Схема управления газовым котлом

Схема управления газовым котлом

В последнее время стоимость централизованного отопления растет месяц от месяца, а качество предоставляемых услуг не всегда соответствует установленным нормам. В качестве выхода из положения многие жители сделали для себя выбор в пользу индивидуального отопления, в основе которого лежит котел и независимая разводка труб по жилищу. Хозяева ставят перед собой цель получить как можно более дешевое отопление с максимальной эффективностью и теплоотдачей. На данный момент в этой связи все большую популярность набирают одно- и двухконтурные газовые котлы отечественного и импортного производства. Отдельного внимания заслуживает схема электрического отопления, но целью этой статьи является объяснить, как работает электрическая схема котла, работающего на газу.

Современный газовый котел – это сложное электротехническое устройство, способное с помощью подводимого газа нагревать проходящую через него воду, которая, проходя через радиаторы, будет не только согревать комнаты, но и поступать к кранам горячего водоснабжения. Газовые котлы, как известно, могут быть настенными и напольными, атмосферными и турбированными. В независимости, имеет ли оборудование один контур или два, любой из современных экземпляров снабжен довольно сложной электрической схемой, отвечающей за многие его функции. В этой статье мы рассмотрим основные его узлы, принцип их работы, предназначение и управление функциональными модулями и блоками. В окончании статьи мы приведем пример схемы электрического котла, который используется в качестве замены газовому оборудованию в регионах, где цена газа довольно высока.

Основные функциональные блоки котла

Перед тем, как приступить к описанию электрической схемы котла нам необходимо описать его основные функциональные блоки, а так же объяснить их предназначение и принцип работы. В качестве примера будем использовать известный и популярный газовый настенный котел Ariston модели City (для Италии) / Uno (для других стран) модификации 24MFFI. В данном случае 24 – это максимальная мощность подогрева горячей воды в кВт, M – комбинированная система отопления и приготовления горячей воды, FF – определяет наличие в котле закрытой камеры сгорания и применение дополнительного вытяжного вентилятора (котел турбированный), I – электронный контроль пламени горелки. Открыв переднюю защитную крышку котла, мы увидим:

1. Реле с датчиком, определяющее давление воздуха, которое отслеживает состояние вытяжной системы и, в случае изменения давления за пределы допустимых границ, электроника отключает подачу пламени на газовую горелку, а индикатор внешней панели сигнализирует об ошибке. Это устройство называют релейным датчиком тяги.

2. Вентилятор – собственно, основной элемент «турбированности» котла, который осуществляет принудительную вытяжную вентиляцию продуктов горения газа, а так же дает возможность прикреплять к котлу довольно длинную вытяжную трубу. Причем прошивкой главного управляющего процессора предусмотрен неотключаемый режим предварительного управления вентиляцией, когда перед воспламенением горелки включается вентилятор. Если с ним возникнут проблемы, котел уйдет в ошибку.

3. Датчик температуры на выходе основного теплообменника (NTC) – очень важный элемент в электрической схеме любого котла, который контролирует температуру воды, передает данные в виде изменения напряжения на нем электронной плате управления. С помощью этого датчика котел может поддерживать постоянную заданную температуру на выходе, а так же сможет оперативно отключить горелку в случае неисправности отопительного водяного конура или отсутствия минимального давления воды в системе. Данный датчик имеет отрицательную температурную характеристику. При температуре в 0 С градусов его контакты имеют сопротивление 27кОм, а при температуре + 80 С, сопротивление датчика уменьшается до 1,5 кОм. Таким образом, при увеличении температуры воды на выходе теплообменника, на плату поступает большее напряжение управления, которое котел отрабатывает, уменьшая степень горения пламени. Датчик температуры организует обратную связь по температуре воды на выходе.

4. Электронная плата – основной контролирующий и регулирующий узел работы газового котла. На процессор платы приходят все напряжения с установленных датчиков, а так же подключены регуляторы температуры, индикатор давления/температуры и кнопки управления котлом. Электронная плата является «мозгом» котла. Ее описание и принцип работы мы рассмотрим ниже.

5. Расширительный бак – включен в контур отопительной системы как элемент регулировки избытка воды в случае ее неизбежного расширения при нагреве. За счет применения расширительного бака давление системы остается стабильным вне зависимости от температуры. Максимальная температура воды не должна превышать + 90 С градусов, а давление в системе не выше 3 bar.

6. Датчик температуры воды (NTC), приходящей по «обратке» в основной теплообменник (втекающей воды). Благодаря этому датчику процессор знает, насколько открыть газовую горелку и увеличить подачу газа, чтобы достичь подогрева воды в теплообменнике до заданного уровня.

7. Основной теплообменник – представляет собой змеевик с радиатором из цветных металлов (из меди или алюминия), в котором происходит подогрев воды с использованием специальной газовой горелки (8), расположенной непосредственно под ним. В теплообменнике предусмотрены отверстия для установки температурных датчиков 3 и 6.

8. Газовая горелка – управляется газовым клапаном, который представляет собой сложное устройство с управляемым процессором газовым портом. Газовый клапан состоит из: 1 основного газового порта, 2 управляющего порта, 3 модулятора давления газа (датчика, фиксирующего давления газа в системе). Газовый клапан — это очень сложное устройство, отъюстированное на заводе изготовителе. Его ремонт и настройка должны осуществляться только опытным и подготовленным специалистом.

9. Привод трехходового клапана – представляет собой 3-х выводное электромагнитное реле, которое переключает ход протекающей подогретой воды либо в отопительную систему, либо на кран горячей воды. Из-за ее плохого качества 3-х ходовой клапан часто ломается, в результате чего перестает работать отопление или из горячего крана течет холодная вода. Таким образом, происходит реализация и отопления, и подогрев горячей воды с помощью одного контура подогрева (котел одноконтурный).

10. Циркуляционный насос – производит прокачку воды по отопительной системе. Такие насосы так же устанавливают в газовые котлы Ferroli, Immergas, Hermann. Со временем, из-за старения и качества воды «мокрый» ротор насоса имеет свойство подклинивать, поэтому на его передней части предусмотрен винтовой болт, под которым присутствует сам ротор, который можно провернуть отверткой и осуществить принудительный пуск. Данная заглушка предназначена для спуска воздуха из жидкой роторной камеры. Подклинивание насоса с уходом котла в защиту из-за перегрева теплообменника – второй признак того, что котел и, собственно, сам насос нуждается в чистке и ревизии. Первым признаком является ухудшение обогрева помещения котлом, в результате чего владелец вынужден увеличивать температуру регулятором.

Читайте также:  Широкие подоконники в интерьере фото

Кроме указанных элементов в процессе розжига особую роль играет генератор искры со специальным трансформатором зажигания. Генератор искры работает совместно с газовым клапаном и является неотъемлемой его частью. Он состоит из: 1 – вывода, подсоединенного к электроду розжига, 2 – крепление к датчику протока с заземляющим контактом, 3 – защищенным гнездом для подключения переменного сетевого напряжения 220 В.

Датчик протока воды – крепится за генератором искры и трансформатором зажигания непосредственно в систему ГВС. С помощью этого датчика система определяет наличие движения воды, а так же осуществляется контроль работы циркуляционного насоса. Как правило такие датчики бывают двух типов. Дешевые датчики имеют магнитный поплавок с герконом. Более дорогие модели – вентилятор и датчик Холла. Дорогие датчики могут определять не только наличие потока воды, но и ее скорость.

Электронная плата управления и электрическая схема котла

Электронная плата управления

Как мы уже говорили, плата управления осуществляет полный контроль и управление всеми режимами и функциями нашего котла. В основе ее работы лежит фирменный микропроцессор, который управляет работой всей электронной части и память Atmel 93C56WP, в которую зашита прошивка котла. Блок питания аналоговый, со стабилизацией напряжения на «кренках». Он не имеет защит от перегрузки и превышения лимитов напряжения питания. Именно поэтому стоит заранее побеспокоиться о специализированных сетевых фильтрах и барьерах. Это же утверждение касается любого другого котла. Для управления прессостатом, трехходовым и газовым клапаном, используются электромагнитные реле на 33 вольта. Утеря контроля пламени – основная болезнь этой модели. В этом случае необходимо проверить радиоэлементы, которые относятся к этой функции, а особенно неполярный конденсатор C903 на 0.1 мкФ х 275В (на рисунке внизу синий). Так же необходимо проверить рядом стоящие транзисторы, оптрон cny17-3 и обрыв резисторов мощностью 1 Вт. Так же можно воспользоваться схемой ниже. В различного рода проблемах часто бывают виноваты сами управляющие реле (при включении/выключении режимов котла они должны тихо щелкать), а так же микросхема ULN2003N, в которой находятся 7 ключей Дарлингтона. Сигналы с микропроцессора приходят на микросхему, усиливаются ею и передаются на реле.

