Senzory pre plynové kotly: druhy, princíp fungovania, charakteristiky

Moderný plynový kotol je zložitý inžiniersky agregát, používaný na ohrev vody a obytných priestorov. Kontrolovať a prepájať prácu všetkých mechanizmov mu pomáhajú špeciálne senzory pre plynové kotly. S ich princípom činnosti sa oplatí oboznámiť. Súhlasíte?

Práve vďaka senzorom sa dodržiavajú kľúčové princípy prevádzky plynového zariadenia – zabezpečuje sa bezpečnosť a automatizácia práce. V nami predstavovanom článku sú podrobne opísané všetky druhy týchto kompaktných prístrojov a vlastnosti ich inštalácie. S prihliadnutím na naše rady budete môcť bezchybne vybaviť kotol.

Základné druhy senzorov

Hlavný princíp činnosti všetkých senzorov je prevod signálu a interpretácia výsledku pre operatívne informovanie používateľa o zmenách v práci plynového kotla.

Plynové zariadenie je vybavené súpravou prídavného zariadenia, vďaka ktorej ho možno naprogramovať na prevádzku v určitom režime.

Kompaktný senzor prehriatia predlžuje životnosť plynového kotla a nedovoľuje, aby sa poškodil v dôsledku vysokej teploty vody

Kľúčové senzory zodpovedné za bezpečnosť zariadenia:

• ťahu;
• teploty (vonkajší a izbový);
• plameňa;
• senzory tlaku (presostat);
• prehriatia.

Pozrime sa na charakteristiky a vlastnosti prevádzky každého z nich.

Na určenie sily ťahu v prístroji sa používa senzor ťahu alebo termorelé pre plynový kotol, ktoré zároveň zodpovedá za správne spaľovanie plynu.

Vďaka tomuto malému senzoru ťahu sa oxid uhoľnatý nedostane do miestnosti, ale bude odvedený cez komín von

Ťah je potrebný na zbavenie kotla oxidu uhoľnatého. Normálny ťah „odvádza“ produkty spaľovania z miestnosti, nie do nej, slabý ťah môže spôsobiť zhasnutie kolóny a v dôsledku toho haváriu.

Najčastejšie sa takéto senzory inštalujú do lapača dymu. V prípade poruchy senzora dym z produktov spaľovania preniká do miestnosti a vytvára ohrozenie bezpečnosti života.

Typ senzora závisí od druhu kotla, ku ktorému ho chcete pripojiť. Prvý druh – kotly s prirodzeným ťahom, druhý – s núteným ťahom.

Na schéme je názorne zobrazený rozdiel v práci otvorenej a uzavretej spaľovacej komory v plynových kotloch, ako aj v konštrukcii komína

V zariadeniach s prirodzeným ťahom je spaľovacia komora otvorená. Pri normálnej prevádzke oxid uhoľnatý vychádza cez komín a poistný termostat sleduje prítomnosť ťahu a teplotu odchádzajúcich plynov. V takýchto kotloch sa používa senzor v podobe kovovej platničky s pripojeným kontaktom.

Princíp jeho činnosti spočíva v podávaní signálu ventilu, ktorý v potrebnom okamihu uzavrie prúd plynu k horáku. Vnútri termorelé je umiestnený kovový pásik, ktorý reaguje na zmenu teploty.

Termorelé sa nastavuje na určitú teplotu v súlade s palivom nachádzajúcim sa v kotle. Ak sa používa zemný plyn, hranice teploty budú od +75 °C do +950 °C, v prípade použitia skvapalneného – +75 až +1500 °C.

Ak dôjde k poruche v procese výstupu oxidu uhoľnatého (cez komín von), inými slovami, naruší sa sila ťahu, potom zariadenie zareaguje. Keď k tomu dôjde, teplota vo vnútri zariadenia stúpne, kov sa roztiahne, senzor zareaguje a kotol vychladne.

Majiteľom plynových zariadení s prirodzeným ťahom stojí za to venovať pozornosť pojmu «spätný ťah». Jednoducho povedané – je to proces, pri ktorom oxid uhoľnatý vstupuje do miestnosti, a nie je odvádzaný do komína.

Porucha nastáva pri kolísaní teplôt, nesprávnej montáži komína alebo jeho upchatí, tiež môžu ovplyvniť aj nepresné výpočty rozmerov komína. Nezávisle od príčiny vzniku spätného ťahu je potrebné ho okamžite odstrániť, aby sa predišlo otrave oxidom uhoľnatým.

Silný spätný ťah v akcii. Môže spôsobiť otravu obyvateľov bytu alebo domu kvôli veľkému množstvu oxidu uhoľnatého v miestnosti.

V zariadeniach s núteným ťahom je nainštalovaná uzavretá spaľovacia komora a plyn je odvádzaný pomocou turbíny-ventilátora. Tu sa používa senzor-pneumorelé, vyhotovený vo forme membrány.

Pri normálnom ťahu sa membrána mierne deformuje pod silou oxidu uhoľnatého. Keď sa prúd stane príliš slabým a membrána zostane bez pohybu, kontakty sa rozpoja a plynový ventil sa uzavrie. Takýto senzor kontroluje aj činnosť ventilátora, aj rýchlosť produktov horenia.

Ak existujú pochybnosti o fungovaní zariadenia, ktoré prerušuje prívod plynu v prípade jeho úniku, vedľa plynového zariadenia je vhodné nainštalovať senzor oxidu uhoľnatého. Jeho inštalovanie je dôrazne odporúčané, ale nie povinné.

Príčiny spúšťania snímača ťahu: chyby pri inštalovaní kotla alebo komína, upchatie komína alebo zastavenie ventilátora (iba v zariadeniach s núteným ťahom).

Princíp činnosti a usporiadanie automatizačného systému prevádzky plynového kotla sú podrobne opísané v nasledujúcom článku, s ktorým odporúčame sa oboznámiť.

Princíp činnosti presostatu

Presostat alebo tlakový senzor chráni kotol pred prehrievaním počas náhlej zmeny tlaku plynu alebo zníženia prúdu vody.

Inštalácia presostatu chráni plynové zariadenie pred náhlymi alebo príliš veľkými skokmi tlaku a v prípade potreby vypne plynový spotrebič.

Vizuálne je to štandardný elektrický senzor alebo relé, vo väčšine prípadov s dvoma elektrickými korekčnými obvodmi. Práve tieto obvody určujú dva kľúčové režimy činnosti zariadenia:

• 1 režim predpokladá normálny tlak, počas ktorého termostatická membrána senzora nemení svoju polohu a zopnutá je prvá skupina kontaktov. Kotol funguje v bežnom režime vďaka prechodu prúdu cez tento obvod. Tento obvod je vždy spojený s hlavným obvodom jednotky.
• 2 režim sa zapína pri odchýlke nejakého parametra systému od normálu. Vnútri relé sa posúva a ohýba termostatická membrána. Prvý obvod regulátora sa vďaka membráne rozpojí a druhý sa zopne. Kotolné zariadenie prestáva správne fungovať. Činnosť pohotovostného režimu, ktorý informuje používateľa kotla o poruche, sa aktivuje pomocou sekundárneho obvodu senzora.

Senzor sa aktivuje aj pri najmenšom zvýšení teploty v spaľovacej komore. Sleduje minimálnu/maximálnu hodnotu tlaku a tiež registruje začiatok kondenzácie vlhkosti v splodinách horenia alebo priamo v samotnom plyne.

Čo kontroluje senzor prehriatia?

Senzor prehriatia je malé zariadenie, ktoré chráni plynový kotol pred varením, ktoré môže nastať pri zvýšení teploty nad +100 °C. Keď sa dosiahne hraničná teplota vo vykurovacom okruhu, senzor prehriatia rozpojí kontakty a vypne plynový spotrebič.

Špeciálny senzor NTC (skratka znamená „pozitívny teplotný koeficient“) je ponorné zariadenie, ktoré kontroluje teplotu vo vnútri plynového kotla.

Základ zariadenia tvoria buď termistory, alebo biometrické dosky, niekedy to môžu byť pracovné senzory NTC.

Príčiny prehriatia plynového kotla a možnosti ich odstránenia:

1. Nedostatok cirkulácie vo vykurovacom okruhu v dôsledku upchatia filtrov. Je potrebné opatrne vyčistiť všetky filtre, umyť ich alebo v prípade potreby nahradiť novými.
2. «Zavzdušnenie» vykurovacieho okruhu. Zbaviť sa ho možno jednoducho odstránením vzduchu.
3. Upchatý prietok v dôsledku veľkej vrstvy vodného kameňa, pričom je počuť, ako kotol «buchá» alebo vydáva praskanie. Prebytočný kameň sa odstraňuje pomocou špeciálnych chemických prostriedkov alebo kyselín.
4. Počas spúšťania kotla sú počuť zvuky hluku a zariadenie môže zobraziť chybu «nedostatočná cirkulácia». Podobná situácia je možná pri spustení kotla po dlhšej odstávke a bez predchádzajúceho prebehnutia ventilačného systému. Príčinou môže byť upchatie čerpadla v dôsledku nečinnosti. Je potrebné čerpadlo rozobrať a dôkladne umyť a potom spustenie zopakovať.
5. Miesto inštalácie zariadenia bolo vybrané nesprávne. V takom prípade, ak je v miestnosti zvýšená vlhkosť vzduchu alebo nízka teplota, kov, z ktorého je kotol vyrobený, začne rýchlo chátrať.

Pri akejkoľvek príčine prehriatia je potrebné ju okamžite odstrániť, aby sa predišlo poškodeniu kotla alebo výbuchu. Používateľ sa môže prehriatia zbaviť buď svojpomocne, alebo využitím služieb skúseného majstra.

Vonkajšie a izbové senzory teploty

Hlavnou úlohou teplotného senzora pre plynový kotol je kontrola teploty a včasné informovanie o jej zmenách. Moderné reagujúce zariadenia pracujú na princípe elektrického odporu, ktorý umožňuje zaznamenávať prevádzkové údaje.

Podľa spôsobu prenosu informácií sú teplotné senzory:

• drôtové (spájajú sa s ovládačom pomocou kábla);
• bezdrôtové (na prenos signálu sa používa bezdrôtové rádiové spojenie, takéto modely pozostávajú z 2 častí).

Podľa typu ovládania sa delia na jednoduché (udržiavajú teplotu v miestnosti) a programovateľné (majú k dispozícii mnoho funkcií, ktoré umožňujú ovplyvňovať tepelný režim v dome).

Zložitý programovateľný teplotný senzor je vhodné umiestniť v miestnosti a pomocou niekoľkých tlačidiel regulovať teplotný režim

V niektorých modeloch senzorov je zabudovaný termostat, ktorý umožňuje kontrolovať úroveň vlhkosti v miestnosti. Taktiež je k dispozícii funkcia znižovania/zvyšovania vlhkosti.

Podľa spôsobu umiestnenia rozlišujeme nasledujúce prístroje:

• príložné – upevňujú sa na rúry vykurovacieho okruhu;
• ponorné – sú v neustálom kontakte s teplonosným médiom.

Pričom izbové sú umiestnené priamo v miestnosti a vonkové sa inštalujú vonku a reagujú na zmeny teploty za oknom.

Prvé dva druhy sa používajú pre teplonosné médium, t.j. pre bojler, a druhé dva – na kontrolu teploty vzduchu. Príložné sa montujú na vonkajší povrch potrubia pomocou špeciálnej pásky alebo svorky.

Pomocou jednoduchého príložného teplotného senzora si používateľ bude môcť bez námahy nastaviť komfortné teplotné hodnoty, ktoré bude kotol udržiavať

Ponorné senzory ohrevu vody pre kotol sú umiestnené iba na špeciálnych miestach vnútri zariadenia v bezprostrednej blízkosti teplonosného média.

Reagujúcim prvkom na meranie stupňa teploty môže byť elektrický prevodník (termočlánok, odporový teplomer) vopred nastavený na určitý rozsah. Takéto prístroje môžu byť s displejom, v niektorých modeloch je vopred zahrnutá možnosť kalibrácie.

Vonkový snímač teploty umožňuje kotlu pracovať nie neustále, ale len v prípade potreby. To predlžuje životnosť plynového kotla a spotrebu samotného plynu. Pri jeho inštalácii je potrebné vopred zabezpečiť ochranu pred mechanickými a poveternostnými vplyvmi (vlhkosť, mráz).

Súčasťou vonkajšieho zariadenia sú:

• samotný snímač;
• svorky na uchytenie elektrického kábla;
• káblová spojka;
• plastové puzdro, v ktorom budú umiestnené všetky časti zariadenia.

Pri zmenách teploty vonku snímač plynového kotla aktivuje program závislý od počasia, ktorý upravuje teplotný režim ohrevu vody na vykurovanie.

Vonkový snímač teploty sa upevňuje na vonkajšiu stenu miestnosti. Pri jeho výbere je potrebné vopred skontrolovať ochranné mechanizmy zariadenia.

Izbowý snímač teploty reaguje na zmenu teploty v miestnosti, potom odosiela informáciu automatike, ktorá riadi kotol. A tá už dáva signál na zníženie alebo zvýšenie výkonu ohrevu vykurovacieho okruhu.

Princíp činnosti spočíva v tom, že používateľ musí na začiatku nastaviť požadovanú teplotu v miestnosti a technika už sama bude kontrolovať plynové zariadenie.

Kotol bude zapnutý len v prípade, ak teplota vzduchu vo vykurovanej miestnosti bude nižšia ako pôvodne nastavená. Týmto spôsobom znížite mesačný účet za plyn približne o tretinu.

Izbowý teplotný snímač vám umožní nastaviť hranice komfortného teplotného režimu a ďalej bude technika tento režim nepretržite udržiavať.

Pri výbere snímača teploty venujte zvláštnu pozornosť rozsahu teplôt. Optimálnym variantom bude od – 10 °C do + 70 °C. Tiež zohľadnite prahovú teplotu. Existujú modely, ktoré reagujú na pokles teploty o 1/4 stupňa.

To nie je veľmi pohodlné, pretože kotol sa bude často vypínať. Avšak väčšina reaguje pri zmene teploty o 0,5 alebo 1 stupeň.

Rozmery samotného zariadenia sú väčšinou malé: 2×3 cm. V káblových modeloch musí byť dĺžka kábla aspoň 5 m. Ak sa bude používať bezdrôtové pripojenie, určite otestujte rádiový signál.

Pravidlá a nuansy nastavenia automatiky plynového vykurovacieho zariadenia sú podrobne uvedené v článku, ktorého materiál je úplne venovaný uvedenej otázke.

Senzor plameňa – spoľahlivá ochrana vášho kotla

Jedným z kľúčových garantov bezpečnej prevádzky plynového kotla je snímač plameňa. Jeho hlavnou úlohou je čo najrýchlejšie vyslať signál o zhasnutí plameňa na horáku systému automatiky na uzavretie plynu, aby sa zabránilo jeho úniku a výbuchu celého zariadenia. Tento snímač musí tiež informovať regulátor o kvalite spaľovania plynu, o prítomnosti plameňa a o intenzite horenia.

Druhy snímačov plameňa

Závisia od metódy kontroly plameňa pri prevádzke plynového kotla. Kontrola môže byť priama alebo nepriama. Termometrická, fotoelektrická, ultrazvuková a ionizačná patria k priamym metódam.

Za nepriamy sa považuje kontrola tvorby oxidu uhoľnatého v ohnisku, tlaku paliva v potrubí, ktorým prúdi, sily tlaku alebo jeho kolísania pred horákom. Patrí sem aj kontrola nevyčerpateľného zdroja zapaľovania.

Snímač založený na termoelektrickej metóde kontroly obsahuje termočlánok (v ňom je snímač a elektromagnetický ventil). Termočlánok je umiestnený v bezprostrednej blízkosti horáka kotla a elektromagnetický ventil je namontovaný na plynovode, ktorým sa privádza plyn do zapaľovaného horáka.

Pripojenie snímača plameňa vám umožňuje používať plynový kotol alebo ohrievač v domácich podmienkach bez obáv o vlastný život.

V mnohých moderných zariadeniach sú inštalované snímače ionizácie plameňa. Ich princíp činnosti spočíva v tom, že pri spaľovaní plameňa vzniká medzi telesom a elektródou snímača ionizačný prúd. Vytvára sa pri príťažlivosti iónov. Ak takýto prúd chýba, stáva sa to signálom na zastavenie prívodu plynu.

Ak sa pri horení plameňa zapaľovača vytvorí potrebné množstvo voľných elektrónov a záporných iónov, automatika aktivuje kľúčové zariadenie, ktoré povoľuje činnosť hlavného horáka.

Upozorňujeme, že správna činnosť ionizačného snímača je možná len pri presnom fázovom pripojení vykurovacieho kotla k elektrickej sieti.

Práve tento mechanizmus je oveľa účinnejší ako ostatné v prípade spaľovania plynu, pretože plyn v podstate nevytvára svetlo, a preto fotobunka nie vždy reaguje. Infračervené žiarenie pretrváva ešte krátky čas, ktorý môže byť dostatočný na nahromadenie veľkého množstva plynu, čo automaticky robí infračervený snímač plameňa menej bezpečným.

Ionizačný snímač sa montuje vo vnútri samotného kotla. Zabraňuje haváriám na plynovom zariadení a chráni život a majetok vlastníkov domu alebo bytu.

Fotosenzory kontrolujú plameň hlavného horáka, ale nepoužívajú sa na diagnostiku plameňa zapaľovača pre nedostatočnú veľkosť jeho plameňa. Rozdeľujeme takéto snímače podľa ich reakcie na vlnovú dĺžku svetelného toku: niektoré reagujú na viditeľné a infračervené spektrum svetelného toku horiaceho plameňa, iné „vidia“ len jeho ultrafialovú zložku.

Pre správnu činnosť musia mať fotosenzory „priamy kontakt“ s plameňom horáka, preto sa montujú v bezprostrednej blízkosti od neho. Inštalujú sa na strane horáka pod uhlom k jeho osi 20–30°. Z tohto dôvodu sú fotosenzory náchylné na prehriatie tepelným žiarením od stien agregátu a ohrev cez pozorovacie okno.

Na ochranu fotosenzora pred prehriatím sa používajú žiaruvzdorné kremenné sklá a nútené vetranie, ktoré sa uskutočňuje buď stlačeným vzduchom so zníženým tlakom, alebo vzduchom vytváraným ventilátorom.

Snímač plameňa sa môže spúšťať, keď sa naruší kľúčová rovnováha medzi plynom a vzduchom alebo dôjde k znečisteniu zariadenia zapaľovania alebo ventilu. Ak sa snímač plameňa z akéhokoľvek dôvodu pokazí, treba ho ihneď vymeniť. To zachová život a zdravie vám a vašej rodine.

Vybavenie plynového vykurovacieho zariadenia kompletnou sadou bezpečnostných snímačov a automatizačných zariadení nevylučuje potrebu pravidelnej údržby. O tom, ako sa vykonávajú technické prehliadky a opravy plynových agregátov, je podrobne opísané v nami odporúčanom článku.

Závery a užitočné video k téme

Ešte viac zaujímavých informácií o snímačoch pre kotly – v nižšie uvedených videách.

O rôznych typoch kotlov a im vhodných snímačoch. Na príklade je znázornená inštalácia snímača ťahu.

Autor na príklade podrobne rozpráva o snímačoch ťahu a teploty: umiestnenie, princípy fungovania a užitočné detaily.

Demonštruje sa úplná a postupová kontrola snímača plameňa v domácich podmienkach, špecifiká jej fungovania.

Snímače, ak nie sú súčasťou balenia ku kotlu, treba vyberať od rovnakého výrobcu ako plynový spotrebič. Porucha ktoréhokoľvek z nich hrozí haváriou alebo poškodením kotla, preto si vyžaduje okamžitý zásah.

Všetky opísané snímače sa používajú na jeden účel – chrániť používateľa plynového kotla pred haváriami a pre život nebezpečnými situáciami. Nákup každého z nich je investíciou do bezpečnosti zariadenia, bývania a ľudského života.

Chcete povedať, ako ste vyberali snímače pre vlastné plynové zariadenie? Disponujete užitočnými údajmi, ktoré nie sú uvedené v článku? Napíšte, prosím, komentáre, podeľte sa o svoj názor a informácie, uverejňujte fotografie k téme článku v bloku umiestnenom nižšie.