サーモスタット

サーモスタットは、物理システムの温度を感知し、システムの温度が所望の 設定値付近に維持されるように動作を実行する調整装置コンポーネントです。

サーモスタットは、設定温度まで加熱または冷却するあらゆるデバイスまたはシステムに使用されます。例としては、ビル暖房、セントラルヒーティング、エアコン、HVACシステム、給湯器、オーブンや冷蔵庫などの厨房機器、医療用および科学用インキュベータなどがあります。科学文献では、これらのデバイスはサーモスタット制御負荷（TCL）として広く分類されることがよくあります。サーモスタット制御負荷は、米国の総電力需要の約50％を占めています。^[1]

サーモスタットは、目標温度と測定温度の誤差を減らすため、「閉ループ」制御装置として動作します。自動車用サーモスタットのように、サーモスタットは制御システムの感知要素と制御動作要素の両方を組み合わせることもあります。サーモスタットという語は、ギリシャ語の θερμός thermos (熱い) と στατός statos (立っている、静止している) に由来しています。

サーモスタットは、適切な温度を維持するために、加熱装置または冷却装置のオン/オフを切り替えたり、必要に応じて熱伝達流体の流れを調整したりして制御を行います。サーモスタットは、周囲の空気の制御から自動車の冷却液の制御まで、さまざまな用途で、加熱システムまたは冷却システムのメイン制御ユニットになることがよくあります。サーモスタットは、設定温度まで加熱または冷却するあらゆる装置またはシステムに使用されます。例としては、建物の暖房、セントラルヒーティング、エアコン、オーブンや冷蔵庫などの厨房機器、医療用および科学用のインキュベーターなどがあります。

サーモスタットは、温度を測定し、制御操作を作動させるために、さまざまな種類のセンサーを使用します。機械式サーモスタットは、通常、バイメタル ストリップを使用して、温度変化を機械的変位に変換し、加熱源または冷却源の制御を作動させます。一方、電子式サーモスタットは、サーミスタまたはその他の半導体センサーを使用して、温度変化を電子信号として処理し、加熱装置または冷却装置を制御します。

従来のサーモスタットは「バンバン コントローラ」の一例です。制御システムは設定値に達するとフル稼働するか、完全にオフのままになります。実装が最も簡単なプログラムですが、このような制御方法では、設定値付近での機器の過度の急速な循環を防ぐために、ある程度のヒステリシスを含める必要があります。その結果、従来のサーモスタットでは温度を非常に正確に制御できません。代わりに、通常 1 ～ 2 °C の一定の大きさの振動が発生します。^[2]このような制御は一般に不正確で非効率的であり、機械的摩耗が激しいですが、コンプレッサーなどのコンポーネントでは、連続的に可変容量を可能にするより高度なものと比較して、依然としてコスト面で大きな利点があります。^[3]

もう一つの考慮事項は、制御システムの時間遅延です。システムの制御性能を向上させるために、サーモスタットには「予測装置」が組み込まれています。これは、システムがしばらく熱を生成し続けるため、設定点に到達する前に加熱/冷却を停止します。^[4]設定点で正確にオフにすると、実際の温度が目的の範囲を超え、「オーバーシュート」と呼ばれる状態になります。バイメタルセンサーには、サーモスタットに接触する細いワイヤーを備えた物理的な「予測装置」が組み込まれています。電流がワイヤーを通過すると、少量の熱が発生し、バイメタルコイルに伝達されます。電子サーモスタットには、電子的な同等物があります。^[5]

より高い制御精度が求められる場合には、PIDやMPCコントローラが好まれますが、現在では半導体製造工場や博物館など、主に産業用途で採用されています。

初期の技術には、ガラスに直接電極が挿入された水銀温度計があり、特定の（固定）温度に達すると、接点が水銀によって閉じられる仕組みでした。これらの温度計の精度は、1 度以内でした。

現在使用されている一般的なセンサー技術には以下のものがあります。

• バイメタルの機械式または電気式センサー。
• 膨張ワックスペレット
• 電子サーミスタおよび半導体デバイス
• 電気熱電対

これらは、次のものを使用して加熱装置または冷却装置を制御します。

• 直接的な機械制御
• 電気信号
• 空気圧信号

記録に残る最も古いサーモスタット制御の例は、おそらくオランダの発明家コルネリス・ドレベル（1572-1633）が1620年頃にイギリスで作ったものである。彼は鶏の孵卵器の温度を調節するために水銀サーモスタットを発明した。 ^{[6]これは記録に残る最初の}フィードバック制御デバイスの一つである。

現代のサーモスタット制御は、1830年代にスコットランドの化学者アンドリュー・ユーレ（1778-1857）によって開発されました。当時の繊維工場は、最適に稼働するために一定で安定した温度を必要としていたため、ユーレはバイメタルサーモスタットを設計しました。これは、温度上昇に応じて金属の1つが膨張すると曲がり、エネルギー供給を遮断するものでした。^[7]

ウィスコンシン州のウォーレン・S・ジョンソン（1847年 - 1911年）は、1883年にバイメタル室内サーモスタットの特許を取得し、2年後には初のマルチゾーンサーモスタット制御システムの特許を申請した。^{[8] [9]} アルバート・バッツ（1849年 - 1905年）は電気サーモスタットを発明し、1886年に特許を取得した。

サーモスタットの最初の産業用途の1つは、養鶏用の孵卵器の温度調節でした。イギリスのエンジニアであるチャールズ・ハーソンは、最初の近代的な卵用の孵卵器を設計し、1879年に養鶏場で使用されました。^[10]

これは、純粋に機械的な手段を使用して感知と制御の両方を行うデバイスのみを対象とします。

家庭用の水と蒸気をベースとしたセントラル ヒーティング システムは、従来、バイメタル ストリップ サーモスタットによって制御されてきました。これについては、この記事の後半で説明します。純粋に機械的な制御は、個々の流量を調節する局所的な蒸気または温水ラジエーターバイメタル サーモスタットでした。ただし、サーモスタット ラジエーター バルブ(TRV) が現在広く使用されています。

純粋に機械的なサーモスタットは、一部の屋上タービン通気口のダンパーを調節するために使用され、涼しい時期や寒い時期の建物の熱損失を減らします。

一部の自動車の乗客用暖房システムには、水の流れと温度を調節可能なレベルに調整するサーモスタット制御バルブが備わっています。古い車両では、サーモスタットがエンジンの真空をアクチュエータに適用するのを制御し、アクチュエータが水バルブとフラッパーを制御して空気の流れを方向付けます。最近の車両では、真空アクチュエータは中央コンピュータの制御下にある 小さなソレノイドによって操作される場合があります。

おそらく、今日使用されている純粋に機械的なサーモスタット技術の最も一般的な例は、内燃機関冷却システム サーモスタットです。これは、空冷式ラジエーターへの冷却剤の流れを調節することにより、エンジンを最適動作温度付近に維持するために使用されます。このタイプのサーモスタットは、設定温度で溶けて膨張するワックス ペレットを含む密閉チャンバーを使用して動作します。チャンバーの膨張によりロッドが動作し、動作温度を超えるとバルブが開きます。動作温度はワックスの組成によって決まります。動作温度に達すると、サーモスタットは温度変化に応じて徐々に開度を増減し、冷却剤の再循環流量とラジエーターへの冷却剤流量を動的にバランスさせて、エンジン温度を最適範囲に維持します。

クライスラー グループとゼネラル モーターズの全製品を含む多くの自動車エンジンでは、サーモスタットはヒーター コアへの流れを制限しません。ラジエーターの助手席側タンクはサーモスタットへのバイパスとして使用され、ヒーター コアを通って流れます。これにより、サーモスタットが開く前に蒸気ポケットが形成されるのを防ぎ、サーモスタットが開く前にヒーターが機能できるようにします。もう 1 つの利点は、サーモスタットが故障した場合でも、ラジエーターを通る流れが残ることです。

サーモスタット混合バルブは、ワックス ペレットを使用して温水と冷水の混合を制御します。一般的な用途としては、電気温水器をレジオネラ菌を殺すのに十分な温度 (60 °C、140 °F 以上) で動作させながら、バルブの出力ですぐに火傷しない程度の冷たい水 (49 °C、120 °F) を生成することが挙げられます。

ワックス ペレット駆動バルブは、ワックス ペレットのヒステリシスをグラフ化することで分析できます。このヒステリシスは、伸長 (動き) 対温度上昇、および収縮 (動き) 対温度低下の 2 つの熱膨張曲線で構成されています。上向き曲線と下向き曲線の広がりは、バルブのヒステリシスを視覚的に示します。ワックス駆動バルブでは、固体と液体の間の相転移または相変化により、常にヒステリシスが発生します。ヒステリシスは、特殊な炭化水素の混合混合物で制御できます。最も望まれるのは、厳密なヒステリシスですが、一部のアプリケーションでは、より広い範囲が必要になります。ワックス ペレット駆動バルブは、火傷防止、凍結防止、過熱パージ、太陽熱エネルギー、太陽熱、自動車、航空宇宙などのさまざまなアプリケーションで使用されます。

サーモスタットは、ガスオーブンの調整に使用されることがあります。サーモスタットは、細い銅管で制御ユニットに接続されたガス充填バルブで構成されています。バルブは通常、オーブンの上部にあります。チューブの先端は、ダイヤフラムで密閉されたチャンバーにあります。サーモスタットが加熱されると、ガスが膨張してダイヤフラムに圧力がかかり、バーナーへのガスの流れが減少します。

空気式サーモスタットは、空気で満たされた一連の制御チューブを介して暖房または冷房システムを制御するサーモスタットです。この「制御空気」システムは、制御チューブ内の圧力変化（温度による）に反応し、必要に応じて暖房または冷房を起動します。制御空気は通常、「メイン」で 15～18  psiに維持されます（通常は最大 20 psi まで操作できます）。空気式サーモスタットは通常、出力/分岐/ポストリストリクタ（単一パイプ操作用）圧力 3～15 psi を提供し、エンドデバイス（バルブ/ダンパーアクチュエータ/空気圧電気スイッチなど）に配管されます。^[11]

空気圧式サーモスタットは、ウォーレン・ジョンソンが電気式サーモスタットを発明した直後の1895年に発明されました^{[12] 。2009年にハリー・シムは、空気圧制御の建物をビルオートメーションシステムと統合して}直接デジタル制御（DDC）と同様の利点を提供できる空気圧-デジタルインターフェース^[13]の特許を取得しました。

水や蒸気をベースとするセントラルヒーティングシステムは、伝統的に壁に取り付けられたバイメタルストリップサーモスタットによって全体を制御してきました。これらは、2つの金属の膨張差を利用して気温を感知し、オン/オフスイッチを作動させます。^[14]通常、セントラルシステムは、温度がサーモスタットの設定温度を下回るとオンになり、温度が設定温度を上回るとオフになりますが、過度の切り替えを防ぐために数度のヒステリシスがあります。バイメタルセンシングは、現在、電子センサーに取って代わられています。今日のバイメタルサーモスタットの主な用途は、個々の電気対流ヒーターであり、制御は、局所的な気温とユーザーが希望する設定温度に基づいてオン/オフになります。これらは、局所的な制御が必要なエアコンにも使用されます。

これは、リレー § 用語およびスイッチ § 接点用語で説明されているのと同じ命名法に従います。サーモスタットは熱エネルギーによって作動すると考えられているため、「正常」とは温度が設定値を下回っている状態を指します。

• 「NO」は「通常開」を意味します。これは「COR」（「上昇時に閉」）と同じです。熱くなり始めたときにファンを起動し、十分に冷えたらファンを停止するために使用できます。
• 「NC」は「通常閉」の略です。これは「OOR」（「上昇時に開く」）と同じです。ヒーターが冷たくなり始めたときにヒーターを起動し、十分に暖かくなったときにヒーターを停止するために使用できます。
• 「CO」は「切り替え」の略です。これは「NO」と「NC」の両方として機能します。熱くなり始めたときにファンを起動するために使用できますが、(反対側の端子で) 冷たくなり始めたときにヒーターを起動するためにも使用できます。

先頭の数字は接点セットの数を表します。たとえば、「1NO」、「1NC」は 2 つの端子を持つ 1 つの接点セットを表します。「1CO」は、3 つの端子を持つスイッチオーバーであっても、接点セットは 1 つになります。

この図は、電気ガスバルブを介してガス燃焼ヒーターを制御するために使用される、一般的な2線式の熱専用家庭用サーモスタットの内部です。同様のメカニズムを使用して、石油ストーブ、ボイラー、ボイラーゾーンバルブ、電気屋根裏ファン、電気炉、電気ベースボードヒーター、および冷蔵庫、コーヒーポット、ヘアドライヤーなどの家庭用機器を制御することもできます。サーモスタットを介した電力は加熱装置によって提供され、一般的な北米の建築ではミリボルトから240ボルトの範囲であり、直接（電気ベースボードヒーターと一部の電気炉）または間接的（すべてのガス、石油、および強制給湯システム）に暖房システムを制御するために使用されます。サーモスタットで使用できる電圧と電流は多岐にわたるため、交換用デバイスを選択する際には注意が必要です。

1. 設定点制御レバー。これを右に動かすと温度が高くなります。2 番目のスロットの中央にある丸いインジケータ ピンが、外側のケースの番号付きスロットから見えます。
2. バイメタルストリップをコイル状に巻いたもの。コイルの中心はレバー（1）に取り付けられた回転ポストに取り付けられている。コイルが冷たくなると、可動端（（4）を運ぶ）が時計回りに動く。
3. フレキシブル ワイヤ。左側は、ペアのワイヤの 1 つを介してヒーター制御バルブに接続されます。
4. バイメタルコイルに取り付けられた可動接点。そこからヒーターのコントローラーへ。
5. 固定接触ネジ。これは製造元によって調整されます。ペアの 2 番目のワイヤによって、熱電対とヒーターの電動ガス バルブに電気的に接続されます。
6. 磁石。これにより、接点が閉じたときに良好な接触が確保されます。また、接点が開く前に温度を数度上昇させる必要があるため、短時間の加熱サイクルを防ぐヒステリシスも提供されます。代わりに、一部のサーモスタットは、バイメタルコイルの端に水銀スイッチを使用します。コイルの端にある水銀の重さにより、水銀はそこに留まり、短時間の加熱サイクルも防止されます。ただし、このタイプのサーモスタットは、破損すると非常に永久的に有毒であるため、多くの国で禁止されています。これらのサーモスタットを交換する場合は、化学廃棄物と見なす必要があります。

図には示されていませんが、外側のケースにはサーモスタットの実際の温度を表示するための独立したバイメタル温度計があります。

上記のサーモスタットの使用例で示されているように、制御システムの電力はすべて、パイロット ライトによって加熱される多数の積層熱電対の組み合わせであるサーモパイルによって供給されます。サーモパイルは、低電力ガス バルブを駆動するのに十分な電力を生成し、1 つ以上のサーモスタット スイッチの制御下で、バーナーへの燃料の投入を制御します。

このタイプの装置は、パイロット ライトが驚くほどの量のガスを無駄にする可能性があるため (長期間にわたって蛇口から水が滴り続けると大量の水が無駄になるのと同じ)、一般に時代遅れと見なされており、ストーブでも使用されなくなりましたが、多くのガス給湯器やガス暖炉ではまだ使用されています。パイロットで「無駄になる」エネルギーのほとんどは、水タンクの直接的な熱増加を表すため、給湯器では効率の悪さは許容されます。また、ミリボルト システムでは、給湯器や炉に特別な電気回路を接続する必要もありません。これらのシステムは多くの場合、完全に自給自足で、外部電源なしで動作できます。タンクレスの「オンデマンド」給湯器では、熱面点火よりも速く、スパーク点火よりも信頼性が高いため、パイロット点火が好まれます。

一部のプログラム可能なサーモスタット（単純な「ミリボルト」または「2 線式」モードを提供するもの）は、これらのシステムを制御します。

現代の暖房/冷房/ヒートポンプサーモスタットの大部分は、低電圧（通常 24 ボルトAC）制御回路で動作します。24 ボルト AC 電源の供給源は、暖房/冷房装置の一部として設置された制御トランスです。低電圧制御システムの利点は、リレー、接触器、シーケンサーなどの複数の電気機械スイッチングデバイスを、本質的に安全な電圧と電流レベルを使用して操作できることです。^[15]サーモスタットには、予測を使用した温度制御を強化するための機能が組み込まれています。熱予測器は、暖房機器の動作中に感知要素に少量の追加熱を生成します。これにより、暖房接点が少し早く開き、空間温度がサーモスタットの設定を大幅に超えるのを防ぎます。機械式熱予測器は通常調整可能であり、システムの動作中に暖房制御回路に流れる電流に設定する必要があります。冷房予測器は、冷房機器が動作していないときに感知要素に少量の追加熱を生成します。これにより、接点が冷却装置に少し早めに通電し、空間温度が過度に上昇するのを防ぎます。冷却予測装置は通常、調整できません。

電気機械式サーモスタットは、抵抗素子を予測器として使用します。ほとんどの電子サーモスタットは、予測機能にサーミスタ デバイスまたは統合ロジック エレメントを使用します。一部の電子サーモスタットでは、サーミスタ予測器が屋外に設置され、屋外温度に応じて予測値が変わります。サーモスタットの機能強化には、屋外温度の表示、プログラム機能、およびシステム障害表示が含まれます。このような 24 ボルト サーモスタットは、主電源が切れると炉を作動させることができませんが、ほとんどの炉では、加熱空気ファン (および多くの場合、熱面または電子スパーク点火) に主電源が必要なため、サーモスタットの機能は意味をなさなくなります。パイロット式壁ヒーターや「重力」(ファンなし) 床ヒーター、およびセントラル ヒーターなどの他の状況では、前述の低電圧システムは、電力が利用できない場合でも機能し続けることができます。

配線の色コードには標準規格はないが、慣例により以下の端子コードと色が採用されている。^{[16] [17]} いずれの場合も、製造元の指示に従うのが確実である。

古く、ほとんどが廃止された指定:

ライン電圧サーモスタットは、ベースボードヒーターや直結式電気炉などの電気暖房器具に最もよく使用されます。ライン電圧サーモスタットを使用する場合、システム電源 (米国では 120 ボルトまたは 240 ボルト) はサーモスタットによって直接切り替えられます。スイッチング電流が40アンペアを超えることが多いため、ライン電圧回路で低電圧サーモスタットを使用すると、少なくともサーモスタットが故障し、火災が発生する可能性があります。ライン電圧サーモスタットは、集中ボイラーやチラーを使用する大規模システムのファンコイル (ライン電圧から電力を供給されるファンが、より大きなシステムによって加熱または冷却されるコイル状のチューブを吹き抜ける) ユニットの制御や、温水暖房アプリケーションでの循環ポンプの制御など、他のアプリケーションで使用されることもあります。

一部のプログラム可能なサーモスタットは、ライン電圧システムを制御するために使用できます。ベースボード ヒーターは、連続制御 (少なくとも一部のHoneywellモデルはそうである) が可能なプログラム可能なサーモスタットから特に恩恵を受けます。連続制御は、ランプ調光器のようにヒーターを効果的に制御し、加熱を徐々に増減して室温を極めて一定に保ちます (ヒステリシスの平均化効果に頼るのではなく、連続制御)。ファンを含むシステム (電気炉、壁ヒーターなど) では、通常、単純なオン/オフ制御を使用する必要があります。

新しいデジタルサーモスタットには温度を測定する可動部品がなく、代わりにサーミスタや抵抗温度計(抵抗温度検出器)などの他の半導体デバイスに依存しています。通常、動作させるには 1 つ以上の通常の電池を取り付ける必要がありますが、いわゆる「電力窃取」デジタル サーモスタット (エネルギー ハーベスティング用に動作) の中には、一般的な 24 ボルト AC 回路を電源として使用するものもありますが、一部の炉で使用されているサーモパイル駆動の「ミリボルト」回路では動作しません。各サーモスタットには、現在の温度と現在の設定を表示するLCD画面があります。ほとんどのサーモスタットには時計、温度の時刻設定、さらには曜日設定もあり、快適性とエネルギー節約に使用されます。一部の上級モデルにはタッチ スクリーンがあり、ホーム オートメーション システムやビルディング オートメーションシステムと連動する機能があります。

デジタル サーモスタットは、リレーまたはトライアックなどの半導体デバイスのいずれかを使用して、 HVACユニットを制御するスイッチとして機能します。リレー付きのユニットはミリボルト システムを操作しますが、スイッチのオン/オフ時に「カチッ」という音が聞こえることがよくあります。

出力を調節できる HVAC システムは、 PID コントローラを内蔵したサーモスタットと組み合わせて、よりスムーズな動作を実現できます。慣性に左右されやすいシステムの動作をさらに改善する適応アルゴリズムを備えた最新のサーモスタットもあります。たとえば、朝 7 時の温度が 21 °C (69.8 °F) になるように設定すると、その時間には温度が 21 °C (69.8 °F) になることが保証されます。従来のサーモスタットでは、その時間になると動作を開始します。アルゴリズムは、希望する時間に希望する温度に達するために、システムをいつ起動するかを決定します。^[18]オン/オフ制御が適さないプロセス/産業用制御に使用されるその他のサーモスタットでは、PID 制御によって温度が非常に安定していることも保証されます (たとえば、設定値 (SV) の PID 定数を微調整してオーバーシュートを減らすこと^[19]、またはヒステリシス制御を展開して温度を一定範囲内に維持することなどにより) 。 ^[20]

北米やヨーロッパで一般的な住宅用デジタルサーモスタットのほとんどはプログラム可能なサーモスタットで、デフォルトプログラムのままにしておくと通常30%のエネルギー節約になります。これらのデフォルトを調整すると、エネルギー節約が増減する可能性があります。^[21]プログラム可能なサーモスタットの記事では、このようなサーモスタットの操作、選択、設置に関する基本的な情報を提供します。

ガス

1. ドラフト誘導ファン/ブロワー（炉が比較的新しい場合）を起動して、煙突に空気の柱を流します。
2. ヒートイグナイターまたはスタートスパーク点火システム
3. ガスバルブを開いてメインバーナーを点火します
4. （炉が比較的新しい場合は）メイン送風ファンまたは循環ポンプを起動する前に、熱交換器が適切な動作温度になるまで待ちます。

油

ガスと同様ですが、バルブを開くのではなく、炉がオイルポンプを始動してバーナーにオイルを注入します。

電気

送風ファンまたは循環ポンプが始動し、大型の電気機械リレーまたはトライアックが加熱要素をオンにします。

石炭、穀物、ペレット

現在では一般的に珍しい（ただし、トウモロコシ、小麦、大麦などの穀物や、木、樹皮、厚紙で作られたペレットは人気が高まっている）。ガスに似ているが、バルブを開くのではなく、炉がスクリューを始動して石炭、穀物、ペレットを火室に送り込む。

ゾーン分けされていない（一般的な住宅用、家全体に 1 つのサーモスタット）システムでは、サーモスタットの R（または Rh）端子と W 端子が接続されると、炉は起動手順を実行し、熱を生成します。

ゾーン システム (住宅用、商業用など) では、サーモスタットによって小型の電気モーターが作動し、バルブまたはダンパーが開き、炉またはボイラーがまだ作動していない場合は始動します。

ほとんどのプログラム可能なサーモスタットがこれらのシステムを制御します。

制御対象によって異なりますが、強制空気 空調サーモスタットには通常、暖房/オフ/冷房用の外部スイッチと、送風ファンを常時オンにするか、暖房と冷房が稼働しているときだけオンにするかを切り替えるオン/自動スイッチがあります。中央にあるサーモスタットには、メインの暖房/冷房ユニット (通常はクローゼット、地下室、または屋根裏部屋にあります) から 4 本の配線が来ています。1 本の配線 (通常は赤) はサーモスタットに 24 ボルトの AC 電力を供給し、他の 3 本はサーモスタットからの制御信号 (通常は暖房の場合は白、冷房の場合は黄色、送風ファンをオンにする緑) を供給します。電力は変圧器によって供給され、サーモスタットが 24 ボルト電力と他の 1 本または 2 本の配線と接触すると、暖房/冷房ユニットにあるリレーがユニットの対応する暖房/ファン/冷房機能をアクティブにします。

サーモスタットを「冷房」に設定すると、周囲の部屋の周囲温度が設定温度を超えた場合にのみオンになります。したがって、暖房/冷房システムがオフのときに、制御対象スペースの温度が通常、希望の設定温度を超えている場合は、外気温に関係なく、サーモスタットを「冷房」に設定しておくのが賢明です。一方、制御対象エリアの温度が希望の温度を下回る場合は、サーモスタットを「暖房」に切り替えることをお勧めします。

ヒートポンプは、屋内コイルと屋外コイルの間で冷媒の流れを逆転させる冷凍機器です。これは、リバース バルブ(「4 ウェイ」または「切り替え」バルブとも呼ばれます) に通電することで行われます。冷房中、屋内コイルは蒸発器として機能し、屋内空気から熱を取り除き、それを屋外コイルに転送します。屋外コイルは、熱を屋外空気に放出します。暖房中、屋外コイルは蒸発器となり、熱は屋外空気から取り除かれ、屋内コイルを通じて屋内空気に転送されます。サーモスタットによって制御されるリバース バルブにより、暖房から冷房への切り替えが行われます。住宅用ヒート ポンプ サーモスタットには通常、冷房時にリバース バルブを通電するための「O」端子があります。住宅用ヒート ポンプ サーモスタットの一部と多くの商業用ヒート ポンプ サーモスタットは、暖房時にリバース バルブを通電するために「B」端子を使用します。ヒート ポンプの暖房能力は、屋外温度が下がると低下します。ある屋外温度 (バランス ポイントと呼ばれる) では、建物に熱を伝達する冷凍システムの能力が、建物の暖房ニーズを下回ります。一般的なヒート ポンプには、屋外温度がこのバランス ポイントを下回ったときに冷凍熱を補う電気加熱要素が取り付けられています。補助熱の動作は、ヒート ポンプ サーモスタットの第 2 段階加熱接点によって制御されます。暖房中、屋外コイルは屋外温度より低い温度で動作し、コイルに結露が生じる可能性があります。この結露はコイル上で凍結し、熱伝達能力が低下します。そのため、ヒート ポンプには、屋外コイルの霜取りを時々行うための準備があります。これは、サイクルを冷却モードに戻し、屋外ファンを停止し、電気加熱要素に通電することによって行われます。霜取りモードの電気熱は、システムが建物内に冷気を吹き込まないようにするために必要です。その後、要素は「再加熱」機能で使用されます。サーモスタットは、システムが霜取り中であり電気加熱がアクティブになっていることを示している場合がありますが、霜取り機能はサーモスタットによって制御されません。ヒート ポンプには補助加熱と再加熱用の電気加熱エレメントが備わっているため、ヒート ポンプ サーモスタットは、冷却システムが故障した場合に電気加熱エレメントを使用できるようにします。この機能は通常、サーモスタットの「E」端子によって起動されます。緊急加熱の場合、サーモスタットはコンプレッサーや屋外ファンを作動させません。

サーモスタットは、外壁や、日中いつでも直射日光にさらされる場所には設置しないでください。部屋の冷房や暖房の通気口や装置から離れた場所に設置する必要がありますが、調節する部屋からの一般的な空気の流れにさらされる必要があります。^[22] リビング ルームと寝室を 1 つのゾーンとして操作するシングル ゾーン システムには、オープンな廊下が最も適している場合があります。廊下が調節対象スペースからのドアで閉じられる可能性がある場合は、システムの使用中はドアを開けたままにしてください。サーモスタットが制御対象ソースに近すぎると、システムは「サイクルを短縮」する傾向があり、頻繁に開始と停止を行うと煩わしく、場合によっては機器の寿命が短くなります。複数のゾーン システムでは、個々のスペースを調節し、使用されていない部屋の温度を暖房と冷房をオフにして変化させることで、かなりのエネルギーを節約できます。

HVACシステムは、夏や冬に屋外に近い状態から空間を冷やしたり暖めたりするのには、通常1時間から数時間と長い時間がかかります。そのため、空間が使用されていないとき（夜間や休日）には、設定温度を下げるのが一般的です。一方では、元の設定温度を維持するのに比べて、かなりのエネルギー消費を節約できます。^[23]他方では、システムを完全にオフにするのに比べて、室温が快適ゾーンから大きくずれるのを防ぎ、空間が再び使用されたときに不快な思いをする時間を短縮します。新しいサーモスタットはほとんどがプログラム可能で、この設定温度を下げる機能を簡単に組み込むことができる内部クロックが含まれています。

オフィスビルのサーモスタットの多くは機能しないダミーデバイスであり、テナントの従業員にコントロールされているという錯覚を与えるために設置されていると報告されています。^{[24] [25]}これらのダミーサーモスタットは、実質的にはプラセボボタンの一種です。ただし、これらのサーモスタットは、コントロールが無効になっているにもかかわらず、ゾーン内の温度を検出するために使用されることがよくあります。この機能は、「ロックアウト」と呼ばれることがよくあります。^[26]

• スマート サーモスタット(および Wi-Fi サーモスタット)
• 自動制御
• オンオフ制御
• オープンサーム

ウィキメディア・コモンズには、サーモスタットに関連するメディアがあります。

• プロフェッショナルリファレンスガイド
• 「サーモスタットが炉を管理する仕組み」自動炉サーモスタットの基礎に関する 1951 年の記事。この参考資料には、わかりやすい図解やイラストが掲載されています。
• 太陽がサーモスタットに与える影響 (Energy2D: オンライン Java シミュレーション)
• 「ワックス ペレット サーモスタット バルブの機能」イラスト 2017 年 8 月 7 日にWayback Machineにアーカイブされました
• 「ワックスモーターの図、すなわち「ワックスペレット」」2017年7月15日アーカイブ、Wayback Machine
• 「バイメタルスイッチのアニメーション」2017年8月26日アーカイブ、Wayback Machine