Senzory pro plynové kotle: typy, princip činnosti, charakteristiky

Moderní plynový kotel je složité inženýrské zařízení používané k ohřevu vody a vytápění obytných prostor. Ke kontrole a propojení činnosti všech jeho mechanismů pomáhají speciální senzory pro plynové kotle. Vyplatí se seznámit s jejich principem fungování. Souhlasíte?

Právě díky senzorům jsou dodržovány klíčové principy provozu plynového zařízení – zajišťuje se bezpečnost a automatizace práce. V námi předloženém článku jsou podrobně popsány všechny druhy těchto kompaktních přístrojů a zvláštnosti jejich instalace. S ohledem na naše rady budete moci bezchybně vybavit kotel.

Základní druhy senzorů

Hlavní princip činnosti všech senzorů je přeměna signálu a interpretace výsledku pro rychlé informování uživatele o změnách v provozu plynového kotle.

Plynové zařízení je vybaveno sadou přídavného zařízení, díky kterému lze naprogramovat jeho provoz v určitém režimu.

Kompaktní senzor přehřátí prodlužuje životnost plynového kotle a zabraňuje jeho poškození v důsledku vysoké teploty vody

Klíčové senzory odpovídající za bezpečnost zařízení:

• tahu;
• teploty (venkovní a vnitřní);
• plamene;
• senzory tlaku (presostat);
• přehřátí.

Podívejme se na vlastnosti a zvláštnosti provozu každého z nich.

Pro určení síly tahu v zařízení se používá senzor tahu nebo termorelé pro plynový kotel, který také odpovídá za správné spalování plynu.

Díky tomuto malému senzoru tahu se oxid uhelnatý nedostane do místnosti, ale bude odveden komínem ven

Tah je nezbytný k odstranění oxidu uhelnatého z kotle. Normální tah „odvádí“ spaliny z místnosti, nikoli do ní, slabý tah může způsobit zhasnutí kotle a následně havárii.

Nejčastěji se tyto senzory instalují do odsavače kouře. V případě poruchy senzoru proniká kouř ze spalin do místnosti a ohrožuje bezpečnost života.

Typ senzoru závisí na druhu kotle, ke kterému jej chcete připojit. První druh – kotle s přirozeným tahem, druhý – s nuceným tahem.

Na schématu je názorně znázorněn rozdíl v činnosti otevřené a uzavřené spalovací komory u plynových kotlů a také v uspořádání komína

U zařízení s přirozeným tahem je spalovací komora otevřená. Při normálním provozu odchází oxid uhelnatý komínem a bezpečnostní termostat hlídá přítomnost tahu a teplotu spalin. V těchto kotlích se používá snímač ve formě kovové destičky s připojeným kontaktem.

Princip jeho činnosti spočívá v odeslání signálu ventilu, který v potřebném okamžiku uzavře přívod plynu k hořáku. Uvnitř termorelé je umístěn kovový pásek reagující na změnu teploty.

Termorelé se nastavuje na určitou teplotu podle paliva v kotli. Pokud se používá zemní plyn, teplotní rozsah je od +75 °C do +950 °C, v případě zkapalněného plynu +75–+1500 °C.

Dojde-li k poruše při odvodu oxidu uhelnatého (komínem ven), jinými slovy dojde k narušení síly tahu, zařízení zareaguje. Když k tomu dojde, teplota uvnitř přístroje se zvýší, kov se roztáhne, snímač zareaguje a kotel se ochladí.

Majitelům plynových zařízení s přirozeným tahem by měli věnovat pozornost pojmu „zpětný tah“. Jednoduše řečeno jde o proces, při kterém oxid uhelnatý vstupuje do místnosti, místo aby byl odváděn komínem.

K poruše dochází při kolísání teplot, nesprávné instalaci komína nebo jeho ucpání, také mohou ovlivnit nepřesné výpočty rozměrů komína. Bez ohledu na příčinu vzniku zpětného tahu je nutné jej okamžitě odstranit, aby nedošlo k otravě oxidem uhelnatým.

Silný zpětný tah v akci. Může způsobit otravu obyvatel bytu nebo domu kvůli velkému množství oxidu uhelnatého v místnosti.

V zařízeních s nuceným tahem je instalována uzavřená spalovací komora a plyn je odváděn pomocí turbínového ventilátoru. Zde se používá snímač-pneumorele, provedený jako membrána.

Při normálním tahu se membrána mírně deformuje působením spalin. Když je proudění příliš slabé a membrána zůstává bez pohybu, kontakty se rozpojí a plynový ventil se uzavře. Tento snímač kontroluje jak činnost ventilátoru, tak rychlost spalin.