Электрическая схема котла

Электрическая схема котла состоит из обозначения основных блоков электронных плат и радиоэлементов на них, которые участвуют в работе, настройке и управлении газовым котлом. На рисунке ниже:

А – регулятор температуры котла (по паспорту переключатель зима — лето), а по сути, переменное сопротивление, варьирующее напряжением управления.

B – кнопка сброса ошибки и перезапуска котла (Reset).

С – включение/выключение котла (Power).

D – кнопка включения режима комфорта.

E – сопротивление, регулирующее температуру горячей воды в кране.

F, G, H, I – светодиоды — индикаторы контроля работы или неисправности оборудования.

J – гнездо для подключения внешнего таймера

K и L – реле подачи питания на насос и трехходовой клапан соответственно.

M и N – реле управления вентилятором и газовым клапаном.

O – разъем подключения пульта управления.

P, Q, R, S – перемычки, которые устанавливают мощность искрообразования, задержки воспламенения, выбор температурного режима и плавного воспламенения с максимальной мощностью.

T – специальный двухпроводный разъем, позволяющий подключить внешний термостат для поддержания заданной температуры в точке расположения термостата.

U – питающий трансформатор, являющийся составной частью бока питания электронной схемы управления котлом.

А11 – датчик наличия пламени

Разъем CN301 содержит контактную колодку A02 – A05, к которой подключаются газовый клапан, привод трехходового клапана, циркуляционный насос, трансформатор розжига.

К разъему CN201 (контакты А06 – А10) подключаются температурные датчики подачи и возврата воды, датчик дымохода (прессостат), датчик протока воды, модулятор.

Перемычка CN102 в положении А позволяет настроить регулятором температуры отопления мощность воспламенения горелки котла при использовании разного газа (сжиженного или газообразного) с различной калорийностью. Во время настройки красный индикатор будет мигать. Настройка подразумевает регулировку давления газа. Согласно заводским настройкам она соответствует 60% от общей мощности котла.

CN101 в положении А отключает задержку воспламенения, в положении B – задержка на 2 минуты.

CN104 – устанавливает пределы потенциометра температуры отопления. В положении А это 38 – 44 градуса, в положении В это 42 – 82 градуса.

CN100 производится настройка максимальной мощности отопления и воспламенения.

Конечно, приведенный котел Ariston UNO 24MFFI далек от эталонного примера, однако он в большей части раскрывает суть работы многих настенных газовых котлов. О принципе работы котла, его функциональности можно более подробно узнать из сервисной инструкции, которую можно скачать в интернете.

Принцип работы и электрическая схема котла, работающего на электричестве

Судя по названию, становится понятно, что основным источником энергии для такого котла является электричество. Основным нагревательным элементом электрического котла является нагревательный элемент или ТЭН. Визуально такой котел ничем не отличается от обыкновенного газового котла, однако, принцип его работы полностью другой. Использование электричества позволяет удешевить его внутренний конструктив, но отказаться от основных датчиков температуры невозможно, поскольку это в значительной степени увеличит его аварийность. Именно поэтому в электрическом котле присутствует не менее сложная система электронного управления и стабилизации мощности ТЭНа. Электрический котел состоит из:

1. Воздушного автоматического клапана, стравливающего воздух и защищающий от «завоздушивания» системы.

2. Ограничителя температуры, защищающего систему котла и внутренние радиаторы помещения от перегрева.

Читайте также:  Как прикрепить зеркало к стене в ванной

3. Электронного пульта управления – представляющего собой специальную схему гибрида ПИД регулятора, анализирующую данные от различных датчиков котла и поддерживающую постоянную установленную температуру, а так же регулятора мощности. В самом простом варианте это тиристорная схема. В нашем случае это отдельная плата.

4. Управляемый электронным пультом управления регулятор мощности.

5. Термобак, в который встраивается нагревательный элемент. Производится из малоокисляемых цветных металлов.

6. Циркуляционный насос с «мокрым ротором» — нагнетает давление горячей воды в системе.

7. Водный узел – используется в связке с платой управления для подачи сигнала о достаточном давлении в системе и наличию циркуляции воды для подачи напряжения на ТЭНы.

8. Манометр – отображает текущее значение давления в системе.

9. Сбросовый клапан безопасности – в случае превышения критического давления (обычно более 3 бар) открывается и сбрасывает излишки воды в системе.

Данные котлы имеют высокое энергопотребление до 15 кВт. Поэтому их применяют большей частью для больших помещений и подключают к трехфазной сети переменного тока. На рисунке ниже представлен пример подключения электрического трехфазного котла.

Схема управления газовым котлом является его «мозгом». Каждый элемент агрегата посылает сигнал на нее и получает команды. Четкость и правильность работы платы управления влияет на всю работу отопительной системы. В современных моделях известных производителей в основе платы находится микропроцессор, управляющий всей электроникой и памятью устройства.

Элементы схемы управления газового котла

Электрическая схема газового котла включает блоки электронных плат и их радиоэлементов. Можно рассмотреть пример схемы типичного агрегата Ariston UNO 24MFFI, которая отображает расположение элементов котла.

А – регулятор температурных режимов.

А11 – датчик пламени.

В – кнопка, позволяющая сбросить ошибку и осуществить перезагрузку устройства (Reset).

С – включение/выключение (Power).

D – переход в режим «Комфорт».

Е – регулятор температуры горячего водоснабжения.

F, G, H, I – светодиоды, которые показывают неисправности или определенные рабочие режимы.

J – разъем для подключения термостата.

K – реле подачи питания насоса.

L – реле питания трехходового клапана.

M – реле управления вентилятором.

N – реле газового клапана.

O – разъем управления пульта ДУ.

P, Q, R, S – перемычки, отвечающие за искрообразование, воспламенение, выбор температуры и плавного воспламенения с максимальной мощностью.

T – двухпроводной разъем внешнего термостата и управление заданной температурой.

U – блок питания электронной схемы.

Узнайте здесь, как правильно настроить газовый котел?

Соединение CN301 контактной колодки, к которой подключается газовый клапан, циркуляционный насос, трансформатор и привод трехходового клапана.

К разъему CN201 подводятся термодатчики воды на подаче и «обратке», датчик дымохода, сенсор протока воды.

Разъем CN102 в положении А отвечает за настройку мощности воспламенения горелочного устройства. В процессе настройки красный сенсор будет моргать.

Перемычка CN101 на А выключает задержку возгорания, в положении В – включает опоздание на 2 мин.

CN104 – устанавливает работу в различных температурных диапазонах: А – 35-45ºC, В – 43-82ºC.

CN100 отвечает за настройку максимальной мощности агрегата.

Дистанционное управление газовым котлом

Вся современная техника предусматривает возможность дистанционного управления, причем не только с пульта, а и со смартфона. Это очень удобно и дает возможность перед приездом хозяев включить в доме более комфортный режим.

Схема электронного устройства дистанционного управления газовым котлом предполагает наличие следующих составляющих:

  • GSM-модуль, установленный в агрегате;
  • комнатные или уличные датчики;
  • антенна для принятия сигналов;
  • аккумулятор, который обеспечивает питание, если нет напряжения в сети.

Чтобы управлять своим газовым котлом со смартфона, нужно установить на него специальное приложение. Оно подходит для версий ОС более iOS 4.3 и Android 2. После установки соответствующего приложения появляется возможность управлять агрегатом посредством отправки СМС со смартфона.

Посредником между смартфоном и газовым агрегатом является GSM-модуль. Он передает заданные режимы и в случае чего сообщает об аварийных ситуациях. Существуют модули разной степени сложности: с простейшими функциями бюджетных котлов, позволяющие работать с несколькими агрегатами.

Автоматическое управление позволяет контролировать множество характеристик. Их количество зависит от типа модуля и модели смартфона. Стандартные действия, которые можно произвести с телефона – это включить или выключить котел, установить желаемую температуру, получить код ошибки.

Самые современные устройства дают возможность передавать отопительному агрегату множество действий:

  • переход на летний, зимний, экономный режимы;
  • регулирование температуры ГВС;
  • задание температуры для каждого помещения;
  • отчет о расходе энергоносителя;
  • программирование по времени суток.

Контроль за состоянием газового котла осуществляется с помощью множества датчиков:

  • давления газа;
  • температурные сенсоры воды на входе в котел и на выходе из него;
  • температуры в помещении и на улице;
  • сенсор пламени;
  • фиксатор силы тяги.

Дистанционное управление позволяет оперативно вносить корректировки в отопление дома, что существенно экономит топливо.

Газовый котел – незаменимое устройство для обогрева дома или квартиры площадью до 500 кв. м.

Потратив на покупку 10–30 тыс. рублей, можно рассчитывать на бесперебойную подачу тепла и регулярный нагрев горячей воды для купания.

Виды газовых котлов для отопления: конденсационные, конвекционные и другие

Котлы, работающие за счет природного газа, бывают разных типов: напольные и настенные, с открытой и закрытой камерой сгорания, двух- и одноконтурные, конденсационные и конвекционные (первые более мощные и с высоким КПД).

Преимущества газового отопления:

  • обогрев большой площади (идеально для коттеджей, дач, загородных домов);
  • электрический или пьезорозжиг;
  • непрерывное поступление газа;
  • высокий КПД — минимум 90%;
  • электронная система управления (в том числе через интернет в дорогих моделях);
  • автоматическое возобновление работы в случае перепада напряжения;
  • низкие затраты на обслуживание;
  • экономия на коммунальных платежах;
  • минимальные риски во время эксплуатации.

Модели котлов отличаются по мощности, системам безопасности и легкости в управлении.

Вывод отработанного топлива организован через дымоход или посредством принудительной тяги через небольшую коаксиальную трубу. Помогает в выведении отходов и вентилятор, который присутствует во многих моделях котлов с принудительной тягой. Запускается прибор при помощи электрического или пьезорозжига. В первом случае возможно автоматическое включение при спаде напряжения в сети, во втором — нет.

Читайте также:  Клюв птицы из бумаги своими руками

Размещение: настенные, напольные

Настенные котлы представляют собой конструкцию весом от 30—50 кг, которая крепится к стене. За счет этого техника никому не мешает и фактически сливается с отделкой.

Фото 1. Настенный газовый котёл с подключенным водяным контуром. Также к системе присоединен бойлер для нагрева воды.

Для настенных устройств характерна мощность от 12—42 кВт. Подобные котлы способны обогреть территорию до 350—400 кв. м. За счет небольшого веса котлы легко монтируются и не доставляют хозяевам никаких неудобств. Теплообменники в таких устройствах, как правило, изготовлены из легких по весу медных трубок.

Настенные котлы подразделяются на виды:

  • обычные модели;
  • с модуляционной горелкой.

Модуляционная горелка котла позволяет экономно расходовать топливо и тратить меньше средств на оплату коммунальных услуг. Настенные котлы делятся на модели с принудительной и естественной тягой, то есть с вентилятором и дымоходом. Если в помещении нет отверстия для дымохода, необходимо выбирать первый вариант.

Справка. Стоимость настенных котлов — от 14 тыс. рублей. За эту цену можно купить в основном устройства отечественного изготовления слабой мощности. Средняя цена добротных моделей иностранных производителей не менее 24—35 тыс. рублей.

Напольные котлы. Это более тяжелые по весу агрегаты (до 120—200 кг), которые устанавливаются на пол. В основном их выбирают для обогрева больших помещений и устанавливают в мини-котельных или подсобках. Приличный вес котла связан с тем, что теплообменник изготовлен из тяжелых материалов, например, из чугуна.

Некоторые производители котлов предлагают узкие агрегаты, которые в ширину не превышают 35—45 см. Средний диапазон мощностей таких устройств — от 12 до 108 кВт, однако, есть котлы, в которых мощность достигает 1000 кВт.

Можно выбрать напольные газовые модели:

  • с наддувными горелками;
  • с атмосферными горелками.

