Газовые котлы в настоящее время являются наиболее востребованными системами для отопления коттеджей, частных загородных домов, к которым подведены сети газоснабжения. Зачастую монтажные организации предлагают установку именно газовых котлов при необходимости снабжения жилья отоплением.

И это не удивительно, ведь газ является самым доступным, дешевым топливом. В то же время современная автоматика для газовых котлов способна обеспечить абсолютную безопасность эксплуатации отопительной системы.

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 .

Активизация регуляторов газовой арматуры задействует процессы остановки-пуска оборудования котла, а также корректирует мощность системы.

Главным же предназначением газовой арматуры выступает обеспечение безопасного функционирования.

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.

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.

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 представляет собой сравнительно несложное электромеханическое приспособление.

Главное предназначение данного элемента автоматики газовой отопительной системы заключается в поддержке заданных параметров температуры теплоносителя.

Благодаря наличию термостата становится возможным ограничение температурных показателей до минимального и максимального уровня.

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.

Принцип работы энергозависимой и энергонезависимой автоматики

Автоматические устройства, которые служат для контроля над рабочими процессами газовых котлов, согласно принципу функционирования разделяют на несколько типов:

• энергонезависимые – механическое устройство реагирует на изменение температуры теплоносителя;
• электронные – приборы, что работают на энергии внешних источников (от общей электросети либо генератора).

Механические типы автоматики на газовые котлы отличаются некоторыми преимуществами. Здесь можно отметить доступную стоимость, особую простоту конструкции, возможность автономной эксплуатации вне зависимости от наличия электропитания.

Понять, как работает автоматика механического типа несложно. После розжига горелки вручную в действие вступает термостат, что реагирует на изменение состояния теплоносителя. При понижении температуры воды, термостат высвобождает подачу газа на главную горелку и перекрывает напор при достижении верхнего допустимого показателя ее нагрева. Встроенный терморегулятор обладает металлическим стержнем, который удлиняется либо сокращается при изменении температуры воды. Открывая или перекрывая клапан, устройство корректирует подачу газа к горелке котла.

В свою очередь, энергозависимая электронная автоматика на котлы предполагает наличие микропроцессорного блока, который управляет работой электромагнитных клапанов. Нажатием нескольких кнопок на специальном дисплее пользователь может задать необходимые режимы работы отопительной системы. За соблюдением заданных параметров здесь следит электронное устройство регулировки и контроля.

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.

Преимущества газовых котлов

Газовые системы отопления обладают следующим рядом достоинств:

1. Автоматика обеспечивает стабильность работы и простоту эксплуатации отопительного агрегата.
2. Газовые котлы быстро окупаются в связи с эффективной работой и невысокой стоимостью топлива.
3. Способны обогревать внушительные площади помещений.
4. Принцип работы рассчитан на действительно продолжительный срок службы.
5. Демонстрируют высокие показатели КПД.
6. Не заставляют пользователя следить за уровнем пламени. Газ подается непрерывно, а в случае затухания горелки автоматика для газовых котлов отопления сообщает об этом системе и возобновляет горение.
7. Котел отдает больше энергии, чем потребляет сам.

Есть три основных причины, по которым устанавливается автоматика:

• экономия расхода энергоносителя;
• повышение удобства эксплуатации;
• повышение безопасности работы с оборудованием.

Система автоматики котла позволяет таким образом настроить работу оборудования, чтобы сырье использовалось максимально эффективно и рационально. Повышается КПД, не только экономится расход, но и микроклимат в доме становится более комфортным.

В число узлов для автоматизации могут входить:

• регуляторы температуры;
• датчики к водонагревателям;
• вентиляторы;
• погодозависимая автоматика;
• регулятор отопления;
• регуляторы тяги;
• датчик обратной линии контура.

Ассортимент

Из всего числа производителей, работающих на рынке, лучшие оценки экспертов заслужили германские бренды Buderus, Vaillant и Viessmann. Их автоматика, изготавливаемая для газовых и твердотопливных котлов, отличается высокой точностью и надежностью.

Автоматизированные системы Buderus очень простые и недорогие. Они настраивают работу аппарата на экономный расход топлива, необходимые параметры комфортности вплоть до погодозависимости. Их легко обслуживать и настраивать. Системы контроля следят за поддержанием заданных значений комфорта.

Автоматика парового котла и других видов от Vaillant не дешевая, но отличается высокой степенью надежности и долговечности. В продажу предлагается широкий ряд продукции данного бренда.

