Máy sưởi điện hoạt động như thế nào? Hướng dẫn kiểm soát nhiệt dành cho nhà sản xuất

Bộ điều nhiệt là bộ phận đưa ra quyết định thầm lặng bên trong mỗi máy sưởi điện. Nó không tự tạo ra hơi ấm, tuy nhiên nếu không có nó, máy sưởi sẽ chạy liên tục hoặc không bao giờ khởi động đúng lúc. Việc hiểu cách hoạt động của bộ phận điều khiển nhỏ này sẽ giải thích rất nhiều về lý do tại sao máy sưởi có cảm giác ổn định, tại sao nó kêu tách và tại sao đôi khi căn phòng trôi qua con số trên mặt số.

Sau hơn bốn thập kỷ sản xuất máy sưởi điện cho người mua trên khắp Châu Âu, Châu Mỹ và Nhật Bản, chúng tôi đã chứng kiến những câu hỏi tương tự lặp đi lặp lại từ khách hàng, nhà phân phối và người dùng cuối. Câu trả lời đơn giản hơn hầu hết mọi người mong đợi.

Máy điều nhiệt bằng điện thực sự có tác dụng gì

Bộ điều nhiệt là một công tắc được điều khiển. Nó đo nhiệt độ xung quanh nó, so sánh số đọc đó với điểm đặt bạn đã chọn, sau đó mở hoặc đóng đường dẫn điện tới bộ phận làm nóng.

Khi nhiệt độ đo được giảm xuống dưới điểm đặt, bộ điều chỉnh nhiệt sẽ đóng mạch và phần tử nhận được nguồn điện. Các kỹ sư gọi đây là lời kêu gọi nhiệt. Khi nhiệt độ tăng trở lại trên mục tiêu, mạch sẽ mở và quá trình gia nhiệt dừng lại. Quạt có thể tiếp tục quay nhưng phần tử ở trạng thái không hoạt động.

Chu kỳ đó lặp lại cho đến khi thiết bị được bật nguồn. Bộ điều chỉnh nhiệt của lò sưởi không phải là bộ điều chỉnh độ sáng và thường không giảm công suất dần dần. Nó chỉ đơn giản là làm gián đoạn và khôi phục dòng điện, đồng thời khối lượng nhiệt của phần tử cộng với thể tích không khí trong phòng sẽ biến những gián đoạn đó thành một thứ gì đó thoải mái.

Vòng điều khiển ba bước: Nhận biết, So sánh, Chuyển đổi

Dù giá cả hay kiểu dáng ra sao, mọi bộ điều chỉnh nhiệt của máy sưởi đều thực hiện ba bước giống nhau theo cùng một thứ tự.

Bước 1: Cảm nhận không khí

Bộ điều nhiệt cơ học dựa trên một dải lưỡng kim, hai kim loại có tốc độ giãn nở khác nhau được liên kết với nhau. Khi không khí ấm lên, dải này cuộn tròn và đẩy một tiếp điểm điện ra xa nhau; khi không khí nguội đi, dải này duỗi thẳng và tiếp điểm lại đóng lại. Các thiết kế cũ hơn đôi khi sử dụng bầu mao quản kín chứa đầy chất lỏng hoặc khí. Chất lỏng nở ra thành ống thổi và di chuyển tiếp điểm, đó là lý do tại sao nhiều bộ tản nhiệt và máy nước nóng đổ đầy dầu vẫn sử dụng phương pháp này.

Bộ điều nhiệt điện tử sử dụng nhiệt điện trở, thường là loại NTC có điện trở giảm khi nhiệt độ tăng. Một bộ vi điều khiển nhỏ đọc sự thay đổi điện trở đó thông qua bộ chia điện áp và chuyển nó thành giá trị nhiệt độ. Vì không có gì chuyển động bên trong cảm biến nên cảm biến điện tử nhanh hơn và nhất quán hơn nhiều theo thời gian.

Bước 2: So sánh với điểm đặt

Trong một đơn vị cơ khí, việc so sánh được tích hợp vào phần cứng. Mặt số quay một cam làm thay đổi khoảng cách mà dải lưỡng kim phải di chuyển trước khi các tiếp điểm tách ra, do đó việc xoay mặt số sẽ thay đổi nhiệt độ chuyển đổi theo đúng nghĩa đen.

