ترموستات

اگر قصد خواندن مقالات مرتبط با ترموستات را دارید :

مشاهده مقاالات مرتبط با ترموستات

 خیلی گرمتون شده؟ پس دوست دارید خنک شوید. خیلی سردتون شده؟ شما باید گرم شوید. بدن­های ما مکانیسم­ های شگفت ­انگیز و خود تنظیم ­کننده­ای هستند که می­توانند به طور مداوم تنظیم گشته تا دمای آنها در حدود 37 درجه سانتیگراد (98.6 درجه فارنهایت) حفظ شود. اما بقیه در دنیا آن چنان مفید نیستند. اگر می­خواهیم دمای منازل ما کم و بیش ثابت نگه داشته شود، باید سوئیچ بخاری­های خود را روشن یا خاموش نگه داریم- یا به جای آن، برای انجام این کار برای ما، به وسایل هوشمندی به نام ترموستات متکی باشیم. آنها چیستند و چگونه کار می­کنند؟ بیایید نگاهی به درون آنها بیندازیم!

عکس: یک ترموستات مکانیکی ساده هانیول که روی یک دیوار نصب شده است. این یکی با درجه سانتیگراد مشخص شده است. پس از تنظیم دما، فرض بر این است که ترموستات در صورت لزوم، گرمایش را روشن و خاموش کند تا اتاق کم و بیش تا همان اندازه گرم بماند. در عمل، ترموستاتی مانند این در یک درجه واحد روشن و خاموش نمی­شود بلکه در محدوده کوچکی از درجه حرارت در هر دو طرف از مقدار تعیین شده شما، عمل می­کند.

ترموستات چیست؟

ممکن است برای کنترل سیستم گرمایش، بر روی یکی از دیوارهای خانه خود کنترل دما داشته باشید، ولی اگرچه احتمالا با درجه، مشخص شده باشد، اما دماسنج نیست. به آن ترموستات می­گویند، کلمه­ای مدرن مبتنی بر دو کلمه یونان باستان: ترمو (به معنی گرما) و استاتوس (که به معنای ایستادن است و با کلماتی مانند stasis حالت سکون، status quo وضع موجود و static ایستا مرتبط است – که به معنای در یک حالت ماندن است). فقط از روی نام آن می­توانیم بگوییم که ترموستات چیزی است که “همان گرما را حفظ می­کند”: وقتی خانه ما خیلی سرد باشد، ترموستات گرمایش را روشن کرده تا همه چیز به سرعت گرم شود؛ پس از رسیدن دما به سطح تعیین شده، ترموستات گرمایش را خاموش می­کند تا کلافه نشویم.

اجازه دهید تا تفاوت را مشخص کنیم: دماسنج چیزی است که دما را  اندازه­گیری می­کند؛ ترموستات وسیله­ ای است که سعی در حفظ درجه حرارت دارد (تقریباً همان را حفظ می­کند).

عکس: ترموستات الکترونیکی اتاق که میزان دمای دیجیتالی خوانده شده (22.9 درجه سانتیگراد) را نشان می­دهد. این یکی، کمی متفاوت­تر از مدل مکانیکی موجود در عکس بالا عمل می­کند. صفحه نمایش بخشی از یک برنامه گرمای مرکزی با یک دماسنج داخلی است که مرتب دمای اتاق را اندازه­گیری می­نماید، سپس گرمایش را روشن و خاموش می­کند تا دما را در حدود 1 درجه سانتیگراد از دمای تعیین شده توسط شما حفظ کند.

ترموستات چگونه کار می­کند

بنابراین یک ترموستات چگونه کار می­کند؟ بیشتر اشیاء هنگام گرم شدن بزرگتر و زمان سرد شدن کوچکتر می­شوند (آب یک استثنای قابل توجه است: وقتی گرم ­شود و هم هنگامی که یخ بزند منبسط می­شود). ترموستات­های مکانیکی از این ایده (که به آن انبساط حرارتی گفته می­شود) برای روشن و خاموش کردن یک مدار الکتریکی استفاده می­کنند. در دو نوع متداول­تر از نوارهای بی­متال و کیسه­های گازی استفاده می­شود.

نوارهای بی­متال

یک ترموستات سنتی دارای دو قطعه فلز مختلف است که به هم چسبیده­اند تا چیزی را که نوار بی­متال (یا نوار دو فلزی)  نامیده می­شود تشکیل دهند. نوار به عنوان پلی در یک مدار الکتریکی متصل به سیستم گرمایش شما کار می­کند. به طور معمول زمانی که “پل پایین باشد”، نوار از طریق مدار، الکتریسیته را منتقل نموده، و گرمایش روشن است. وقتی نوار داغ شود، یکی از فلزات بیش از دیگری منبسط شده، بنابراین کل نوار به آرامی خم می­شود. سرانجام  آنقدر خم گشته تا مدار قطع شود. “پل بالا رفته”، بلافاصله برق خاموش شده، گرمایش قطع می­شود و اتاق شروع به خنک شدن می­کند.

اما پس از آن چه اتفاقی می­افتد؟ با سرد شدن اتاق، نوار نیز خنک شده و به شکل اولیه برمی­گردد. دیر یا زود، دوباره به مدار باز گشته و باعث می­شود الکتریسیته دوباره جریان یابد، بنابراین گرمایش دوباره روشن می­شود. با تنظیم درجه حرارت، دمایی را که در آن مدار روشن و خاموش می­شود را تغییر می­دهید. از آنجا که ابساط و انقباض نوار فلزی طول می­کشد، گرمایش به صورت ثابت هر چند ثانیه روشن و خاموش نمی­شود، که کاری بیهوده بوده (و کاملا آزاردهنده است)؛ بسته به اینکه خانه شما چقدر خوب عایق شده، و هوای بیرون چقدر سرد باشد، ممکن است یک ساعت یا بیشتر طول بکشد تا ترموستات پس از خاموش شدن، دوباره روشن شود.

مهندس برق دکتر ری فرانکو تعدادی عکس عالی از ترموستات­های با نوار بی­متال گردآوری کرده که دقیقا نحوه عملکرد آنها را نشان می­دهد.

چگونه یک ترموستات بی­متال روشن و خاموش می­شود

1. صفحه مدرج خارجی به شما امکان می­دهد تا دمایی را که در آن ترموستات روشن و خاموش می­شود تنظیم نمایید.
2. صفحه مدرج از طریق یک مدار به حسگر دما متصل شده است (یک نوار بی متال، که در اینجا به رنگ قرمز و آبی نشان داده شده است)، که با خمش بیشتر یا کمتر، یک مدار الکتریکی را روشن و خاموش می­کند.
3. نوار بی­متال (“دو فلزی”) از دو نوار فلزی جداگانه ساخته شده که به هم چسبیده­اند: یک تکه برنج (آبی) به یک قطعه آهن (قرمز) متصل شده است.
4. آهن در اثر گرما، کمتر از برنج منبسط می­شود، بنابراین با افزایش دما، نوار بی­متال به سمت داخل خم می­گردد.
5. نوار بی­متال بخشی از یک مدار الکتریکی (مسیر خاکستری) را تشکیل می­دهد. وقتی نوار خنک است، راست بوده، بنابراین به عنوان پلی عمل می­کند که از طریق آن می­توان برق جریان می­یابد. مدار روشن است و گرمایش نیز انجام می­شود. هنگامی که نوار گرمتر شود، خم شده و مدار قطع می­گردد، بنابراین هیچ الکتریسیته­ای نمی­تواند عبور کند. اکنون مدار خاموش است.

کیسه ­های پر از گاز

مشکلی که در نوارهای بی­متال وجود دارد این است که گرم شدن یا خنک شدن آنها مدت زمان زیادی طول می­کشد، بنابراین نسبت به تغییرات دما واکنش سریع ندارند. طرح جایگزین ترموستات که تغییرات دما را با سرعت بیشتری حس نماید استفاده از یک جفت صفحه فلزی با کیسه­های پر از گاز مابین آنها است. دیسک­ها سطح بزرگی دارند بنابراین به سرعت در برابر گرما واکنش نشان داده و موج­دار می­شوند (در آنها شیارهایی وجود دارد) تا فنری و انعطاف­پذیر گردند. وقتی اتاق گرم شود، گاز موجود در کیسه­ها منبسط گشته و دیسک­ها را از هم جدا می­کند.

دیسک داخلی به یک میکروسوئیج در وسط ترموستات فشار آورده و باعث خاموش شدن مدار الکتریکی (و گرمایش) می­شود. با خنک شدن اتاق، گاز در کیسه­ها منقبض شده و دیسک­های فلزی به طرف هم برمی­گردند. دیسک داخلی از میکروسوئیچ جدا شده، مدار الکتریکی برقرار  و مجدداً گرمایش روشن می­گردد. شما می­توانید ترموستات­های موج­دار کیسه­ای را در سایر کاربردها (به عنوان مثال، اتومبیل­های قدیمی) نیز پیدا کنید، که به جای گاز، گاهی اوقات با یک مایع فرار (نقطه جوش پایین) مانند الکل رقیق شده پر شده­اند. مواد شیمیایی صحیح موجود در آن، بستگی به طیف وسیعی از دماهایی دارد که بر اساس آن باید عمل کنند.

عکس: یک ترموستات هانیول (همان که در عکس بالایی است، و در اینجا بدون جعبه از دو زاویه مختلف نشان داده شده است) دما را با یک جفت صفحه فلزی، که با یک کیسه پر از گاز از هم جدا شده­اند، با اعمال فشار به یک میکروسوئیچ، تنظیم می­کند. با چرخاندن صفحه مدرج درجه حرارت، دیسک­ها به میکروسوئیچ موجود در مرکز، نزدیک یا از آن دور می شوند. این بدان معناست که فشار گاز برای روشن یا خاموش کردن برق باید کمتر و بیشتر منبسط شده – و با افزایش موثر درجه حرارت، در آن درجه (و دمای اتاق) سوئیچ عمل کند.

ترموستات­ های مومی

با جمع­بندی آنچه تا کنون فهمیده­ایم، می­بینید که در همه ترموستات­های مکانیکی (همه آنهایی که غیرالکترونیکی هستند) از موادی استفاده می­شود که با افزایش دما، تغییر اندازه یا شکل می­دهند. بنابراین ترموستات­های بی­متال به انبساط فلزات بر اثر گرما متکی بوده، در حالی که در کیسه­های گازی با استفاده از انبساط گازها عمل می­کنند. در برخی ترموستات­ها فراتر رفته و از تغییر حالت ماده از مایع به گاز استفاده می­شود. ترموستات­های مومی احتمالا متداول­ترین نمونه است – و آنها را در شیرهای رادیاتور خانگی، موتور اتومبیل­ها و دوش­های مخلوط پیدا خواهید نمود. در آنها از کمی موم در داخل محفظه­ای آب­بندی شده استفاده می­گردد. با تغییر دما، موم ذوب شده (از حالت جامد به مایع تغییر می­کند)، بسیار منبسط شده و میله­ای را به بیرون از محفظه، فشار داده تا چیزی را روشن یا خاموش کند (به کار انداختن سیستم خنک کننده موتور در اتومبیل یا تنظیم مخلوط آب گرم و سرد در دوش برای اطمینان از این که بدن شما مانند خرچنگ تاول نزند). ترموستات­های مومی در شرایط حاد درون موتور وسیله نقلیه، مطمئن­تر و ماندگارترند.

عکس: چگونه یک ترموستات مومی کار می­کند. موم (آبی) درون یک محفظه آب­بندی شده (خاکستری) قرار دارد که حاوی یک سوزن فلزی (نقره) است. با افزایش دما، موم ذوب شده، منبسط می­شود و میله را به بیرون از محفظه فشار می­دهد (فلش­های زرد). میله در حال بیرون آمدن، هر دستگاهی را که ترموستات کنترل می­کند روشن یا خاموش می­سازد. با پایین آمدن دما، یک فنر (در اینجا نشان داده نشده است) دوباره تمام مکانیسم را به عقب فشار می­دهد.

عکس: این قسمت داخل کنترل دوش مخلوط است، که نشان می­دهد یک ترموستات مومی در واقع چگونه است. سیلندر کوچک سیاه در وسط، ترموستات مومی است، که برای تنظیم آب گرم و سرد، به داخل و خارج حرکت کرده، و آب مخلوطی ( که از سر دوش بیرون می ریزد) را در دمای کمابیش ثابت نگه می­دارد. این عکس فنری را نشان می­دهد که با پایین آمدن دما، ترموستات مومی را به عقب فشار داده و ترموستات مومی دوباره منقبض می­شود.

شیرهای ترموستاتیک رادیاتور

در شیر­های حرارتی که در رادیاتورهای گرمایش مرکزی قرار دارند معمولا از ترموستات مومی استفاده می­شود. هنگامی که رادیاتورها به میزان تعیین­شده توسط شما گرم شوند، شیرهای مومی منبسط شده و جریان آب را از طریق رادیاتور کاهش می­دهند تا اینکه درجه حرارت دوباره کاهش یابد. شیرهایی مانند اینها، در ترکیب با ترموستات­های اتاقی، می­توانند خانه شما را از گرمای بیش از حد حفظ نمایند – و این یک روش خوب برای صرفه­جویی هم در مصرف انرژی و هم پول و انجام حداقل کار شما در مبارزه با گرم شدن کره زمین است.

ترموستات­های هوشمند متصل به اینترنت

بیشتر ما فقط نیم تا یک سوم وقت خود را در خانه می­گذرانیم: بقیه روز، یا در محل کار یا مسافرت هستیم. به طور معمول، ما یک برنامه­ریز یا ترموستات در خانه خواهیم داشت که با توجه به وقت روزانه یا دمای داخلی، گرمایش را روشن یا خاموش می­کند. اما در بهترین حالت، این یک سیستم ابتدایی است. به صورت پیش فرض، بسیاری از ما برای جلوگیری از سرد شدن خانه، فقط گرما را زیاد نموده، و باعث هدر رفتن مقدار زیادی انرژی و پول می­شویم. این مشکلی است که آخرین نسل ترموستات هوشمند برای حل آن طراحی شده است. آنها یاد می­گیرند که شما چگونه به صورت دستی در ساعات مختلف روز یا به طور متفاوت در طول هفته و آخر هفته، درجه حرارت را تغییر می­دهید، و آن را با مقادیر درجه حرارت و رطوبت مورد نظر، مقایسه نموده تا برنامه قابل اعتمادی درست کنند که بتوانند در آینده به طور خودکار از آن استفاده نمایند. آنها معمولا به شما این امکان را هم می­دهند تا با استفاده از یک برنامه ساده تلفن هوشمند، آنها را از راه دور برنامه­ریزی کرده تا به عنوان مثال، بتوانید درون قطار در مسیر خانه خود، گرما را زیاد کنید.

عکس: برنامه گوشی هوشمند معمولی که به یک ترموستات خانگی متصل است. این یکی توسط هیو ((British Gas در انگلیس تهیه شده است؛ رقبای دیگر سازنده، از شرکت­هایی مانند نست و هانیول می­باشند.

منبع

Thermostats

آخرین مقالات ترجمه شده درباره ترموستات

در این قسمت میتوانید تمامی مقاله های مرتبط با ترموستات را مشاهده کنید. جهت مطالعه بیشتر با کلیک بر روی هرکدام از مقاله ها ، به صفحه مقاله مربوطه منتقل میشوید.