha nemrznoucí směsi se zvyšuje a z malého kruhu začíná procházet okruhem chladiče, kde dochází k procesu chlazení. Stupeň otevření ventilu velkého kruhu, stejně jako intenzita cirkulace nemrznoucí směsi, závisí na její teplotě a přímo ovlivňuje chlazení spalovacího motoru.

• Jednoventilový termostat je nejrozšířenější verzí termostatu mezi výrobci automobilů po celém světě, a to díky jednoduchosti a spolehlivosti provedení. Nachází se ve většině aut.
• Dvoustupňový termostat je v podstatě typ jednoventilového termostatu. Dvoustupňový termostat využívá přídavné talířové ventily s menší silou potřebnou k ovládání. Jeho účelem je jako první se v podmínkách vysokého tlaku ohřáté chladicí kapaliny rozjet a zatáhnout za ni velkou desku, čímž vznikne pomocná síla k otevření ventilu.
• 2ventilový termostat – dvouventilové řešení se konstrukčně odlišuje přítomností dalšího ventilu v tělese termostatu, který uzavírá malý okruh a je synchronizován s hlavním ventilem. Zatímco jeden z nich blokuje průtok chladicí kapaliny, druhý otevírá potřebný okruh pro její cirkulaci. Nejčastěji se dvouventilové termostaty nacházejí mezi výrobci automobilů v zemích bývalého SSSR;
• Elektronicky řízený termostat je vylepšená verze jednoventilového termostatu. Umožňuje efektivnější využití zdrojů motoru, aniž by se zvyšovalo jeho zatížení. Podle měření je při 110°C dosaženo maximálního výkonu spalovacího motoru. Běžné termostaty se však začnou otevírat a nutí chladicí kapalinu cirkulovat velkým okruhem při teplotách nad 85 °C, v důsledku čehož pohonná jednotka nikdy nedosáhne maximální účinnosti. Díky instalaci přídavného topného tělesa do náplně válců elektronická řídicí jednotka v závislosti na zatížení motoru a způsobu jeho použití přesněji určuje vhodnou teplotu tělesa a tím řídí práh pro start otevírání a zavírání termostatického ventilu. Použití takových zařízení umožňuje snížit spotřebu paliva a získat mírné zvýšení výkonu při nízkých rychlostech.

<b>Základní poruchy a jejich detekce</b>

• Ventil je neustále otevřený – chladicí kapalina cirkuluje velkým okruhem, čímž se prodlužuje doba zahřívání spalovacího motoru, spotřeba paliva a množství výfukových plynů vypouštěných do atmosféry. Nadměrně viskózní olej nemaže součásti v požadované míře a urychluje jejich ztrátu výkonnostních vlastností. Hlavní příznaky: zvýšená doba zahřívání motoru a zahřívání horní trubky chladiče, stejně jako situace, kdy v systému vytápění interiéru není teplý vzduch.
• Neustále uzavřený ventil znamená, že chladicí kapalina protéká malým okruhem a způsobuje přehřívání motoru. Hlavní znaky: zvýšení indikátoru t na palubní desce nad povolené limity, bez ohledu na to, jak motor běží.
• Ventil se otevírá/zavírá brzy/pozdě nebo se zcela neotevře/nezavře – chladicí kapalina proudí nerovnoměrně podél obrysů. Hlavní příznaky jsou podobné jako v prvních dvou případech, ale jsou méně intenzivní. Riziko přehřátí motoru při pozdním otevření ventilu termostatu je však stále poměrně vysoké.

<b>Doporučení pro prodloužení životnosti</b>

• Výměna termostatu v průměru jednou za 1 roku nebo každých 3.5 100000 km;
• Povinné propláchnutí chladicího systému před aktuální výměnou chladicí kapaliny;
• Pravidelná a včasná výměna chladicí kapaliny;
• Použití vysoce kvalitní chladicí kapaliny;
• Ředění koncentrované chladicí kapaliny je přípustné pouze destilovanou vodou, a to výhradně v poměrech uvedených na obalu.