Как правильно подобрать и установить датчик температуры для котла?

Датчик температуры для котла является основным устройством, позволяющим детектировать нагрев оборудования за счёт изменения какой-либо физической величины, имеющей высокую термозависимость. Термостат на основе получаемых от него данных контролирует режимы работы и не допускает аварийных ситуаций. Как правильно выбрать и установить датчик?

Устройство и принцип работы

Принцип работы термодатчиков основан на измерении сопротивления, давления, физических размеров (тепловое расширение), термо-ЭДС, которые имеют сильную зависимость от температуры в конкретном диапазоне. Данные о величине нагрева могут быть получены на основе проведённых калибровок датчиков при выполнении пересчёта по соответствующим формулам.

В автоматических термостатах эти формулы заложены в управляющую программу, а в механических – установлены специальные устройства, которые каким-либо простым способом регулируют режимы работы, например, механические или электрические реле, которые замыкают или размыкают нужные контакты.

Термодатчики имеют относительно простую конструкцию – небольшой корпус с креплениями, внутри которого находится сам датчик. Они могут быть герметичными или открытыми, в зависимости от способа детектирования. Для передачи измеренных данных они могут оснащаться беспроводными датчиками или подключаться по проводному соединению.

Классификация видов термодатчиков

Выбор датчика зависит от того, в какой среде необходимо контролировать температуру: внутри котла, в помещении или в системе отопления. От правильности их выбора зависит эффективность и безопасность работы отопительного оборудования.

Датчик температуры для котла отопления классифицируется по следующим критериям:

• по способу определения температуры,
• по типу взаимодействия с термостатом.

Виды датчиков по способу определения температуры

По способу определения температуры датчики бывают:

1. Дилатометрические, представляющие собой биметаллические пластины или спирали, принцип работы которых основан на тепловом расширении металлов или других типов твёрдых тел.
2. Резистивные, имеющие сильную зависимость от температуры в определённом измеряемом диапазоне, которая проявляется в виде резких изменений электросопротивления.
3. Термоэлектрические, представляющие собой термопары (сплавы двух разнородных проводников, например, хромель-алюмель), в которых при определённых температурных интервалах начинает индуцировать термо-ЭДС.
4. Манометрические, принцип действия которых основан на изменении давления газа или жидкости в замкнутом объёме.

Дилатометрические датчики изготавливаются из материалов с высоким коэффициентом теплового расширения, которые реагируют на минимальные температурные колебания. Принцип их работы основан на замыкании либо размыкании электрических контактов. Для повышения их чувствительности и качества контакта в конструкциях используют магниты.

Резистивные термодатчики изготавливаются из специальных сплавов проводников или полупроводников. Конструктивно состоят из катушки с намотанным тонким медным, платиновым или никелевым проводом и керамического корпуса или полупроводниковых пластин, помещённых в пластиковый или стеклянный корпус.

Полупроводниковые резисторы бывают двух видов:

• термисторы, имеющие нелинейную температурную зависимость, характеризующуюся снижением сопротивления при нагреве,
• позисторы, также имеющие нелинейную зависимость от температуры, но отличающиеся от термисторов повышением сопротивления при нагреве.

Термоэлектрические датчики изготавливаются из двух специально подобранных разнородных металлов или сплавов, в точке контакта которых при нагреве индуцируется термо-ЭДС, величина которой пропорциональна разности температур двух спаев. При этом измеряемая величина не зависит от температуры, длины и сечения проводов.

Манометрические датчики позволяют определять температуру немагнитным способом без применения источников энергии, что позволяет их применять для дистанционных измерений. Однако их чувствительность на порядок хуже, чем у других термодатчиков, а также присутствует эффект инерционности.

Виды датчиков по способу взаимодействия с термостатом

Измерители температуры по типу взаимодействия с термостатом подразделяются на следующие виды:

• проводные, передающие данные на контроллер по проводам,
• беспроводные – высокотехнологичные современные устройства, передающие данные на определённой радиочастоте.

Проводной датчик температуры для котла

Классификация по способу размещения

Температурные датчики по способу размещения подразделяются на следующие виды:

• накладной, крепится к нагреваемой поверхности с плотным полным контактом чувствительного элемента,
• погружной, предназначен для прямого контактирования с теплоносителем,
• комнатный, используется для контроля температуры окружающей среды,
• внешний, устанавливается вне отапливаемых помещений.

Критерии выбора

Выбор датчика температуры следует проводить с учётом следующих критериев:

• диапазон измеряемых температур, датчик должен быть максимально чувствительным и реагировать на изменения нагрева с минимальной задержкой,
• технических особенностей установки: погружной или закрепляемый, достаточно ли пространства для монтажа и т. д.,
• условий измерений, при которых возможна минимизация негативных влияющих факторов,
• характеристик датчика: необходимость подачи напряжения, скорость передаваемого сигнала, погрешность измерений, допустимость эксплуатации в конкретных условиях,
• срок эксплуатации, периоды обслуживаний, необходимость калибровок,
• величина выходного сигнала.

Погружной датчик температуры для котла

Подключение температурного датчика для котла

Все датчики температуры должны подключаться к термостату или специальному управляющему контроллеру, отвечающего за рабочие режимы котла. При этом необходимо тщательно изучить инструкцию по подключению, чтобы совпали требования к подсоединению с техническими характеристиками датчиков.

Обычно рекомендуется приобретать датчики, которые рекомендует производитель котла. Связано это с их высокой совместимостью и гарантией правильной работы. Если в продаже таковые отсутствуют, то нужно обращать внимание на сертифицированные аналоги.

Подключение наружного датчика

Датчик наружной температуры для котла монтируется на внешней стороне стены дома с обязательным выполнением следующих требований:

• необходимо исключить попадание прямых солнечных лучей на его поверхность,
• поверхность контакта стены должна быть неметаллической,
• прокладка кабеля в местах с повышенной влажностью, при наличии химических или биологических факторов, которые могут повредить изоляцию, запрещена,
• высота расположения датчика на стене должна быть на уровне 2/3 высоты дома, если количество этажей до трёх, либо между вторым и третьим этажом, если здание многоэтажное,
• необходимо исключить негативные факторы, снижающие чувствительность или точность измерения датчика.

Наружные датчик температуры для котла

Подключение термодатчика осуществляется при выключенном электропитании котла. Для соединения применяется цельный кабель с сечением жил 0,5 мм2 и длиной до 30 м. Места подключения проводов к котлу и датчику должны быть загерметизированы и изолированы.

При подсоединении важно соблюдать полярность, в зависимости от типа термодатчика. Если участок кабеля проходит по улице, то его следует защитить специальной гофрированной трубкой.

После выполнения всех монтажных работ, необходимо проверить их качество, а затем настроить термостат. Если были допущены ошибки, то их следует исправить, иначе велика вероятность поломок котла или недостаточного обогрева помещений.

Подключение комнатного датчика

Датчик комнатной температуры для котла монтируется на внешней стене здания с внутренней стороны помещения. Требования по выбору места следующие:

• отсутствие поблизости источников тепла или холода,
• постоянный доступ к пространству помещения (отсутствие предметов декора, интерьера, которые могут заслонять датчик и влиять на достоверность измерений),
• высота от пола должна составлять 1,2-1,5 м,
• при монтаже электрических датчиков важно, чтобы поблизости не было источников электромагнитного излучения: проложенной электропроводки, установленных мощных электроприборов и т. п.

Комнатный датчик температуры для котла

Способ подключения аналогичный методу для внешнего термодатчика, выполняется в соответствии с требованиями производителя котла. Может монтироваться в специально подготовленное углубление в стене или на поверхность, главное, чтобы чувствительный элемент не был закрыт снаружи.

Подключение датчика для газового котла

Беспроводной датчик температуры для газового котла монтируется непосредственно на контроллер или на газовый клапан. Проводные термодатчики присоединяются способом, который предусмотрен производителем и описан в инструкции.

