Pytanie:
Dlaczego pomieszczenie nie nagrzewa się szybciej, gdy ustawię termostat grzejnika na wyższą wartość?
Limechime
2017-12-08 18:32:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Powiedziałbym, że powinno się szybciej nagrzewać, ponieważ różnica temperatur między pomieszczeniem a grzejnikiem jest większa.

Edycja: mówię o grzejniku konwekcyjnym.

Niektóre nowe piece i większość grzejników ma wiele mocy grzewczych (wysokie / średnie / niskie), więc może twój jest uszkodzony.(A może „grzejnik” ma jakieś szczególne znaczenie fizyczne, którego nie wiem? Nie wydaje się, że jest to pytanie dotyczące „fizyki” ...)
Aby odpowiedzieć na twoje pytanie pytaniem: dlaczego miałbyś chcieć, żeby tak działało?Sztucznie nie nagrzewa się tak szybko, jak jest w stanie, gdy błąd jest tylko mały
@RichardTingle Cóż, wiele prostych systemów sprzężenia zwrotnego, o których się uczymy, to systemy „proporcjonalne”, które dokładnie to robią.
Każdy grzejnik, który to zrobił, byłby źle zaprojektowany.Jeśli naprawdę chcę, aby pomieszczenie jak najszybciej osiągnęło 70 stopni, to muszę ustawić go na 90 stopni, potem poczekać, aż osiągnie 70, a potem ustawić na 70?Jeśli chciałem obserwować temperaturę i na jej podstawie zmieniać rzeczy, dlaczego mam termostat?
@RichardTingle Tak działa większość nowszych pomp ciepła / klimatyzatorów z napędem inwerterowym.Zwalniając, gdy zbliża się do ustawionej temperatury, może pracować ze stałą niską prędkością, zamiast włączać i wyłączać.Pomaga zmniejszyć efekt „zimnego wiatru” i działa wydajniej.
@Someone w prawo, aby uniknąć przeregulowania i utrzymać stałą wartość.Ale jeśli jesteś 5 stopni dalej lub 1000 stopni dalej, powinno nadal nagrzewać się tak mocno, jak to możliwe.Jeśli odległość wynosi 0,5 stopnia, wystarczy zwolnić, aby uniknąć przeregulowania
Jest interesujący artykuł („Dwie teorie kontroli ciepła w domu”, Kempton 1986), w którym bada się modele mentalne, które ludzie rozwijają na temat działania termostatów.Dane są skąpe, ale autor szacuje, że od 25% do 50% Amerykanów uważa, że ustawienie wyższej temperatury szybciej ogrzeje pomieszczenie.
Jeśli jest to jednostka dwustopniowa, będzie.Ale zwykle nie, ponieważ jest wyżej.Przełączy się na drugi stopień, jeśli będzie * długo * działał wystarczająco.
Miałem najemcę, który tego nie rozumiał.Poczuj zimno, przekręć pokrętło do końca.Poczuj się gorąco, aż do końca.Następnie poskarż mi się o rachunek za osiemset dolarów.
Właściwie mój samochód działa w ten sposób.Posiada „inteligentny” regulator temperatury.(Myślę, że większość ludzi nazwałaby to „głupim”, ale producent uważa, że to „inteligentne”).
Uwaga: może różnić się od termostatu do „termostatu”.Różnej jakości są zwłaszcza termostaty mechaniczne (w przeciwieństwie do elektronicznych) (zwykle oparte na rozszerzalności cieplnej) (typowe dla centralnego ogrzewania wodnego).Dobry termostat mechaniczny ma zakres roboczy 1 ° C, co oznacza, że temperatura w pomieszczeniu wynosi 0,5 ° C poniżej wybranego zaworu jest całkowicie otwarty, a 0,5 ° C powyżej wybranego zaworu jest całkowicie zamknięty, a poza tym pewna wartość pomiędzy.Jednak bardzo tanie lub bardzo stare „termostaty” mogą działać zgodnie z oczekiwaniami: „Średnia temperatura” może oznaczać dla nich „średni zawór otwarty”, niezależnie od temperatury.
@David: To prawdopodobnie prawda w przypadku systemu pompy ciepła, który ma zapasowe ogrzewanie elektryczne - termostat zwykle aktywuje to drugie, gdy temperatura bieżąca i docelowa różnią się o więcej niż kilka stopni.
FWIW To nie jest tak naprawdę kwestia fizyki, a raczej inżynieria i zasady projektowania / działania codziennych rzeczy.
@AnthonyX, kiedy zamieściłem to pytanie, pomyślałem, że wyjaśnienie byłoby fizyczne, a nie „termostat nie działa tak, jak myślisz”.
Cztery odpowiedzi:
MaDrung
2017-12-08 18:37:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ponieważ zmieniasz tylko temperaturę, w której grzejnik powinien przestać działać.

