Для чего нужна газовая автоматика
Котлы старого образца были произведены в соответствии с параметрами газа и особенностями системы отопления, которые были в ходу несколько десятков лет назад. Это, например, модели КЧМ, АОГВ. При этом их прочность дает возможность их эксплуатации еще долгие годы. А вот с автоматикой беда, довольно часто она выходит из строя. В такой ситуации есть три варианта:
- продиагностировать уже имеющуюся автоматику и заменить необходимые детали;
- оснастить надежный и качественный агрегат современной автоматической системой;
- приобрести новый котел.
Разница, разумеется, в цене вопроса, усилиях и времени владельца.
Рассмотрим наиболее дешевый вариант – устранение неполадок газовой автоматики на старый котел. Однако для начала разберемся, для чего вообще предусмотрена автоматическая система в теплоносителе.
Газовая автоматика позволяет регулировать и поддерживать необходимый уровень температуры теплоносителя, а также служит для автоматического прекращения подачи газа в нештатной ситуации. Установка автоматики на старый газовый котел позволит быть уверенным, что если пламя горелки погаснет, то через короткое время система сработает на то, чтобы прекратить подачу газа без вашего участия.
Если вы захотите сменить автоматику, то учитывайте, что отечественные изготовители выпускают модели, которые подходят практически на любой старый теплоноситель. Импортную автоматику можно установить не на все. К тому же при установке зарубежной автоматики на газовые котлы старого образца могут работать не все ее функции – не позволят конструктивные особенности котла.
Принцип работы базовой автоматики
Современное отопительное оборудование непременно оснащается системой безопасности и блоками управления с функцией регулирования рабочих режимов. Элементом базовой автоматики является электро- или пьезорозжиг, подающий искру на запальник в момент начала подачи газа. Для запуска процесса горения нужно лишь нажать на кнопку, расположенную на корпусе отопительного котла.
Далее автомат включает газовую горелку, которая подхватывает огонь от запальника. После прогрева теплоносителя до требуемой температуры, автоматика (в данном случае термостат) срабатывает на отключение горелки, а когда происходит охлаждение воды до граничных показателей, то дается сигнал на включение. Запальник же продолжает все это время гореть. Данная опция позволяет:
- защитить окружающее пространство от возможной утечки газа;
- предотвратить закипание воды в теплообменнике;
- прекратить подачу топлива к соплу при отсутствии тяги или резком изменении давления газа в магистральном трубопроводе.
Поддержание оптимального режима работы котла и безопасность оборудования уже давно зависят не от человеческого фактора, а от автоматики, которой комплектуется газовое оборудование. Она бывает энергозависимой, более надежной, но требующей присутствия источника бесперебойного питания, и энергонезависимой (механической), отличающейся автономностью и простой конструкцией. Система безопасности может состоять лишь из необходимых элементов или быть многофункциональной, иметь ручное регулирование или программатор.
Энергонезависимая система
Подобная автоматика привлекательна своей изолированностью от электроэнергии, низкой стоимостью и ремонтопригодностью. Диапазон рабочих температур, влияющих на работу термостата, здесь устанавливается вручную посредством переключателя, подсоединенного к встроенному в котел терморегулятору. В его конструкции присутствует стержень, изготавливаемый из материала, способного укорачиваться и удлиняться при изменении температуры теплоносителя. В результате, клапан на подаче газа открывается или закрывается, полностью перекрывая поступление топлива к горелке.
В комплект энергонезависимой автоматики включают, также, датчики пламени и тяги. При внезапном затухании горелки, как и при значительном снижении тяги, газ мгновенно перекрывается. Но для комфортной и экономичной эксплуатации современных котлов вышеперечисленных опций бывает недостаточно. Ручное регулирование не дает возможности использования оборудования в оптимальных режимах, поэтому экономия, комфорт и срок службы котла без дополнительной автоматики сводятся к минимуму.
Энергозависимая система
Максимальное удобство эксплуатации газовых отопительных приборов обеспечивает электронная автоматика. Достаточно лишь ввести на дисплее рабочие параметры или уже запрограммированные режимы, как в дело вступает система регулирования и контроля. Она функционирует, основываясь на принципе электромагнитных клапанов, получающих команды от микропроцессорного блока.