Подключение водяного термодатчика

Датчик температуры воды для котла в многоконтурной системе устанавливается на поверхность возвратной трубы отопления либо внутрь неё, а также допустима установка на циркуляционный насос. Такое положение обусловлено необходимостью исключения попадания обратно в котёл теплоносителя с высокой температурой.

В одноконтурной или однотрубной системе вариант установки датчика на возвратную трубу с теплоносителем запрещён. В случае повышения нагрева циркуляция перекроется и возникнет значительный градиент температур между дальними и ближними комнатами.

Особенности эксплуатации

При эксплуатации термодатчиков необходимо следовать следующим правилам:

• чувствительный элемент должен иметь максимальный контакт со средой для теплообмена,
• обслуживание и калибровку нужно проводить в соответствии с рекомендациями производителей,
• важно исключать негативные внешние влияния, которые могут отразиться на результатах измерений.

Термодатчики для котлов достаточно легко подобрать и относительно просто установить и подключить. Для этого важно соблюдать инструкцию по подключению и выполнять последовательно все этапы монтажа.

Как выбрать и установить температурный датчик для котла отопления

Датчик температуры для котла отопления (ДТ) — это устройство, как правило термопара либо резистивный первичный датчик, обеспечивающее замер температуры в водяном контуре агрегата и в дымоотводящем тракте на выходе из него с помощью электрического сигнала в читаемом исполнительным механизмом формате.

Виды термодатчиков

Функционирование измерителя зависит от напряжения на диоде измерительной цепи. Изменение температуры прямо пропорционально сопротивлению диода. Чем ниже температура, тем меньше сопротивление, и наоборот.

В теплоэнергетике в основном применяют два типа ДТ:

1. Контактного типа, когда обеспечивается прямой контакт измеряемой среды с датчиком. Например, в водяной или газовой среде.
2. Бесконтактного типа измеряют не саму температурную среду, а уровень выделяемого ею тепла или холода, посредством измерения излучения, которое она испускает.

Кроме того, ДТ подразделяются по принципу действия на такие группы датчиков: электронные, электрические, механические и резистивные. Дополнительно ДТ различают по варианту размещения:

• накладные, которые монтируют с обеспечением надежного контакта на поверхности с измеряемой средой;
• погружные — располагаются в толще среды с измеряемым температурным потоком;
• комнатные — датчик температуры воздуха, контролирующие Т внутреннего воздуха в отапливаемом помещении;
• наружные — измеряют температуру внешнего воздуха за отапливаемым объектом.

По способу определения температуры

К ним относятся простейшие термопары, состоящие из 2-х разнородных металлов, генерирующих электрическое напряжение прямо пропорционально изменению температуры и резистивный датчик температуры RTD.

Этот резистор изменяет собственное электросопротивление, которое прямо пропорционально изменению температуры. Конструктивно он выполнен из катушки с намотанным тонким проводом из меди, платины или никеля и керамического корпуса.

Гораздо реже применяются манометрические термодатчики, измеряющие давление газовой или жидкой среды в замкнутом сосуде.

Они способны измерять температуру немагнитным методом без использования источника тока, что позволяет их использовать для дистанционного контроля. Тем не менее они обладают чувствительностью значительнее меньше других модификаций ДТ и обладают эффектом инерционности.

Контактные датчики

Эта группа датчиков в котле отвечают за контроль по температуре нагреваемой воды, чтобы не допустить закипание ее выше 100 С, поэтому их еще называют датчиками перегрева. При достижении граничной температуры в отопительном контуре, ДТ расцепляет электроконтакты клапана-отсекателя, который перекрывает подачу газа в котел, после чего он отключается.

К этой группе датчиков относятся специальные погружные датчики температуры NTC с «позитивным температурным коэффициентом», контролирующих температуру внутри водяного контура газового котлоагрегата. Они работают на базе терморезисторов или биометрических пластин и хорошо совместимы с датчиками разрежения в топке.

Как выбрать термодатчик

ДТ — основные элементы автоматики безопасности и регулирования любого котла. Выбор их производиться заводом-изготовителем в составе системы защиты агрегата. Тем не менее существуют ситуации, когда это нужно выполнить самостоятельно, например, при реконструкции схемы теплоснабжения дома или установки в схему дополнительного бойлера косвенного нагрева воды.