Trong một thiết bị điện tử, bộ vi điều khiển chạy một đoạn logic ngắn: giá trị đo được có thấp hơn mục tiêu không? Câu trả lời xác định liệu đầu ra vẫn ở mức cao hay giảm xuống mức thấp.

Bước 3: Chuyển tải

Các bộ phận làm nóng tạo ra dòng điện nghiêm trọng. Một lò sưởi 2000 W kéo khoảng 8,7 A ở 230 V và một tiếp điểm lưỡng kim có thể mang dòng điện đó trực tiếp, đó là phần lớn lý do tại sao các bộ điều nhiệt cơ học vẫn rẻ tiền như vậy. Nhược điểm là các điểm tiếp xúc hơi cong mỗi khi mở nên mòn dần.

Bộ điều khiển điện tử giữ dòng điện chính cách xa cảm biến. Bộ vi điều khiển điều khiển rơle hoặc triac và rơle là thành phần bạn nghe thấy tiếng tách. Các thiết kế tốt hơn sẽ thêm độ trễ ngắn trước khi cấp lại năng lượng cho phần tử, giúp kéo dài tuổi thọ của rơ-le và tránh chu kỳ ngắn nhanh chóng.

So sánh nhiệt kế cơ và điện tử

Cả hai dòng này vẫn đang được sản xuất vì chúng phù hợp với các sản phẩm và mức giá khác nhau. Bảng dưới đây tóm tắt điểm khác nhau giữa hai cách tiếp cận.

So sánh hai họ máy điều nhiệt thường thấy trong máy sưởi điện gia dụng.
tính năng	Cơ nhiệt	Bộ điều nhiệt điện tử
Yếu tố cảm biến	Dải lưỡng kim hoặc bóng mao dẫn	Nhiệt điện trở NTC hoặc cảm biến kỹ thuật số
Độ chính xác điển hình	Cộng hoặc trừ 2 đến 3 độ C	Cộng hoặc trừ 0,5 đến 1 độ C
Thiết bị chuyển mạch	Danh bạ mang dòng điện đầy tải	Rơle hoặc triac được điều khiển bởi vi điều khiển
Màn hình hiển thị, hẹn giờ, điều khiển từ xa	Không có sẵn	Tiêu chuẩn trên hầu hết các dòng máy hiện nay
Điểm hao mòn chính	Di chuyển danh bạ	Các tiếp điểm rơle, nơi sử dụng rơle
Ứng dụng điển hình	Quạt sưởi cơ bản, tản nhiệt dầu	Quạt sưởi PTC, máy sưởi treo tường và tháp

Độ trễ: Tại sao một căn phòng không bao giờ nằm chính xác trên con số

Máy sưởi không cắt ngay khi nó đạt đến điểm đặt và khởi động lại ngay khi nó giảm xuống dưới mức đó. Luôn có một khoảng cách, thường là từ một đến ba độ, giữa điểm tắt và điểm bật. Điều này được gọi là hiện tượng trễ hoặc dải chết và nó hoàn toàn có chủ ý.

Nếu không có băng tần đó, các liên hệ và rơle sẽ hoạt động liên tục hàng chục lần một giờ và không hoạt động trong một mùa giải. Sự dao động nhiệt độ nhỏ là cái giá phải trả cho tuổi thọ sử dụng lâu dài và đó là lý do khiến máy sưởi được thiết kế tốt mang lại cảm giác êm dịu hơn là giật giật.

Vị trí đặt cảm biến cũng quan trọng như thiết bị điện tử. Hầu hết các máy sưởi đều đặt cảm biến gần cửa hút gió để nó đọc được lượng không khí được hút vào thay vì không khí đã được thổi ra. Nếu thiết bị nằm trong luồng gió từ cửa ra vào, bên cạnh bộ tản nhiệt hoặc dưới ánh nắng trực tiếp, số đọc không còn biểu thị căn phòng nữa và bộ điều chỉnh nhiệt sẽ vượt quá hoặc không đạt mục tiêu.

Các phần tử PTC Thêm lớp tự điều chỉnh thứ hai

Nhiều máy sưởi hiện đại sử dụng các phần tử gốm PTC thay vì dây điện trở trần. Điện trở của phần tử PTC tăng mạnh khi nó vượt qua một nhiệt độ cụ thể, điều này tự nhiên hạn chế cả mức độ nóng của bề mặt và lượng dòng điện mà nó rút ra. Do đó, phần tử và bộ điều chỉnh nhiệt hoạt động như một nhóm: vật liệu PTC giới hạn nhiệt độ bề mặt, trong khi bộ điều chỉnh nhiệt quyết định khi nào toàn bộ thiết bị sẽ ngừng tiêu thụ điện.