Минусом энергозависимой автоматики является ее привязанность к электроэнергии. При возможных сбоях в электросети оборудование блокируется, и теплоноситель перестает прогреваться, что ведет к остыванию отопительного контура. Работоспособность системы и элементов безопасности котла поддерживают путем подключения оборудования к источнику бесперебойного питания или к дизельному генератору.
Современная автоматика способна:
поддерживать разные температуры в зависимости от дней недели или времени суток; регулировать тепловой режим, принимая во внимание погодные условия; создавать индивидуальную температуру в отдельных помещениях; предупреждать промерзание отопительного контура; диагностировать неисправности и многое другое
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.
Если говорить о классификации контролеров, то здесь различают устройства по алгоритму и объектам управления, коммуникативным возможностям, средствам интеграции с отопительной системой.
Типы устройств и их строение
Газовый котел любой модификации имеет три обязательных элемента:
- арматура, посредством которой осуществляется подача топлива (газа);
- газовая горелка;
- теплообменник.
Следует отметить, что наиболее распространённым материалом для создания теплообменника является медь. Однако довольно часто встречаются модели газовых котлов, в которых данный элемент сделан из чугуна или стали.
Принципиальная схема газового котла
Каждый современный настенный газовый котел дополнен циркуляционным насосом, предназначенным для перемещения теплоносителя, специальным предохранительным клапаном, расширительным баком, электронной системой управления. Помимо этого, устройство газовых котлов отопления оснащено также системами контроля и самодиагностики. Такое обилие специального и вспомогательного оборудования делает газовые котлы достаточно близкими к мини-котельным. А расчет мощности газового котла отопления, производимый перед установкой системы – показывает, что некоторые из этих дополнений способны увеличить эффективность.
Далее автоматикой запускается газовая арматура – топливо подается в систему. Одновременно зажигается искра в камере сгорания, и от нее загорается топливо. В теплообменнике происходит нагрев теплоносителя до нужного уровня. При помощи циркуляционного насоса нагретая вода перемещается по системе к радиаторам – где и отдает свое тепло. Так кратко можно описать принцип работы газового котла отопления с одним контуром.
Принцип работы газового котла
Однако в некоторых случаях котел может служить не только для отопления, но и для подачи горячей воды. Для того чтобы наладить в доме работу сразу двух систем, необходим двухконтурный газовый котел. Его основным отличием является наличие второго контура, который вполне может удовлетворять необходимости в горячей воде.
Следует отметить, что контуры котла данного типа не могут работать одновременно. То есть, если вам понадобилось прогреть помещение, то в этот момент нагрев воды для ГВС будет приостановлен или будет производиться более слабо. Однако, по словам владельцев двухконтурных котлов, такие условия работы оборудования и схема не доставляют каких-либо неудобств.
Схема системы отопления и горячего водоснабжения от газового двухконтурного котла
Общая структура
Автоматизация котельных выстраивается по двухуровневой схеме управления. К нижнему (полевому) уровню относятся приборы локальной автоматики на базе программируемых микроконтроллеров, реализующие техническую защиту и блокировку, регулировку и изменение параметров, первичные преобразователи физических величин. Сюда же причисляют и оборудование, предназначенное для преобразования, кодирования и передачи информационных данных.
Верхний уровень может быть представлен в виде графического терминала встроенного в шкаф управления или автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера. Здесь отображается вся информация, поступающая от микроконтроллеров нижнего уровня и датчиков системы, и производится ввод оперативных команд, регулировок и уставок. Кроме диспетчеризации процесса решаются задачи оптимизации режимов, диагностики технического состояния, анализа экономических показателей, архивирования и хранения данных. При необходимости информация передается в общую систему управления предприятием (MRP/ERP) или населенным пунктом.
