Lämpötilansäätelyn

Lämpötilansäätely on prosessi, jonka tarkoituksena on pitää haluttu lämpötila vakaana tai seurata muuttuvaa kuormitusta. Järjestelmä koostuu lämpötilamittausanturista, säätölogiikasta sekä toimilaitteista, jotka ohjaavat lämmitys- ja jäähdytystoimia sekä ilmanvaihtoa. Tavoitteena on sekä luotettava olosuhde että energiatehokkuus.

Perustyyppejä ovat on/off-säätö, jossa laite kytkeytyy päälle ja pois ennalta asetettujen raja-arvojen (hysteresis) perusteella. Tämä on yksinkertainen ja luotettava ratkaisu, mutta voi aiheuttaa lämpötilavaihtelua. Jatkuvat säätömenetelmät, kuten PID- tai PI-säätö, tarjoavat tarkemman ohjauksen ja paremman reagoinnin kuorman muutoksiin.

Komponentteja ovat lämpötilan mittausanturi, setpointin määrittely sekä säätöalgoritmi ja toimilaite, kuten lämmitys- tai jäähdytysjärjestelmän laite, venttiilit ja pumput. Järjestelmä voi käyttää analogista tai digitaalista ohjausta; turvallisuutta varmistavat suojalaitteet, kuten ylikuumenemisen esto.

Toiminta perustuu virheen mittaamiseen: kun mitattu lämpötila poikkeaa setpointista, syntyy virhe. Säätölogiikka muuttaa toimilaitteen tehoa siten, että virhe pienenee. PID-säätö ottaa huomioon virheen lisäksi sen kertymän ja muutoksen, jolloin vaste ja vakaus paranevat.

Sovellukset kattavat rakennusten talotekniikan, teolliset prosessit sekä autojen ja elektroniikkalaitteiden jäähdytyksen. Esimerkkinä yleisesti käytetty termostaatti pitää huoneen lämpötilan haluttuna.

Haasteita ovat viiveet, lämpökapasiteetin hajaantuminen tiloissa sekä ulkoisten kuormien vaihtelu. Optimoiminen vaatii oikean kalibroinnin, energiatehokkuuden huomioimisen sekä mahdollisesti ennakoivia, älykkäitä ohjausratkaisuja.