Senzorji za plinske kotle: vrste, načelo delovanja, lastnosti

Sodoben plinski kotel je kompleksen inženirski agregat, ki se uporablja za ogrevanje vode in bivalnih prostorov. Pri nadzoru in povezovanju delovanja vseh njegovih mehanizmov pomagajo posebni senzorji za plinske kotle. Z njihovim načelom delovanja se je vredno seznaniti. Se strinjate?

Prav zaradi senzorjev se upoštevajo ključna načela uporabe plinske opreme – zagotovljena sta varnost in avtomatizacija delovanja. V članku, ki smo vam ga predstavili, so podrobno opisane vse vrste teh kompaktnih naprav in posebnosti njihove namestitve. Ob upoštevanju naših nasvetov boste brezhibno opremili kotel.

Osnovne vrste senzorjev

Glavno načelo delovanja vseh senzorjev je pretvorba signala in interpretacija rezultata za hitro obveščanje uporabnika o spremembah v delovanju plinskega kotla.

Plinska oprema je opremljena s kompletom dodatne opreme, zahvaljujoč kateremu jo je mogoče programirati za delovanje v določenem načinu.

Kompakten senzor pregrevanja podaljša življenjsko dobo plinskega kotla in prepreči, da bi se pokvaril zaradi visoke temperature vode

Ključni senzorji, ki skrbijo za varnost opreme:

• vleka;
• temperature (zunanji in sobni);
• plamena;
• tlaka (presostat);
• pregrevanja.

Oglejmo si značilnosti in posebnosti delovanja vsakega izmed njih.

Za določanje moči vleka v napravi se uporablja senzor vleka ali termorele za plinski kotel, ta pa skrbi za pravilno zgorevanje plina.

Zahvaljujoč temu majhnemu senzorju vleka ogljikov monoksid ne bo prišel v prostor, ampak bo odveden skozi dimnik na prosto.

Vlek je potreben, da se kotel znebi ogljikovega monoksida. Normalen vlek «odvaja» produkte zgorevanja iz prostora, ne pa v prostor, šibek pa lahko povzroči ugasnitev grelnika in posledično nesrečo.

Najpogosteje se taki senzorji namestijo v lovilnik dima. V primeru okvare senzorja dim iz produktov zgorevanja prodre v prostor in ustvarja nevarnost za varnost življenja.

Tip senzorja je odvisen od vrste kotla, na katerega ga želite priključiti. Prva vrsta – kotli z naravnim vlekom, druga – s prisilnim.

Na shemi je nazorno prikazana razlika v delovanju odprte in zaprte zgorevalne komore v plinskih kotlih, pa tudi v napravi dimnika

Pri napravah z naravnim vlekom je zgorevalna komora odprta. Ob normalnem delovanju ogljikov monoksid izhaja skozi dimnik, zaščitni termostat pa nadzoruje vlek in temperaturo izpušnih plinov. V takšnih kotlih se uporablja tipalo v obliki kovinske ploščice s pritrjenim kontaktom.

Njegov princip delovanja je v pošiljanju signala ventilu, ki ob ustreznem trenutku zapre pretok plina do gorilnika. Znotraj termoreleja je kovinski trak, ki se odziva na spremembo temperature.

Termorele se nastavi na določeno temperaturo glede na gorivo v kotlu. Če se uporablja zemeljski plin, bodo temperaturne meje od +75 °C do +950 °C, v primeru utekočinjenega plina pa +75–+1500 °C.

Če pride do motnje pri odvajanju ogljikovega monoksida (skozi dimnik na prosto) – z drugimi besedami, če je vlek moten – naprava reagira. Ko se to zgodi, temperatura v napravi naraste, kovina se razširi, tipalo se sproži in kotel se ohladi.

Lastniki plinskih naprav z naravnim vlekom naj bodo pozorni na pojem »povratni vlek«. Preprosto povedano, to je proces, pri katerem ogljikov monoksid vstopa v prostor, namesto da bi bil odveden v dimnik.

Do motnje pride ob nihanju temperature, nepravilni montaži dimnika ali njegovi zamašitvi; vplivajo lahko tudi netočni izračuni dimenzij dimnika. Ne glede na vzrok povratnega vleka ga je treba nemudoma odpraviti, da preprečimo zastrupitev z ogljikovim monoksidom.

Močan povratni vlek v delovanju. Zaradi velike količine ogljikovega monoksida v prostoru lahko povzroči zastrupitev prebivalcev stanovanja ali hiše.

Pri napravah s prisilnim vlekom je nameščena zaprta zgorevalna komora, plin pa se odvaja s pomočjo turbinskega ventilatorja. Tu se uporablja tipalo – pnevmatski rele v obliki membrane.

Pri normalnem vleku se membrana nekoliko deformira pod vplivom ogljikovega monoksida. Ko je tok preslab in membrana ostane negibna, se kontakti razklopijo in plinski ventil se zapre. Takšno tipalo nadzoruje tako delovanje ventilatorja kot hitrost produktov zgorevanja.

Če dvomite v delovanje naprave, ki prekine dovod plina ob njegovem uhajanju, je poleg plinske opreme priporočljivo namestiti detektor ogljikovega monoksida. Njegova namestitev je močno priporočljiva, vendar ni obvezna.

Vzroki za sprožitev tipsla vleka: napake pri namestitvi kotla ali dimnika, zamašitev dimnika ali zaustavitev ventilatorja (samo pri napravah s prisilnim vlekom).

Princip delovanja in sestava sistema avtomatizacije plinskega kotla sta podrobno opisana v naslednjem članku, katerega branje priporočamo.

Načelo delovanja presostata

Presostat ali tlačno tipalo ščiti kotel pred pregrevanjem ob nenadni spremembi tlaka plina ali zmanjšanju pretoka vode.

Namestitev presostata ščiti plinsko opremo pred nenadnimi ali prevelikimi skoki tlaka in, če je potrebno, izklopi plinski aparat.

Vizualno je to standardni električni senzor ali rele, v večini primerov z dvema električnima korekcijskima tokokrogoma. Prav ti tokokrogi določata dva ključna načina delovanja naprave.

• 1. način predvideva normalni tlak, med katerim se termostatična membrana senzorja ne premakne in se prva skupina kontaktov sklene. Kotel deluje v običajnem načinu zaradi pretoka toka skozi ta tokokrog. Prav tako je vedno povezan s skupnim tokokrogom enote.
• 2. način se vklopi, ko kateri koli parameter sistema preseže normalno vrednost. Znotraj releja se termostatična membrana premakne in upogne. Prvi tokokrog krmilnika se zaradi membrane razklopi, drugi pa sklene. Kotlovna oprema preneha pravilno delovati. Delovanje dežurnega načina, ki obvešča uporabnika kotla o napaki, se aktivira s pomočjo sekundarnega tokokroga senzorja.

Senzor se sproži tudi ob najmanjšem zvišanju temperature v zgorevalni komori. Spremlja minimalno/maksimalno vrednost sile tlaka in prav tako zabeleži začetek kondenzacije vlage v produktih zgorevanja ali neposredno v samem plinu.

Kaj nadzira senzor pregrevanja?

Senzor pregrevanja je majhna naprava, ki ščiti plinski kotel pred vretjem, do katerega lahko pride pri zvišanju temperature nad +100 °C. Ko je dosežena mejna temperatura v ogrevalnem krogu, senzor pregrevanja razklopi kontakte in izklopi plinski aparat.

Posebni senzor NTC (kratica pomeni 'pozitivni temperaturni koeficient') je potopna naprava, ki nadzira temperaturo v notranjosti plinskega kotla.

Osnovo naprave sestavljajo bodisi termistorji bodisi biometrične plošče, včasih pa so to lahko delovni senzorji NTC.

Vzroki za pregrevanje plinskega kotla in možnosti za njihovo odpravo:

1. Odsotnost kroženja v ogrevalnem krogu zaradi zamašenih filtrov. Potrebno je skrbno očistiti vse filtre, jih sprati ali, če je potrebno, zamenjati z novimi.
2. Zaprašenost ogrevalnega kroga z zrakom. Znebimo se ga lahko tako, da preprosto odstranimo zrak.
3. Pretok se je zamašil zaradi debele plasti vodnega kamna, pri tem pa je slišati, kot da kotel 'trka' ali oddaja pok. Odvečne usedline v napravi odstranimo s posebnimi kemičnimi sredstvi ali kislinami.
4. Med zagonom kotla so slišni zvoki hrupa in naprava lahko izpiše napako 'nezadostno kroženje'. Podobna situacija je možna ob zagonu kotla po daljšem mirovanju in brez predhodnega zagona prezračevalnega sistema. Vzrok je lahko zamašitev v črpalki zaradi mirovanja. Črpalko je treba razstaviti in temeljito sprati, nato pa ponovno zagnati.
5. Mesto namestitve opreme je bilo izbrano nepravilno. V takem primeru, če je v prostoru povečana vlažnost zraka ali nizka temperatura, se bo kovina, iz katere je izdelan kotel, začela hitro kvariti.

Pri kakršnem koli vzroku pregrevanja ga je treba nemudoma odpraviti, da bi se izognili okvari kotla ali eksploziji. Pregrevanja se lahko uporabnik znebi samostojno ali s pomočjo storitev izkušenega mojstra.

Zunanji in sobni senzorji temperature

Glavna naloga temperaturnega senzorja za plinski kotel je nadzor temperature in pravočasno obveščanje o njenih spremembah. Sodobne odzivne naprave delujejo na principu električnega upora, ki omogoča beleženje delovnih vrednosti.

Glede na način prenosa informacij so temperaturni senzorji:

• žični (povezani s krmilnikom prek kabla);
• brezžični (za prenos signala se uporablja brezžična radijska zveza, takšni modeli so sestavljeni iz 2 delov).

Glede na vrsto upravljanja se delijo na preproste (vzdržujejo temperaturo v prostoru) in programabilne (na voljo imajo veliko funkcij, ki omogočajo vplivanje na toplotni režim v hiši).

Kompleksen programabilni temperaturni senzor je priročno namestiti v sobo in z uporabo več gumbov uravnavati temperaturni režim.

Nekateri modeli senzorjev imajo vgrajen termostat, ki omogoča nadzor ravni vlažnosti v prostoru. Obstaja tudi funkcija zmanjševanja/povečevanja vlažnosti.

Glede na način namestitve ločimo naslednje naprave:

• pritrdilni – nameščeni na cevi ogrevalnega kroga;
• potopni – so v stalnem stiku s toplotnim nosilcem.

Pri tem so sobni nameščeni neposredno v prostoru, zunanji pa so nameščeni zunaj in se odzivajo na spremembe temperature zunaj okna.

Prvi dve vrsti se uporabljata za toplotni nosilec, torej za bojler, drugi dve pa za nadzor temperature zraka. Pritrdilni senzorji se nameščajo na zunanjo površino cevovoda s pomočjo posebnega traku ali objemke.

S pomočjo preprostega pritrdilnega temperaturnega senzorja lahko uporabnik brez težav nastavi udobne temperaturne vrednosti, ki jih bo kotel vzdrževal.

Potopni senzorji ogrevanja vode za kotel so nameščeni samo na posebnih mestih v aparatu v neposredni bližini toplotnega nosilca.

Reagirajoči element za merjenje stopinje temperature je lahko električni pretvornik (termočlen, uporovni termometer), vnaprej nastavljen na določen obseg. Takšne naprave so lahko z zaslonom, pri nekaterih modelih je vnaprej vgrajena možnost kalibracije.

Zunanji temperaturni senzor omogoča kotlu, da ne deluje ves čas, ampak le po potrebi. To podaljša življenjsko dobo plinskega kotla in zmanjša porabo plina. Pri njegovi namestitvi je treba vnaprej predvideti zaščito pred mehanskimi in vremenskimi vplivi (vlaga, mraz).

V komplet zunanje opreme so vključeni:

• sam senzor;
• sponke za priklop električnega kabla;
• kabelska spojka;
• plastično ohišje, v katerem bodo nameščeni vsi deli naprave.

Ob spremembah temperature zunaj okna senzor plinskega kotla zažene vremensko odvisen program, ki prilagaja temperaturni režim ogrevanja vode.

Zunanji temperaturni senzor se namesti na zunanjo steno prostora. Pri izbiri je treba vnaprej preveriti zaščitne mehanizme naprave.

Sobni senzor se odziva na spremembo temperature v prostoru, nato pošlje informacijo avtomatiki, ki upravlja kotel. Ta nato pošlje signal za zmanjšanje ali povečanje moči ogrevanja ogrevalnega kroga.

Načelo delovanja je, da mora uporabnik najprej nastaviti želeno temperaturo v prostoru, nato pa naprava sama nadzoruje plinsko opremo.

Kotel bo vključen le, če bo temperatura zraka v ogrevanem prostoru nižja od predhodno nastavljene. Tako boste mesečni račun za plin zmanjšali približno za tretjino.

Sobni temperaturni senzor vam bo omogočil nastaviti meje udobnega temperaturnega režima, nato pa ga bo naprava vzdrževala v stalnem načinu.

Pri izbiri temperaturnega senzorja bodite posebno pozorni na temperaturno območje. Optimalna možnost je od – 10 °C do + 70 °C. Upoštevajte tudi mejno temperaturo. Obstajajo modeli, ki se odzivajo na padec temperature za 1/4 stopinje.

To ni zelo priročno, saj se bo kotel pogosto izklapljal. Vendar pa se večina odzove pri spremembi temperature za 0,5 ali 1 stopinjo.

Dimenzije same naprave so večinoma majhne: 2×3 cm. Pri žičnih modelih mora biti dolžina kabla vsaj 5 m. Če bo uporabljena brezžična povezava, obvezno preizkusite radijski signal.

Pravila in podrobnosti nastavitve avtomatike plinske ogrevalne opreme so podrobno opisane v članku, katerega gradivo je v celoti namenjeno navedeni temi.

Senzor plamena – zanesljiva zaščita vašega kotla

Eden ključnih zagotovil varnega delovanja plinskega kotla je senzor plamena. Njegova glavna naloga je čim hitreje poslati signal o ugasnitvi plamena na gorilniku sistemu avtomatike za zapiranje plina, da prepreči njegovo uhajanje in eksplozijo celotne naprave. Prav tako mora ta senzor obveščati krmilnik o kakovosti zgorevanja plina, prisotnosti plamena in intenzivnosti gorenja.

Različice senzorjev plamena

Ti so odvisni od metode nadzora plamena pri delovanju plinskega kotla. Nadzor je lahko neposreden ali posreden. Termometrični, fotoelektrični, ultrazvočni in ionizacijski spadajo med neposredne metode.

Kot posredni nadzor se običajno šteje nadzor nad tvorbo ogljikovega monoksida v kurišču, nad tlakom goriva v cevovodu, skozi katerega teče, nad silo tlaka ali njegovimi nihanji pred gorilnikom. Sem spada tudi preverjanje neprekinjenega vira vžiga.

Senzor, ki temelji na termoelektrični metodi nadzora, vključuje termočlen (ta vključuje senzor in elektromagnetni ventil). Termočlen je nameščen v neposredni bližini gorilnika kotla, elektromagnetni ventil pa na plinovodu, po katerem se dovaja plin v gorilnik, ki ga vžigamo.

Priključitev senzorja plamena vam omogoča uporabo plinskega kotla ali grelnika vode v domačih pogojih, ne da bi se bali za svoje življenje.

V mnogih sodobnih napravah so nameščeni senzorji ionizacije plamena. Njihov princip delovanja temelji na tem, da pri zgorevanju plamena med ohišjem in elektrodo senzorja nastane ionizacijski tok. Ta nastane ob privlačenju ionov. Če tega toka ni, to postane signal za prekinitev dovoda plina.

