Внедрение котельной автоматики КБ АГАВА — эффективное решение для повышения безопасности и экономичности водогрейных котлов

Читайте в этой публикации: Автоматика для твердотопливных котлов: принцип управления горением Преимущества, которые предоставляет комплект автоматики для твердотопливного котла Схема автоматики для твердотопливных котлов: расширяем возможности Как сделать своими руками простейшую автоматику: советы и рекомендации

Как ни странно это звучит, но в наш век научно-технического прогресса твердотопливные котлы по-прежнему остаются востребованными и даже считаются практически самыми распространенными отопительными приборами. А раз есть спрос, значит будут и предложения – не только на сами котлы, но и на различные приспособления, призванные оптимизировать их работу. Одним из таких приспособлений является автоматика для твердотопливных котлов, которая позволяет весьма эффективно контролировать работу котла, упростить его обслуживание и эксплуатацию. О том, как она устроена и по какому принципу работает, мы поговорим в данной статье – кроме того, вместе с сайтом stroisovety.org мы расскажем о том, как самостоятельно автоматизировать работу котла, сжигающего твердое топливо.

Комплект автоматики для твердотопливных котлов фото

Автоматика для твердотопливных котлов: принцип управления горением

С первого взгляда может показаться, что управлять стихией огня (даже помещенного в замкнутое пространство) весьма сложно, но на самом деле это не так. Вспомните про то, что влияет на интенсивность горения твердого топлива – вот именно, кислород, который подается в котел через поддувало. Следовательно, и управлять процессом работы котла можно, открывая и закрывая поддувало – да, это не совсем удобно и не очень практично, но кто говорит о том, что нельзя придумать альтернативу? Очень даже можно – все, что для этого нужно, это вмонтировать в дверку поддувала электрический вентилятор. А управлять его скоростью вращения человек умеет весьма эффективно.

Таким образом современная автоматика для вентилятора твердотопливного котла имеет следующий вид.

1. Нагнетающий вентилятор. Как правило, его устанавливают либо в дверку поддувала, либо продумывают для него отдельное отверстие.
2. Для управления оборотами вращения вентилятора применяется специальный контроллер.
3. Адекватную работу этого контроллера гарантирует термостат, датчик которого монтируется в подающий трубопровод отопления.

На контроллере задается необходимая температура теплоносителя – когда вода в системе нагревается до заданной отметки, срабатывает датчик, и автоматика отключает вентилятор. Кислород перестает поступать в топку котла, в результате чего огонь затухает. И, наоборот, как только температура теплоносителя падает ниже определенного значения, все тот же датчик подает сигнал контроллеру, который запускает вентилятор – обильное количество воздуха в топке разжигает пламя с новой силой. Все просто, и самое главное – человек не забудет прикрыть поддувало, тем самым доведя котел до кипения.

Принцип работы блока управления (контроллера) для котлов

Контроллеры – это электронные приборы, которые предназначены для оптимизации управления газовым отопительным устройством при изменчивых показателях внешней среды. Возможности и функции у различных устройств отличаются, но объединяет их наличие датчиков давления и температуры.

Пример схемы подключения контроллера

Электронный блок управления газовым котлом (ЭБУ) отвечает за работу газовой горелки, нагрев теплоносителя и безопасность системы в целом. Принцип его работы основан на применении электромагнитного клапана.

Контроллеры новейших отопительных приборов оснащены функцией автоматического режима, который позволяет регулировать работу устройства в течение недели без вмешательства человека.

Рекомендуем: Двухконтурный напольный газовый котел: специфика устройства и выбора

Подключение ЭБУ к внешним датчикам температуры и клеммам управления котла позволяет настроить самостоятельное изменение работы горелки.

Для подобного контроллера необходима установка стабилизатора напряжения и источника бесперебойного питания, чтобы обеспечить работу котла при скачках напряжения в сети или при его отсутствии.

Преимущества, которые предоставляет комплект автоматики для твердотопливного котла

Случайностей или совпадений в нашем мире не бывает, и автоматизировать процесс горения твердого топлива в котле отопления человеку пришлось не просто так – на то есть ряд веских причин. Самая важная из них – это безопасность. Тот, кто использует твердое топливо для обогрева дома, наверняка знает, чем чреват перегрев теплоносителя – закипание воды в котле может даже привести к взрыву с серьезными последствиями. В первую очередь, автоматическое управление позволяет контролировать именно этот момент – человек по натуре существо забывчивое, а автоматика работает по программе, и такого понятия, как «забыть», для нее не существует.

Кроме того, автоматизация твердотопливного котла предоставляет человеку ряд других преимуществ.

1. Оптимизация климата внутри дома. Она убирает резкие перепады температуры – когда котел только загружен, и горение достигает своего пика, в доме жарко, а когда топка опустошается, в доме становится холодно. Автоматика убирает первый скачок температуры в сторону повышения.
2. Экономия топлива. Она происходит благодаря работе термостата. Доведя температуру теплоносителя до заданного значения, автоматика прекращает горение, переводя работу котла в режим тления – происходит медленный подогрев, на что тратится намного меньше топлива.
3. С человека снимается задача контроля процесса горения. То есть вы загрузили полную топку и пошли заниматься своими делами – остается только не прозевать следующую загрузку котла.

Это что касается первостепенных задач, которые призвана решать автоматика для твердотопливного котла. Кроме них, в зависимости от ее сложности, автоматическое управление сгоранием топлива может иметь и дополнительные опции, расширяющие возможности.

Конструкция и принцип функционирования

Автоматика, управляющая работой газового котла, состоит из многих элементов, условно разделенных на две подгруппы. В первую входят механизмы, обеспечивающие полноценное и безопасное функционирование самого котла. Ко второй относятся устройства, дающие возможность эксплуатировать отопительную систему в максимально удобном и комфортном для пользователя режиме.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Монтаж плинтуса МДФ — способы крепления и порядок выполнения работ

За эксплуатационную безопасность агрегата отвечают несколько модулей.

1. Контроллер пламени – состоит из двух основных деталей — электромагнитного клапана и термопары. Своевременно и надежно перекрывает газ и препятствует образованию утечки.
2. Термостат – осуществляет поддержку заданной температуры теплоносителя и предохраняет систему от перегрева. Когда теплоноситель остывает до минимальных температур, модуль запускает котел в работу, а после фиксации пиково-высоких показателей отключает его, полностью избавляя хозяев от необходимости постоянно уделять внимание системе.
3. Датчик, контролирующий тягу, несет ответственность за прекращение подачи газа на горелку в случае изменения базового положения биметаллической пластины, предупреждая таким способом утечку газа.
4. Предохранительный клапан – следит за количеством теплоносителя в контуре.

Помимо всех вышеперечисленных полезных качеств, автоматика имеет ряд дополнительных функций, повышающих комфортность использования оборудования.

Устройство выполняет авторозжиг газовой горелки, осуществляет выбор самого эффективного рабочего режима, способствует рациональному расходу энергоресурса и проводит самостоятельную диагностику, избавляя хозяев от всех этих занятий.

Актуальная нормативная документация говорит, что комплекс безопасности газовых котлов должен быть обязательно оборудован прибором, прекращающим работу всей системы и перекрывающим подачу газа в случае неожиданной поломки или каких-либо еще форс-мажорных обстоятельств.

Для осуществления этой задачи автоматика должна держать под контролем такие параметры, как:

• давление газа в системе;
• наличие в горелке пламени оптимального размера;
• полноценная, качественная тяга;
• уровень температуры рабочего теплоносителя.

Когда в энергонезависимой механической системе давление газа опускается до критического уровня, подача ресурса немедленно прекращается. Это происходит автоматически благодаря наличию клапанного механизма, настроенного на определенное значение.

Энергозависимые электронные устройства сконструированы несколько иначе. В них вышеописанную функцию осуществляет реле минимального/максимального давления.

При увеличении количества атмосфер мембрана со штоком изгибается, размыкая контакты питания самого котла. Газ перестает поступать и не подается до тех пор, пока уровень давления не восстанавливается.

Самостоятельно устранять неполадки и как-то вмешиваться в базовый функционал оборудования запрещено законодательно. Исправлять любые возникшие проблемы может только квалифицированный специалист – сотрудник газоподающего предприятия

Если в горелке исчезает пламя, термопара остывает и перестает вырабатывать ток. После этого электромагнитная заслонка в клапане уже не функционирует, и газ перестает поступать к горелке.

При падении тяги биметаллическая пластина интенсивно прогревается, меняет форму и воздействует на клапан, заставляя его прекратить подачу топлива.

Температуру теплоносителя держит под контролем термостат. Он обеспечивает поддержание выбранного пользователем режима прогрева, при этом не давая системе перегреться и выйти из строя.

Энергозависимая электронная автоматика в работе опирается на информацию, полученную от датчиков. Микропроцессор и внутренний контроллер анализируют эти данные, обрабатывают и подают системе команды, оптимально подходящие для отдельно взятой конкретной ситуации.

Чтобы электронная автоматика нормально функционировала в течение длительного времени, необходимо ежегодно вызывать мастера для осмотра оборудования, диагностики микропроцессора и просмотра отчетов модуля памяти

У механики несколько иной принцип. Когда котел выключен, внутренний газовый клапан полностью перекрыт. В момент запуска оборудования шайба на клапане выжимается и происходит принудительное открытие прохода для топливного ресурса к запальнику.

Розжиг стимулирует нагревание термопары и на ней происходит выработка напряжения.

Этот ресурс использует в работе электромагнит, поддерживающий клапан в открытом положении. Поворачивая шайбу вручную пользователь может без всяких усилий регулировать уровень и мощность своего греющего оборудования.

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:

1. тот модуль, который обеспечивает контроль над пламенем. Он состоит из термопары и газового клапана, работающего, как электромагнитный, и перекрывающего подачу топлива;
2. 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;
3. 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;
4. 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.

Они работают либо под воздействием привода и контроллера, который ими управляет, либо координируются электронным способом.

Автоматика обеспечивает пользователю более комфортный функционал, который является дополнительным:

1. автоматический поджиг горелки;
2. модуляция интенсивности пламени;
3. 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.

1. Газовый клапан полностью перекрыт, и установка отопительная находится в нерабочем состоянии.
2. Для того чтобы запустить газовый котел механический, выжимается шайба, обеспечивающая пуск топлива и открывающая клапан.
3. Клапан под воздействием шайбы открылся, и газ потек на запальник.
4. Осуществляется поджиг.
5. После этого начинается постепенный разогрев термопары.
6. На электрический запорный магнит подается такое напряжение, которое обеспечивает его открытое положение, для того чтобы доступ топлива не перекрывался.
7. 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.
8. И после этого этот процесс контролирует термостат.

Схема автоматики для твердотопливных котлов: расширяем возможности

Лучше всего человек научился управлять электричеством – именно электрические сигналы и импульсы используются для контроля всего чего нужно, в том числе и другого оборудования, задействованного в работе системы отопления.

1. Циркуляционный насос отопления. Автоматическое управление позволяет обеспечить постоянное и, главное, равномерное распределение тепла по всем помещениям дома.
2. Циркуляционный насос для ГВС. Как минимум это контроль температуры воды, а как максимум это ее подача по расписанию, что, опять-таки, позволяет эффективно распоряжаться полученным теплом.
3. Температура воды в бойлере. Самое главное здесь – это недопущение перегрева и предотвращение последствий этого.

И это еще не все – современная автоматика для твердотопливного котла может много разных других вещей. Например, она позволяет выполнять ее программирование, так сказать, дистанционно, посредством GSM модуля. Также имеется возможность программировать работу отопления посуточно, поденно и даже почасово. По большому счету, правильно выбранная автоматика для твердотопливного котла дает даже возможность интегрировать ее в глобальную систему умного дома.

Устройство котла для обслуживания двух контуров

Сегодня есть два вида автоматических устройств для отопительных котлов: энергозависимые и энергонезависимые. Какая лучше из двух групп автоматикадля газового котла, рассмотрим подробно.

Энергонезависимые

К этой группе относят механические устройства контроля рабочих процессов внутри котла. Преимущества данной группы:

• эти приборы имеют более низкую цену;
• ручная настройка не представляет сложности в управлении прибора;
• блоки прибора полностью автономны и не зависят от электроэнергии.

