Как работает автоматика безопасности газовых котлов

Как устроен газовый котел

Принцип работы газового котла отопления в самых общих чертах можно описать следующим образом: тепло, образующееся за счет сгорания газа, передается жидкости, которая затем перемещается по системе отопления, нагревая помещение.

Схема любого газового отопительного устройства обычно предусматривает наличие нескольких основных узлов:

• Горелка;
• Теплообменник;
• Расширительный бак;
• Газовый клапан;
• Система автоматики.

Специфика двухконтурного котла часто предполагает некоторые особенности его внутреннего устройства. Так, например, многие модели оснащаются двумя теплообменниками, каждый из которых отвечает за подогрев «своего» участка. Кроме того, двухконтурный агрегат всегда имеет специальный трехходовой клапан, который переключает его режимы работы (с отопления на горячее водоснабжение и наоборот).

Горелка

Это прямоугольная конструкция с расположенными в определенном порядке отверстиями, через которые подается газ от расположенных снизу форсунок. В зависимости от типа и производительности, газовый котел может оснащаться двумя видами горелок:

• Атмосферные. Газ подается в камеру сгорания исключительно за счет давления в магистрали. Такая горелка работает практически бесшумно и стоит дешевле, поэтому применяется чаще, но ее КПД обычно не превышает 90%;
• Наддувные. Принцип ее работы иной — воздух подается в камеру сгорания при помощи вентилятора. Обычно такие горелки не встраиваются внутрь газового тракта, а устанавливаются при помощи специального внешнего подключения. Их основные преимущества — более высокий КПД и устойчивая работа при нестабильной подаче газа.

По возможности регулировки мощности горелки делятся на три класса:

• Одноступенчатые — пламя всегда горит одинаково. Понятно, что это негативно сказывается как на сроке службы, так и на экономичности приборва;
• Двухступенчатые. Такие горелки немного лучше. Они позволяют использовать агрегат в двух режимах: 50 и 100% мощности;
• Модулируемые. Здесь встроена плавная схема регулировки мощности в широких пределах. Газовый котел с такой горелкой будет максимально экономичным и прослужит дольше других.

Теплообменник

Как мы уже отмечали, двухконтурный котел может использовать один или два теплообменника.

Схема с двумя теплообменниками предполагает монтаж первичного устройства в виде медных труб с пластинчатым оребрением непосредственно над горелкой. Такой конструктивный принцип позволяет передавать тепло газового пламени непосредственно теплоносителю с максимальной эффективностью. Вторичный теплообменник обычно выполняется в виде набора тонких металлических пластин, проходя через которые проточная вода нагревается от горячего теплоносителя.

Если же в котле отопления используется единый теплообменник, то он называется битермическим и представляет собой конструкцию из двух соосных труб. По внутренней трубе проходит сантехническая вода, а внешняя поверхность нагревает теплоноситель.

Преимущества подключения двух теплообменников для двухконтурного котла достаточно очевидны:

• При выходе из строя вторичного теплообменника газовый котел продолжает работать в режиме отопления;
• Первичный теплообменник не подвергается избыточной коррозии из-за постоянно меняющегося состава циркулирующей жидкости;
• Монтаж вторичного теплообменника при выходе его из строя значительно проще и дешевле, чем замена битермического целиком.

Расширительный бак

При нагревании теплоносителя происходит его расширение и увеличение объема. Ввиду этого схема отопления должна предусматривать специальную емкость, в которую будут отводиться излишки жидкости. Обычно требуемый размер бачка можно оценить как 10% от всего объема теплоносителя в системе. Иногда может возникнуть ситуация, когда встроенного бачка не хватит, и потребуется монтаж внешнего.

Газовый клапан

Наличие газового клапана – обязательное условие для подключения системы к магистральному газу. Он регулирует степень подачи топлива, а управляет им схема автоматики. В случае каких-либо поломок подача газа в двухконтурный котел сразу же отключается.

Система автоматики

Схема автоматического регулирования режимов работы двухконтурного теплового агрегата представляет собой набор датчиков, которые анализируют состояние узлов и мест подключения к входным и выходным трассам, и исполнительного устройства, вырабатывающего необходимые сигналы управления:

• Датчики температуры (по их показаниям регулируется модулируемая горелка);
• Датчики газового блока — контролируют давление в топливной магистрали;
• Датчики электроснабжения — включают и выключают котел при перебоях с электричеством.
• Средства самодиагностики.

Конструкция автоматики

Всю внутреннюю оснащенность автоматики для газовых котлов, которая применяется при монтировании отопительной системы, можно разделить на категории, их всего две:

• первая категория – это те приборы, которые обеспечивают безопасную и верную работу всего оборудования котла;
• вторая категория – это те устройства, которые могут значительно повысить комфорт при пользовании котлом.

Автоматика безопасности газовых котлов состоит из следующих элементов:

• тот модуль, который обеспечивает контроль над пламенем. Он состоит из термопары и газового клапана, работающего, как электромагнитный, и перекрывающего подачу топлива;
• также там есть то устройство, которое защищает от перегрева систему и поддерживает необходимый температурный режим, такую задачу берет на себя термостат. Он самостоятельно, по необходимости, включает либо отключает котел, в те моменты, когда температура приближается к заданным пиковым отметкам;
• тот датчик, который контролирует тягу. Этот прибор работает на основании колебаний, зависящих от того, как изменяется положение пластины биметаллической. Она, в свою очередь, соединяется с клапаном газовым, прекращающим подачу газа на горелку;
• также есть клапан предохранительный, который может отвечать за сброс излишек теплоносителя (например, воздуха или воды) в контуре. Некоторые производители сразу же предусматривают элемент, помогающий сбрасывать излишки.

Устройства, которые входят в систему безопасности, поделены на следующие типы:

• механические;
• и работающие от источника питания.

Автоматика обеспечивает пользователю более комфортный функционал, который является дополнительным:

• автоматический поджиг горелки;
• модуляция интенсивности пламени;
• самодиагностические функции.

Но таким функционалом не ограничивается внутренняя конструкция моделей.

В некоторых конструктивных особенностях моделей есть такие дополнения, как отправка данных и обработка их электронной системой на оснащённом контроллерами и микропроцессорами оборудовании. Дальше происходит следующая ситуация: на основании полученных данных сам контроллер начинает регулировку команд, которые приводят в действие приводы системы автомата.

Механическая автоматика газового котла тоже требует детального рассмотрения.

• Газовый клапан полностью перекрыт, и установка отопительная находится в нерабочем состоянии.
• Для того чтобы запустить газовый котел механический, выжимается шайба, обеспечивающая пуск топлива и открывающая клапан.
• Клапан под воздействием шайбы открылся, и газ потек на запальник.
• Осуществляется поджиг.
• После этого начинается постепенный разогрев термопары.
• На электрический запорный магнит подается такое напряжение, которое обеспечивает его открытое положение, для того чтобы доступ топлива не перекрывался.
• Механический поворот шайбы регулирует нужную мощность устройства газового обогрева, и топливо в нужном объеме и с необходимым давлением подходит на саму горелку. Происходит возгорание топлива, и котельная установка начинает существовать в рабочем режиме.
• И после этого этот процесс контролирует термостат.

Принцип работы газового котла

Данное оборудование работает по предельно простой схеме. Природный газ смешивается с воздухом, превращаясь в топливно-воздушную смесь, которая поджигается. Пламя и горячие продукты горения топлива нагревают содержимое специального резервуара — теплообменника, который подключен к системе отопления (СО) с жидкостным теплоносителем.

Последний постоянно циркулирует по системе — либо только за счет конвекции (естественная циркуляция), либо еще и за счет работы специального насоса (циркуляция принудительная).

Устройство настенного двухконтурного газового котла

Дымовые газы, отдав часть имеющейся у них энергии теплоносителю, выводятся наружу через дымоход.

Наряду с обычными котлами сегодня выпускаются так называемые конденсационные. Они «умеют» отбирать у дымовых газов больше тепла, так что те остывают до температуры конденсации содержащегося в них водяного пара.

Именно конденсация выступает источником основной части дополнительного тепла (процессы изменения агрегатного состояния являются очень энергоемкими). В результате КПД установки повышается до 97% – 98%.

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.

Монтаж системы

Все работы по монтажу начинаются после составления и утверждения проекта в соответствующих организациях. Техническое задание на проектирование выдаёт газовое хозяйство. Главные требования в нём предъявляются к помещению, в котором будет находиться котёл.

Особое внимание в ТЗ уделяется общей вентиляции, устройству дымоходов, наличию газоанализаторов. Регламентируются также отступы от стен при установке оборудования

Подключение котла в систему отопления.

Нужно не только изучить, как работает система до ее покупки, но и проконсультироваться у специалистов, возможна ли установка агрегата в предполагаемом месте.

Где возможна установка

Несмотря на то, что устанавливать АГВ рекомендуется на полу в отдельном помещении, это не исключает возможность монтажа такого котла и в кухне жилого дома, квартиры при условии соблюдения соответствующих требований.

Настенные газовые котлы такого типа применяются очень редко, да и то после значительных переделок, вследствие которых причисление их к традиционным АГВ весьма условно. Выбрать оптимальное место и тип котла вам поможет консультация специалиста.

Разводка трубопроводов

Отопительная система такого типа является открытой, и её монтаж производится с верхней разводкой трубопроводов. При этом она может быть однотрубной или двухтрубной. Какую из них выбрать – решается в каждом конкретном случае индивидуально.

Установка двухтрубной системы позволяет с помощью запорной арматуры отключать тепловые приборы, но тогда резко возрастает сопротивление циркуляции теплоносителя. Без применения насоса это может создавать проблемы при работе системы отопления квартиры или дома.

Нюансы монтажа трубопроводов

Во время монтажа трубопроводов на максимально возможной высоте устанавливается расширительный бак, который примет избыточный объём воды при её нагревании. В него вваривается переливной патрубок.

Диаметр труб для подачи воды и обратного слива должен быть не менее 50 мм. Такое значительное увеличение размера необходимо для снижения сопротивления теплоносителю. Монтаж их производится с уклоном во избежание воздушных пробок.

Параметры уклона

Оптимальная величина уклона –1:100. Направление уклона верхнего (подающего) коллектора – вниз от расширительного бака до первого радиатора. Нижний (обратный) трубопровод должен иметь уклон от последнего радиатора к АГВ. Краны Маевского устанавливаются в верхние пробки отопительных радиаторов, а подпиточный кран – в обратную магистраль.

План-схема системы.

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.

Овен

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.

Принцип действия в составе котла

Схема подключения термоэлектрического датчика в различных газоиспользующих приборах примерно одинакова. Измерительный электрод находится в зоне действия фитиля либо основной горелки, проводник присоединен к электромагниту, открывающему подачу газа.

Как работает термопара на напольных котлах типа АОГВ и аналогичных аппаратах:

1. Пользователь одной рукой нажимает кнопку и принудительно открывает электромагнитный клапан подачи газа.
2. Второй рукой домовладелец включает пьезорозжиг, удерживая первую клавишу. Вспыхивает запальник.
3. Согласно инструкции по эксплуатации, кнопку необходимо держать 5—30 секунд (зависит от модели агрегата), в течение которых фитиль прогревает измерительный электрод.
4. В цепи электромагнита возникает постоянный ток, идущий от термоэлектродов. Пользователь отпускает клавишу, но подача топлива не прекращается – теперь клапан удерживает напряжение термопары.

Если в силу разных причин огонь потухнет, нагрев термоэлемента закончится, ЭДС исчезнет. Электромагнит отключится, пружина захлопнет клапан и перекроет путь топливу.

Недостатки отопительной системы АГВ

Перед тем, как выбрать АГВ отопление, следует знать, что система имеет несколько недостатков:

• Данная система требует обязательного строгого соблюдения абсолютно всех правил разводки трубопровода.
• В ней не предусматривается автоматическая регулировка и контроль режима температуры в каждой комнате отдельно. Происходит неэкономное расходование топлива.

Если АГВ применяют на даче, то с приходом холодов, если дачники не пользуются домом зимой, они стараются сливать воду из системы отопления. Для того чтобы избежать этих манипуляций, можно залить в трубопровод специальный антифриз. Хотя нужно быть предельно осторожными с этой ядовитой жидкостью.

На российских заводах производится АОГВ – 23,2 – 1 . Это бытовой отопительный газовый баллон. Он предназначается для обогрева домов площадью 140 – 200 кв. метров. Есть аппарат и с чуть меньшей мощностью для обогрева площади в 100 – 140 кв. м. В остальном эти два вида обогревателей практически не отличаются друг от друга.

Недавно появилась более современная модель АКГВ – 23,2 – 1 с водяным контуром. Его также можно применять и для обогрева дома, и для снабжения горячей водой. А вместо трубы, идущей внутри котла, устанавливаются три стальные секции, которые изготовлены особым способом штампования и полые внутри. Секции смонтированы вертикальным образом и соединяются в один дымоход, по которому поступают продукты горения газа в отдельную дымоходную трубу.

Нагрев воды происходит с помощью специального змеевика, который опоясывает абсолютно весь контур внутри котла и по нему идет та вода, которая используется для быта. А в котле нагревается и вода для обогрева. То есть, получается, этот аппарат – два в одном.

