Un termostato programable es un termostato diseñado para ajustar la temperatura según una serie de parámetros programados que entran en vigor en diferentes momentos del día. Los termostatos programables también se conocen como termostatos de ajuste o termostatos de reloj .
Las pérdidas de calefacción y refrigeración de un edificio (o cualquier otro contenedor) se hacen mayores 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 los que la cantidad reducida de calefacción o refrigeración no sería objetable.
Por ejemplo, durante la temporada de refrigeración, un termostato programable utilizado en una casa puede configurarse para permitir que la temperatura de la casa aumente durante la jornada laboral cuando no habrá nadie en casa. Luego, puede configurarse para que encienda el aire acondicionado antes de la llegada de los ocupantes, lo que permite que la casa esté fresca cuando lleguen los ocupantes y, al mismo tiempo, se ahorre energía del aire acondicionado durante las temperaturas exteriores máximas. La reducción de la refrigeración necesaria durante el día también reduce las demandas de la red eléctrica.
Por el contrario, durante la temporada de calefacción, el termostato programable puede configurarse 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 ido a dormir, volviendo a calentar la casa antes de que los ocupantes lleguen a casa por la noche o se despierten por la mañana. Dado que (como una 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 noche fría de invierno, esto reduce la pérdida de energía.
Se presentan escenarios similares 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 unos 180 dólares al año. [2]
Si bien los termostatos programables pueden ahorrar energía cuando se utilizan correctamente, se ha demostrado que los ahorros de energía promedio son escasos o nulos en los estudios de campo residenciales. La dificultad de uso en entornos residenciales parece conducir a la falta de persistencia de los ahorros de energía en los hogares. Según la EPA de EE. UU. con respecto a los termostatos programables residenciales, "los estudios disponibles no indican ahorros con la instalación de termostatos programables (PT). Algunos estudios indican un ligero aumento del consumo". [3] Esto está respaldado por los 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 poca usabilidad. Varios estudios han descubierto que los termostatos digitales programables son difíciles de programar para los usuarios [7] y que las personas mayores en particular pueden tener dificultades para usarlos (véase Combe et al. [8] ).
Se ha observado que el uso de termostatos programables se ve obstaculizado por un concepto erróneo sobre la función de reducción de la temperatura, que reduce la cantidad de calefacción o refrigeración que necesita un edificio durante un breve período de tiempo (por ejemplo, durante 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" para volver a una temperatura cómoda, contrarrestando o incluso superando la energía ahorrada durante la calefacción o refrigeración reducida. Si se configura correctamente [9] [10], la función de reducción de la temperatura y recuperación puede dar como resultado un ahorro 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 termostatos de reloj más básicos pueden implementar un solo programa con dos períodos (un período más cálido y un período más frío), y el mismo programa se ejecuta día tras día. Los termostatos de reloj más sofisticados pueden permitir que se establezcan cuatro o más períodos de calor y frío por día. Por lo general, solo se pueden establecer dos temperaturas distintas (una temperatura más cálida y una temperatura más fría), incluso si se permiten múltiples períodos. Las temperaturas más cálidas y más frías generalmente se establecen simplemente deslizando dos palancas a lo largo de una escala de temperatura analógica, de manera muy similar a un termostato convencional (sin reloj).
Este diseño, aunque 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 esta deficiencia, a veces se proporciona un pulsador que permite al usuario cambiar explícitamente (una vez) el período actual de período cálido a período frío o viceversa; el uso habitual de este botón es anular un "retroceso" que tiene lugar durante la jornada laboral cuando la casa normalmente está desocupada.
El mecanismo del reloj es eléctrico. Se han utilizado dos métodos para su funcionamiento:
[1] Se proporciona al termostato una fuente continua e independiente 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 está solicitando calor y tiene 24 V CA disponibles. Se descarga para hacer funcionar 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, suelen permitir configurar temperaturas para dos, cuatro o seis períodos cada día y, en lugar de limitarse a una única temperatura "más caliente" y una única temperatura "más fría", los termostatos digitales suelen permitir que cada período se configure con una temperatura única. Los períodos suelen etiquetarse como "Mañana", "Día", "Tarde" y "Noche", aunque nada limita los intervalos de tiempo involucrados. Los termostatos digitales suelen permitir 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 cancele la retención o se produzca un evento programado para reanudar el programa normal. Los modelos más sofisticados permitirán que la liberación de la retención se realice 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 programa de días laborables y un programa de fin de semana separado (configuración denominada "5-2") o programas separados para sábados y domingos (configuraciones denominadas "5-1-1"), mientras que otros termostatos ofrecerán un programa separado para cada día de la semana (configuraciones "7 días"). La selección de qué días se definen como "fin de semana" es arbitraria, dependiendo de los requisitos de programación de calefacción y refrigeración del usuario. A menudo, un fabricante venderá 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 del horno para que circule el aire, incluso cuando el sistema no esté calentando ni enfriando. Los modelos más sofisticados pueden programarse para que hagan funcionar el ventilador de circulación durante un breve período de 5 a 10 minutos en caso de que no se haya producido 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; este cuenta el tiempo de funcionamiento acumulado del sistema de calefacción/refrigeración y le recuerda al usuario cuándo es momento de cambiar el filtro. La función a menudo muestra el tiempo de funcionamiento acumulado como un agregado de calefacción y refrigeración o muestra cada tiempo 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 funcionan de tres maneras:
Los modelos más caros tienen un controlador PID incorporado , de modo que el termostato "aprende" a través de un bucle de retroalimentación cómo reaccionará el sistema en general (incluida la habitación en sí) a sus comandos. Programar la temperatura de la mañana para que sea de 21 ° C a las 7:00 am, por ejemplo, garantiza que la temperatura será de 21 °C, mientras que un termostato programable menos sofisticado simplemente comenzaría a funcionar hacia los 21 °C a las 7:00 am. De este modo, un controlador PID establece la hora a la que se debe activar el sistema para alcanzar la temperatura deseada a la hora deseada, después de haber procesado los datos del régimen de temperatura de la habitación comparando el estado de temperatura anterior de la habitación y su temperatura actual para un inicio óptimo.
El control de procesos o termostato industrial también garantiza que la temperatura sea muy estable [14] (por ejemplo, reduciendo el primer sobreimpulso y la fluctuación [15] al final del ciclo de calentamiento), de modo que aumenta el nivel de confort.
En aplicaciones comerciales, el termostato puede no contener ningún mecanismo de reloj. En su lugar, se puede utilizar otro medio para seleccionar entre los ajustes "más caliente" y "más frío". Por ejemplo, si el termostato utiliza controles neumáticos , un cambio en la presión de aire suministrada al termostato puede seleccionar entre los ajustes "más caliente" y "más frío", y esta presión de aire está determinada por un regulador central. Con controles electrónicos, una señal específica puede indicar si se debe operar en el ajuste "más caliente" o "más frío". [16]