Принцип ручной настройки: на датчике температурной шкалы устанавливается стрелка на нужную температуру. После включения котла в рабочий режим включается терморегулятор, контролирующий заданную температуру. Термопара, представляющая собой преобразователь, измеряющий рабочую температуру, – это два металлических стержня (сплав железа и никеля), реагирующие на изменение температуры.

К современным механическим блокам автоматики добавлены два датчика: тяги и пламени.

Энергозависимое устройство – это электронный прибор, регулирующий подачу газа с помощью крана. Каковы функции этого вида автоматики на котёл газовый:

• закрывать и открывать кран подачи газа;
• задавать автоматический режим котла;
• осуществлять контроль за работой горелки с помощью датчика температуры;
• в случае неординарной ситуации или запрограммированной остановки останавливать работу котла;
• визуально демонстрировать работу котла, температуру воды и прочее.

В самых современных электронных приборах функции расширены, к ним добавлены:

• управление и контроль за работой насоса;
• защита отопительной системы от низких температур;
• защита отопительной системы в случае поломки клапана;
• самостоятельная диагностика и выявление дефектов отдельных элементов устройства.

Благодаря такому новаторству присутствует гарантия бесперебойной работы котла с соблюдением режимов и температур. А система диагностирования неисправностей поможет сохранить прибор рабочим гораздо дольше, ведь предупредить легче, чем сделать капремонт. Это веские доводы при вопросе: какая автоматика лучше для газовых котлов.

Двухконтурный газовый генератор тепла отличается от одноконтурного аналога тем, что вместо одного теплообменника, имеет два, именуют их в технической терминологии первичным и вторичным.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Что учитывать при расчете однотрубной системы отопления

Первый, т.е. первичный теплообменник, расположен непосредственно в зоне горения пламени. Его задача заключается в нагреве теплоносителя для функционирования отопительной сети. Вторичный теплообменник отвечает за работу ГВС.

В конструкцию любого двухконтурного агрегата входят следующие стандартные элементы:

• Камера сгорания с горелочным блоком;
• Теплообменники;
• Устройства управления и защиты оборудования.

Чтобы разобраться в особенностях устройства газовых котлов двухконтурной разновидности, остановимся подробно на каждом из его конструктивных элементов.

Горелка газового котла отвечает за получение достаточного объема тепла, необходимого для функционирования отопления и контура поставки горячей воды. Тепловая энергия получается за счет сжигания топлива. Помещают горелку в камеру сгорания, в которую кроме газа нагнетается воздух. Он нужен для процесса горения.

В зависимости от рабочих режимов горелки можно классифицировать по следующим видам:

• Одноуровневая горелка. Агрегат с подобной горелкой может работать всего в двух режимах – «Стоп» и «Пуск». Подобные котлы, несмотря на низкую экономичность и сниженный ресурс эксплуатации пользуются популярностью благодаря простоте конструкции и невысокой стоимости.
• Двухуровневая горелка. Отопительный прибор с такой горелкой может работать на полной и половинной мощности. Его преимущества ощутимы в теплое время года, когда для подогрева не слишком холодной воды нет необходимости эксплуатировать прибор на полной мощности.
• Модулируемая горелка. Умная система котла с подобной горелкой позволяет производить настройку и регулировку мощности. Такой котел характеризуется высоким сроком службы и экономичностью, но при этом и стоит на порядок выше агрегатов с одноуровневыми и двухуровневыми горелками.

Горелки делятся на конструкции открытого и закрытого типа. При открытом виде горелки воздух, необходимый для сжигания топлива, поступает непосредственно из помещения, в котором находится котел. Для отведения продуктов сгорания необходим дымоход, который должен обеспечивать достаточную естественную тягу.

Атмосферные отопительные агрегаты оборудуют, как правило, обычной металлической трубой, турбинированные – коаксиальным дымоходом. В зависимости от технических условий помещения дымовой канал ставят вертикально или сооружают под углом. Угловые варианты выводят через стену на улицу или подключают к общественной дымоотводной шахте.

Турбинированные котлы оборудованы закрытыми камерами сгорания, в которые воздух не может поступать самопроизвольно. Они безопасней и надежней в эксплуатации, но дороже и сложнее в работе. Котлам с закрытыми горелками кроме дымоотвода нужен канал, по которому в камеру подается требующийся для горения кислород.

Потому и оборудуют турбинированные котлы коаксиальными трубами, ведь помимо вывода дыма они еще и втягивают с улицы свежий воздушный поток. Бывает, что для нормальной работы к закрытой камере сгорания подсоединяют два коаксиальных дымохода. Вдобавок всю конструкцию дополняют трубой для подачи воздуха.

Все подобные модели котлов оборудованы вентиляторами, обеспечивающими движение дыма, многоуровневыми системами защиты, автоматикой. Для работы перечисленных приборов и систем нужна электроэнергия. Их минусом считается энергозависимость, увеличивающая эксплуатационные расходы.

Если с помощью горелки производится сжигание топлива с целью получения тепла, то теплообменник обеспечивает получение этого тепла для дальнейшей передачи воде. Как уже упоминалось, в конструкции двухконтурника присутствуют первичный и вторичный теплообменники.

Первичный теплообменник располагается непосредственно над горелкой и представляет собой оребренную трубку, изогнутую в виде змейки. Под действием пламени вода в теплообменнике нагревается и движется через трехходовой клапан далее в разводку отопительной системы.

Вторичный теплообменник собой представляет систему волнистых пластин, которые собраны в единый блок с двумя парами отверстий. Каждой паре отверстий отведены свои функции.

Через одну из пар протекает вода из водопровода, а через вторую движется теплоноситель, поступающий в отопительный контур. Подобная система из пластинчатого и трубчатого теплообменников именуется сдвоенной.

Существуют отопительные приборы, в которых вместо сдвоенной системы используется битермический теплообменник сложной конфигурации. Такой теплообменник изготавливают из меди, он представляет собой пару трубок, расположенных одна в другой. По внешней трубке движется теплоноситель, а по внутренней – вода для обеспечения работы ГВС.

Котлы с битермическим теплообменником более сложны в эксплуатации, так как оба теплообменника представлены единым блоком, что затрудняет его очистку от накипи. Но такие отопительные приборы пользуются спросом, так как отличаются малыми габаритными размерами и высокой скоростью нагрева воды.

Автоматика котла отвечает за безопасную и стабильную работу. Она осуществляет контроль температуры воды в компонентах ГВС, поддерживает температуру теплоносителя в линиях теплоснабжения. Автоматика газового котла не допускает работу отопительного прибора в случае опасных ситуаций.

Агрегат прерывает работу или не включается в таких случаях:

• Сниженное давление в газовой системе;
• Отсутствие тяги;
• Отсутствие или критический перегрев теплоносителя.

Блок управления, контролирующий работу устройств защиты и автоматизации процесса, представлен набором переключателей, микросхем или их комбинацией. Помимо обеспечения безопасности и контроля температурного режима он следит за работой циркуляционного насоса и вентилятора.

Современные газовые котлы отличаются наличием интеллектуального управления, в программном обеспечении которых присутствуют различные режимы эксплуатации.

Особенности работы газового оборудования во многом определяется вариантом исполнения отопительного прибора. Современные котлы выпускаются в двух форм-факторах – напольные и настенные.

При выборе варианта исполнения нужно ориентироваться на размер отапливаемой площади, активность использования системы ГВС. Нужно понимать, что настенные котлы являются более компактными, но при этом имеют гораздо меньшую мощность.

Выбор настенного двухконтурного котла может быть оправданным, если отапливаемая площадь не превышает 200 кв.м, а суммарная производительность системы ГВС не более 14 л/мин.

Малогабаритные размеры настенного котла хоть и кажутся достоинством, на самом деле скрывают в себе много минусов. Компактность достигается за счет использования более тонких трубок теплообменника. Помимо того, что они имеют меньший срок службы, есть вероятность их засорения.

В напольных установках применяются более массивные и надежные чугунные теплообменники. Это не только увеличивает степень надежности работы отопительного прибора, но и продлевает срок его службы.