Отвод дыма
Важно учитывать, что отопительная система, работающая на газу, вне зависимости от того, какие типы газовых котлов отопления установлены, требует непрерывного отвода дыма. Во многом организация отвода дыма зависит от того, какой именно камерой сгорания оснащен котел
Особенность камер такого типа – они для поддержания горения используют воздух непосредственно из помещения. Такая особенность работы оборудования требует качественной вентиляции.
Варианты установки дымохода
Закрытая камера сгорания работает несколько иначе. Дым выводится в трубу принудительно – при помощи мощного вентилятора, который установлен непосредственно в котле. В подобных системах труба для отведения дыма чаще всего делается из стали или чугуна. Наружу она выходит через наружную стену дома. Газовые котлы отопления без дымохода – хороший выбор.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ.
Аппарат состоит из следующих узлов и деталей: бака — теплообменника, основной горелки, блока запальной горелки с установленными в нем термопарой и электродом розжига, комбинированного газового клапана (многофункционального регулятора), тягостабилизатора, деталей облицовки.
В верхней части бака — теплообменника установлен датчик терморегулятора, соединенный капиллярной трубкой с исполнительным устройством терморегулирующего клапана (система «сильфон — термобаллон»), и датчик термометра
Особенностью конструкции комбинированного клапана 630 EUROSIT является наличие устройства стабилизации выходного давления газа, а также совмещение управления клапаном в одной рукоятке с обозначением положений соответствующими символами и цифрами на её торце и указателем на крышке клапана. Зависимость температуры нагреваемой воды от положения шкалы рукоятки управления представлена ниже:
Принцип действия регулятора температуры основан на расширении жидкости при нагреве. Рабочая жидкость, нагреваясь в датчике (термобаллоне) от воды в баке — теплообменнике, нагреваемой за счет сгорания природного газа, расширяется и перетекает по капиллярной трубке в сильфон, преобразующий объёмное расширение в линейное перемещение механизма, приводящего в действие систему двух клапанов (мгновенного и дозирующего). В конструкции механизма предусмотрена защита от термической перегрузки, что предохраняет систему «сильфон — термобаллон» от повреждения и разгерметизации.
- При установке требуемой температуры воды в аппарате рукояткой управления на повышение сначала открывается мгновенный (щелчковый) клапан, затем дозирующий.
- При достижении температуры воды в аппарате установленного значения плавно прикрывается дозирующий клапан, переводя основную горелку в режим «малый газ».
- При повышении температуры сверх заданной срабатывает мгновенный (щелчковый) клапан, полностью перекрывая газ на основную горелку.
- При отсутствии тяги в дымоходе отходящие из топки газы нагревают датчик тяги, датчик срабатывает, размыкая нормально замкнутые контакты цепи термопары. Электромагнитный (входной) клапан закрывается и перекрывает доступ газа на основную и запальную горелки. Датчик тяги рассчитан на срабатывание за время отсутствия тяги не менее 10 сек.
- При прекращении подачи газа из сети запальная горелка мгновенно гаснет, термопара остывает, электромагнитный клапан закрывается, перекрывая доступ газа к основной и запальной горелкам. При возобновлении подачи газа проход через аппарат полностью перекрыт.
- При снижении давления газа в сети ниже 0,65 кПа давление газа на запальной горелке также упадет, ЭДС термопары снизится до величины, недостаточной для удержания клапана. Электромагнитный клапан закроется и перекроет доступ газа к горелкам.
УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
К обслуживанию аппарата допускаются лица, изучившие настоящий паспорт.
Монтаж и эксплуатация аппаратов должны соответствовать требованиям «Правил устройства и безопасности эксплуатации водогрейных котлов, водонагревателей и паровых котлов с избыточным давлением», а также требованиям «Правил безопасности систем газораспределения и газопотребления. ПБ 12 — 529», утвержденных Госгортехнадзором России.
Эксплуатация аппаратов должна осуществляться согласно «Правилам пожарной безопасности для жилых домов, гостиниц, общежитий, зданий административных учреждений и индивидуальных гаражей ППБ — 01 — 03».
Работа аппарата разрешается только с исправной автоматикой безопасности и терморегулирования.