Первые стоят дороже за счет энергопотребления и высокого КПД. Котлы с атмосферными горелками стоят меньше и работают практически без шума. Для напольного прибора характерны такие элементы, как датчик тяги, термостат, продуманная система безопасности на случай падения температуры, напряжения в сети, перегрева.

Стоимость напольных котлов российского производства — от 10 тыс. рублей. Качественные агрегаты с массой дополнительных функций от иностранных компаний стоят не менее 35—42 тыс. рублей, а элитные модели повышенной мощности — до 200 тыс. рублей.

Схема устройства, размеры

Любой современный котел состоит из газовой горелки, внутри которой находятся форсунки, через них топливо подается в камеру сгорания.

Неотъемлемая часть агрегата — теплообменник, внутри которого расположены трубы с теплоносителем.

Количество теплообменников зависит от типа техники: у одноконтурной (только для тепла) он один, а у двухконтурной (для тепла и нагрева воды) их может быть два.

В структуру котла входит циркуляционный насос и расширительный бак для отвода теплоносителя. Управляется устройство при помощи электронной системы.

Настенные модели котлов отличаются от напольных котлов не только способом установки. Они более легкие по весу, с меньшим уровнем мощности и почти не производят во время работы шум. Двухконтурные настенные котлы нагревают воду до 55—60 градусов тепла. У них есть возможность электрического розжига и горелка с модуляцией.

Технические характеристики настенного котла:

  • открытая или закрытая камера сгорания;
  • площадь обогрева — до 240—400 кв. м;
  • высота — до 70—74 см, длина — 30—31 см, ширина — 40 см;
  • средняя мощность — от 11—25 кВт;
  • производительность — минимум 10—15 л в минуту (для двухконтурных моделей);
  • показатели расхода газ — минимум 2,73—2,78 м³/час;
  • вместительность бака — 6—10 л;
  • предохранительный клапан и защита от замерзания;
  • КПД минимум 90%.

У современных настенных моделей котлов есть битермический теплообменник и датчик присутствия тяги. Они управляются при помощи жидкокристаллического дисплея. Важна в этом котле и система безопасности: защита от перегрева, недостатка воды, от накипи и блокировка насоса.

Фото 2. Схема и изображение внутреннего устройства двухконтурного конденсационного газового котла. Указаны основные части.

Еще один важный компонент — модулируемая горелка и вентилятор. Благодаря им можно изменять мощность котла и автоматически повышать его КПД. Желательно чтобы корпус котла был защищен по стандарту IPX5D на случай протечек и других повреждений.

Напольные котлы предполагают сложный монтаж, и считаются более безопасными в эксплуатации, чем настенные. Их габариты больше и во время работы может быть слышен шум. Исключения возможны, только если в котле предусмотрено естественное дымоудаление, и нет циркуляционного насоса. Играет свою роль и плавное включение, которое может быть очень тихим либо наоборот.

Двухконтурные напольные котлы способны нагревать воду до более высокой температуры, чем настенные: до 80—90 градусов. У оборудования есть встроенные предохранительные клапаны, реле минимального давления, стабилизатор тяги.

Технические характеристики напольного котла:

  • открытая или закрытая камера сгорания;
  • площадь обогрева — до 450—1000 кв. м;
  • высота — до 100 см, длина — до 45 см, ширина — до 52—60 см;
  • средняя мощность — от 7—50 кВт;
  • производительность — минимум 6—15 л в минуту (для двухконтурных моделей);
  • показатели расхода газа — минимум 0,94—1,45 м³/час;
  • вместительность бака — 6—10 л;
  • возможна работа котлов в каскаде;
  • предохранительный клапан и защита от замерзания;
  • КПД минимум 91—93%.

Напольные или, как их еще называют, стационарные котлы оснащаются ЖК-дисплеем, на котором можно прочитать сервисное меню и коды ошибок.

Контроль наличия пламени в котле ведется с использованием датчика ионизации. Пуск пилотной горелки котла выполняется с помощью пьезорозжига или электрического розжига.

Котлы могут эксплуатироваться при параллельном подключении в единую отопительную систему. Безопасность достигается благодаря автоматизации всех процессов управления.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector