Автоматическое управление газовым котлом. Контроллеры котлов отопления и систем: обзор моделей и их функциональных возможностей

Постоянный контроль работы системы отопления требует массу усилий и времени. Однако появление новых приборов управления может значительно упростить этот процесс, а в некоторых случаях полностью автоматизировать его. Для этого понадобится установить соответствующий контроллер систем и котлами.

Назначение контроллеров отопления

Основное назначение этого электронного прибора – изменять параметры подключенных к нему управляющих устройств для корректировки их работы. Самым простым примером элементарного подобного управляющего элемента можно считать систему автоматической защиты контроля в газовых котлах. Но контроллеры для отопления и ГВС имеют широкий функционал.

Они представляют собой электронный блок с возможностью управления основными элементами системы отопления. Для этого в нем предусмотрена возможность программирования параметров в зависимости от получаемых данных, от внешних датчиков температуры и давления. Так, контроллер для котла отопления может регулировать работу коллектора теплого пола или отдельных терморегуляторов на радиаторах.

К общим характеристикам электронных блоков управления можно отнести следующие:

• Гибкость системы. Для подключения к компонентам отопления не нужно перепрограммировать устройство. В большинстве случаев производители предусматривают несколько режимов работы для одной клеммы подключения;
• Возможность выбора удобного места для установки панели управления. Контроллер отопления Honeywell может быть смонтирован на расстоянии до 100 м от управляющего элемента;
• Контроль за функционированием не только отопительных систем, но и ГВС;
• При наличии GPS блока можно в онлайн режиме получать данные о состоянии отопления и предавать команды на изменение ее параметров.

Немаловажным является функция подключения устройства к компьютеру. Подобный дополнительный модуль устанавливается на контроллер отопления Овен. Примечательно, что он не входит в обязательную комплектацию.

Контроллер можно установить на старый газовый котел. Для этого достаточно поменять грелку на новую модульного типа.

Выбор контроллера отопления

В каких случаях нужно монтировать контроллер управления отоплением? Прежде всего, это устройство необходимо при частых отсутствиях в доме или квартире жильцов. Подключив электронный блок к внешним датчикам температуры (на улице и в помещении) и клеммам управления котла, можно с помощью встроенного программного комплекса настроить автоматическое изменение интенсивности функционирования горелки.

Как выбрать оптимальные контроллеры для систем отопления? Самый простой вариант – проконсультироваться у специалистов. Но в настоящее время сложно найти таковых, так как этот продукт относительно новый. Поэтому рекомендуется сначала самостоятельно изучить основные параметры выбора:

• При сравнении контроллера для котла отопления следует убедиться, что установленное оборудование имеет возможность подключения к управляющему блоку. Чаще всего котел характеризуется одноступенчатым или двухступенчатым внешним управлением. Это относится только к газовым моделям – согласование с твердотопливными невозможно;
• Количество управляемых компонентов. Для контроллера отопления Honeywell это значение может достигать 15 в зависимости от конкретной модели;
• Наличие GPS блока. Как было сказано выше – такая функция дает возможность дистанционного управления отоплением;
• Периодичность обновления программного обеспечения. Современный контроллер систем отопления и ГВС ТРМ 32 может быть подключен непосредственно к компьютеру. На сайте производителя всегда можно найти последнюю версию ПО.

Дополнительной функцией является регулировка работы компонентов согласно настроенному отопительному графику. Такая возможность предусмотрена в контроллере отопления Овен. Также следует обращать внимание на точность измерений. В профессиональных моделях этот показатель не должен превышать ±0,01 шкалы.

Ремонт контроллеров отопления происходит редко. Но все же рекомендуется выбирать производителя, у которого имеются сервисные центры в регионе проживания.

Обзор популярных моделей контроллеров

Определившись с требуемыми параметрами контроллеров для отопления и ГВС, можно начать анализ предлагаемой продукции. Несмотря на большой ассортимент, рынок перенасыщен некачественными моделями. Их фактические параметры не соответствуют заявленным, что впоследствии приводит к неправильной работе отопления. Рассмотрим по-настоящему популярные и надежные примеры контроллеров управления отоплением.

Honeywell

Среди всего ассортимента продукции компании особое место занимает модель Smile SDC7-21N. Помимо доступной цены она характеризуется оптимальным функционалом, что важно для контроллеров систем отопления.

Для потребителя важно знать характеристики электронного прибора. Следует сразу отметить, что для оптимальной работы контроллера Honeywell в системе отопления нужно будет приобрести дополнительные модули – клеммы-колодки для подключения компонентов системы, набор датчиков температуры, смесительный 3-х ходовой клапан и привода. После сборки контроллера можно будет осуществлять управление отоплением и ГВС по следующим параметрам:

• Возможность регулирования работы горелки котла с двухступенчатым управлением;
• Одновременный контроль за 2-мя котлами каскадного типа. Но для этого потребуется установить дополнительный датчик температуры на выходе второго;
• Контроллер для отопительной системы может осуществлять регулировку прямого и смесительного контура в зависти от уличной и комнатной температуры;
• Управление насосом ГВС;
• Возможность установки 7-ми дневной программы регулирования отопления.

Лучше всего приобрести полный комплект оборудования, так как все его компоненты будут гарантированно нормально работать при подключении друг к другу.

Овен ТРМ 32

Если нужно подобрать вариант по более доступной цене — рекомендуется обратить внимание на контроллер отопления Овен ТРМ 32. Этот отечественный продукт по своему функционалу ничем не уступает зарубежным аналогам. Примечательно, что с его помощью можно контролировать не только отопление, но и ГВС по нескольким параметрам.