Če pri zgorevanju plamena vžigalnika nastane potrebna količina prostih elektronov in negativnih ionov, avtomatika aktivira ključno napravo, ki omogoča delovanje glavnega gorilnika.

Upoštevajte, da je pravilno delovanje ionizacijskega senzorja možno le pri natančni fazni priključitvi ogrevalnega kotla na električno omrežje.

Prav ta mehanizem je veliko učinkovitejši od drugih pri zgorevanju plina, saj plin dejansko ne proizvaja svetlobe, zato fotocelica ne reagira vedno. Infrardeče sevanje ostane še nekaj časa, kar je lahko dovolj za kopičenje velike količine plina, kar samodejno naredi infrardeči senzor plamena manj varen.

Ionizacijski senzor je nameščen v notranjosti samega kotla. Preprečuje nesreče na plinski opremi ter varuje življenje in premoženje lastnikov hiše ali stanovanja.

Fotosenzorji nadzorujejo plamen glavnega gorilnika, vendar se ne uporabljajo za diagnosticiranje plamena vžigalnika zaradi premajhne velikosti njegovega plamena. Ti senzorji se delijo glede na njihovo odzivanje na valovno dolžino svetlobnega toka: nekateri se odzivajo na vidni in infrardeči spekter svetlobnega toka gorečega plamena, drugi pa »vidijo« samo njegovo ultravijolično komponento.

Za pravilno delovanje morajo imeti fotosenzorji »neposreden stik« s plamenom gorilnika, zato so nameščeni v neposredni bližini. Nameščeni so na strani gorilnika pod kotom 20–30° na njegovo os. Zaradi tega so fotosenzorji izpostavljeni pregrevanju zaradi toplotnega sevanja iz sten enote in segrevanju skozi opazovalno okno.

Da bi zaščitili fotosenzor pred pregrevanjem, uporabljamo toplotno odporna kremenčeva stekla in prisilno prezračevanje, ki se izvaja bodisi s stisnjenim zrakom znižanega tlaka bodisi z zrakom, ki ga proizvaja ventilator.

Plamenski senzor se lahko sproži, ko je moteno ključno razmerje plin–zrak ali pride do onesnaženja vžigalne naprave ali ventila. Če se plamenski senzor iz kakršnega koli razloga pokvari, ga je treba nemudoma zamenjati. To bo rešilo življenje in zdravje vam in vaši družini.

Opremljanje plinske ogrevalne opreme s celotnim naborom varnostnih senzorjev in avtomatskih naprav ne izključuje potrebe po rednem vzdrževanju. O tem, kako potekajo pregledi in popravila plinskih naprav, je podrobno opisano v članku, ki ga priporočamo.

Zaključki in koristen video na to temo

Še več zanimivih informacij o senzorjih za kotle – v spodaj predstavljenih videoposnetkih.

O različnih vrstah kotlov in ustreznih senzorjih. Na primeru je prikazana namestitev senzorja vleka.

Avtor na primeru podrobno govori o senzorjih vleka in temperature: lokacija, načela delovanja in koristne podrobnosti.

Prikazan je popoln postopni preizkus plamenskega senzorja v domačih pogojih, značilnosti njegovega delovanja.

Senzorje, če niso del kompleta kotla, je treba izbrati istega proizvajalca kot plinsko napravo. Okvara katerega koli od njih grozi z nesrečo ali okvaro kotla, zato zahteva takojšnje posredovanje.

Vsi opisani senzorji se uporabljajo za en sam namen – zaščititi uporabnika plinskega kotla pred nesrečami in življenjsko nevarnimi situacijami. Nakup vsakega od njih je naložba v varnost opreme, stanovanja in človeškega življenja.

Želite povedati, kako ste izbirali senzorje za lastno plinsko opremo? Imate koristne podatke, ki niso omenjeni v članku? Pišite, prosim, komentarje, delite mnenje in informacije, objavite fotografije na temo članka v spodnjem bloku.