Pokud máte pochybnosti o činnosti zařízení přerušujícího přívod plynu v případě jeho úniku, je vhodné vedle plynového zařízení nainstalovat snímač oxidu uhelnatého. Jeho instalace je důrazně doporučena, ale není povinná.

Příčiny aktivace snímače tahu: chyby při instalaci kotle nebo komína, ucpání komína nebo zastavení ventilátoru (pouze u zařízení s nuceným tahem).

Princip činnosti a uspořádání systému automatizace provozu plynového kotle jsou podrobně popsány v následujícím článku, který doporučujeme k přečtení.

Princip činnosti presostatu

Presostat neboli tlakový snímač chrání kotel před přehřátím při náhlé změně tlaku plynu nebo snížení průtoku vody.

Instalace presostatu chrání plynové zařízení před náhlými nebo příliš velkými tlakovými skoky a v případě potřeby odpojí plynový spotřebič.

Vizuálně se jedná o standardní elektrický senzor nebo relé, ve většině případů se dvěma elektrickými korekčními okruhy. Právě tyto okruhy určují dva klíčové režimy provozu zařízení:

• 1. režim předpokládá normální tlak, během kterého termostatická membrána senzoru nemění své umístění a sepne první skupina kontaktů. Kotel pracuje v běžném režimu díky průchodu proudu tímto okruhem. Také je vždy spojen s celkovým okruhem jednotky.
• 2. režim se aktivuje při odchylce nějakého parametru systému od normy. Uvnitř relé se posune a prohne termostatická membrána. První okruh regulátoru se díky membráně rozpojí a druhý se sepne. Kotelní zařízení zastaví správný provoz. Funkce pohotovostního režimu, který informuje uživatele kotle o poruše, se aktivuje pomocí sekundárního okruhu senzoru.

Senzor se spouští i při sebemenším zvýšení teploty ve spalovací komoře. Sleduje minimální/maximální hodnotu tlaku a také zaznamenává začátek kondenzace vlhkosti ve spalinách nebo přímo v samotném plynu.

Co kontroluje senzor přehřátí?

Čidlo přehřátí je malé zařízení, které chrání plynový kotel před varem, ke kterému může dojít při zvýšení teploty nad +100 °C. Když je dosaženo mezní teploty v topném okruhu, čidlo přehřátí rozpojí kontakty a vypne plynový spotřebič.

Speciální čidlo NTC (zkratka znamená „pozitivní teplotní koeficient“) – je ponorné zařízení, které kontroluje teplotu uvnitř plynového kotle.

Základ zařízení tvoří buď termistory, nebo biometrické desky, někdy to mohou být pracovní čidla NTC.

Příčiny přehřátí plynového kotle a možnosti jejich odstranění:

1. Nedostatek cirkulace v topném okruhu z důvodu ucpání filtrů. Je nutné opatrně vyčistit všechny filtry, propláchnout je nebo v případě potřeby vyměnit za nové.
2. Provzdušnění topného okruhu. Zbavit se ho lze jednoduše odstraněním vzduchu.
3. Ucpal se průtok kvůli silné vrstvě vodního kamene, přitom je slyšet, jako by kotel „klepal“ nebo vydával rány. Nadbytek se v zařízení odstraní pomocí speciálních chemických prostředků nebo kyselin.
4. Během spouštění kotle jsou slyšet zvuky hluku a zařízení může vydávat chybu „nedostatečná cirkulace“. Podobná situace je možná při startu kotle po jeho dlouhodobém odstavení a bez předchozího provětrání ventilačního systému. Příčinou může být ucpání v čerpadle z důvodu nečinnosti. Je třeba čerpadlo rozebrat a důkladně propláchnout, poté znovu spustit.
5. Místo instalace zařízení bylo zvoleno nesprávně. V takovém případě, pokud je v místnosti zvýšená vlhkost vzduchu nebo nízká teplota, kov, ze kterého je kotel vyroben, začne rychle chátrat.

Při jakékoli příčině přehřátí je nutné ji okamžitě odstranit, aby se zabránilo poruše kotle nebo výbuchu. Uživatel se může přehřátí zbavit jak samostatně, tak za pomoci služeb zkušeného mistra.

Venkovní a vnitřní teplotní senzory

Hlavním úkolem teplotního čidla pro plynový kotel je kontrola teploty a včasné informování o jejích změnách. Moderní reakční zařízení fungují na principu elektrického odporu, který umožňuje zaznamenávat provozní údaje.

Podle způsobu přenosu informace se teplotní čidla dělí:

• drátová (spojují se s kontrolérem pomocí kabelu);
• bezdrátová (pro přenos signálu se používá bezdrátová radiová komunikace, tyto modely se skládají ze 2 částí).

Podle typu řízení se dělí na jednoduché (udržují teplotu v místnosti) a programovatelné (obsahují mnoho funkcí, které umožňují ovlivňovat tepelný režim v domě).

Složité programovatelné teplotní čidlo je vhodné umístit v místnosti a pomocí několika tlačítek regulovat teplotní režim

V některých modelech čidel je vestavěný termostat, který umožňuje kontrolovat úroveň vlhkosti v místnosti. K dispozici je také funkce snížení/zvýšení vlhkosti.

Podle způsobu umístění se rozlišují následující přístroje:

• příložné – připevňují se na trubky topného okruhu;
• ponorná – jsou v trvalém kontaktu s topným médiem.

Přičemž pokojová jsou umístěna přímo v místnosti a venkovní se instalují venku a reagují na změny teploty za oknem.

První dva typy se používají pro topné médium, tj. pro boiler, a druhé dva pro kontrolu teploty vzduchu. Příložné se montují na vnější povrch potrubí pomocí speciální pásky nebo objímky.

Pomocí jednoduchého příložného teplotního čidla bude uživatel schopen bez potíží nastavit komfortní teplotní parametry, které bude kotel udržovat

Ponorná čidla ohřevu vody pro kotel se umísťují pouze na speciální místa uvnitř zařízení v bezprostřední blízkosti topného média.

Reakčním prvkem pro měření stupně teploty může být elektrický převodník (termočlánek, odporový teploměr), předem nastavený na určitý rozsah. Takové přístroje mohou být s displejem, u některých modelů je předem zabudována možnost kalibrace.

Venkovní teplotní čidlo umožňuje kotli pracovat pouze podle potřeby, ne neustále. To prodlužuje životnost plynového kotle a zvyšuje spotřebu samotného plynu. Při jeho instalaci je třeba předem zajistit ochranu proti mechanickým a povětrnostním vlivům (vlhkost, mráz).

Součástí sady venkovního zařízení jsou:

• samotné čidlo;
• svorky pro upnutí elektrického kabelu;
• kabelová spojka;
• plastové pouzdro, ve kterém budou umístěny všechny součásti zařízení.

Při změnách venkovní teploty čidlo plynového kotle spouští program závislý na počasí, který upravuje teplotní režim ohřevu vody pro topení.

Venkovní teplotní čidlo se připevňuje na vnější stěnu místnosti. Při jeho výběru je třeba předem zkontrolovat ochranné mechanismy zařízení.

Pokojové čidlo reaguje na změnu teploty v místnosti, poté odešle informaci automatice, která řídí kotel. Ta pak vydá signál ke snížení nebo zvýšení výkonu ohřevu topného okruhu.

Princip fungování spočívá v tom, že uživatel musí nejprve nastavit požadovanou teplotu v místnosti a zařízení pak samo bude regulovat plynové zařízení.

Kotel bude zapnutý pouze tehdy, pokud je teplota vzduchu ve vytápěné místnosti nižší než dříve nastavená. Tímto způsobem snížíte měsíční účet za plyn přibližně o třetinu.

Pokojové teplotní čidlo vám umožní nastavit hranice komfortního teplotního režimu a zařízení je pak bude trvale udržovat.

Při výběru teplotního čidla věnujte zvláštní pozornost rozsahu teplot. Optimální variantou je od –10 °C do +70 °C. Zohledněte také prahovou teplotu. Existují modely, které reagují na pokles teploty o 1/4 stupně.

To není příliš pohodlné, protože kotel se bude často vypínat. Většina však reaguje při změně teploty o 0,5 nebo 1 stupeň.

Rozměry samotného zařízení jsou většinou malé: 2×3 cm. U drátových modelů musí být délka kabelu minimálně 5 m. Pokud bude použito bezdrátové připojení, nezapomeňte otestovat rádiový signál.

Pravidla a nuance nastavení automatiky plynového topného zařízení jsou podrobně popsána v článku, jehož materiál je zcela věnován této problematice.

Senzor plamene – spolehlivá ochrana vašeho kotle

Jedním z klíčových garantů bezpečného provozu plynového kotle je čidlo plamene. Jeho hlavním úkolem je co nejrychleji vyslat signál o zhasnutí plamene na hořáku do systému automatiky pro uzavření plynu, aby se zabránilo jeho úniku a výbuchu celého zařízení. Toto čidlo by také mělo informovat regulátor o kvalitě spalování plynu, o přítomnosti plamene a o intenzitě hoření.

Druhy čidel plamene

Závisejí na metodě kontroly plamene při provozu plynového kotle. Kontrola může být přímá nebo nepřímá. Termometrická, fotoelektrická, ultrazvuková, ionizační metoda patří mezi přímé metody.

Za nepřímou kontrolu se považuje kontrola tvorby oxidu uhelnatého v topeništi, tlaku paliva v potrubí, kterým je přiváděno, a síly tlaku nebo jeho kolísání před hořákem. Patří sem také kontrola nevyčerpatelného zdroje zapálení.

Snímač založený na termoelektrické metodě kontroly zahrnuje termočlánek (který obsahuje snímač a elektromagnetický ventil). Termočlánek je umístěn v bezprostřední blízkosti hořáku kotle a elektromagnetický ventil je namontován na plynovodu, kterým je přiváděn plyn do zapalovaného hořáku.

Připojení snímače plamene vám umožňuje používat plynový kotel nebo ohřívač vody v domácnosti, aniž byste se museli obávat o svůj vlastní život.

V mnoha moderních zařízeních jsou instalovány ionizační snímače plamene. Jejich princip činnosti spočívá v tom, že při hoření plamene vzniká mezi tělesem a elektrodou snímače ionizační proud. Ten vzniká v důsledku přitahování iontů. Pokud takový proud chybí, je to signálem k zastavení přívodu plynu.

Pokud při hoření plamene zapalovače vznikne potřebné množství volných elektronů a záporných iontů, automatika aktivuje klíčové zařízení, které povoluje činnost hlavního hořáku.

Upozorňujeme, že správná činnost ionizačního snímače je možná pouze při přesném fázovém připojení topného kotle k elektrické síti.

Právě tento mechanismus je mnohem účinnější než ostatní v případě spalování plynu, protože plyn vlastně neprodukuje světlo, a proto fotobuňka nereaguje vždy. Infračervené záření přetrvává ještě nějakou dobu, která může být dostatečná pro nahromadění velkého množství plynu, což automaticky činí infračervený snímač plamene méně bezpečným.

Ionizační snímač se montuje dovnitř samotného kotle. Zabraňuje nehodám na plynovém zařízení a chrání život a majetek vlastníků domu nebo bytu.

Fotodetektory kontrolují plamen hlavního hořáku, ale nepoužívají se pro diagnostiku plamene zapalovače kvůli nedostatečné velikosti jeho plamene. Tyto snímače se dělí podle jejich reakce na vlnovou délku světelného toku: některé reagují na viditelné a infračervené spektrum světelného toku z hořícího plamene, jiné „vidí“ pouze jeho ultrafialovou složku.

Pro správnou činnost musí mít fotodetektory „přímý kontakt“ s plamenem hořáku, proto se montují do bezprostřední blízkosti hořáku. Instalují se na straně hořáku pod úhlem 20–30° k jeho ose. Kvůli tomu jsou fotodetektory náchylné k přehřívání tepelným zářením od stěn jednotky a ohřevu přes pozorovací okno.

Aby byl fotosenzor chráněn před přehřátím, používají se žáruvzdorná křemenná skla a nucené chlazení, které je zajišťováno buď stlačeným vzduchem o sníženém tlaku, nebo vzduchem produkovaným ventilátorem.

Senzor plamene může reagovat, když je narušen klíčový poměr plynu a vzduchu nebo dojde k znečištění zapalovacího zařízení či ventilu. Pokud se senzor plamene z nějakého důvodu porouchá, je třeba jej okamžitě vyměnit. Tím zachováte život a zdraví sobě i své rodině.

Vybavení plynového topného zařízení kompletní sadou bezpečnostních senzorů a automatizačních zařízení nevylučuje potřebu pravidelné údržby. O tom, jak probíhají technické prohlídky a opravy plynových agregátů, je podrobně popsáno v námi doporučeném článku.

Závěry a užitečné video k tématu

Ještě více zajímavých informací o senzorech pro kotle – v níže uvedených videích.

O různých typech kotlů a vhodných senzorech k nim. Na příkladu je ukázána instalace senzoru tahu.

Autor na příkladu podrobně vypráví o senzorech tahu a teploty: umístění, principy fungování a užitečné nuance.

Je demonstrována kompletní krok za krokem kontrola senzoru plamene v domácích podmínkách, zvláštnosti jeho fungování.

Senzory, pokud nejsou součástí výbavy kotle, by měly být vybírány od stejného výrobce jako plynový spotřebič. Porucha kteréhokoli z nich hrozí nehodou nebo poruchou kotle, a proto vyžaduje okamžitý zásah.

Všechny popsané senzory se používají k jednomu účelu – chránit uživatele plynového kotle před nehodami a životu nebezpečnými situacemi. Nákup každého z nich je investicí do bezpečnosti zařízení, bydlení a lidského života.

Chcete vyprávět, jak jste vybírali senzory pro vlastní plynové zařízení? Máte užitečné údaje, které nejsou v článku uvedeny? Pište prosím komentáře, sdílejte názory a informace, vkládejte fotografie k tématu článku do níže uvedeného bloku.