サーモスタットガイド

「サーモスタット」とは？

身近なところでは、暖房システムの監視・制御に使われています。

これらの製品の基本的な機能は、設置された建物の中で、設定温度や目標温度を維持することです。これは、周囲の暖房、空調、給湯の制御でもあります。言い換えれば、環境内の現在の温度と望ましい温度との間のギャップを埋めるために動作します。

温度の変化に対応して、一定の温度まで下がったら暖房を入れ、部屋が十分に暖かくなったら暖房を切るように設定することができます。また、サーモスタットは、設定された時間に暖房システムをオン/オフするように単純に設定することもできます。システムボイラの上に直接設置したり、壁に取り付けたりと、さまざまな場所に設置することができます。

サーモスタットの仕組み

サーモスタットの仕組みを見てみましょう。最近では電子式が主流ですが、古い機種では電気機械式のものもあります。

デジタルサーモスタットとも呼ばれる電子式サーモスタットは、センサーで周囲の温度を検知し、内蔵のプロセッサーがプログラムやユーザーの設定に応じて反応します。現在のほとんどのモデルにはWi-Fiアクセスが搭載されており、ウェブやモバイルデバイスを介して遠隔地から暖房の設定を行うことができます。

一方、電気機械式モデルでは、金属ストリップやコイルが温度変化に反応して膨張し、暖房のオン/オフをデバイスに通知します。電気機械式モデルには、アナログ式のダイヤルがあり、ユーザーはこれを見て設定を行います。

従来のモデルでは、温度変化に応じて傾く水銀瓶を使用していましたが、現在ではほとんど使用されていません。

いずれの場合も、サーモスタットはボイラーシステムやラジエーターに接続され、これらを作動・停止・調整して、ユーザーが定義した建物全体の温度を一定に保ちます。また、サーモスタットは、必要に応じてエアコンのスイッチを入れたり切ったりすることもできます。

サーモスタットはあまり頻繁に調整すると、エネルギーを不必要に消費してしまいます。

サーモスタットの種類

一般的な機器と同様に、サーモスタットにもさまざまなデザインや構成があります。ここでは代表的なモデルをご紹介します。

スマートサーモスタット

スマートサーモスタットは、無線スマートデバイスのエコシステムである「IoT」の中で、人気のあるカテゴリーです。これらのデバイスは、インターネットに接続し、BluetoothやWi-Fiを介して相互に通信するため、コネクテッド・サーモスタットと呼ばれることもあります。

スマートサーモスタットシステムは、スマートフォンやタブレット、パソコンなどできめ細かな制御ができ、外出先でも設定が可能です。アプリを使ってスケジュールを設定したり、部屋を暖めたり空調することができます。特にスマートラジエーターとの組み合わせで効果を発揮します。

スマートサーモスタットアプリは、機械学習を用いて日々の動きや使用パターンを分析し、時間の経過とともに最適な冷暖房のスケジュールを生成します。その結果、エネルギーを大幅に節約し、二酸化炭素排出量を削減することができます。

また、スマートサーモスタットは、メンテナンスの必要性をオーナーに警告します。また、Apple Siri、Google Assistant、Amazon Echo/Alexaによる音声コントロールが標準装備となっているモデルもあります。

エンクロージャー・サーモスタット

エンクロージャー・サーモスタットは、制御盤などの電子機器やIT関連の特殊な環境で使用するために設計された小型モデルです。

最近のプロセッサや回路は、大量の熱を発生させます。エンクロージャー・サーモスタットは、主に冷却に焦点を当てており、これらの環境を調整して安全な温度を維持し、過度の熱、湿度、結露の蓄積を防ぐのに役立ちます。

代表的な製品は4種類です。

• 小型 - スペースが限られた電子機器に最適
• 機械式 - 制御盤や筐体の空気温度の制御に重点を置いています
• デュアル - 2つのサーモスタットを1つにまとめ、冷暖房をコントロールするタイプ
• 24 VDC - 24ボルトの電気負荷の転換に焦点を当てています

メカニカルサーモスタットとバイメタルサーモスタット

機械式サーモスタットには、2つの金属を貼り合わせたレバーが使われている。このレバーは、温度の変化に応じて異なる速度で伸縮します。温度が下がるとレバーの先端が固定された接点に当たり、暖房が作動します。温度が再び上昇すると、レバーは接点から離れ、ヒーターは停止します。

レバーが内蔵されていることから、有線式のサーモスタットはバイメタル式とも呼ばれています。機械式のサーモスタットは、センサーを搭載した電子式やスマート式に比べて精度が低く通常、正確な温度設定はできません。その代わり、ユーザーは範囲を指定します。ある部屋が理想的な温度よりも数度高いか低いか。

もはや最先端の技術ではないかもしれませんが、バイメタルや機械式のモデルは今でも活躍しています。安価で、HVACシステムやコントロールパネルなど、非常にシンプルなオンオフ装置を必要とする人には最適です。また、発電機に直接接続されている建物など、電力サージが発生しやすい環境にも適しています。一方、電子式のモデルは、電力サージによって大きなダメージを受けます。

KSDまたはKSD 301サーモスタットは、ボイラー、電気抵抗器、熱交換器などに使用されるミニチュア・バイメタル・サーモスタットです。

ヒステリシス・サーモスタットは、環境入力とHVACシステムが生成する応答との間にタイムラグを作るように設計された専門タイプです。この機能は、特定の気候や特定の時期、特に冷房と暖房の両方が同じシステムに接続されている場合に有効です。

サーモスタットのメリット

プログラム可能なサーモスタットには、いくつかのメリットがあります。特に重要なのは、建物や環境における冷暖房システムをコントロールできることです。

これらのシステムは、特定の時間帯や、温度の低下や上昇などの状況の変化に応じて、自動的に作動または停止させることができます。これにより、冷暖房機器は、オンとオフの二元的な鈍器ではなく、エネルギー効率の高い機器となり、電力とコストを節約することができます。わずか1度の小さな調整でも、長期的にはコストを大幅に削減することができます。また、二酸化炭素の排出量も最小限に抑えられます。

プログラム可能な技術と互換性のあるラジエーターバルブを使用すれば、人通りの多い場所に暖かさを集中させ、あまり訪れない場所を除くことが簡単にできます。これをゾーニング暖房と呼びます。