Компания Viessmann большое внимание уделяет передовым технологиям, поэтому вся ее автоматика безопасности котлов и рационального использования ресурсов построена на новейших разработках, является компактной, экологичной и эффективной.

Газовые котлы, как и любое другое оборудование, рассчитанное на работу с голубым топливом, требует постоянного внимания. Любые проблемы, аварийные ситуации способны вызвать утечку газа и спровоцировать возгорание или взрыв. Адекватная работа газового оборудования возможна только при соблюдении ряда правил. Следить за всем вручную явно не лучший вариант. Именно поэтому используется автоматика для газового котла, способная настроить всю работу с газом и обеспечить адекватную реакцию на любую внештатную ситуацию, предотвращая аварию.

Зачем нужна

В котле газ сжигается, и выделенное тепло передается теплоносителю, от которого через радиаторы обогревается помещение. В процессе горения газ необходимо строго дозировать исходя из необходимой тепловой мощности, смешивать с воздухом насыщенным кислород и следить, чтобы отработанные газы уходили именно в дымоход, а не внутрь жилого помещения. За всем этим и должна следить автоматика.

Перед блоком управления стоят следующие задачи:

• Обеспечить зажигание газа.
• Контролировать процесс горения, дозировать подачу газа, обеспечивая необходимую тепловую мощность.
• Следить за уровнем тяги в дымоходе или дымоотводящем канале.
• Включать подачу газа при снижении температуры теплоносителя ниже минимально установленного порога.
• Выключать подачу газа при достижении максимально установленной температуры теплоносителя.

В любой непонятной ситуации или при возникновении проблемы задача автоматики предельно проста – отключить подачу газа, по возможности оповестить пользователя о наличии проблемы.

Управление подачей газа и его распределением осуществляется клапанами. Это механические устройства, способные полностью перекрыть ток газа по каналу. Если быть точнее, то в газовом оборудовании клапаны по умолчанию закрывают канал и открывают его лишь при условии, что это допустимо согласно условиям работы устройства. Привод клапана может быть как механическим, так и электронным, зависит от конструкции автоматики.

Ориентируется блок управления на показания датчиков температуры и давления. Исходя из показаний, определяются разрешения на подачу газа или прерывание работы в случае нештатной ситуации.

По принципу действия и конструкции автоматика для газовых котлов может быть:

• механическая (энергонезависимая);
• электронная.

Точно сказать, что одна из них лучше, нельзя, ведь у каждой есть свои преимущества и серьезные недостатки. Заменимость блоков практически нулевая, так что следует заранее ознакомиться с их характеристиками и особенностями подобрать котел с уже установленным нужным блоком управления.

Механическая

Механическая автоматика для газовых котлов не требует подключения к электросети. В этом и заключается основное преимущество. Однако не всегда она является полностью механической. В ней может использоваться встроенный источник питания – батарейка или аккумулятор – и использоваться другие источники, например термопара, вырабатывающая ЭДС под воздействием высоких температур. Все равно сохраняется энергонезависимость, что, в конечном счете, и требуется. Все настройки устанавливаются вручную, притом со значительной погрешностью.

На данный момент распространение получила одна система автоматического управления – EuroSit 630. Этот блок автоматики с итальянскими корнями получился настолько хорошим и практичным, что его ставят практически на все газовые котлы с энергонезависимым управлением. Производят его во многих странах по лицензии или без нее.

Блок механической автоматики представляет собой металлический корпус с лабиринтом внутри, по которому может пройти газ от входа к выходу. Целый ряд клапанов регулируют подачу, давление и расход газа в зависимости от условий эксплуатации и установленных настроек. Две ручки управления задают режим работы котла и настройку целевой температуры теплоносителя.

Основная ручка определяет три режима работы:

• полное выключение;
• розжиг запала;
• режим основного горения.

В первом режиме подача газа полностью прекращена.

Во втором режиме обеспечивается работа только запальника. Это небольшая горелка с минимальным потреблением газа, которая постоянно горит и нужна для поджога газа в основных горелках камеры сгорания. Нажимая на ручку переключателя, открывается заслонка на пути газа к запальнику. С помощью кнопки пъезорозжига зажигается запальник. Рядом с ним закрепляется термодатчик, термопара. Под воздействием высокой температуры на датчике вырабатывается ЭДС, примерно 25 мВ, которой хватает для питания электромагнитного реле, поддерживающего заслонку постоянно открытой. Когда термопара хорошо прогреется ручку, отпускают, и запальник уже не погаснет. Если же он по какой-то причине потух, то термопара остынет и реле опять закроет клапан.

В режиме основного горения автоматика открывает проток для основной массы газа на пути к горелкам. Газ загорается от запальника, тепло поднимается к теплообменнику и передается теплоносителю.

Клапан, отвечающий за подачу газа, завязан на термодатчик, который крепится на выходе теплообменника. Датчик представляет собой сосуд, наполненный жидкостью или газом, способными сильно расширятся или сжиматься при изменении температуры. Сосуд соединяется с помощью тонкой медной трубки с блоком автоматики и оказывает давление на шток клапана.

Ручка регулировки задает пороги срабатывания клапана в зависимости от давления, оказываемого датчиком. Если температура теплоносителя ниже установленной регулятором, то подача газа разрешается. При достижении максимально допустимого значения температуры подача газа прекращается.

Еще один датчик температуры устанавливается перед выходом в дымоход. Он реагирует на температуру исходящих газов. Если они слишком холодные, значит, нет тяги, или горелка не работает, огня нет. В любом случае это сигнал к перекрытию газа. Если температура исходящих газов слишком высока, значит, поддерживается слишком интенсивное горение, что так же следует пресечь.

Ряд регулировочных болтов, не доступных пользователю в режиме обычной эксплуатации, позволяет:

• настроить допустимый расход и давление газа;
• установить минимальный напор газа;
• корректировать пределы изменения температуры теплоносителя.

Их установкой должен заниматься специалист во время монтажа и первоначальной настройки газового котла.

Частой проблемой энергонезависимой автоматики является неправильная работа термочувствительных элементов. Термопара на запальнике сложна в производстве, а выходные характеристики каждого датчика сильно разнятся даже в одной партии, что дает существенную погрешность в работе газовых котлов. Упрощает ситуацию то, что заменить терморегулятор или термопару под силу даже не специалисту, они доступны в продаже и часто взаимозаменяемы.

Электронная

Управление газовым котлом осуществляет электронный блок управления, способный устанавливать оптимальный режим работы в соответствии с заданной программой и опираясь на показания целого ряда датчиков. Основное преимущество – точность выставления режима работы, оптимизация расхода газа и возможность программирования работы отопительного оборудования. Основной недостаток – зависимость от электричества, если его по каким-то причинам нет, то и газовый котел прекращает свою работу.

Для непрерывного отопления дома требуется установка источника бесперебойного питания (ИБП) и стабилизатора напряжения для стабильной работы схемы управления. Еще одним недостатком электронной автоматики является слабая ремонтопригодность. Датчики часто используются унифицированные и их легко заменить, но если сломался силовой блок управления, то заменять его придется целиком, что обойдется недешево.

В основе лежит механическая система клапанов, определяющая подачу и распределение газа. Управление клапанами отдается ряду электромагнитных реле. По умолчанию все клапаны закрыты. Только при соблюдении ряда условий блок управления подает питание на реле и тем самым подает газ к горелкам в камере сгорания.

В своей работе электронный блок опирается на показания термочувствительных датчиков, установленных на входе и выходе теплообменника, на выходе в дымоход. В качественных котлах дополнительно устанавливаются датчики потока, датчик СО (угарного газа) и СО2 (углекислого газа), а также внешние электронные термометры, определяющие температуру на улице и в помещении. В результате электронный блок управления способен выработать наиболее эффективный режим работы, при котором расход газа и нагрев теплоносителя происходит ровно в тех объемах, которые нужны для поддержания комфортной температуры в доме.

Почти во всех газовых котлах с электронным управлением имеется возможность подключения внешнего микроконтроллера, если он еще не включен в состав оборудования. С помощью дисплея он дает возможность следить за точными значениями температуры теплоносителя, пультом управления – определять режим работы котла и задавать расписание на день и неделю. В самом простом варианте электронный блок управления работает с той же эффективностью, что и механическая автоматика, и при этом обходится достаточно дешево, а при необходимости подключается внешний микроконтроллер.

Какой выбрать

Механические блоки управления требуют внимания пользователя для запуска котла и во время эксплуатации. Настройка таких параметров, как потребление газа, мощность котла и температура теплоносителя устанавливается со значительной погрешностью, приблизительно и корректируется при необходимости только вручную. В противовес этому они не зависят от электричества и его качества, отличаются большей надежностью и долговечностью. Главное же преимущество в низкой стоимости автоматики и котла в целом.

Электронное управление позволяет задать оптимальный режим работы даже с учетом суточного и недельного расписания. Работа полностью автоматизирована. Запуск, основной режим работы и реагирование на любые нештатные ситуации происходит без участия пользователя. Установка параметров системы гораздо точнее. Температура теплоносителя настраивается вплоть до градуса, а потребление газа существенно снижается, ведь котел будет работать только тогда, когда это действительно необходимо. Однако за комфорт придется выложить, куда большие деньги.

Учитывая, что котел покупается всего раз и надолго, если бюджет позволяет, лучше отдать предпочтение газовым котлам с электронной начинкой в сочетании с ИБП и стабилизатором.

Как известно, газовые отопительные приборы относятся к оборудованию, способному создать аварийную ситуацию, сопряженную со смертельным риском. Случайное затухание пламени или утечка газа могут привести к взрыву или удушью, а перегрев котла – в лучшем случае, к его поломке. Исправная автоматика безопасности газовых котлов сумеет предотвратить риски еще на начальной стадии. Кроме того, она содействует более экономному расходованию топливного ресурса и повышает уровень комфорта при эксплуатации отопительной системы в целом. Стоимость узла автоматики зависит от количества и сложности включенных в схему опций. Некоторые из них являются обязательными, а потому должны присутствовать в каждом газовом котле без исключения.

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.

Автоматика обеспечивает надежное и экономичное функционирование газового котла без участия человека.

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.

Составляющие системы автоматики

Элементы автоматического регулирования делятся на несколько групп, в зависимости от функционального предназначения и конструктивных особенностей. Приобретая котел, необходимо более детально ознакомиться с набором представленных опций, ведь от их количества зависит цена газового котла. Возможно, что слишком сложные компоненты и не потребуются. Зачем же тогда переплачивать?

Автоматика для котлов отопления включает в себя:

• термостаты;
• клапаны;
• реле;
• датчики;
• контроллеры.

Термостаты считаются одними из простых электромеханических приспособлений в системе автоматики. В их функции входит обеспечение заданного температурного режима теплоносителя и подача сигнала на включение или отключение газовой горелки после достижения пороговых, или граничных значений.

Термостаты не дают воде закипеть или замерзнуть в котле.

Клапаны осуществляют регулирование подачи газа к горелке. Вернее, они перекрывают или открывают сопло подводящего патрубка.

Реле давления теплоносителя в системе защищает газовый котел от серьезных поломок. Дело в том, что слишком низкое давление вызывает завоздушивание, закипание и прекращение циркуляции воды в отопительном контуре. Результатом становится сильнейший перегрев котла. Чрезмерное давление не менее опасно, так как ведет к аварийной ситуации и может спровоцировать взрыв. В первом случае ситуацию контролирует реле минимального давления, а во втором – максимального.

Релейные приборы осуществляют контроль и за давлением газа. Нормальная работа горелки предполагается при номинальном давлении, поэтому при его снижении или повышении происходят внештатные ситуации. В первом случае в горелке начинает «оседать» пламя, что приводит к прогоранию труб. Во втором случае оно поднимается слишком высоко, в результате чего страдает камера сгорания. В зависимости от обстоятельств, реле минимального или максимального давления газа отключает котел с целью защиты оборудования от серьезных поломок.

Датчики, определяющие наличие в отопительной системе теплоносителя, являются важным дополнением для котла. Они не допускают включения оборудования без заполнения контура, чем и предотвращают появление аварийных ситуаций. Датчик выполняется в виде поплавка или электродов, размещаемых в гидравлическом контуре определенным образом.

Контроллеры представляют собой электронные приборы, управляющие отдельными узлами или отопительной системой в целом. При этом принимаются во внимание как внутренние факторы, влияющие на работу газового котла, так и внешние условия, в том числе погодные. Контроллеры могут обладать разными возможностями и иметь различную функциональность. Их классифицируют по нескольким позициям:

• схеме интеграции с котельным оборудованием;
• управленческим алгоритмам;
• набору возможностей;
• направлению обслуживания.

Для газовых котлов имеется большой выбор автоматики, позволяющей безопасно и комфортно использовать отопительные системы. При покупке оборудования следует подробно ознакомиться с предлагаемыми производителем опциями. Внимательность поможет избежать неожиданностей.