Как работает автоматика безопасности газовых котлов

Бытовые котлы отопления, использующие природный и сжиженный газ, не нуждаются в постоянном контроле со стороны пользователя. За горением и поддержанием требуемой температуры теплоносителя следят электронные и механические блоки, вмонтированные в любой теплогенератор производителем. Наша задача – разъяснить, как работает автоматика для газового котла и какие виды устройств применяются в современных водогрейных установках.

Автоматические блоки напольных котлов

Подавляющее большинство напольных газовых котлов оснащается автоматикой безопасности, действующей без внешнего источника электропитания (энергонезависимая). Согласно требованиям нормативных документов, средства автоматизации должны перекрывать подачу газа на горелку и запальник в трех аварийных случаях:

1. Затухание пламени основной горелки вследствие задувания либо по другим причинам.
2. Когда в дымоходном канале отсутствует или резко снижается естественная тяга.
3. Падение давления природного газа в основной магистрали ниже критического уровня.

Для справки. Реализация перечисленных функций является обязательным для газовых котлов всех типов. Многие производители добавляют четвертую ступень безопасности – защиту от перегрева. Когда температура теплоносителя достигает 90 °С, клапан по сигналу датчика прекращает подавать газ к основной горелке.

В различных моделях газовых напольных котлов от разных производителей применяется энергонезависимая автоматика следующих видов (марок):

• итальянские блоки EuroSIT (Евросит) серии 630, 710 и 820 NOVA (отопительные агрегаты «Лемакс», «Житомир 3», Aton и многие другие);
• польские устройства «КАРЕ» (теплогенераторы «Данко», «Ривнетерм»);
• американские приборы автоматического регулирования Honeywell (отопители Жуковского завода линейки «Комфорт»);
• отечественные изделия фирм ЖМЗ, САБК, «Орион», «Арбат».

Система подачи горючего в простейших аппаратах АОГВ, оснащенных клапанами ЖМЗ. Горелка спрятана в нижней части корпуса.

Мы перечислили наиболее распространенные марки автоматики, которые зачастую устанавливаются на водогрейные котлы одной фирмы. Например, Жуковский завод комплектует бюджетные версии аппаратов АОГВ собственными блоками безопасности ЖМЗ, теплогенераторы средней ценовой категории – устройствами EuroSIT, а мощные модели – автоматическими клапанами Honeywell. Рассмотрим каждую группу отдельно.

Газовые клапаны бренда SIT Group

Из всех видов автоматики, встречающихся на котельных установках, блоки безопасности EuroSIT – самые популярные и надежные в эксплуатации. Они рекомендованы компаниями — поставщиками природного топлива, в том числе для замены старой газовой аппаратуры котлов КЧМ, АГВ и так далее. Без проблем работают в составе микрофакельных горелок Polidoro, «Искра», «Вакула», «Термо» и прочих.

Точные названия трех используемых моделей выглядят так:

• 630 SIT;
• 710 MiniSIT;
• 820 NOVA.

Гнезда подключения термопары, основной и запальной горелки расположены на нижней панели клапана

Для справки. Компания SIT Group прекратила производство серий 630 и 710, считая их устаревшими. На смену пришла новая автоматика безопасности котлов отопления – газовые клапаны 820 NOVA, 822 NOVA, 840 SIGMA и 880 Proflame (работает от батареек). Но старые изделия нетрудно найти в продаже.

Чтобы не утомлять вас подробностями конструкции автоматических устройств EuroSIT, кратко поясним принцип работы на примере простейшего блока 630-й серии:

1. При повороте рукоятки в положение «розжиг» и нажатии сверху вы принудительно открываете электромагнитный клапан, пропускающий газ к пилотной горелке (запальнику). Щелкаете кнопкой пьезоэлемента, вырабатывающего искру, которая поджигает фитиль.
2. Удерживая основную рукоятку 30 секунд, вы позволяете термопаре прогреться пламенем запальника. Термобаллон вырабатывает напряжение (ЭДС) 20—50 милливольт, фиксирующее электромагнит в открытом состоянии. Теперь ручку можно отпустить.
3. Выставляете главную рукоятку в нужную позицию и таким образом подаете газ на основную горелку. Последняя разжигается и начинает греть теплообменник с водой системы отопления, как показано на схеме.
4. При достижении водой определенной температуры срабатывает капиллярный датчик, постепенно закрывающий второй клапан — термостатический. Подача горючего к горелочному устройству останавливается, пока датчик не остынет и клапанная тарелка не откроет путь газу. Запальник продолжает гореть в дежурном режиме.

Примечание. Более старые модификации автоматики не оснащались температурными датчиками и блоками розжига, поэтому для запуска теплогенератора требовались спички.

За нормальную подачу газа в устройстве отвечает мембранный клапан, играющий роль регулятора давления. Когда оно падает ниже заданной величины, топливный канал закрывается и происходит аварийное отключение котла. К отказу приводят и другие ситуации:

1. Гаснет горелка и фитиль, нагревающий термопару. Генерация напряжения прекращается, электромагнитный клапан закрывает проход горючего.
2. Если неожиданно пропала тяга в дымоходе, размещенный в этом канале датчик перегревается и разрывает цепь питания электромагнита. Результат аналогичен – топливоподача блокируется.
3. В отопителях, оборудованных датчиками перегрева, электрическая цепь разрывается после достижения водой температуры 90—95 °С.

Когда газовая автоматика сработала на аварийное отключение, повторный запуск котла пользователем блокируется на 1 минуту, раньше подача топлива не возобновится. Работа системы наглядно отражена в учебном видео:

Отличия моделей 710 MiniSIT и 820 NOVA

По принципу работы указанные блоки не отличаются от предшественника – 630-й серии. Изменения автоматики 710 MiniSIT – чисто конструктивные:

• 2 кнопки «Старт» и «Стоп» вынесены отдельно вместе с электромагнитным клапаном;
• главная рукоятка только вращает шток термостата и регулирует температуру теплоносителя;
• блок розжига с кнопкой пьезовоспламенителя встроен в корпус изделия;
• в базовую комплектацию прибора включен температурный датчик сильфонного типа с капиллярной трубкой;
• добавлен стабилизатор давления газа.

В блоке 710 MiniSIT рукоятка выступает в качестве регулятора температуры и переводит отопитель в дежурный режим с горящим запальником

Для справки. В первых версиях 710-го семейства искровой воспламенитель не предусматривался.

В последнюю линейку изделий 820 NOVA внесены изменения, направленные на повышение стабильности работы, надежности и пропускной способности. Мы хотим выделить 2 усовершенствования, важных с точки зрения пользователей:

Изделие оборудовано разъемом для подключения комнатного термостата и погодозависимой автоматики. Теперь отопительный агрегат способен поддерживать температуру воздуха в квартире.

Схема подключения выносного термостата с источником внешнего питания

Появилась модификация с собственным источником питания – термогенератором, монтируемым на планке рядом с пилотной горелкой, как изображено на схеме. Принцип действия схож с термопарой, но величина вырабатываемой ЭДС гораздо больше.

Энергонезависимая схема присоединения комнатного термостата

В данном разделе есть смысл упомянуть об автоматических газовых клапанах Honeywell, работающих по аналогичной схеме. Их основное отличие – повышенная пропускная способность, позволяющая задействовать блоки в котлах большой мощности (30—70 кВт).

Польская автоматика «Каре»

Установку польских систем безопасности на газовые котлы практикуют немногие производители. Причина банальна: по надежности продукт проигрывает изделиям из Италии, США и Германии, но по цене дороже отечественной котловой автоматики.

Мы назвали продукт «системой», потому что он состоит из нескольких блоков, хотя общий принцип действия остается неизменным:

• газовый фильтр;
• клапан – регулятор давления газа;
• отдельно стоит термостат с регулирующей рукояткой;
• мембранный термостатический клапан;
• кнопка пьезоэлектрического воспламенителя.

Схема польской системы «Каре»

Между собой узлы и датчики соединены капиллярными трубками. По сути, это тот же прибор SIT либо Honeywell, только разбитый на отдельные части. В этом плюс: детали менять удобнее и дешевле.

Изделия отечественных фирм

Как вы понимаете, автоматике котла, сделанная на постсоветском пространстве, не содержит каких-либо революционных решений и технологических прорывов. Для реализации трех функций безопасности использованы те же принципы – включение электромагнита напряжением (ЭДС) термопары, мембранный газовый клапан и датчик тяги, разрывающий цепь.

Схема клапана безопасности ЖМЗ

Подробно рассказывать о конструкции блоков от брендов САБК, «Орион» и ЖМЗ (Жуковский завод) не имеет смысла. Перечисленные изделия отличаются простейшим устройством, невысокой стоимостью и низкой надежностью. Термопары прогорают чуть ли не ежегодно, а термостат слишком резко отключает и запускает горелку, отчего возникает громкий хлопок, иногда смахивающий на микровзрыв.

Приборы нормально работают в первые годы эксплуатации, дальше за ними нужно следить и своевременно обслуживать, благо, запчасти имеются в продаже и стоят недорого. Пример устранения типичной неисправности автоматики ЖМЗ смотрите на видео:

Электроника настенных агрегатов

Особенность данных теплогенераторов – электронное управление процессами розжига, горения и поддержания температуры теплоносителя. То есть, настенные газовые котлы (и некоторые напольные) оснащаются энергозависимой автоматикой, работающей от электричества.

Важный момент. Невзирая на множество «наворотов», внедренных в конструкцию мини-котельных, функциями безопасности по-прежнему ведает механика. Три типа аварийных ситуаций, перечисленных выше, будут отрабатываться аппаратурой независимо от наличия напряжения в электросети.

Автоматический газовый котел создан для максимального удобства хозяев квартир и частных домов. Чтобы запустить отопитель, достаточно нажать 1 кнопку и установить желаемую температуру. Кратко опишем алгоритм работы агрегата и задействованные в ней элементы:

1. После указанных действий по запуску контроллер генератора тепла собирает показания датчиков: температуры теплоносителя и воздуха, давления газа и воды в системе, проверяет наличие тяги в дымоходе.
2. Если все в порядке, электронная плата подает напряжение к электромагнитному газовому клапану и одновременно – разряд на запальные электроды. Фитиль отсутствует.
3. Основная горелка разжигается и дает полную мощность с целью скорейшего нагрева теплоносителя. За ее работой следит специальный датчик пламени. Контроллер включает встроенный циркуляционный насос.
4. Когда температура теплоносителя приблизится к установленному порогу, что зафиксирует накладной датчик, интенсивность горения снизится. Ступенчатые горелки переходят в режим малой мощности, а модуляционные плавно уменьшают подачу горючего.
5. Достигнув порога нагрева, электроника перекроет газ. Когда датчик зафиксирует охлаждение воды в системе, автоматический розжиг и нагрев повторится.

Примечание. В турбированных котлах с закрытой камерой сгорания контроллер вдобавок запускает и отключает вентилятор.

В инструкции к настенному газовому котлу указано, что агрегат рассчитан на работу в закрытой системе отопления, поэтому автоматика следит за давлением воды. Если оно опустится ниже допустимого предела (0.8—1 Бар), то горелка погаснет и не зажжется, пока неполадка не будет устранена.

По энергозависимой схеме работают многие импортные котлы, например, Buderus Logano, Viessmann и так далее. Как происходит монтаж электронной газовой аппаратуры, на доступном языке расскажет мастер в видеосюжете:

Заключение

Многие домовладельцы самостоятельно занимаются обслуживанием своих отопительных агрегатов. Отсюда возникает интерес к работе автоматики газовых котлов различных типов. Мы осветили данный вопрос, но не советуем самостоятельно ремонтировать клапаны безопасности, если вы не разбираетесь в теме. Максимум, что можно сделать, — прочистить сетчатый фильтр, заменить негодную мембрану либо электромагнит. Настройку пламени горелки или запальника лучше доверить мастеру–газовщику.

Примечание. В статье использованы материалы производителя котлов «Лемакс», размещенные на официальном ресурсе.

Газовый клапан котла – принцип работы и настройка

Газовый клапан необходим для подачи газа на горелочное устройство агрегата. С помощью настройки газового клапана можно регулировать объем подаваемого топлива. Это дает возможность сделать агрегат более экономичным или повысить мощность устройства. Таким образом, пользователь в зависимости от ситуации имеет возможность скорректировать производительность своего агрегата.

Как работает газовый клапан?

В большинстве газовых агрегатов установлен клапан SIT. Он включает следующие элементы:

• измерительный штуцер давления газа на выходе клапана;
• регулировочный винт минимального и регулировочная гайка максимального расхода топлива;
• крышка;
• измерительный штуцер давления на входе.

Клапан газового котла состоит из запирающей и модуляционной катушки. При подаче напряжения в 220 В на запирающий клапан к горелке подается минимальный объем газа в соответствии с заводскими настройками. Затем напряжение передается на модуляционную катушку. Процессор в зависимости от рабочего режима (мощности) подает напряжение с разной частотой модуляции, регулируя количество газа, проходящего за единицу времени.

Для настройки газового клапана котла на минимальную мощность понадобятся дифференциальный манометр, гаечный ключ и отвертка. Процесс настройки включает следующие этапы:

1. Снимают защитный колпачок, закрывающий дифференциальные винты клапана.
2. Открывают штуцер для замера давления газа, подаваемого на горелку – против часовой стрелки поворачивают запирающий винт на 1,5-2 оборота.
3. Подключают к входному штуцеру шланг манометра.
4. Включают режим отопления и отключают один провод модуляционной катушки – это нужно, чтоб клапан давал газ на горелку по минимуму, что будет соответствовать минимальной мощности агрегата.
5. Согласно показаниям манометра, настраивают минимальное давление газа на горелке. Для этого вращают внутренний винт, находящийся под защитным колпачком. При этом фиксируют внешнюю гайку.

Динамическое давление топлива на входе газового клапана находится в пределах от 1,4 до 2,4 кПа. Если измерения показали, что давление выходит за указанные пределы, необходимо вызвать специалистов-газовиков.

В заводском диапазоне мощности перенастраивать газовый клапан вручную нет необходимости. Это требуется для того чтобы перевести агрегат на мощность ниже или выше показателей, заявленных в инструкции. Часто настройка клапана нужна, если производительность устройства не соответствует отапливаемой площади дома или квартиры.

Почему отключается газовый котел – причины и методы решения проблем

Узнайте здесь, как сделать газовый котел экономичнее?

Настройка газового клапана при «тактовании» котла

Такую проблему как «тактование» газового котла можно решить путем настройки газового клапана. Обычно она возникает, если мощность агрегата значительно превышает необходимую для данной площади.

Чтобы исключить «тактование» устройства в режиме отопления, необходимо снизить давление на выходе. Это выполняется с помощью вращения регулировочного винта против часовой стрелки.

Для прекращения «тактования» в режиме ГВС уменьшают максимальное давление. Это решается методом вращения регулировочной гайки против часовой стрелки.

Однако в более современных моделях «тактование» устраняется автоматикой. Например, настройка газового клапана котла Будерус происходит с помощью блокировки тактов:

• удерживают кнопку с гаечным ключом в течение 5 сек;
• выбирают продолжительность интервалов от 0 до 15 мин с помощью кнопок со стрелочками.

Рекомендуется, чтобы настройки такого рода проводили только специалисты сервисного центра, особенно, если котел находится на гарантии. Иначе, если Вы испортите клапан, компания обнулит гарантийные обязательства и Вам придется покупать новую деталь.