Выбор датчик температуры для газового котла проводят с учетом таких показателей:

• ДТ должен быть чувствительным в рабочих температурных диапазонах и фиксировать все изменения нагреваемой среды с наименьшей задержкой, при высоких значениях температур, например, как в топке котла;
• учитывать специфику контролируемой среды и технологические особенности монтажа: погруженный либо фиксируемый на корпусе;
• учитывать все негативные воздействующие факторы и по возможности минимизировать их;
• учитывать конструктивные особенности ДТ: по напряжению, скорости передающего сигнала, допустимые погрешности при измерениях, области применения, максимальный срок службы, необходимость периодической проверки и аттестации прибора.

В то же время выбирая ДТ, требуется тщательным образом ознакомиться с инструкцией и схемой подключения, чтобы совпадали требования с уже установленным оборудованием на котле.

Как правило, положено заказывать измерители, которые советует производитель котлоагрегата, чтобы обеспечить совместимость элементов системы безопасности и гарантировать их безошибочную работу. В том случае, когда в торговой сети подобные модификации отсутствуют, следует выбирать из сертифицированных аналогов.

В каком месте установить

ДТ устанавливается предельно близко к контролируемому параметру. Так в двухконтурных котлах они размещаются на обратном перед входом в котел, на выходе из него в подающем трубопроводе, на выходе из агрегата в контуре ГВС.

ДТ по контролю за уходящей температуры дымовых газов, устанавливается на выходе из котла перед устьем дымовой трубы. Беспроводные ДТ для котлоагрегата размещаются прямо на контроллере либо на газовом клапане-отсекатель. Проводные — подключаются вариантом, обозначенным заводом-изготовителем оборудования.

Подключение датчика температуры

Котловые ДТ подключаются к определенному регулирующему контроллеру, который отвечает за основные температурные режимы агрегата и к термостату.

Комнатный датчик

ДТ для определения внутренней температуры в помещении, в системе регулирования режимами отопления, устанавливают на комнатной стенке при соблюдении следующих условий:

• Должны отсутствовать вблизи внешние источники тепловой энергии или охлажденного воздуха, например, от кондиционера;
• свободный доступ воздушных потоков к точке замера температуры, рядом с ДТ не должны быть установлены предметы мебели или шторы, способные заслонять его от конвективного теплообмена в комнате;
• ДТ устанавливается на расстоянии не менее 1.3 м от уровня пола;
• в зоне работы терморегулятора не должны быть ЭМ-излучения, электропроводки и любых мощных бытовых электрических приборов.

Допускается установка ДТ в выполненное углубление в стенке, при этом важно, чтобы термоэлемент не был сверху закрыт.

Подсоединение внешнего датчика

Датчик с наружи дома устанавливается в схеме погодозависимой автоматики котла и размещается на наружной стороне дома. Чтобы не исказить реальные показания температур наружного воздуха потребуется при его установки выполнить ряд условий:

• исключение прямого воздействие УФ- лучей на измерительную часть ДТ;
• контакт со стеной не должен быть металлическим;
• тщательно отнестись к условиям прокладки кабеля ДТ, особенно в местах подверженных воздействию химико-биологических источников, способных испортить изоляцию кабеля;
• уровень месторасположения ДТ на стенке обязан быть не выше 2/3 дома, а если здание трехэтажное, то между 2-м и 3-м этажом;
• нужно исключить все возможные отрицательные факторы, уменьшающие чувствительность либо точность замеров датчика, например, работу рядом установленного кондиционера или вентилятора, с большой скоростью движения воздушных масс.

Подключение датчика для газового котлоагрегата

Датчик температуры работающий в системе безопасности газового котла размещают на контроллер либо на клапан с газовой сети. При самостоятельном подключении вначале изучается схема, представленная заводом-изготовителем, выбирается место установки, маркировка и размещение контактной группы.

Алгоритм подключения датчика на газовый котел своими силами:

1. Снимаю на газовом агрегате переднюю панель, чтобы открыть доступ к плате и контактной группе.
2. Извлекаю перемычку, установленную заводом между клеммами.
3. К данным клеммам подсоединяю нужные провода от контактов ДТ с полярностью указанной на схеме производителем оборудования.
4. При установке беспроводного термодатчика к релейному блоку — подключаю 3-х жильный провод на 220 В с заземляющей линией.

Подсоединение водяного термодатчика

Датчик температуры для контроля нагрева воды в двухконтурном котле устанавливают безконтактного типа, на поверхности обратной трубы, а контактного — непосредственно вводят в трубопровод. В некоторых случаях разрешена установка ДТ на циркуляционном отопительном насосе, чтобы исключить попадание в котлоагрегат обратного теплоносителя, имеющего высокую температуру.

Для одноконтурного агрегата запрещено устанавливать датчик температур в обратный трубопровод, чтобы не перекрыть циркуляцию при высокой температуре обратки, что приведет к аварийной остановке котла или недогреву дальних комнат. В этом случае рекомендуется устанавливать ДТ на выходе горячей воды из котла, чтобы не допустить ее перегрева, когда котел может быть остановлен в аварийном порядке, например, из-за низкого разрежения в топке.

Датчик+ термостат

Это схема относится к энергоэффективным, поскольку управление котлом осуществляется по двум точкам контроля: температуре нагреваемой воды и внутреннего воздуха в помещении. Это особенно важно в моменты переходных климатических сезонов — весной и осенью, когда комнаты прогреваются не только от отопительной системы, но и от солнечных лучей.

Если котел работает только по температуре теплоносителя, то будет происходить процесс тактования котла, когда он будет постоянно включаться-отключаться, весьма вредно для его внутренних узлов и особенного для горелки.

При схеме работы от комнатного термостат, показатели которого более стабильны и меняются медленно, работа котла становится более стабильной и приносит реальную экономию на отопление до 20 %.

Правильная эксплуатация

При эксплуатации термодатчиков строго должна выполнятся инструкция завода-изготовителя котла и измерительного устройства. Для того чтобы обеспечить точность измерений чувствительный элемент должен обладать наибольшим контактом с измеряемой средой, кроме того потребуется своевременно проводить обслуживание измерительного устройства и его калибровку по срокам обозначенным инструкцией.

Специфика эксплуатации ДТ с соблюдением техники безопасности:

• ДТ устанавливается в ту среду, которая должна контролироваться и регулироваться по теплообмену;
• при установке должны быть исключены все негативные факторы, способные изменить показание датчика;
• запрещается эксплуатировать измеритель, с поврежденной изоляцией;
• запрещено выполнять самостоятельную разборку датчика;
• все ремонтные и обслуживающие операции выполняют при полном отключении сетей измерителя от напряжения 220В.

Неисправности

Высокотемпературные условия эксплуатации датчиков, особенно при нестабильных режимах работы котла, приводят к тому, что первичные измерители выходят из строя. Котел будет часто срабатывать на отключение при периодическом отказе термопары или диагностика работы котла будет сигнализировать ошибку, а приборы могут показывать «обрыв цепи».

Шаги по устранению неисправности датчика температуры:

1. Чтобы отремонтировать ДТ проверяю правильность выводов -ve и + ve
2. Убеждаюсь, что установлен кабель в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.
3. Проверяю, отсутствие внешних источников тепла, способных исказить показания ДТ.
4. Проверяю настройку регулятора температуры.
5. Диагностирую возможные ошибки обрыва.
6. Осматриваю датчик на предмет повреждений.
7. Проверяю неисправную термопару мультиметром.

Датчик температур — основной измеритель в системе безопасности и управления котлом. Он выполняет не только защитную функцию, но и способствует до 30 % экономии тепловой энергии и расхода газа, поскольку не допускает режимов перегрева и тактования котла.

Современные российские требования по эксплуатации бытовых котлов обязывают всех производителей котлов устанавливать ДТ в систему безопасности и защиты, лучше если эта работа будет выполняться непосредственно на заводе.