Детальный обзор автоматики для газовых котлов отопления

Каждая система газового отопления в частном доме или городской квартире имеет индивидуальные технические характеристики и особенности. Газовые котлы отличаются не только функциональностью и принципом работы, но и системой управления. В целях безопасности все модели газовых котлов, оборудованы приборами и устройствами автоматической регулировки отопительного оборудования. Для получения более полного представления об автономном отоплении в доме, следует разобраться, как работает система автоматики газового котла, и какие виды таких устройств существуют .

Отопительный газовый котел представляет собой сложное инженерно-техническое изделие, в процессе эксплуатации требующее к себе постоянного внимания. Автоматическое управление способно обеспечить необходимый контроль параметров работыра котла, делая отопительную систему по-настоящему автономной.

Что такое автоматика для газового котла. Общее представление

Автоматика, используемая для газовых котлов — это специальные устройства, обеспечивающие контроль работы нагревательного оборудования после его запуска. Основное предназначение приборов автоматического контроля заключается в обеспечении безопасности эксплуатации обогревательных агрегатов и поддержании оптимального температурного режима в помещении.

По функциональности автоматика делится на два основных типа:

• энергозависимые устройства;
• энергонезависимые приборы контроля.

Первый тип — энергозависимая автоматика, используемая в автономных отопительных системах, имеет более простую конструкцию и работает по остаточному принципу. Сигнал термодатчика об изменениях температуры поступает на электромагнитный клапан, который закрывается или открывается, перекрывая подачу газа на газовый котел. Таким типом контрольного оборудования оборудованы практически все котлы отопления.

Пример энергонезависимого блока автоматической системы безопасности газового котла

Второй тип автоматики — энергонезависимые устройства работают на основе физических свойств вещества, находящего внутри замкнутого контура прибора. При нагревании вещество расширяется, создавая повышенное давление внутри устройства. Под действием высокого давления приводится в действие газовый клапан, перекрывающий подачу газа в камеру сгорания. Включение котла осуществляется в обратном порядке. При снижении температуры происходит уменьшение объёма вещества, вследствие чего давление в приборе уменьшается. Клапан возвращается в обычное положение, открывая доступ газу к горелке. Такие приборы автоматики стоят на оснащении энергонезависимых газовых котлов. Модели блоков системы автоматики могут отличаться только штатным набором функций.

Читайте также: Заземление газового котла: как это сделать и зачем?

Принцип действия автоматики. Основные узлы

Рассматривая внутреннее устройство приборов автоматики безопасности, можно сделать однозначный вывод, что главными элементами конструкции являются предохранительный и основной клапаны, перекрывающие подачу топлива в рабочую зону или открывающие доступ газу в камеру сгорания. На этом действии построена вся автоматика для газовых котлов отопления. Различия могут быть только в наличии дополнительных функций у приборов автоматической регулировки и способах управления ими.

К примеру: Вы хотите включить котел. Розжиг осуществляется в результате подачи газа на запальную горелку. Этот процесс контролируется электромагнитным клапаном. Установленная термопара, подогреваемая запальной горелкой, способна за короткий промежуток времени, всего 2-3 с. выдать необходимую искру для воспламенения газа на основной горелке. Отпуская кнопку розжига, вы запускаете в работу основной клапан, который подает в камеру горения газ.

Устройство работает за счет взаимодействия обоих клапанов.

Выбирая необходимую температуру воздуха для отапливаемого помещения, устанавливаем регулятор в нужное положение. За всем процессом четко следит термостат, который оснащен датчиками, регулирующими объем поступающего газа в камеру сгорания. Благодаря двум клапанам, отсечному и моделирующему, установленному в термостате, регулируется поток газа, следовательно, и интенсивность нагрева котла. Схема расположения основных мест регулировки на приборах примерно выглядит таким образом.

На заметку: Интенсивность нагрева котельного оборудования можно регулировать путем увеличения или понижения рабочего давления на штуцерах. Обычная мембрана способна регулировать рабочее давление бытового газа на выходе. В другой ситуации отрегулировать выходное давление газа в системе можно путём манипуляций с винтом подачи газа.

Следует детальнее остановиться на том, какие виды автоматики существуют для домашних котлов на газообразном топливе, на каком принципе основана работа автоматических приборов, и как это отражается на безопасности и эффективности автономной системы отопления.

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.

Для справки: в ряде случаев дешевле произвести установку нового котла, чем заниматься модернизацией старой системы отопления, оснащая котел автоматикой. Причина кроется в существенных конструктивных отличиях моделей старого образца от современных обогревательный агрегатов.

Какая автоматика лучше – механическая или электронная?

Приборы, контролирующие работу отопительного оборудования, могут быть механическими или электронными. В бюджетных моделях газовых котлов в большинстве случаев используется вариант механического, ручного управления. Несмотря на то, что уровень технического прогресса достиг небывалых высот, механика остается надежным и проверенным средством. Автоматика безопасности газовых котлов, действующая в ручном режиме управления, на порядок дешевле. Принцип работы большинства моделей котлов с ручным управлением прост и понятен для бытового использования.

Регулятор интенсивности подачи теплоносителя в радиатор системы водяного отопления

Блок автоматики механического принципа действия проще в обслуживании и ремонте. Разборка такого агрегата вполне по силам специалисту – теплотехнику, осуществляющему профилактический осмотр котельного оборудования в вашем доме.

Ручное, механическое управление газовым котлом не зависимо от электроснабжения — владелец жилья самостоятельно выставляет нужную для обогрева жилого помещения температуру, все остальное зависит от законов физики, которые заложены в основу работы механизма.

Для справки: теплообменник оснащен термопарой — механизмом на основе пластины, скомбинированной из двух частей — стальной и никелевой. В процессе нагрева пластина удлиняется, а при охлаждении — уменьшается в длине, воздействуя на клапан, который открывает или закрывает подачу газа в рабочую зону. На основе такого же принципа работает и регулятор тяги, которой оснащаются газовые котлы с открытой камерой сгорания. Биметаллическая пластина при повышении температуры до критической отметки (более 75 0 С) выгибается, размыкая цепь. При уменьшении пламени, пластина возвращается в естественное положение. Все просто и понятно.

*
Иной принцип работы заложен в автоматике с электронной начинкой, использующей не физические свойства материалов и сред, а принципиально другой способ передачи сигнала оборудованию.

Электронные автоматические системы контроля

Наиболее распространенный вид автоматики, который используется в бюджетных моделях котлов – электронный термостат.

Прибор устанавливается внутри помещения и управляет обогревом на основе сигналов выносного термодатчика, расположенного в актуальной зоне помещения. При снижении температуры ниже установленного предела на котел подается сигнал о включении. При достижении оптимальных температурных параметров датчики передают в систему сигнал о выключении. Термостаты комнатные имеют с газовыми котлами кабельное соединение.

В данном случае наличие термостата обеспечивает оптимальную температуру нагрева газового котла и экономичность расхода голубого топлива. На сегодняшний день в продаже представлены термостаты нескольких типов, отличающиеся функциональностью, техническими характеристиками и способом монтажа. Программируемые приборы обеспечивают поддержание внутри жилого помещения оптимального температурного режима в течение заданного периода времени.

На заметку: некоторые модели могут осуществлять автоматический контроль над работой газового котла в течение суток, другие образцы техники способны контролировать работающий агрегат в течение недели. Производятся также приборы автоматического контроля беспроводного действия, позволяющие дистанционно контролировать работу котла. Радиус действия современных дистанционных систем управления, в зависимости от выбранной модели, составляет 25-100 м.

Заключение

Что лучше, механическая автоматика или электронные приборы контроля, решает потребитель. Хороший газовый котел может успешно работать как при ручном управлении, так и с использованием электронных автоматических устройств.

Современные приборы, которыми оснащаются все существующие на сегодняшний день модели газовых котлов, являются неотъемлемой частью системы отопления. Без настроенной соответствующим образом автоматики корректно не будет работать ни один газовый котел.

Как выбрать котловую автоматику. Неисправности и ремонт своими руками

Автоматизация теплового процесса котельной установки — это технологический процесс, выполняемый при минимальном участии оператора.

Автоматика для котлов включает в себя набор контроллеров и исполнительных механизмов от обычного термостата, управляющего бытовым котлом, до крупной автоматизированной системы управления энергетическим котлом в схеме ТЭЦ и АЭС, имеющих сотни точек входного контроля и выходных управляющих сигналов.

В самом простом типе автоматического регулирования бытового котла, контроллер сопоставляет полученное значение контролируемого параметра с заданной величиной: давление газа, температуру и давление греющей воды, разрежение в топке котла, далее находит отклонение и изменяет вход процесса, таким образом процесс в агрегате протекает в заданном режиме.

Такой процесс называется с обратной связью и широко применяется в энергетике еще с прошлого века.

Типы систем автоматики котлов

Котловая автоматика выпускается 2-х видов:

1. Энергозависимая, которая работает только от электросети.
2. Энергонезависимая, способная функционировать в автономном режиме без подачи напряжения на ее исполнительные механизмы.

Передовые энергозависимые системы обладают самым широким набором выполняемых функций, начиная от системы безопасности котлоагрегата и заканчивая погодозависимым управлением, с применением новейших технологических решений и интеграцией в систему «Умный дом».

Энергонезависимая автоматика более упрощенная и не имеет развитой системы управления, ее применяют в местах с нестабильной подачей электроэнергии, а также на угольных агрегатах. Основные параметры, которые контролирует такая система: перегрев воды, уровень разряжения в топке и присутствие факела в топке.

Элементы системы автоматики

Элементы котельной автоматики связаны с мощностью агрегата и требованиям которые к ним предъявляются государственными нормативами. Для коммунальных паровых котлов ДКВР (Е), которые наиболее широко представлены в системе центрального отопления с паропроизводительностью от 2,5 до 20 т/ч и давлением насыщенного пара 13 и 23 амт.

Автоматика состоит из двух частей: безопасности и регулирования. Первая отключает котел при превышении установленных параметров газа, разряжения в топке, уровня воды в барабане, давления пара и Т питательной воды, а вторая поддерживает заданные параметры работы агрегата с помощью исполнительных механизмов.

Система автоматики котлоагрегата работает на базе микропроцессорного устройства АГАВА 6432.Комплектация системы регулирования котлоагрегата:

1. Контролер АГАВА.
2. Датчики давления газа/пара/воздуха/разрежения, Т питательной и сетевой воды, уровня воды в барабане ифакела в топке.
3. Шкаф КИРиА.
4. Сенсорный экран для оперативного персонала с индикацией и архивацией всех измеряемых параметров и работой исполнительных механизмов.
5. Блок питания с аварийной защитой при отсутствии стационарного напряжения на щите управления.
6. Расходомеры топлива, пара, питательной и сетевой воды.
7. Исполнительные механизмы по газу, воздуха, питательной воде и разряжению в котле, которые должны обеспечивать подачу среды.
8. Частотные преобразователи для управления двигателями вентилятора и дымососа.

Принцип работы

Работа энергозависимых систем автоматизации тепловыми процессами, базируется на анализе данных от микропроцессорного блока от первичных датчиков. Все сервисные режимные установки, определяющие нормальную работу котлоагрегата выводятся на главную панель, которая устанавливается либо на самом котле для бытовых агрегатов или АОГВ, либо на выносном щите управления для промышленных и коммунальных устройств.

Современные котлы комплектуются особыми программаторами, настраивающие многодневный режим работы оборудования с учетом прогноза погоды, на отработке рабочих режимов используется средняя температура наружного воздуха.

Помимо датчиков, автоматическая система может комплектоваться контроллером, объединенного с котлом шиной, для передачи закодированные сигналов и коммуникационными модулями, гарантирующих связь с потребителем тепловой энергии через интернет-сети в удаленном режиме с помощью телефонов. Поэтому при таком высоком уровне обслуживания, очень важно, что был исправен газовый котел, а ремонт автоматики выполняется сервисным центром.

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.

В механических системах работают только с использованием механических клапанов и датчиков, которые отправляют сигнал на исполнительный механизм либо блок розжига БУРС.

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.

Какая автоматика лучше

Сегодня рынок котельного оборудования перенасыщен предложениям по автоматизации котлов, поступающих как от импортных, так и отечественных производителей.

Первые очень дорогие и капризные, плохо переносят условия работы российских инженерных сетей, вторые менее функциональные. Лучшая автоматика для котла всегда его родная, то есть выпущенная в единой комплектации заводом-изготовителем.

Именно там на стендах она получает правильную настройку с режимами работы агрегата. Не менее важный фактор автоматики котельных — гарантийные обязательства производителя, который должен в течение не менее года бесплатно гарантировать ее работу и заменить узел в случае выхода его из строя.

Немецкая

Немецкая автоматика для котлов Vaillant, Honeywell, AEG, Bosch на российском рынке довольна популярна, что объясняется ее превосходным потребительским качеством, долговечностью и надежностью. Высокий уровень автоматизации и защиты. В последнее время немецкими производителями налажена автоматизация конденсатных котлов, обеспечивающих К.П.Д. практически 100%.

Итальянская автоматика

Лучшей итальянской автоматической системой для газовых котлов в мире считается EuroSIT 630. Она выпускается в полном соответствии со стандартами ЕС, но при этом имеют более низкую цену чем немецкие системы.

Автоматика котлов EuroSIT 630 охватывает все параметры работы котла, но очень чувствительна к параметрам работы газовой линии и электросети. Для этой системы обязательная установка стабилизаторов входного напряжения.

Российская

В последнее время все больше котлов приобретаются с российскими системами автоматики, поскольку они с самым низким уровнем цен обеспечивают хорошую систему защиты и надежное управление котлом.

Опыт наработанный с автоматизацией процессов в промышленных котельных успешно интегрирован в работу бытовых котлов с применением новейших технологий и наработок европейских производителей. В числе большого числа российских компаний особенно, самые популярные «Нева-Транзит» и «Лемакс».

Лучшие производители систем автоматики и безопасности котлов

Лучшими производителями систем автоматики для бытовых котлов на российском рынке считаются компании: Овен, Орион, Eurosit, Nech st24 wpa 120, Honeywell и Atos wpa 120.

Автоматика для котлов ОВЕН функционирует с применением контроллеров ОВЕН ПЛК с ТРМ составляют комплекс защиты и управления запорно-регулирующей арматурой и клапанами, что обеспечивает экономное ведение процесса сгорания топлива и энергоэффективность агрегатов, как одноконтурных, так и двухконтурных.

Приборы, оснащены интерфейсами связи RS485/RS232 позволяющие интеграцию в общую автоматизированную систему, нескольких объектов управления и защиты, при работе на нескольких отопительных котлах.

Орион

Автоматика «Орион » механического типа для котлов на газовом топливе. Укомплектована электрическим датчиком тяги и системой розжига пьезоэлектрического типа. Защита котла осуществляется при отрыве факела и низком давлении тяги. Автоматическое регулирование происходит по параметру низкой температуры обратного теплоносителя. В этом случае по сигналу от датчика температуры клапан-регулятор увеличивает расход газа на горелку и, наоборот, при высокой температуре воды в отопительном контуре, расход газа уменьшается.

Eurosit

Евросит 630 — итальянская газовая автоматики для котлоагрегата с энергонезависимым клапаном, модуляционным термостатом и функцией запуска горелочного устройства, запускается в работу ручным способом, нажимом на шайбу-регулятор электромагнитного клапана, после чего газ поступает к запальнику.

После розжига запальника термодатчик создает напряжение, достаточное для удержания клана открытым и выхода его на рабочую мощность. Безопасность работы агрегата обеспечена отсечкой газа при превышении Т теплоносителя, перекрывая газа на факел, останавливая дутьевой вентилятор и циркуляционный насос.

Nech st24 wpa 120

Польская автоматика для группы твердотопливных и газовых котлов в комплекте с управлением работой дутьевым вентилятором и циркуляционным электронасосом для внутридомовой отопительной системы.

Блок управления устанавливается на корпусе котлоагрегата. Контроллером задается температура внутреннего воздуха в помещении, дальше котел частного дома работает в автоматическом режиме, исполнительными механизмами служат газовый клапан-регулятор, дутьевой вентилятор и центробежный насос.

Панель управления имеет ЖК-дисплей с визуализацией процессов нагрева теплоносителя и параметров работы котла.

Honeywell

Автоматика германского производства Honeywell считается самой надежной и эффективной, способна выполнять регулировку теплоносителя в диапазоне температур от 40 до 90 С. Защита котла происходит по параметрам: низкое давление газа, отрыв факела и низкая температура теплоносителя.

Цена на комплект очень высокая, что снижает его привлекательность. Поэтому в последнее производитель стал выпускать комплектацию эконом-класса.

Atos wpa 120

Еще одна польская система автоматики, в основном идет в комплекте к твердотопливному котлу Tech ST-24 с вентилятором WPA 120.

Микропроцессорный регулятор контролирует и управляет температурой нагрева подающего теплоносителя, работой дутьевого вентилятора и циркуляционного насоса и сигнализирует об аварийной ситуации при работе котла.

Командный контроллер ATOS для газовых котлов имеет встроенную систему АНТИ-СТОП, которая подачу газа на котел в летний период, и автоматически включает каждые две недели на 30-50 сек, чтобы предотвратить коррозионные процессы и заклинивание центробежного циркуляционного насоса.

Ремонт автоматики газового котла

Если автоматика котла покупалась совместно с котлом, она настроена на заводе-изготовителе, то ее работа проходит весьма надежно в течении всего срока, заявленного производителем оборудования.

Проблемы больше случаются на европейском оборудовании, которые вызваны нестабильностью работы российских инженерных систем. Наиболее частые поломки случаются в запальнике, клапане-отсекателе, электронной плате и датчиках температуры.

Что можно сделать самому

Если автоматика безопасности вместе с котлом находится на гарантийном обслуживании, то лучше при любой поломке обращаться в сервисный центр.

Многие производители стран ЕС требуют постановку оборудование на обслуживание только через фирменные центры и даже после окончания гарантийного обслуживания. В этих ситуациях самостоятельный ремонт выполнять не рекомендуется. Также недопустимо самостоятельно менять электронные платы управления.

Единственно, что может пользователь отремонтировать своими силами – это провести тестирование и мелкий ремонт механической части исполнительных механизмов и датчиков.

Основные неисправности и их ремонт

Неисправности автоматики газовых котлов, которые наиболее часто встречаются на практике, составленные по отзывам пользователей и специалистов в области обслуживания и ремонта бытовых котлов.

Причины возникновения неисправности:

1. Не зажигается факел на запальнике, засор жиклера либо газового фильтра, прочистить от грязи и продуть.
2. Дефект газового клапана, если он на гарантии предпочтительнее поменять на новый в сервисном центре.
3. Нет контакта кабеля с датчиком тяги, отключается кабель и прочищаются контакты.
4. Не работает датчик тяги, при закороченных контактах и отключенном кабеле, факел не гаснет, требуется замена на новый.
5. Термопара дает -ЭДС меньше 0,3 mV, требуется замена термопары.

Автоматизация котлов сегодня является не прихотью владельца, а требованием норм по безопасной эксплуатации таких агрегатов. Она достигается применением разнообразных средств управления и защиты: механические, гидравлические пневматические, электронные и компьютерные, которые часто сочетаются между собой в зависимости от уровня автоматики и ее стоимости.

Использование автоматических систем в работе котла повышает их безопасность и обеспечивает наиболее энергоэффективные режимы работы.