Ruimtethermostaten

Wat is het?

Een (ruimte)thermostaat is een toestel met als doel de warmteopwekking voor een ruimte of een woning te regelen in functie van de gemeten temperatuur. De thermostaat wordt typisch bevestigd op een wand in de meest gebruikte verwarmde ruimte(s) in een gebouw (bv. de woonkamer in een woning). Het toestel is aan de buitenkant voorzien van een bedieningsinterface waarmee eindgebruikers bepaalde parameters van het verwarmingssysteem zoals de gewenste ruimtetemperatuur (insteltemperatuur of ‘setpoint’) kunnen instellen.

Een thermostaat bevat binnenin minimaal een temperatuurvoeler en een regeling om de verwarmingsinstallatie waarmee de thermostaat verbonden is, aan te sturen. De thermostaat kan rechtstreeks zorgen voor het in- en uitschakelen van de elektrische voeding, bijvoorbeeld van een circulatiepomp in een hydraulische verwarmingsinstallatie of van elektrische weerstandselementen bij installaties voor elektrische ruimteverwarming. In de meeste gevallen zal de thermostaat digitaal communiceren met een centrale warmteopwekker, een domoticasysteem of een gebouwbeheersysteem (GBS). Deze communicatie gebeurt typisch via een (bus)kabel maar kan bij digitale thermostaten ook draadloos verlopen.

Bij een analoge thermostaat (zie bv. Figuur 1) bestaat de bedieningsinterface uit een draaiknop, uit knopjes en eventueel een visuele indicator (bv. lampje) om aan te geven of de warmteopwekker ingeschakeld is.

Een digitale thermostaat (zie bv. Figuur 2) beschikt over een display waarop bepaalde gegevens zoals de huidige en ingestelde temperatuur gevisualiseerd kunnen worden. De bediening kan gebeuren via knopjes of via het display zelf (touchscreen).

  Figuur 1: Een analoge thermostaat. De gewenste temperatuur kan ingesteld worden via een draaiknop. Bron: Shutterstock.   Figuur 2: Een klassieke digitale ruimtethermostaat met bediening via knopjes. Bron: Shutterstock.  

 

Een slimme thermostaat (zie bv. Figuur 3) is een digitale thermostaat die over een internetverbinding beschikt. Afhankelijk van het model, kunnen binnenin het toestel ook bijkomende sensoren voorzien zijn zoals een bewegingssensor, kan er verbinding gemaakt worden met andere componenten zoals gemotoriseerde radiatorknoppen en kunnen online databronnen (bv. weersvoorspellingen, locatiedata van een smartphone) gebruikt worden.

Een slimme thermostaat laat toe om slimme toepassingen te realiseren die met een klassieke (analoge of digitale) thermostaat niet mogelijk zijn. Denk bijvoorbeeld aan dynamische programma’s voor centrale verwarming of het controleren en aanpassen van verwarmingsinstellingen vanop afstand. Dergelijke toepassingen kunnen eventueel ook gerealiseerd worden door de verwarmingsinstallatie aan te sturen vanuit een domotica- of gebouwbeheersysteem.

De mate waarin een slimme thermostaat ook een slimme aansturing van de warmteopwekker toelaat, kan verschillen van toestel tot toestel. Sommige slimme thermostaten sturen de warmteopwekker aan via eenvoudige aan/uit signalen. Andere laten dan weer toe om het vermogen te moduleren of het temperatuurregime van de warmteopwekker aan te sturen.

 Figuur 3: Een slimme thermostaat beschikt over een internetverbinding en is typisch gemakkelijk te bedienen.

Hoe werkt het?

Bij een analoge thermostaat wordt de temperatuur analoog gedetecteerd, bijvoorbeeld via de temperatuursafhankelijke uitzetting van een (al dan niet spiraalvormige) bimetalen strip (zie Figuur 4). Een veranderende temperatuur zorgt voor een fysieke beweging van de strip, wat op zijn beurt via een mechanische overbrenging resulteert in het openen of sluiten van een elektrisch contact binnenin de thermostaat (meestal hoorbaar als een klikgeluid). Figuur 4: Een analoge thermostaat kan gebruik maken van een mechanisch element zoals een spiraalvormige bimetaalstrip voor het detecteren van de ruimtetemperatuur.
Naast een knop voor de temperatuursinstelling zijn op een analoge thermostaat ook meestal knoppen voorzien om het toestel in- of uit te schakelen, of om een bepaald tijdsprogramma te selecteren. Dit tijdsprogramma kan dan bijvoorbeeld ingesteld worden door het voorzien van mechanische start- en stopblokjes op een analoge klok (zie Figuur 5), wat vervolgens resulteert in het openen of sluiten van een elektrisch contact (aan/uit signaal). Figuur 5: Analoge thermostaat met tijdsprogramma instelbaar via vastklikbare start- en stopblokjes op een de analoge klok. Bron: Theben.

Bij een digitale thermostaat gebeurt het opmeten van de temperatuur, het instellen van het tijdsprogramma en het schakelen van het aan/uit contact in tegenstelling tot bij een analoge thermostaat niet via mechanische componenten en schakelaars, maar wel via een digitale regeling die meestal geïmplementeerd wordt gebruik makende van microchips en elektronische schakelcomponenten (waarvan het schakelen niet per se hoorbaar is).

Net als een analoge thermostaat zou een digitale thermostaat met eenvoudige aan/uit regeling kunnen werken. Dit is echter niet aan te raden. In een digitale thermostaat kunnen immers geavanceerdere vormen van regeling geïmplementeerd worden die voor een performantere werking van de verwarmingsinstallatie kunnen zorgen, zowel op vlak van comfort als op vlak van energie-efficiëntie.

Bij een geavanceerde digitale aan/uit regeling kunnen bijvoorbeeld minimale tijdsintervallen ingesteld worden tussen het inschakelen van de opwekker (duurtijd ‘uit’ periode) en kan de inschakelperiode (duurtijd ‘aan’ periode) berekend worden op basis van het verschil tussen de insteltemperatuur en de opgemeten ruimtetemperatuur. Bij een modulerende regeling kan het verwarmingstoestel modulerend aangestuurd worden, d.w.z. niet enkel aan/uit, maar ook tussenniveaus (bv. 50% vermogen). Hierdoor kan de sturing nog meer geoptimaliseerd worden, gebruik makend van regelalgoritmes zoals PID-regeling (Proportioneel, Integrerend, Derivatief).

Een slimme thermostaat werkt zoals een digitale thermostaat, maar kan in de regeling dankzij de internetconnectiviteit bijkomend ook rekening houden met variabelen zoals weersgegevens en de aanwezigheid van gebouwgebruikers. Daarnaast maakt de internetconnectiviteit het ook mogelijk om de thermostaat vanop afstand te bedienen (bv. door de eindgebruiker via een smartphone app) of om installaties vanop afstand te analyseren (bv. door de installateur via een online monitoringplatform).

 Figuur 6: Een slimme thermostaat kan meestal bediend worden door de eindgebruiker via een smartphone app. Gebruik makend van de locatiedata van een smartphone kan eventueel ook rekening gehouden worden met de aanwezigheid van eindgebruikers (geolocalisatie).

Digitale communicatie

Het signaal dat een analoge thermostaat kan sturen naar het toestel dat het aanstuurt, is een aan/uit signaal (elektrisch contact open of dicht) en werkt maar in één richting (van de thermostaat naar het aangestuurde toestel). Ook eenvoudige digitale thermostaten communiceren op deze manier.

Geavanceerde digitale thermostaten communiceren typisch via specifieke (digitale) protocollen voor thermostaten (bv. OpenTherm). Dergelijke protocollen laten toe om geavanceerdere stuursignalen uit te wisselen tussen de thermostaat en de warmteopwekker en om ook informatie van de warmteopwekker naar de thermostaat te sturen. Zo kunnen onder andere foutmeldingen van de warmteopwekker gevisualiseerd worden op het display van de digitale thermostaat.

Slimme thermostaten zijn digitale thermostaten met een internetverbinding. Deze verbinding zal meestal gerealiseerd worden door het toestel via Wi-Fi te verbinden met het lokale netwerk in het gebouw. Een slimme thermostaat kan voor de communicatie met het aan te sturen toestel gebruik maken van een eenvoudige aan/uit sturing zoals bij een eenvoudige digitale thermostaat of van een specifiek protocol zoals bij een geavanceerde digitale thermostaat (bv. OpenTherm). Een slimme thermostaat maakt dus niet per se gebruik van ‘slimme’ bi-directionele communicatie met het aan te sturen toestel (zie ook ‘Aandachtspunten’). Afhankelijk van het model kan een slimme thermostaat ook draadloos in verbinding staan met toestellen zoals gemotoriseerde radiatorknoppen. Deze verbinding gebeurt typisch draadloos via een communicatieprotocol zoals Wi-Fi, Zigbee, 6LoWPAN, etc.

Aandachtspunten

De thermostaat wordt centraal geplaatst in de meest representatieve ruimte van de woning. Zorg ervoor dat deze goed bereikbaar is voor aflezing en bediening (bv. op ooghoogte). Bij de plaatsing van een thermostaat is het belangrijk om ervoor te zorgen dat het toestel niet aan direct zonlicht blootgesteld wordt. Een opwarming van het toestel door zonlicht, zou de temperatuurmeting en bijgevolg ook de ruimtetemperatuur waarop de installatie gestuurd wordt immers kunnen verstoren. We verwijzen hierbij ook naar de voorschriften van de fabrikant. In gebouwen met meerdere zones zal elke zone normaalgezien ook voorzien worden van een eigen ruimtethermostaat.

Bij de keuze van een ruimtethermostaat moet voldoende aandacht besteed worden aan de compatibiliteit met de aangestuurde warmteopwekker. Voor een document met meer algemene informatie over compatibiliteit, zie ‘Meer info’ onderaan deze pagina.

In het bijzonder voor toestellen die werken met specifieke digitale protocollen voor thermostaten (bv. OpenTherm), is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de thermostaat het gebruikte protocol en de gewenste functies ook ondersteunt. Sommige functies zullen enkel ondersteund worden door thermostaten van de fabrikant van de warmteopwekker. Essentiële functies zoals het modulerend kunnen aansturen, worden idealiter ondersteund door de gekozen thermostaat (ook als deze niet van de fabrikant van de warmteopwekker is). Dit om de energetische efficiëntie, de levensduur van de warmteopwekker en het thermische comfort van de eindgebruikers zo hoog mogelijk te houden. In WTCB Technische Voorlichting 235 ‘Condensatieketels’ (zie ‘Meer informatie’ onderaan deze pagina) wordt dieper ingegaan op de nadelen van het gebruik van een thermostaat met een eenvoudige aan/uit regeling.

Bij het gebruik van digitale en slimme thermostaten is het belangrijk om te weten dat deze een elektrische voeding nodig hebben, die, afhankelijk van het gebruikte communicatieprotocol, een bijkomende bekabelde verbinding of een ingebouwde batterij zal vereisen. Voor meer informatie hierover, zie eveneens de pagina over protocollen voor thermostaten.

Meer informatie

  • Document dat meer uitleg geeft bij de begrippen interoperabiliteit, compatibiliteit en openheid:
    Publicaties en artikels – Smart Buildings In Use
  • WTCB Technische Voorlichting (TV) 235: ‘Condensatieketels’ waarin in hoofdstuk 6 meer uitleg gegeven wordt bij de nadelen van het gebruik van een thermostaat met een eenvoudige aan/uit regeling:
    WTCB TV 235