Kết quả thực tế là máy sưởi có công suất đầu ra ổn định hơn, chạy mát hơn ở lưới tản nhiệt và hoạt động nhẹ nhàng hơn nếu luồng khí bị chặn một phần. Nếu bạn muốn đi sâu hơn vào khía cạnh vật chất, bài viết của chúng tôi về Máy sưởi PTC hoạt động như thế nào che đậy nó từng bước một.

HPC-D1504YL Portable PTC Heater with Adjustable Thermostat and Oscillation

Máy sưởi PTC di động HPC-D1504YL có bộ điều chỉnh nhiệt và dao động Máy sưởi PTC di động này cung cấp các cài đặt 750W và 1500W, không khí mát hoặc ấm, động cơ DC yên tĩnh và dao động. Nó minh họa cách phần tử gốm có bộ điều khiển nhiệt duy trì công suất đầu ra ổn định, phù hợp với nội dung thảo luận của bài viết về hiệu suất sưởi ấm ổn định. Xem sản phẩm →

Máy sưởi PTC di động có bộ điều chỉnh nhiệt và luồng khí dao động, chẳng hạn như các thiết bị trong dòng sản phẩm PTC di động của chúng tôi, thể hiện rõ sự kết hợp này: bộ phận gốm duy trì nhiệt độ lõi ổn định trong khi bộ điều nhiệt điện tử xử lý quyết định ở mức phòng.

Thiết bị an toàn không phải là máy điều nhiệt

Đây là sự khác biệt khiến nhiều người chú ý. Mặt số hoặc bảng điều khiển cảm ứng có thể điều chỉnh là bộ điều chỉnh nhiệt độ. Nó không phải là một thiết bị an toàn.

Đằng sau nó có ít nhất hai cơ chế bảo vệ độc lập hoạt động theo một nguyên tắc hoàn toàn khác:

Bộ cắt nhiệt, thường là đĩa lưỡng kim mở ra ở nhiệt độ cao hơn cố định và tự động đặt lại sau khi thiết bị nguội.
Cầu chì nhiệt hoặc thiết bị cắt không thể đặt lại sẽ mở ra một lần và vĩnh viễn, bảo vệ thiết bị cắt không thành công hoặc đường dẫn khí bị chặn.
Công tắc lật giúp ngắt điện nếu thiết bị bị đổ sang một bên.
Trên các mẫu máy ở khu vực ẩm ướt, vỏ cảm biến kín và vỏ chống nước bắn vào xung quanh bảng điều khiển.

Đây là lý do tại sao máy sưởi bị đứt cầu chì nhiệt phải được bảo dưỡng thay vì chỉ đặt lại. Bộ điều nhiệt có thể hoàn toàn hoạt động bình thường trong khi lớp an toàn đã hoàn thành công việc của nó.

HBH-2007 Wall-Mounted Bathroom Heater with Timer and Touch Screen

Máy sưởi phòng tắm treo tường HBH-2007 có hẹn giờ và màn hình cảm ứng Máy sưởi phòng tắm 2000W có điều khiển cảm ứng bằng đèn LED, điều chỉnh nhiệt độ 15–45°C, hẹn giờ và bảo vệ quá nhiệt. Nó thể hiện kỹ thuật xung quanh bộ điều nhiệt trong môi trường ẩm ướt, vì bài báo lưu ý sự cần thiết của cảm biến kín và các lớp an toàn gần vòi sen. Xem sản phẩm →

Máy sưởi trong phòng tắm là một ví dụ điển hình về mức độ kỹ thuật bao quanh một bộ điều nhiệt. Thiết bị phòng tắm treo tường phải kết hợp bộ điều khiển điện tử, đường dẫn cảm biến kín, bộ hẹn giờ và vỏ chống ẩm trước khi được phép sử dụng ở bất cứ đâu gần vòi sen.

Tận dụng tối đa bộ điều nhiệt của máy sưởi của bạn

Hầu hết các khiếu nại về bộ điều nhiệt máy sưởi hóa ra là vấn đề về vị trí hoặc kỳ vọng hơn là lỗi. Những thói quen này tạo nên sự khác biệt có thể đo lường được:

Cung cấp cho cảm biến không khí sạch. Giữ khoảng trống ít nhất 30 cm xung quanh lưới hút gió và hút bụi lưới vào đầu mỗi mùa sưởi ấm.
Đặt máy sưởi ở nơi có thể quan sát được căn phòng, cách xa cửa ra vào, ánh nắng trực tiếp và không gian ngay trước nguồn nhiệt khác.
Đặt mục tiêu thực tế. Khoảng 20 đến 22 độ C giúp hầu hết không gian sống được thoải mái và giữ cho thiết bị hoạt động ở chu kỳ hoạt động hợp lý.
Sử dụng chế độ hẹn giờ hoặc chế độ sinh thái nếu có. Những điều này làm giảm chu kỳ hoạt động trung bình thay vì thay đổi cách cảm nhận của bộ điều chỉnh nhiệt.
Đóng cửa lại. Bộ điều nhiệt hoạt động ở hành lang mở giúp sưởi ấm không khí thoát ra khỏi phòng ngay lập tức.
Mong đợi một cú swing. Sự thay đổi một đến hai độ xung quanh điểm đặt là hành vi bình thường, không phải là khiếm khuyết.

BPT-2000B Wall-Mounted PTC Ceramic Heater with 1000W/2000W Power

Máy sưởi gốm PTC treo tường BPT-2000B công suất 1000W/2000W Máy sưởi PTC gắn trên tường cố định này cung cấp quạt, không khí ấm hoặc nóng có thể lựa chọn, với khóa trẻ em và cửa chớp dao động. Thiết kế của nó đặt cảm biến trong đường đối lưu tự nhiên, phản ánh quan điểm của bài viết về vị trí đặt bộ điều chỉnh nhiệt tối ưu để nhiệt độ phòng ổn định. Xem sản phẩm →

Cài đặt cố định được hưởng lợi nhiều nhất từ vị trí cảm biến tốt. Máy sưởi gốm PTC treo tường, bao gồm các mẫu 1000 W đến 2000 W của chúng tôi, được thiết kế sao cho điểm cảm biến nằm trong đường đối lưu tự nhiên của căn phòng thay vì trong dòng khí thải ấm áp.

Những gì chúng tôi xác minh trước khi bộ điều nhiệt rời khỏi dây chuyền

Hoạt động của bộ điều nhiệt là một trong những lĩnh vực chúng tôi kiểm tra kỹ lưỡng nhất và vì lý do chính đáng. Danh tiếng của máy sưởi phụ thuộc vào việc nó có giữ nhiệt độ ổn định sau năm trăm chu kỳ hay không, chứ không chỉ vào buổi chiều đầu tiên.

Trên dây chuyền sản xuất của chúng tôi, các cụm điều khiển được kiểm tra độ chính xác khi chuyển đổi ở một số điểm nhiệt độ, độ bền của rơle và tiếp điểm trong chu trình lặp đi lặp lại, thời gian phản hồi sau khi khởi động ở trạng thái nguội và hành vi ngắt điện nhất quán ở giới hạn an toàn trên. Sau đó, mỗi sản phẩm hoàn thiện đều được kiểm tra định kỳ trước khi đóng gói và các phê duyệt quốc tế mà chúng tôi nắm giữ, bao gồm CE, CB, GS và EMC, đặt ra tiêu chuẩn tối thiểu mà quy trình của chúng tôi phải vượt qua.

Cơ sở hạ tầng đó cũng là thứ cho phép chúng tôi hỗ trợ phát triển tùy chỉnh. Nếu thị trường của bạn cần một phạm vi điểm đặt khác, một dải trễ khác, trình tự hẹn giờ được sửa đổi hoặc cảm biến được định vị lại cho một vỏ bọc cụ thể, chúng tôi có thể thiết kế nó vào nền tảng thay vì gắn nó vào sau đó.

Nếu bạn muốn biết thêm về cách chúng tôi làm việc với chủ sở hữu thương hiệu và nhà nhập khẩu, bạn có thể đọc thêm về nhà máy và đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi . Bộ điều chỉnh nhiệt là một bộ phận nhỏ của máy sưởi, nhưng nó là bộ phận quyết định sản phẩm có đáng tin cậy vào mỗi mùa đông hay không.

Chia sẻ: