Устройство и принцип работы автоматики для газовых котлов отопления

Реле минимального давления (газ) ↑

Газовый клапан марки Honeywell для маломощного котельного оборудования

Газовые горелки предназначены для использования при номинальном давлении газа — они на это рассчитаны. Именно при таких показателях будет обеспечена декларированная полезная мощность котла. Со снижением давления газа наблюдается и падение мощности. Котлы, снабженные атмосферными газовыми горелками, чувствительны к снижению давления газа — могут прогореть трубы. Падающее давление газа ведет к «оседанию» пламени так, что в зоне самого факела оказывается металлическая часть горелки. И это может привести к поломках.

С целью защиты котла и горелки применяют реле минимального газового давления. Реле выключает котел при падении давления ниже значения установки. Предельное значение можно поменять при наладке котла. Реле давления газа конструктивно представляет собою некую мембрану, которая воздействует на группу контактов. Когда давление снижается, мембрана под воздействием пружины перемещается и происходит переключение электроконтактов. Переключение контактов разрывает электрическую цепь, которая как раз и управляет работой котла. Останавливается подача питания на газовый клапан — и котел прекращает работу. Когда давление газа восстанавливается, мембрана вернется в исходную позицию, контакты вновь переключатся — и котел снова готов к запуску. Только вот прочие процессы в дальнейшем определяются логикой реально управляющей автоматики, и они могут разниться. Реле минимального давления монтируются на вводе газа в котел непосредственно перед мультиблоком. Либо перед передним газовым клапаном.

Газовый клапан марки Dungs для отопительных котлов напольного типа

Преимущества газовых котлов

Газовые системы отопления обладают следующим рядом достоинств:

Автоматика обеспечивает стабильность работы и простоту эксплуатации отопительного агрегата.
Газовые котлы быстро окупаются в связи с эффективной работой и невысокой стоимостью топлива.
Способны обогревать внушительные площади помещений.
Принцип работы рассчитан на действительно продолжительный срок службы.
Демонстрируют высокие показатели КПД.
Не заставляют пользователя следить за уровнем пламени. Газ подается непрерывно, а в случае затухания горелки автоматика для газовых котлов отопления сообщает об этом системе и возобновляет горение.
Котел отдает больше энергии, чем потребляет сам.

Электроника или механика

Современные котельные агрегаты особенно западного производства комплектуются электронными система управления котла, стоимость которых доходит до 30 % от полной стоимости установки. Преимущества такой системы очевидны, есть один минус она боится нестабильной работы российских электрических сетей. Поэтому ее нужно эксплуатировать с надежными стабилизаторами и автономными источниками питания.

Диапазон регулирования и контроля электронной системы практически не ограничен: от давления и температуры теплоносителя до погодозависимого регулирования отопительным агрегатом.

В системе безопасности, котел будет отключен от подачи топлива при высоком/ низком давлении газа, отрыве факела, отсутствия разряжения в топке, низком/высоком давлении и Т теплоносителя.

Также устанавливаются исполнительные механизмы механического действия — клапан-отсекатель газа, срабатывающий по недопустимому давлению газа и предохранительно-сбросной клапан, защищающий внутренний контур котла от высокого давления среды.

Например, запуск котлоагрегата Будерус совершается при выжиме шайбы газового клапане, при этом он открывается и газ подается на запальник. Он разогревает термопару, которое вырабатывает ток с напряжением достаточным, чтобы запустить электромагнит, для удержания клапан в открытом состоянии.

Далее устанавливают регулятором мощность котлоагрегата, что пропускает газ в нужном объеме с рабочим давлением, а процесс нагрева контролируется термостатом.

Схема действия двухконтурного котла

Наличие системы ГВС немного усложняет схему работы газового котла двухконтурного типа. Нагретый горелкой теплоноситель, двигаясь по теплообменнику, обеспечивает нагрев пластинчатого теплообменника, по которому движется вода из водопровода.

Конструктивная схема двухконтурного газового котла с и битермическим и двумя обычными теплообменниками. В первом варианте нет необходимости в использовании двух теплообменников

Одновременное использование двухконтурной модели в режиме отопления и горячего водоснабжения невозможно. При активизации крана горячего водоснабжения благодаря трехходовому термостатическому клапану прекращается циркуляция теплоносителя по магистралям отопления. Котел переходит в режим перемещения воды по контуру с пластинчатым теплообменником, которым производится нагрев воды для бытовых нужд.

При значительном потреблении горячей воды на длительное время может быть парализована работа котла с ориентацией на отопление. Решить проблему можно двумя путями – предусмотреть установку более мощного отопительного прибора или включить в схему обустройства бойлер косвенного нагрева.

При активном использовании системы ГВС возможна установка двухконтурного котла со встроенным бойлером. В этом случае немного увеличивается расход топлива за счет того, что в паузе между циклами работы отопительной системы энергия горелки используется для поддержки температуры воды в дополнительном газовом водонагревателе.

Определенный запас горячей воды во встроенном бойлере позволяет использовать систему ГВС без отключения контура отопления. В результате обе системы работают поочередно, при этом отсутствует фактор перегрева жидкости и продлевается срок жизни теплообменника.

Котел со встроенным штатным бойлером не только обеспечивает достаточный запасной объем горячей воды, но и помогает избежать длительного отключения контура отопления

Встроенный штатный бойлер позволяет в любое время получить горячую воду нужной температуры, запас которой обеспечивается в автоматическом режиме. В то время, как проточной системе ГВС требуется несколько минут для нагрева воды до требуемой температуры.

Основные функции автоматики

Главное назначение автоматики в системах отопления — мгновенная реакция на изменение ситуации. Одна из основных задач автоматических приборов регулировки – прекращение подачи газа в рабочую зону. Ситуации, при которых может возникнуть необходимость отсечь подачу бытового газа, могут быть следующие:

плохая работа вытяжного устройства, ухудшение тяги, при которых высока вероятность попадания во внутренние помещения вредных продуктов горения;
резкие перепады рабочего давления в магистральном газопроводе;
несанкционированное затухание пламени на основной горелке.

В перечисленных ситуациях именно благодаря автоматике газового котла контролируется подача газового топлива, что обеспечивает безопасность жильцов. Именно из соображений безопасности, в соответствии с существующими нормативами, автоматическими системами необходимо оборудовать все старые модели газо-нагревательного оборудования, штатная комплектация которых не предусматривала оснащение этими устройствами. Что же касается газовых отопительных агрегатов последних выпусков — то это котлы с автоматикой.

Основная статья: газовая горелка своими руками.

Виды котельных для газового оборудования

Помещение, предназначенное для установки газового котла, обустроенное по правилам эксплуатации, называется котельной.

Различается несколько видов объектов:

Пристройка. В этом случае одна стена смежная с жилым домом. Вариант удобен отсутствием открытых участков трубопровода – все коммуникации прокладываются под крышей, не требуется дополнительно утеплять сеть. Для упрощения проверки работы и контроля функциональности оборудования в любое время года вход в котельную оборудуется из дома.
Помещение в доме. В частном строении это могут быть теплые сени, подсобка рядом с ванной или в подвале. Встроенная комната увеличивает преимущества пользования – не надо дополнительно утеплять, для контроля работы прибора не придется выходить за пределы жилого объекта.
Отдельное помещение. Располагается в отдалении от жилого объекта. Несмотря на обязательность утепления открытых участков, отельные строения выгоднее – не слышно шума при работе котла, повышается уровень безопасности для жильцов. Например, при протечке газа, люди в доме не получат отравляющую дозу.

Разновидности автоматики

Важно!!! Перед тем, как приобрести комплекс автоматики для котла отопления необходимо выяснить возможность по подключению устройств между собой. Такая информация имеется в инструкции по эксплуатации

Вся продукция, производящаяся на сегодняшний день в категории Контролирующие автоматические системы для котлов, подразделяется на 2 группы:

энергонезависимые;
энергозависимые.

Энергонезависимому агрегату для функционирования электроэнергия не требуется, тогда как второму виду для работы необходимо электричество в 12В напряжения, а также гибкая подводка для отопления помещения. Рассмотрим оба вида автоматики более подробно.

Энергонезависимая автоматика

К энергонезависимым видам автоматики отопления относятся механические агрегаты по регулированию и контролю горения газа в котлах отопления. Когда нужно сделать выбор из 2-х групп автоматики, многие стремятся купить автоматику для газового котла именно в механическом варианте.

Почему выбирают механический контроль:

В чем состоит суть настройки в ручном режиме? Прибор оснащен таким удобным компонентом, как плата управления газового котла, а также шкалой температур от минимума до максимума. При установке стрелки регулятора на конкретный уровень, он задается отопителю. После зажигания котла, начинает функционировать терморегулятор, устанавливающий заданный параметр температуры, закрывая или открывая кран для подачи топлива.

Вмонтированная термопара в теплообменник для касается теплоносителя, и имеет в составе особый стержень, изготовляемый из реагирующего на различные изменения температуры материала. Главным образом он изготавливается из инвара, который является сплавом железа и никеля. При воздействии температуры стержень удлиняется или укорачивается. Он соединяется с клапаном, который под действием стержня и осуществляет регулирование подачи на горелку газа.

Сегодня производители к механическому блоку автоматики добавляют еще 2 датчика:

датчик пламени.

Оба датчика моментально отключают поступление газа в котел, в случае резкого снижения давления в трубе или в случае падения тяги в дымоходе. Такая погодозависимая автоматика систем отопления для загородной дачи или дома. Датчики имеют устройство, которое основано на изгибе тонкой пластины, которая изготовлена из сплава 2-х металлов. К примеру, если температура высока, происходит выгибание пластины и удержание клапана в открытом состоянии. Если пламя уменьшилось, происходит выпрямление пластины и клапан перекрывается. Такая же процедура осуществляется и с датчиком тяги в дымоходе.

Энергозависимая автоматика

Примером может служить энергозависимая автоматика для газовых котлов отопления Арбат. Она представляет собой электронное устройство, основная задача которого заключается в регулировании процесса подачи газа за счет открытия и закрытия крана.

Устройство является сложным механизмом, а производители добавляют ему еще ряд дополнительный функций:

В настоящее время производители движутся дальше, поскольку требования к комфортному использованию котлов повышаются, автоматика наделяется еще и следующими функциями:

Выходит, что данный тип является автоматикой безопасности котлов отопления. Еще большой популярностью сегодня пользуются электрические водонагреватели для отопления, применяемые в небольших квартирах и загородных домах. Отдельного внимания заслуживает система диагностики. Она обеспечивает возможность предотвратить возникновение различных серьезных неисправностей. Конечно, это позволяет значительно экономить на ремонте оборудования.

Сегодня на рынке можно встретить различные приборы отопления электрические энергозависимые.

Это могут быть как обычные блоки, которые не имеют программного управления, так и программируемые. Вторые удобны тем, что есть возможность задавать необходимый режим температуры на значительный отрезок времени, вплоть до недели. К примеру, посмотрев прогноз погоды, есть возможность установить требуемую температуру на каждый следующий день, что обеспечит сохранность в квартире комфортного температурного режима. Также можно программировать температуру, как в ночное, так и дневное время.

Виды газовых клапанов

Основной элемент системы автоматики – газовый клапан электромагнитный. Такое гидравлическое устройство используется для регулировки потока газа при помощи передачи электропитания на катушку клапана. Сердечник, который связан с седлом клапана, втягивается в катушку под действием электромагнитных сил.

Клапан может быть нескольких видов в зависимости от рабочего положения седла:

Модулирующие клапаны устанавливаются на газовых котлах с возможностью плавного изменения мощности.
Одностадийные клапаны. Они имеют только два положения: «открыто» и «закрыто». После того как подается питание, клапан принимает крайнее положение и происходит полный расход газа, на которое рассчитан котел.
Двухстадийные клапаны. Такой вид может полностью открыться с временной задержкой через промежуточное положение. Благодаря такой конструкции происходит плавный пуск отопительного оборудования. Одностадийные и двухстадийные клапаны используют только для одностадийных горелок.
Трехстадийные клапаны. Такие элементы можно установить на устройствах, где есть две ступени мощности.

Устройства автоматической регулировки работы газовых котлов

Новейшие модели котлов оборудуются целой массой элементов для обеспечения работы отопительной системы в автоматическом режиме. Данные составляющие направлены, в первую очередь, на поддержание стабильной работы оборудования без участия пользователя.

Автоматика для котлов обеспечивает:

безопасное функционирование отопительной системы;
автоматическое включение-выключение оборудования;
удобное управление функциями отопительного агрегата.

Арматура

Газовая арматура представляет собой функциональное приспособление для обеспечения работы бытовых систем отопления, которое отвечает на команды схемы управления котлом.

Активизация регуляторов газовой арматуры задействует процессы остановки-пуска оборудования котла, а также корректирует мощность системы.

Клапаны

Клапаны – элементы котлов со встроенными горелками. Основная задача этого вида автоматики на газовый котел заключается в открытии и остановке подачи газа на горелки.

Управление данными элементами отопительной системы может осуществляться механическими способом либо электронными приборами в зависимости от типа котла.

Реле максимального давления

Релейная автоматика направлена на защиту системы от возможного перегрева или выхода из строя при неконтролируемом росте давления на горелках. Отсутствие реле ведет к увеличению уровня факела и постепенному прогоранию внутренней камеры котла.

Такая автоматика для газовых котлов отопления основана на последовательном подключении к электрической цепи реле минимального давления. Срабатывание одной из систем релейной автоматики приводит к автоматическому отключению котла.

Реле минимального давления

В целях обеспечения безопасности при эксплуатации газовых отопительных систем широко применяется автоматика в виде реле минимального давления. Элемент автоматики выключает котел при падении давления в системе до уровня ниже того, который заранее устанавливается специалистами. Значение границ показателей давления можно изменять в настройках котла.

Конструкция такой автоматики безопасности для газовых котлов представляет собой мембрану, которая воздействует на целую группу контактов. При падении давления в системе мембрана перемещается специальной пружиной, после чего происходит переключение электроконтактов. Результатом становится разрыв электрической цепи, которая и управляет работой котла.

Как только показатели давления в системе восстанавливаются к прежнему значению, устройство возвращается в исходную позицию. Происходит переключение контактов в обратную сторону, и котел вновь возвращает способность к запуску.

Термостат

Термостат представляет собой сравнительно несложное электромеханическое приспособление.

Главное предназначение данного элемента автоматики газовой отопительной системы заключается в поддержке заданных параметров температуры теплоносителя.

Контролер

Автоматика на газовые котлы предполагает наличие электронных приспособлений для реализации довольно сложных алгоритмов управления в виде специальных контролеров. Согласно функциональности и возможностям существуют различные виды контролеров. Однако все они обязательно содержат датчики давления и температуры.

Разновидности и устройство газового котла

Классификация котлов, функционирующих с помощью газа, является следующей:

образцы напольного и настенного типа. Если говорить об удобстве, то более приемлемым будет настенное оборудование, которое более характерно для частных построек. Основное достоинство напольного агрегата заключается в его гораздо большей мощности, вследствие чего с его помощью можно обогреть помещение с весьма существенной площадью. Такие модели очень часто эксплуатируются на производстве;
газовые котлы атмосферного и турбированного типа. Чтобы понять, как работает газовое отопление с атмосферным котлом, можно вспомнить принцип функционирования стандартной печи, где воздух из помещения поступает в специально предназначенный дымоход благодаря естественной тяге. Турбированные аппараты оснащены вентилятором, который входит в конструкцию, а камера сгорания топлива является полностью закрытой, поэтому все необходимое количество воздуха поступает с улицы (подробнее: «Как устроен турбированный газовый котел – принцип работы, преимущества и недостатки»);
механизмы с одним и двумя контурами. Устройство газового котла с одним контуром рассчитано так, чтобы это оборудование использовалось исключительно для обогрева комнат, в то время как приборы с двумя контурами способны также играть важную роль в системе водоснабжения, обеспечивая помещение горячей водой;
котлы, оснащенные обычной горелкой или горелкой модулируемой (детальнее: «Какие бывают газовые горелки для котлов отопления – виды, различия, правила использования»). Во втором случае мощность работающего оборудования регулируется автоматическим образом, благодаря чему можно значительно уменьшить расходы на топливо;

Устройства автоматической регулировки работы газовых котлов

Автоматика для котлов обеспечивает:

безопасное функционирование отопительной системы;
автоматическое включение-выключение оборудования;
удобное управление функциями отопительного агрегата.

Арматура

Клапаны

Реле максимального давления

Реле минимального давления

Термостат

Термостат представляет собой сравнительно несложное электромеханическое приспособление.

Контролер

Если говорить о классификации контролеров, то здесь различают устройства по алгоритму и объектам управления, коммуникативным возможностям, средствам интеграции с отопительной системой.

Разновидности газовых котельных установок

Различаются типы оборудования по мощности, числу контуров, модулей, габаритам. Определяются технические характеристики в зависимости от области применения и назначения агрегатов. Для частного дома подойдет модель с параметрами производительности до 60 кВт, для сооружений общественного назначения, объектов производства, промышленности и многоэтажных домов требуются агрегаты с высокой мощностью.

Правила эксплуатации

Безупречная работа котельной зависит от правильной эксплуатации помещения и оборудования в целом.

Советы мастеров помогут не столкнуться с неприятными последствиями нарушения условий:

При входе в котельную включить свет, проветрить комнату 10-15 минут. Это надо для предупреждения отравления при скоплении продуктов сгорания.
Подготовка системы к запуску включает монтаж оборудования, интеграцию в систему отопления дома, тестирование и запуск. При тестовой проверке выявляются проблемные участки с малой герметизацией, дефекты устраняются.
Профилактические осмотры нужны для оценки исправности работы схемы. В расчет принимаются все системы – дымоудаления, срабатывания при нарушении функциональности и пр.

Принцип работы газового клапана Евросит 630

Евросит 630 – прибор, регулирующий подачу топлива, имеющий модуляционный термостат и функцию полного включения основной горелки. Клапан на газовый котел Евросит 630 – энергонезависимый прибор, что позволяет работу котла на сжиженном газе или от газгольдера. Устройство бывает различных модификаций, используется практически на любом оборудовании, потребляющем газ.

Любое газогорелочное устройство с автоматикой, снабжённое клапаном EUROSIT запускается в работу ручным способом. Рассмотрим принцип работы устройства. До начала работы топливная система закрыта электромагнитным клапаном. Нажимаем на шайбу-регулятор, клапан открывается, и топливные камеры заполняются газом, по малому топливопроводу газ поднимается к запальнику.

Далее, не отпуская шайбу, включаем пьезокнопку и поджигаем запальник. Запальник нагревает за 10-30 секунд термочувствительный элемент, который даёт напряжение, способное удерживать электроклапан открытым. Шайбу после этого можно отпустить, повернуть до нужного значения и открыть топливу путь к горелке. Горелка в устройстве самостоятельно зажигается от запальника.

Газовые горелки с автоматикой для котлов отопления далее автономно поддерживают заданную температуру, и вмешательство человека не нужно. Безопасность работы такой горелки обеспечена за счёт совмещения конструкции сжигания газа с вентилятором.

Принцип работы прибора Евросит 630 представлен в этом видео:

Обзор лучших моделей и производителей

Самым известным брендом среди западных производителей считается итальянская автоматика компании EUROSIT, которая пользуется популярностью по всему постсоветскому пространству.

На втором месте уверенно находятся американские производители автоматики Honeywell, чье оборудование отличается более лояльной политикой ценоформирования. При этом американская техника практически не уступает Италии в спектре предоставляемых услуг.

На примере модели с обозначением Honeywell VR 400 можно рассмотреть список полезных функций:

устройство для плавного розжига;
модуляционный режим водогрейных котлов;
вмонтированный сетчатый фильтр;
режим предназначенный поддерживать горелки на малом пламени;
входы для установки реле, осуществляющего контроль над минимальным, а также промежуточным давлением.

Среди отечественных производителей наиболее известной считается фирма Орион, а также компания «Сервис Газ», производящая автоматику безопасности САБК в городе Ульяновске.

Автоматика безопасности САБК известна своим широким ассортиментом предлагаемых систем, которые могут обладать как самыми необходимыми элементами, так и более широким комфортным списком.

Вся газовая автоматика САБК, в зависимости от стоимости, разделена на несколько потребительских групп. При подборе оборудования обязательно уточняйте все вопросы у продавца.