Pracuje zawsze z tą samą mocą, niezależnie od różnicy temperatur.Ale dla wyższej temperatury będzie musiał grzać z tą samą mocą przez dłuższy czas.

Krótko mówiąc: nie zmieniasz różnicy temperatur między grzejnikiem a pomieszczeniem.

Och, właśnie to cały czas się mylę.Zakładałem, że grzejnik będzie się nagrzewał przy wyższej temperaturze, gdy ustawię termostat na wyższą temperaturę, aż ta temperatura zostanie osiągnięta.Nie wiedziałem, że grzejniki zawsze będą pracować z maksymalną mocą niezależnie od ustawienia.Dzięki za wytłumaczenie.
@Limechime To samo dotyczy również mikrofal.Gdy ustawisz kuchenkę mikrofalową na 50% mocy i 3 minuty, w rzeczywistości nie działa ona z 50% mocą w sposób ciągły przez 3 minuty, działa z 100% mocą tylko przez 50% czasu, generalnie na przemian z wyłączoną i pełną włączoną przez ~ 15 sekundna czas;co zwykle powoduje, że dźwięk, który mikrofalówka zmienia się za każdym razem, gdy się włącza / wyłącza.
Wiele rzeczy, w tym grzejniki, kuchenki mikrofalowe i klimatyzatory, wykorzystuje bardzo gruboziarnistą binarną technikę modulacji szerokości impulsu.Element grzejny / magnetron / kompresor jest wyłączony lub włączony.Mechanizm sterujący wyłącza go (kilka sekund lub dłużej) i włącza (kilka sekund lub dłużej), aby osiągnąć żądany poziom temperatury / mocy.To jest coś, co dr Fred Brooks nawołuje w „The Design of Design”.Większość ludzi tego NIE rozumie.Kiedy już to zrobią, wiele zachowań nie ma już sensu (obniżenie temperatury klimatyzacji, szybsze schłodzenie pomieszczenia itp.).
@Limechime: Pomyśl o tym w ten sposób: jeśli wrzucę pedał do dechy, mój samochód przyspieszy w tym samym tempie od 0-100 km / h, niezależnie od tego, czy próbuję osiągnąć maksymalną prędkość 100 km / h, czy200 km / h.
Chyba że masz zainstalowany piec z tłumieniem.
Jeśli urządzenie ma ustawienie „intensywności”, modyfikacja spowoduje szybszą zmianę temperatury.Na przykład mój samochód AC ma oddzielną kontrolę temperatury i intensywności wentylatora.Aby szybciej schłodzić auto, używam drugiego.
Innym urządzeniem, w którym dochodzi do katastrofalnego efektu, są zwykłe piekarniki.
@StellaBiderman nie jest to do końca prawdą: jeśli wentylator samochodu dmucha mocniej, powietrze wychodzące z otworów wentylacyjnych nie jest tak chłodne, jakby dmuchało mniej mocno.Ale dostajesz więcej powietrza i szybciej dociera do większej części samochodu.Element chłodzący usuwa określoną ilość ciepła z powietrza, niezależnie od tego, czy porusza się nad nim niewielka ilość powietrza, czy dużo.To samo z ogrzewaniem.Jeśli więc jest ci zimno, włączenie wysoko dmuchawy może spowodować, że poczujesz zimno, nawet jeśli zapewnia ciepło.Poruszające się powietrze chłodzi * Ciebie * (ale nie wnętrze samochodu) nawet bez klimatyzacji, ponieważ się pocisz (a samochód nie).Kolejny obszar zamieszania.
@nocomprende dzięki za informację.Myślę, że o tym nie myślałem, ale to, co powiedziałeś, wydaje mi się poprawne.
Wiele przenośnych grzejników domowych ma ustawienie niskie / średnie / wysokie ORAZ termostat.termostat jest nadal binarny, ale wysoki spowoduje szybsze ogrzanie pomieszczenia do tej temperatury.Również mój samochód (Chevy Volt) robi dokładnie to, co sugerujesz - gdy zbliżasz się do temperatury, ciepło i wentylator włączają się, ale nie wyłączają się, aby oszczędzać energię elektryczną.
@Shufflepants: Większość mikrofal.Kiedyś byłem zaskoczony, gdy spotkałem taki, który faktycznie zmniejszył moc wyjściową zamiast jeździć na rowerze.
@Limechime - „Zakładałem, że grzejnik będzie się nagrzewał przy wyższej temperaturze, gdy ustawię termostat na wyższą nastawę”.Nazywa się je grzejnikami proporcjonalnymi.Ale takich grzejników po prostu nie można znaleźć jako grzejników pokojowych.O wiele bardziej ekonomiczne jest użycie nagrzewnicy z pojedynczym ogrzewaniem oraz włączanie i wyłączanie w razie potrzeby.Powoduje to niewielkie wahania temperatury, ale nikt tego nie zauważa.
W przypadku kuchenek mikrofalowych jest to naprawdę denerwujące, ponieważ głównym celem małej mocy jest to, że niektóre produkty spożywcze są niszczone przez zbyt dużą moc.O ile nie pamiętam źle, wczesne modele naprawdę miały różne ustawienia mocy, a większość (przynajmniej niedrogich) nowoczesnych po prostu robi grubą rzecz PWM.
@Shufflepants Niektóre mikrofale w dzisiejszych czasach faktycznie zwiększają moc.Bardziej równomierne ogrzewanie i nie słychać cyklu włączania i wyłączania urządzenia.Nasz będzie również współdzielił obwód z innym urządzeniem o dużej mocy, gdy jest na niskim poziomie mocy.
O ile każdy jest zainteresowany… aby systemy takie jak ten osiągały jak największą dokładność wartości docelowej, prawie zawsze trzeba wdrożyć w systemie pętlę proporcjonalno-całkująco-różniczkującą w oparciu o sprzężenie zwrotne z czujników, po prostu włączając i wyłączającw oparciu o ustaloną wartość rzadko kiedy działa w przypadku systemów o stosunkowo niskim poziomie złożoności.
@Flater Jeszcze bardziej oczywistą analogią może być tempomat.Termostat działa jak tempomat.
@henning: To właściwie nie jest prawdą w przypadku mojego tempomatu (Mini One, CC z BMW).Im większa różnica prędkości, tym szybciej samochód będzie przyspieszał / zwalniał (oczywiście do pewnego punktu).Jeśli przechodzę ze strefy 90 km / h do 120 km / h, często ustawiam ją na 130-140, dopóki nie osiągnę 120. Jest wyraźnie szybsza.Ale mój tempomat ma inne funkcje, takie jak umożliwienie mi zmiany biegów (bez zatrzymywania CC) i ma dostęp do hamulców mojego samochodu w celu zwalniania.Jak rozumiem, nie dotyczy to każdego CC.
hmakholm left over Monica
2017-12-08 18:42:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Termostat w grzejniku jest zwykle urządzeniem włączającym-wyłączającym.Wyczuwa temperaturę w pomieszczeniu i uruchamia grzejnik z pełną mocą, o ile w pomieszczeniu jest chłodniej niż temperatura docelowa.Jeśli temperatura w pomieszczeniu jest wyższa niż temperatura docelowa, termostat wyłącza grzejnik.

(W wąskim przedziale temperatur wokół temperatury docelowej termostat zwykle pozostaje w stanie, w jakim ostatnio temperatura znajdowała się poza przedziałem docelowym , tak że nie będzie się stale włączaći wyłączone na podstawie ułamków stopni różnicy).

Twój opis brzmi tak, jakbyś spodziewał się, że termostat będzie oparty na temperaturze elementu grzejnego wewnątrz grzejnika, ale producenci robią wszystko, co w ich mocy, aby tego uniknąć i zamiast tego pozwolić mu wyczuć rzeczywista temperatura powietrza w pomieszczeniu, ponieważ to właśnie Ty jako użytkownik preferujesz.

Zawsze źle rozumiałem ostatnią część.Wydawało mi się, że włączenie termostatu powoduje, że grzejnik jest cieplejszy podczas ogrzewania pomieszczenia, aż do osiągnięcia określonej temperatury.
@Limechime Niektóre systemy sterowania działają w ten sposób;to znaczy im większy sygnał błędu (w tym przypadku różnica między nastawą termostatu a rzeczywistą temperaturą), tym mocniej sterownik steruje korektą, przy czym napęd staje się bardziej zrelaksowany wraz ze zmniejszaniem się błędu.Ale grzejniki generalnie nie są takie;chce się jak najszybciej skorygować błąd (pomieszczenie musi jak najszybciej osiągnąć żądaną temperaturę), a to oznacza, że grzejnik pracuje jak najmocniej.Minimalizacja błędów tak szybko, jak to możliwe, nie zawsze jest pożądana: może spowodować niestabilną dynamikę.
częściej używanym modnym hasłem jest bang-bang (zamiast on-off) control.
Chociaż niektóre bardziej zaawansowane technologicznie piece (takie jak Lennox, które zainstalowałem kilka lat temu w moim domu) mają zmienną moc cieplną w oparciu o dane wejściowe z inteligentnego termostatu i zmieniają ilość ciepła wychodzącego w zależności od tego, ileistnieje różnica między nastawą a rzeczywistą temperaturą w pomieszczeniu.Tak więc, będąc blisko punktu nastawy, mój piec pracuje na niskim ogniu, ale jeśli ustawię go na kilka stopni różnych, będzie się zwiększał i pracował z wyższą mocą grzewczą, aż zbliży się do wartości zadanej, a następnie zwolnina mniej intensywną emisję ciepła.
Co prowadzi do świata regulatorów PID (lub ich cyfrowych odpowiedników).** P ** roporcjonalne: im dalej jesteś, tym trudniej próbujesz dostać się do celu (ale w przypadku grzejnika to dość szybko dociska maksymalną moc);** I ** ntegral: usuwa błąd „stałego przesunięcia”, który jest powszechny tylko dla proporcjonalności;** D ** erivative: tłumi oscylacje powyżej i poniżej wartości docelowej (patrz [PID na Wiki] (https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller)).
@Milwrdfan Kiedyś miałem piec dwustopniowy z jednostopniowym termostatem: pracował na niskim poziomie do 15 minut, a potem przełączony na wysoki.Następnym razem będzie działać na wysokim poziomie, a jeśli zatrzyma się w mniej niż 5 minut, powróci do niskiego poziomu.Czasami tam iz powrotem, w kółko.Coś, na czym można się złapać podczas długich medytacji ...
Mam grzejnik wolnostojący, który wyczuwa temperaturę grzejnika, więc zwiększenie go wyżej * faktycznie * powoduje szybsze ogrzanie pomieszczenia.Wyobrażam sobie, że jest to typowe dla grzejników wolnostojących po prostu dlatego, że nie ma gdzie indziej umieścić czujnika!
Ponieważ czujniki te muszą znajdować się na korpusie grzejnika, który ma bardzo wysoką temperaturę, trudno jest właściwie oszacować temperaturę w pomieszczeniu.To trochę zły wybór.
Graham
2017-12-08 23:00:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Aby dodać do innych dobrych odpowiedzi ...

OP mówi w edycji, że mówią tylko o grzejniku konwekcyjnym. Jeśli grzejnik ma tylko jeden element grzejny, odpowiedzi na temat tego, kiedy termostat się wyłącza, są zasadniczo prawdziwe.

Jeśli jednak grzejnik ma kilka elementów grzejnych, możesz włączyć więcej z nich. Staromodne pożary elektryczne w Wielkiej Brytanii miały zwykle do 3 elementów grzejnych. Im więcej ciepła ugasza ogień, tym szybciej osiągniesz temperaturę.

Ta sama zasada dotyczy również systemów centralnego ogrzewania. Większość kotłów pozwala na ustawienie temperatury wody krążącej wokół grzejników. Jeśli zwiększysz tutaj temperaturę, wszystkie grzejniki będą teraz cieplejsze, a pomieszczenia będą się szybciej nagrzewać. Należy jednak pamiętać, że może to stanowić prawdziwe zagrożenie bezpieczeństwa, zwłaszcza jeśli w domu są małe dzieci.

Oczywiście zakłada się, że powietrze z nagrzewnicy jest równomiernie mieszane w całym pomieszczeniu. Nie zawsze jest to prawdą, jeśli na przykład masz mały grzejnik w dużym pomieszczeniu. W takim przypadku możesz chcieć ustawić termostat na maksimum, aż rogi pomieszczenia będą ogólnie ciepłe, a środek pomieszczenia będzie zbyt gorący. Następnie można obniżyć termostat do bardziej rozsądnej temperatury „stanu ustalonego” i pozwolić normalnej cyrkulacji powietrza, aby wyrównać temperaturę.

Zauważ, że robiąc to, technicznie stosujesz "sterowanie wyprzedzające" - z systemem sterowania, który nie zapewnia tego, czego chcesz, dostosowujesz teraz nastawę systemu sterowania, aby umożliwić to, co system powinien robić w przyszłości.

Onur
2017-12-09 19:15:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oprócz odpowiedzi zasymulowałem przykładową konfigurację, aby pokazać różnice.W twoim przypadku zmienia się tylko wartość odniesienia kontrolera.

Mam problem z imgur, więc opublikowałem też zdjęcia w sieci.

Model: https://s18.postimg.org/71vo9wq0p/image.png

Fabuła: https://s18.postimg.org/rm0i8el7d/image.png

Porównanie: https://s18.postimg.org/4xbb8tw3t/image.png

Model Plot of temperature Comparison of 2 different referance values



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...