有沒有想過當我們打開或關(guān)閉恒溫器時會發(fā)生什么？我們會聽到咔噠聲，但我們可能實際上并不知道發(fā)生了什么。一個簡單的答案是恒溫器開關(guān)向負責(zé)維持所需室溫的系統(tǒng)發(fā)送控制信號。但是怎么做？
在供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)中，有根據(jù)恒溫器的輸入控制信號調(diào)節(jié)供暖和制冷系統(tǒng)的設(shè)備。機電繼電器通常根據(jù)用戶設(shè)置的輸入向HVAC 系統(tǒng)提供控制信號。圖 1 顯示了恒溫器用戶界面的示例。
圖 1：帶有數(shù)字用戶界面的恒溫器
用于加熱和冷卻的基本恒溫器使用四根或五根線來控制 HVAC 系統(tǒng)，如圖 1 所示。白色 (W)、綠色 (G) 和黃色 (Y) 線連接到加熱、氣流和冷卻系統(tǒng)， 分別。在圖 2 中，當冷卻和加熱系統(tǒng)組合并連接到單個 24V 交流 (AC) 變壓器時，紅色的冷卻和加熱（Rc 和 Rh）線被連接以創(chuàng)建一個四線系統(tǒng)。
單獨的加熱和冷卻系統(tǒng)將使用單獨的 24V 交流變壓器。在這種情況下，Rc 線連接到冷卻系統(tǒng)中的變壓器，Rh 線連接到加熱系統(tǒng)中的變壓器。用于單變壓器或雙變壓器系統(tǒng)的基本恒溫器使用三個機電繼電器，W、G 和 Y 線各一個。在帶有多級壓縮機、風(fēng)扇和熱泵的高端加熱和冷卻系統(tǒng)中，恒溫器可以有多達 10 個機電繼電器。這些額外的繼電器用于更復(fù)雜的系統(tǒng)算法，以控制額外的加熱/冷卻階段、熱泵、輔助加熱、加濕器和除濕器。
多級加熱/冷卻系統(tǒng)最大限度地減少環(huán)境溫度變化，同時最大限度地提高能源效率。這樣的系統(tǒng)包括不同尺寸的設(shè)備。多級冷卻系統(tǒng)的一個示例是具有兩個壓縮機的系統(tǒng)。主壓縮機一般在6T范圍內(nèi)，而第二級要小得多，在2T范圍內(nèi)。6T 壓縮機可以在短時間內(nèi)處理大幅度的溫度下降，如圖 3 所示。例如，當我們下班回家并希望溫度快速下降到我們想要的水平時，這是第一階段。第二階段由更節(jié)能的 2T 壓縮機組成，一旦 HVAC 系統(tǒng)達到該水平，它就會保持所需的溫度。
現(xiàn)在我們對 HVAC 系統(tǒng)控制的內(nèi)容有了更好的了解，讓我們關(guān)注恒溫器的開/關(guān)控制 - 以及我們聽到的有趣的咔噠聲。在圖 4 中，我們可以看到恒溫器中的信號繼電器。該繼電器與 HVAC 系統(tǒng)內(nèi)的 24V AC 變壓器和功率繼電器串聯(lián)。功率繼電器啟用和禁用風(fēng)扇電機、壓縮機或燃氣閥等設(shè)備。
當信號繼電器閉合時，來自 24V 交流變壓器的電流流過功率繼電器的接觸器線圈，激活其機械觸點。當信號繼電器打開時，電流中斷，功率繼電器的觸點失活。因此，功率繼電器的閉合觸點使 HVAC 系統(tǒng)的 120V AC 和使用低壓信號繼電器的電機之間成為可能。
HVAC 負載控制傳統(tǒng)上使用機電繼電器有兩個原因。首先，機電繼電器的導(dǎo)通電阻低，因此無需散熱器。其次，繼電器的功能允許同一設(shè)備（達到其最大電壓和電流額定值）來控制交流和直流負載。
不幸的是，機械接觸并不總是理想的。一個缺點是在機電繼電器的激活和停用期間，每次活動觸點與固定觸點連接時都會發(fā)出咔噠聲。這是我們在恒溫器啟用或禁用 HVAC 系統(tǒng)時聽到的咔噠聲，這可能會很煩人。第二個缺點是這些觸點最終會失效并限制恒溫器的使用壽命。
即使機電繼電器的繼電器設(shè)計正確，由于感應(yīng)負載的電流中斷，HVAC 系統(tǒng)的故障概率也會進一步增加。電流中斷會導(dǎo)致電壓尖峰，并會隨著時間的推移損壞機械觸點。繼電器觸點也容易反彈、產(chǎn)生火花并具有較長的開啟/關(guān)閉時間，這使得它們相當不適合當今的智能恒溫器。
幸運的是，有一種解決方案可以消除機電繼電器的負面特性：一種稱為固態(tài)繼電器 (SSR) 的裝置。SSR 使用晶閘管和功率晶體管通過低電壓或電流輸入執(zhí)行開/關(guān)控制。
