ترموستات چیست (آشنایی با دماپا)
به ابزاری که می‌تواند دمای یک سیال، سیستم یا محیط را در یک محدوده ی مشخص ثابت نگه دارد؛ ترموستات یا دماپای می‌گویند. واژه ترموستات از دو واژه یونانی «ترمو» (thermo) به معنی گرما و «استات» (statos) به معنی ایستادن، ثابت ماندن تشکیل شده است. واژه ترموستات را می‌توان به معنی دما نگهدار ترجمه کرد.ترموستات‌ها در صنعت تأسیسات برودتی حرارتی برای کنترل دمای آب یا هوا با هر سیال دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی عمومی ترین دستگاه‌هایی هستند که جهت کنترل دما از ترموستات استفاده می‌کنند.
اولین ترموستات
اختراع اولین ترموستات توسط مخترع هلندی کورنلیس دربل در سال 1620 است. در حالی که انتظار دارید اولین ترموستات یا دماپا برای مدیریت دمای یک کوره باشد، این ترموستات بیشتر برای حل مشکل یک مرغداری بود. اولین ترموستات جیوه ای او برای تنظیم مطمئن دمای هوای داخل دستگاه جوجه کشی اختراع شد. و این آغاز تاریخ ترموستات بود!
200 سال بعد (1830)، شیمیدان اسکاتلندی، اندرو اوره، ترموستات دو فلزی را که برای گرم نگه داشتن دیگ‌های بخار استفاده می کرد، ثبت اختراع کرد. با افزایش دما، تیغه‌ی دو فلزی خم شده و در نهایت با رسیدن به دمای تنظیم شده، منبع انرژی را قطع کرد. متأسفانه، به همان اندازه که اختراع او عالی بود، ترموستات دو فلزی هرگز مورد توجه قرار نگرفت.
از آن زمان تا امروز ترموستات‌ها از لحاظ کارکرد، طراحی و ظاهر تغییرات زیادی کرده‌اند. از انواع ترموستات‌های مکانیکی فلزی و ترموستات‌های الکتریکی و الکترونیکی گرفته تا ترموستات لیزری که جدیدترین تکنولوژی ترموستات در حال حاضر در بازار عرضه می شود.
[ez-toc]
ترموستات چگونه کار می‌کند؟
از ویژگی مواد مختلف از جمله فلزات کاهش و افزایش حجم با تغییرات دمایی است. بطور کلی مواد با گرم و سرد شدن منبسط و منقبض می شوند. ترموستات‌ها با بهره گیری از همین اصل ساخته شده اند. ترموستات‌های مکانیکی می‌توانند با انقباض و انبساط خود یک مدار الکتریکی را قطع یا وصل کنند. ترموستات‌ها انواع مختلفی دارند که در زیر به آنها اشاره می کنیم.
انواع ترموستات
ترموستات‌ها به دو نوع کلی ترموستات های مکانیکی و دیجیتالی تقسیم بندی می‌شوند.
در نوع ترموستات‌های مکانیکی دو نوع ترموستات رایج وجود دارد:1- ترموستات با فلز بی‌متال که تشکیل شده از دو فلز مختلف، معمولا آهن و مس (Bimetallic Strip) 2- ترموستات‌های گازی (Gas-filled Bellows).
در نوع دیجیتالی می‌توان آنها را به دو مدل: 1- ترموستات قابل برنامه ریزی و ترموستات غیر قابل برنامه ریزی تقسیم بندی کرد. این ترموستات‌های دیجیتالی را از نظر دستوری به پالسی و ولتاژ مستقیم نیز تقسیم بندی کرد.
ترموستات های مکانیکی
نحوه کارکرد ترموستات فلزی: اگر فلزهای مس و آهن را روی یکدیگر بچسبانیم و به آنها حرارت دهیم. (فلز مس روی فلز آهن باشد)، مس افزایش حجم بیشتر نسبت به آهن دارد. در نتیجه این دو فلز چسبیده به هم به یک سمت خم کی شوند. این عمل می‌تواند یک سویچ الکتریکی را قطع یا وصل کند.
یکی از معایب ترموستات بی‌متال این است که فرایند گرم یا سرد شدن مدت زیادی طول می‌کشد و این ترموستات‌ها واکنش سریعی نسبت به تغییرات دما ندارند. یک طراحی جایگزین برای ترموستات‌ها این است که ترموستات تغیییرات دما را با یک جفت دیسک فلزی که گاز بین آنها پر شده سریع‌تر حس کند.
ترموستات‌های گازی
نحوه ی کارکرد ترموستات گازی: با افزایش دما، حجم گاز درون محفظه ی ترموستات زیاد شده و یک سویچ را قطع یا وصل می‌کند.
در کولرهای گازی معمولاً ترموستات بالای صفر استفاده می‌شود و معمولاً بین ۱۶ درجه سانتیگراد تا ۳۰ درجه سانتیگراد است.
وقتی اتاق گرم می‌شود، گاز درون مخزن منبسط شده و موجب بالا رفتن پیستون می‌شود. پیستون یک میکروسوئیچ را در میانه ترموستات جابه‌جا می‌کند. وظیفه این میکروسوئیچ قطع و وصل مدارالکتریکی است.
وقتی اتاق سرد شود، گاز درون صفحات منقبض شده و پیستون به سمت پایین جابه‌جا می‌شوند. پیستون از میکروسوئیچ دور می‌شود و مدار را قطع می کند. در برخی موارد این ترموستات‌ها با یک مایع فرّار (با نقطه جوش پایین) مانند الکل رقیق شده پر می‌شوند. مواد شیمیایی درون مخزن این ترموستات‌ها به دماهایی بستگی دارد که قرار است در آن عمل کنند.
در سردکننده‌های خانگی زمانی که ترموستات را بر روی درجه‌ی 6 می‌گذارید؛ با رسیدن دما به 6 درجه سانتی گراد، ترموستات فرمان قطع کمپرسور را صادر می‌کند. این امر باعث می شود تا یخچال فرآیند سرمایش را بی وقفه تکرار نکند. در صورتی که این فرآیند ادامه پیدا کنند ممکن است یخچال دچار یخ زدگی شود و مواد غذایی درون یخچال نیز خراب شوند.
در کولرهای گازی محدوده ی دمای کارکرد ترموستات ها بین 16 تا 30 درجه سانتیگراد می‌باشد. باید توجه داشت که این درجه بندی در کولرهای گازی به نسبت 10 عدد تقسیم شده است. و عدد 10 بالاترین درجه‌ی دمایی ترموستات ها می‌باشد.
ترموستات های دیجیتال
با پیشرفت تکنولوژی از ترموستات برای کنترل هوشمند دمای یک سیستم، محیط یا چند سیستم هماهنگ با یکدیگر استفاده می‌شود. سیستم دمای مطلوب را از کاربر دریافت می کند و با دمای محیط مقایسه می نماید. سپس با توجه به اختلاف دمایی که اندازه گیری کرده و دمایی که کاربر برای آن مشخص نموده، سیستم های سرمایشی و گرمایشی از قبیل فن کویل، داکت اسپلیت، پکیج و غیره را کنترل می کند.
ترموستات دیجیتال برای اندازه گیری دما از قطعه ای به نام ترمیستور Thermistor استفاده می کنند. در ساختار تمام ترموستات‌های دیجیتال یک یا چند سنسور وجود دارد. همچنین بعضی از این ترموستات‌های هوشمند، مجهز به سیستم‌های ارتباطی و سیستم هشدار دهنده هستند.
مزیت های ترموستات دیجیتال
ترموستات های دیجیتال ضمن دقت بالا در اندازه گیری دما و تنظیم دما، دارای مزیت قابلیت برنامه ریزی هستند. بطوری که می توان دمای یک محیط را بر اساس ماه‌های سال تنظیم کرد. تا دمای محیط در هر ماه از سال در محدوده ی مشخصی باشد. این مزیت در محیط‌های مسکونی باعث ذخیره انرژی و کاهش اتلاف انرژی می گردد.