Газовая автоматика безопасности должна обеспечивать:
- Уменьшение подачи газа при достижении температуры воды в отопительной системе заданного значения.
- Отключение подачи газа на основную горелку при превышении заданной температуры нагрева.
- Отключение подачи газа в аппарат в следующих случаях:
- при прекращении подачи газа на аппарат (за время не более 60 сек);
- при отсутствии разрежения тяги или в топке котла (за время не менее чем 10 сек и не более чем 60 сек);
- при погасании факела запальной горелки (за время не более 60 сек.).
При эксплуатации аппарата температура горячей воды не должна превышать 95 °С.
Запрещается:
- эксплуатировать аппарат при частично заполненной водой системе отопления;
- применять в качестве теплоносителя вместо воды другие жидкости**;
- устанавливать запорно — регулирующую арматуру на подающей линии и трубопроводе, соединяющем систему отопления с расширительным баком;
- эксплуатировать аппарат при утечке газа через соединения газопровода;
- применять открытое пламя для обнаружения утечек газа;
- эксплуатировать аппарат при неисправности газовой сети, дымохода или автоматики;
- самостоятельно устранять неисправности в работе аппарата;
- вносить какие-либо конструктивные изменения в аппарат, газопровод и систему отопления.
При неработающем аппарате все газовые краны: перед горелкой и на газопроводе перед аппаратом — должны быть в закрытом положении (ручка крана перпендикулярна газопроводу).
Обо всех неполадках при работе аппарата на газе необходимо немедленно сообщить аварийной службе эксплуатационного предприятия газового хозяйства.
В случае обнаружения в помещении газа следует немедленно прекратить его подачу, проветрить все помещения и вызвать аварийную или ремонтную службу. До устранения неисправности запрещается в помещении зажигать спички, курить, применять
** Допускается применение бытового теплоносителя «Ольга» (изготовитель: ЗАО «Завод органических продуктов») согласно инструкции на применение. После периода эксплуатации теплоноситель необходимо слить и провести его утилизацию.
Производитель оставляет за собой право вносить изменения в конструкцию и внешний вид изделия.
Настоящая техническая документация может отличаться от описания выше, смотрите руководство по эксплуатацие вложенное каждый котел при покупке.
Обзор двух моделей
Наибольшей популярностью сегодня пользуются такие модели котлов, как Wolf CGG-1 K-24 и Baxi Luna-3 Comfort 240 Fi.
Модель Wolf CGG-1 K-24 — это двухконтурный котел, предназначенный для закрепления на стене. У него имеется закрытая камера сгорания. Газ ходит по концентрическим и раздельным дымоходам. Основные особенности этой модели следующие:
- высокий КПД;
- малый вес (чуть более 40 кг);
- небольшие размеры;
- возможность подключения к баллонному и магистральному газу;
- возможность применения автоматики WRS.
Мощность устройства варьируется от 9400 до 24000 Вт. Объем его расширительного бака — 8 л. Самым серьезным недостатком этой модели следует считать ее высокую стоимость. Впрочем, соотношение «цена — качество» здесь соответственное.
Что касается другой модели — Baxi Luna-3 Comfort 240 Fi — то это устройство хорошо подходит для эксплуатации в российских домах. Оно может работать при уменьшении входного давления газа до 5 мбар. На корпусе прибора имеется панель управления. Ее можно снимать и переустанавливать в другое место. Она же одновременно исполняет роль датчика температуры в комнате.
Прибор может работать на сжиженном и магистральном газе. Он имеет множество дополнительных функций, поэтому цена его немалая. Но главный его недостаток — это не дороговизна, а повышенная чувствительность к перепадам напряжения в электросети, поэтому подключать его следует лишь через стабилизатор.
Потребители положительно характеризуют газовые отопительные котлы. Перечисляя положительные свойства оборудования, они обычно указывают на его малые размеры и эффективную автоматику. Особой популярностью у владельцев загородных домов пользуются настенные котлы, ведь места для их установки гораздо больше, чем для напольных.
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.