Она полностью контролирует абсолютно весь процесс нагревания воды. А сам блок автоматики состоит из:

• термодатчика, который контролирует температуру воды;
• электромагнита, который отвечает за управление основным клапаном подачи газа;
• термопары, которая монтирована около запальника. Нагреваемая от постоянно горящего факела, она создаёт электрический ток в цепи;
• датчика тяги. Он монтируется в дымоход и контролирует оптимальную тягу трубы.

Блок автоматики не даст включить отопление АОГВ, если возникла хотя бы малейшая поломка или сбился показатель эффективной работы котла. Главное – правильно отрегулировать автоматику и тогда оборудование будет служить долго.

После чего они приобрели достаточно широкое распространение на просторах Советского Союза, и зарекомендовали себя с хорошей стороны. То есть, АГВ отопление в квартире проверено десятилетиями эксплуатации в частном секторе и вполне достойно вписывается в современную жизнь, особенно, после того, как была модернизирована и усовершенствована.

Необходимо только соблюдать абсолютно все меры предосторожности в работе с данным видом котлов, следовать таким документам, как АГВ отопление инструкция, не заниматься самодеятельностью – и тогда он прослужит верой и правдой долгие годы, принося тепло и уют в дом. Тем более, что данная система отопления достаточно экономична и позволяет использовать котлы и для обогрева помещения и для источника горячей воды, что тоже очень удобно и экономично, как со стороны экономии средств, так и с экономии места в занимаемом помещении

А с учётом автоматизации работы оборудования, вся эта система безопасна и проста в управлении. Единственное, после того, как выбрать АГВ отопление, и установить его, нужно правильно настроить автоматизацию и тогда можно спать спокойно

Тем более, что данная система отопления достаточно экономична и позволяет использовать котлы и для обогрева помещения и для источника горячей воды, что тоже очень удобно и экономично, как со стороны экономии средств, так и с экономии места в занимаемом помещении. А с учётом автоматизации работы оборудования, вся эта система безопасна и проста в управлении. Единственное, после того, как выбрать АГВ отопление, и установить его, нужно правильно настроить автоматизацию и тогда можно спать спокойно.

Добавить комментарий

Принцип работы двухконтурных газовых котлов. Отличие современных АГВ от традиционных аналогов. Рекомендации по выбору АГВ для частного дома

Владельцам частных домов аббревиатура АГВ знакома не понаслышке. Автономный газовый котел, изобретенный еще в середине прошлого века, успешно решает вопрос отопления в загородном строительстве.

Газовый котел для отопления частного дома

В процессе модернизации газовые котлы приобрели много усовершенствований, благодаря чему современные АГВ способны существенно экономить расход энергоресурса. В чем особенность таких систем отопления и как выбрать оптимальный вариант, рассмотрим ниже.

Автоматика для насоса

Регулирует деятельность системы, контролируя множество функций, таких как, например, давление, распределение воды.

Для нормальной работы необходимы следующие компоненты: коллектор, обеспечивающий подачу воды, реле, контролирующее насос, манометр, осуществляющий измерение давления, датчик сухого хода, который предотвращает перегрев устройства, если вода иссякнет.

Всю автоматику, отвечающую за насос, подразделяют на несколько моделей, исходя из времени создания:

Автоматика первого поколения;

Первая простейшая конструкция подачи воды. Используется для решения несложных задач, если необходимо обеспечить помещение источником воды. Она состоит из трех компонентов: датчик сухого хода, гидроаккумулятор, выполняющего задачу накопления воды, содержащего в себе мембрану, реле, контролирующее давление воды. Обычно не вызывает трудностей при установке, так как в системе полностью отсутствуют сложные электрические схемы. Механизм также чрезвычайно лёгок: порядок цикличен—при полном заполнении воды, насос отключается, далее цикл идёт на повтор.

Автоматика третьего поколения

Является более достойной версией предшественников, стоит дороже соответственно. Агрегат выделяется наибольшей надёжностью, эффективностью, улучшена программа безопасности, а главное — максимальная точность устройства.

Для поддержания прибора в автоматическом режиме устанавливается реле. Механизм несложен: при уменьшении давления воды реле запускает систему, аналогично при увеличении давления — остановит.

Термостат для включения или отключения насоса

Самый частый вид автоматики для насоса в отоплении дома. Механизм: сначала происходит сбор информации с датчика, далее происходит сравнивание показателей, от этого зависит работа насоса. Например, если владелец задает режим +60, а гистерезис +5, то вода должна составлять +65, чтобы система запустилась, а чтобы она остановилась необходима температура соответственно +55.