Следует сразу предупредить, что блок контроллера для систем отопления и ГВС ТРМ 32 более массивный, чем аналогичный Honeywell. Поэтому нужно заранее продумать место его установки. В дополнении к нему производитель предлагает выносную панель.

Что же касается функциональности, то помимо стандартных возможностей следует отметить такие особенности контроллера для отопления и ГВС этого типа:

• Автоматическое поддержание температуры воды в контуре ГВС;
• Используя ПИД-регуляторы, обеспечивается высокая точность температуры теплоносителя;
• Встроенная защита отопления от обратного движения воды;
• Наличие режима день/ночь. В особенности эта функция актуальна для двухтарифных счетчиков электроэнергии

Но наиболее интересным для потребителя является стоимость контроллер для отопления Овен. Цена базовой модели без дополнительного оборудования составляет 8-10 тыс. рублей.

Можно ли самостоятельно установить контроллер систем управления отоплением и котлами? Несмотря на кажущуюся сложность, в инструкции для каждой модели подробно описано к каким клеммам следует подключать компоненты отопления. Если внимательно изучить техническую документацию контроллера и котла – можно выполнить монтаж автоматики самостоятельно.

С примером установки контроллера можно ознакомиться в видеоматериале.

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.

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.

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.

Современные газовые котлы устроены так, что вмешательство человека в их работу почти не требуется: они могут самостоятельно включаться, выключаться и даже корректировать величину пламени горелок. Впрочем, все зависит от продвинутости конкретной модели. Какой должна быть система управления котлом, чтобы принимать в ней минимальное участие?

• 1 из 1

На фото:

Основные компоненты системы автоматики управления котлом

Блок управления, датчики и устройства. Газовые котлы отопления управляются группой устройств, которые корректируют режимы работы котла, а также обеспечивают автоматический розжиг горелки. Основа системы — блок управления (контроллер), который получает и обрабатывает информацию от первичных датчиков, а также отдает команды исполнительным устройствам.

Почему пламя горелки становится то сильнее, то слабее? Если датчик температуры теплоносителя регистрирует значительный - в несколько десятков градусов - температурный перепад на входе и на выходе из теплообменника, это говорит о том, что происходит интенсивный отбор тепла от отопительных приборов. Проще говоря, в доме холодно, и эту ситуацию надо исправить как можно быстрее. И контроллер выводит горелку на максимальную мощность. Если же разница составляет всего несколько градусов или вовсе отсутствует, блок управления делает вывод, что отбор тепла минимальный или не происходит, то есть в доме установилась комфортная температура. Тогда горелка переводится на минимальную мощность, а то и отключается. Это делается не только ради экономии топлива, но и во избежание перегрева жидкости в системе.

На фото: датчик температуры теплоносителя от фабрики Baxi.

Первичные датчики

Их задача — сигнализировать о параметрах работы котла. Иными словами, датчики передают показатели на блок управления, который и принимает решение о необходимости того или иного действия. Сразу уточним, что не каждый котел отопительный газовый имеет в стандартном комплекте поставки все из перечисленных ниже датчиков. Их наличие зависит от модели.

• Датчик температуры теплоносителя. Помогает контроллеру регулировать пламя горелки. Как правило, котел отопительный газовый имеет два таких датчика: один контролирует температуру жидкости на выходе из теплообменника, другой сигнализирует о том, насколько охладился теплоноситель в обратной трубе («обратке») после прохождения через все отопительные приборы в доме. Полученная разница температур (ΔТ) позволяет контроллеру отдать команду об увеличении или уменьшении интенсивности работы газовой горелки, вплоть до отключения котла.

• Датчик пламени. Полное название этого устройства — «датчик наличия пламени на горелке» четко объясняет его предназначение. Если факел угаснет, датчик подаст сигнал и контроллер предпримет действия для повторного розжига или, в случае возникшей неисправности, полностью отключит котел.

Как работает датчик пламени в продвинутых моделях? Если котел отпительный газовый имеет более сложный контроллер, то датчик пламени помогает бороться с такими нарушениями, как «отрыв» и «проскок» пламени. В обоих случаях факел имеет неправильное положение, это ведет к неравномерности прогрева, из-за чего теплообменник выходит из строя. Отрыв пламени — это явление, при котором горение топлива происходит не на горелке, а на некотором расстоянии от нее; виной тому избыточное давление газа. Недостаточное же давление приводит к проскоку: факел «уходит» в трубу, и топливо сгорает еще до горелки, что может повредить газопровод.

• Анализатор отходящих газов. Он контролирует состав атмосферы в дымоходе: отклонение смеси газа и воздуха от нормы приводит к образованию свободного углерода (сажи) и водорода, наличие которых и фиксируется анализатором. На основании его показаний контроллер меняет параметры приготовления смеси, как правило, за счет увеличения или уменьшения подачи газа. Этот датчик, как правило, имеют продвинутые газовые котлы отопления .

Исполнительные устройства

• Запальное устройство . Служит для поджигания газа при запуске котла. Здесь очевидна аналогия с зажигалкой для газовой плиты: открывается газ, подается искра, и — загорается огонь. Однако газовые котлы отопления устроены сложнее: искра, вырабатываемая запальным устройством, разжигает так называемое пилотное пламя на небольшой запальной горелке, которая потребляет малое количество газа и работает в непрерывном режиме. Именно она и обеспечивает как первичный, так и повторный — в случае затухания основного факела — розжиг рабочей горелки котла.
• Регулятор давления. Управляет интенсивностью подачи газа к горелке. Вторая задача этого устройства — защита оборудования от резких перепадов давления в газовой магистрали, которые могут привести к отрыву или проскоку пламени на горелке, но эта функция уже относится к .

В статье использованы изображения: buderus.ru , baxi.ru

Комментировать в FB Комментировать в VK