Газовые котлы АКГВ
Аббревиатура Боринского газового оборудования серии АКГВ расшифровывается как аппарат комбинированный газовый с водяным контуром. По сути, это тот же АОГВ только со встроенным вторым змеевиком для системы ГВС. Особенность линейки:
- негерметичная камера горения;
- два змеевика – отопление + ГВС;
- энергонезависимая автоматика.
Эта линейка также оснащена датчиками, которые предотвращают перегрев теплоносителя, выключают котел, если пропадает тяга в дымоходе или гаснет пламя фитиля. Установлен стабилизатор давления газа и фильтр механической очистки, что положительно отражается на эксплуатации нагревателя. Горелка сделана из нержавеющей стали, оба змеевика медные. Характеристики, принцип работы котла и защитных механизмов такой же, как и в линейке Боринского газового оборудования АОГВ. Топливо – только природный газ. Все модели напольные.
Особого внимания требует контур ГВС. В паспорте изделия указано, что нельзя допускать нагрева воды для хозяйственных нужд прямо из водопровода. То есть, транзитом, как например, в парапетных котлах, воду греть не получится. Из-за этого на стенках змеевика будет образовываться накипь, в результате чего снизится теплообмен, уменьшиться условный проход (вплоть до полного прекращения циркуляции), змеевик прогорит. Выход только один – установка в системе отопления бойлера косвенного нагрева.
Разновидности и устройство газового котла
Перед тем как говорить непосредственно обо всех составляющих газового котла, требуется рассмотреть то, какие существует варианты этих отопительных устройств. Безусловно, все они имеют схожее строение, но, тем не менее, некоторые модели оснащены индивидуальными, характерными лишь для них особенностями.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, имеющие электронный или пьезокерамический поджиг. Первый вариант является более удобным, так как зажечь топливо в камере сгорания можно и без непосредственного участия хозяев, а во втором случае обязательно нужно при каждом запуске включать аппарат, нажимая определенную кнопку.
Типы газовых котлов
В зависимости от разных критериев, газовые котлы можно разделить на виды.
По способу монтажа
Согласно способу установки выделяют навесные и напольные модели газовых отопительных систем.
Настенные варианты удобны с точки зрения возможности реализации оригинальных дизайнерских идей. Напольные системы менее удобны в плане экономии свободного пространства, однако обладают большей мощностью в сравнении с первыми.
Конструкция напольного типа представляет собой довольно массивное устройство с чугунными теплообменниками. Монтируют напольные котлы преимущественно в отдельных помещениях. Для квартир такой вариант выглядит не слишком привлекательным. Поэтому устанавливают их в основном владельцы частного жилья.
Среди напольных моделей котлов выделяют также системы с надувными и атмосферными горелками. Последние, как правило, работают практически бесшумно благодаря горелкам, расположенным в средине корпуса. Принцип работы такого оборудования предполагает выведение продуктов горения наружу через дымоход благодаря естественной тяге.
Атмосферные газовые котлы более выгодны по сравнению с агрегатами, которые отличаются наличием надувных горелок в плане эффективности и расхода топлива. Согласно стоимости такие котлы в среднем дешевле на 40-50%.
Функциональность
Согласно функциональным возможностям выделяют одноконтурные и двухконтурные газовые отопительные системы. Если установка котла производится лишь для отопления помещения, в таком случае достаточно одноконтурного агрегата. При необходимости организации горячего водоснабжения предпочтение следует отдавать двухконтурным котлам.
Сколько стоит автоматика котла
Стоимость варьируется от нескольких тысяч рублей, до половины стоимости котла. На цену влияет несколько факторов:
- Страна производитель.
- Тип автоматики.
- Комплектация.
Отечественная автоматика в полной комплектации, включающей горелочное устройство, запальник и мультиблок управления, обойдется приблизительно в 5-6 тыс. руб. За эту сумму, можно приобрести комплект АПОК – 1, Искра, Вакула и т.п.
Итальянская автоматика управления на базе микропроцессора, будет стоить, начиная от 10 тыс. руб. и выше. Стоимость мультиблока, приблизительно на 1-2 тыс. руб. выше, чем у отечественного аналога.
Источник: