Un termostato programable es un termostato que está diseñado para ajustar la temperatura de acuerdo con una serie de ajustes programados que surten efecto en diferentes momentos del día. Los termostatos programables también se conocen como termostatos de retroceso o termostatos de reloj .
Las pérdidas de calefacción y refrigeración de un edificio (o cualquier otro contenedor) aumentan a medida que aumenta la diferencia de temperatura. Un termostato programable permite reducir estas pérdidas al permitir que la diferencia de temperatura se reduzca en momentos en que la cantidad reducida de calefacción o refrigeración no sería objetable.
Por ejemplo, durante la temporada de enfriamiento, se puede configurar un termostato programable usado en una casa para permitir que la temperatura de la casa aumente durante el día laboral cuando no habrá nadie en casa. Luego se puede configurar para encender el aire acondicionado antes de la llegada de los ocupantes, permitiendo que la casa esté fresca a la llegada de los ocupantes y al mismo tiempo ahorrar energía del aire acondicionado durante las temperaturas exteriores máximas. La reducción del enfriamiento requerido durante el día también disminuye las demandas impuestas a la red de suministro eléctrico.
Por el contrario, durante la temporada de calefacción, el termostato programable se puede configurar para permitir que la temperatura de la casa baje cuando la casa está desocupada durante el día y también por la noche después de que todos los ocupantes se hayan acostado, recalentando la casa antes de la ocupantes que llegan a casa por la tarde o se despiertan por la mañana. Dado que (como cuestión de higiene del sueño ) las personas duermen mejor cuando el dormitorio está fresco y, además, la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de un edificio es mayor en una fría noche de invierno, esto reduce la pérdida de energía.
Escenarios similares están disponibles en edificios comerciales, con la debida consideración de los patrones de ocupación del edificio.
Según la revista Consumer Reports , los termostatos programables pueden reducir las facturas de energía en aproximadamente $180 al año. [2]
Si bien los termostatos programables pueden ahorrar energía cuando se usan correctamente, en estudios de campo residenciales se ha demostrado poco o ningún ahorro de energía promedio. Las dificultades de usabilidad en entornos residenciales parecen conducir a una falta de persistencia del ahorro energético en los hogares. Según la EPA de EE. UU. con respecto al termostato programable residencial, "los estudios disponibles no indican ahorros con la instalación del termostato programable (PT). Algunos estudios indican un ligero aumento en el consumo". [3] Esto está respaldado por estudios de Nevius y Pigg, [4] Cross y Judd [5] y otros, y Peffer et al. [6] tiene una revisión reciente del tema.
Además del posible aumento del consumo de energía, los termostatos digitales programables han sido criticados por su mala usabilidad. Varios estudios han descubierto que los termostatos digitales programables son difíciles de programar para los usuarios [7] y las personas mayores en particular pueden tener dificultades para usarlos (ver Combe et al. [8] ).
Se ha observado que el uso de termostatos programables se ve obstaculizado por una idea errónea sobre la función de reducción, que reduce la cantidad de calefacción o refrigeración que necesita un edificio durante un breve período (por ejemplo, por la noche o cuando está desocupado). La creencia es que si se permite que el edificio cambie de temperatura, su sistema de calefacción o refrigeración tiene que "trabajar más duro" para devolverlo a una temperatura confortable, contrarrestando o incluso superando la energía ahorrada durante la reducción de calefacción o refrigeración. Si se configura correctamente [9] [10], la función de retroceso y recuperación puede generar ahorros de energía del cinco al quince por ciento, ya que la transferencia de calor entre una estructura y su entorno es proporcional a la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la estructura. [11] [12]
Los cronotermostatos más básicos solo pueden implementar un programa con dos períodos (un período más cálido y otro más frío), y el mismo programa se ejecuta día tras día. Los termostatos de reloj más sofisticados pueden permitir configurar cuatro o más períodos de frío y calor por día. Por lo general, sólo se pueden configurar dos temperaturas distintas (una temperatura más cálida y una temperatura más fría), incluso si se permiten períodos múltiples. Las temperaturas más altas y más frías generalmente se establecen simplemente deslizando dos palancas a lo largo de una escala de temperatura analógica, de manera muy similar a como en un termostato convencional (sin reloj).
Este diseño, si bien es sencillo de fabricar y relativamente fácil de programar, sacrifica la comodidad los fines de semana ya que el programa se repite cada uno de los siete días de la semana sin variación. Para superar este déficit, a veces se proporciona un botón para permitir al usuario cambiar explícitamente (una vez) el período actual de un período cálido a un período frío o viceversa; El uso habitual de este botón es anular un "retroceso" que se produce durante la jornada laboral cuando la vivienda normalmente está desocupada.
El mecanismo del reloj es eléctrico. Comúnmente se han utilizado dos métodos para operarlo:
[1] Se proporciona al termostato una fuente continua separada de corriente alterna de 24 voltios (24 VCA).
[2] Una batería recargable en el termostato hace funcionar el reloj. Esta batería se carga cuando el termostato no solicita calor y tiene 24 VCA disponibles. Se descarga para operar el reloj cuando el termostato está configurado para calefacción o refrigeración.
Los termostatos digitales pueden implementar las mismas funciones, pero la mayoría ofrece más versatilidad. Por ejemplo, comúnmente permiten configurar temperaturas para dos, cuatro o seis períodos cada día, y en lugar de limitarse a una sola temperatura "más caliente" y una sola temperatura "más fría", los termostatos digitales generalmente permiten que cada período se ajuste a un temperatura única. Los períodos suelen denominarse "mañana", "día", "tarde" y "noche", aunque nada limita los intervalos de tiempo involucrados. Los termostatos digitales generalmente permiten al usuario anular la temperatura programada para el período, reanudando automáticamente las temperaturas programadas cuando comienza el siguiente período. Por lo general, también se proporciona una función para "mantener" (bloquear) la temperatura actual; en este caso, la temperatura de anulación se mantiene hasta que el usuario cancela la retención o ocurre un evento programado para reanudar el programa normal. Los modelos más sofisticados permitirán que la liberación de la retención se produzca en un momento determinado en el futuro.
Al igual que los termostatos de reloj, los termostatos digitales básicos pueden tener un solo ciclo que se ejecuta todos los días de la semana. Los termostatos más sofisticados pueden tener un horario para los días laborables y un horario separado para el fin de semana (el llamado ajuste "5-2") o horarios separados para los sábados y domingos (los llamados ajustes "5-1-1"), mientras que otros termostatos ofrecerán un horario separado para cada día de la semana (configuración de "7 días"). La selección de qué días se definen como "fin de semana" es arbitraria, dependiendo de los requisitos del programa de calefacción y refrigeración del usuario. A menudo, un fabricante vende tres termostatos similares que ofrecen cada uno de esos niveles de funcionalidad, y no hay ninguna diferencia obvia en los termostatos aparte de la programación de fábrica y el precio. [13]
La mayoría de los termostatos digitales tienen programas separados para calefacción y refrigeración, y pueden incluir un interruptor digital o manual para encender el ventilador de la caldera para que circule el aire, incluso cuando el sistema no está calentando ni enfriando. Los modelos más sofisticados se pueden programar para hacer funcionar el ventilador de circulación durante un breve período de 5 a 10 minutos en caso de que no se haya realizado un ciclo de calefacción o refrigeración durante la hora anterior. Esto es particularmente útil en edificios sujetos a estratificación donde sin una circulación de aire frecuente, el aire caliente sube y se separa del aire más frío que baja.
Los termostatos digitales también pueden tener un recordatorio de cambio de filtro de aire programable por el usuario; esto cuenta el tiempo de funcionamiento acumulado del sistema de calefacción/refrigeración y recuerda al usuario cuándo es el momento de cambiar el filtro. La función a menudo muestra el tiempo de funcionamiento acumulado, ya sea como un agregado de calefacción y refrigeración o mostrándolo cada vez por separado.
Algunos termostatos digitales tienen la capacidad de programarse mediante un teléfono de tonos o a través de Internet , como el Nest Learning Thermostat .
Los termostatos digitales generalmente se alimentan de tres maneras:
Los modelos más caros tienen un controlador PID incorporado , de modo que el termostato "aprende" a través de un circuito de retroalimentación cómo reaccionará todo el sistema (incluida la propia habitación) a sus comandos. Programar la temperatura de la mañana a 21° C a las 7:00 am, por ejemplo, garantiza que la temperatura entonces será de 21 °C, mientras que un termostato programable menos sofisticado simplemente comenzaría a funcionar hacia 21° a las 7:00 am. Así, un controlador PID establece la hora a la que se debe activar el sistema para alcanzar la temperatura deseada en el momento deseado, habiendo procesado los datos del régimen de temperatura ambiente comparando el estado de temperatura anterior de la habitación y su temperatura actual para un inicio óptimo.
El control de procesos o el termostato industrial también garantiza que la temperatura sea muy estable [14] (por ejemplo, reduciendo el primer exceso y la fluctuación [15] al final del ciclo de calefacción) de modo que aumente el nivel de comodidad.
En aplicaciones comerciales, es posible que el termostato no contenga ningún mecanismo de reloj. En su lugar, se pueden utilizar otros medios para seleccionar entre las configuraciones "más calientes" y "más frías". Por ejemplo, si el termostato utiliza controles neumáticos , un cambio en la presión del aire suministrada al termostato puede seleccionar entre las configuraciones "más caliente" y "más fría", y esta presión de aire está determinada por un regulador central. Con los controles electrónicos, una señal específica puede indicar si se debe operar en la configuración "más caliente" o "más fría". [dieciséis]