Как известно, отопительные процессы требуют постоянного контроля: в них участвуют теплоноситель, который нагревается до высокой температуры и под давлением циркулирует по трубам, а также различные виды горючего с их индивидуальными физико-химическими свойствами. Неуправляемая система теплоснабжения может стать источником опасности. Основным ее фактором является топливо, то есть горючие вещества, сжигаемые с целью получения тепла. В соответствии с физическим состоянием топливо разделяют на твердое, жидкое и газообразное. К твердым его видам относят древесину, торф, горючие сланцы, каменный уголь. К жидким в основном - сырую нефть, различные нефтепродукты и мазут. К газообразным - природный, а также различные промышленные газы: доменный, коксовый, генераторный и пр. Под каждый вид топлива созданы специализированные теплогенераторы (котлы) для систем индивидуального отопления. Статистические данные свидетельствуют о том, что из общего количества эксплуатируемых в России котлов около половины действуют на газе, еще треть - на дизельном топливе, порядка 10% - электрические и не более 5% - твердотопливные. Принимая во внимание тот факт, что большинство из них работает на газе, а также что это наиболее перспективный вид горючего, рассмотрим состав и назначение управляющей автоматики современных газовых теплогенераторов. Именно она обеспечивает их безопасную и безаварийную работу. Также в этом материале мы уделим внимание требованиям к индивидуальным системам отопления, функционирующим на газовом оборудовании. Потенциальные источники опасности при эксплуатации Природный газ в силу своей доступности и относительно низкой стоимости наиболее предпочтителен для индивидуального отопления, поскольку обладает чрезвычайно высокими потребительскими качествами. Но физико-химические свойства этого топлива требуют внимательного отношения к организации топочного процесса. Взрывы бытового газа, отравление им или продуктами его сгорания из-за превышения допустимых концентраций в закрытых помещениях - все это реальные опасности, приносящие много бед. Проблему обеспечения безопасного функционирования газового котла следует рассматривать в рамках эксплуатации индивидуальной системы отопления в целом. В ее состав, помимо теплогенератора, входят: трубопроводы, насосы, запорно-регулировочные устройства, средства автоматики и контроля, включая топочное помещение. Эти элементы прямо или косвенно обеспечивают оптимальные условия надежной и безаварийной работы оборудования. Необходимо сознавать, что газовый котел - не только сложный с инженерной точки зрения прибор, но и источник потенциальной опасности (см. табл.1), нуждающийся во всесторонней, многоступенчатой защите со стороны автоматики и структурных элементов отопительной системы, организационно представляющих его систему безопасности. Естественно, что к такой автоматике предъявляются особые и весьма строгие требования. Табл.1 Причины и следствия аварийных ситуаций при эксплуатации газовых котлов. Основные способы их предупреждения. Вероятные источники опасности Причины Следствия Способы защиты Топливо (газ) (доступ в помещение) Отсутствие пламени горелки в результате: •снижения давления газа в газопроводе ниже допустимого; •отсутствия тяги в дымоходе •остановка котла и размерзание системы отопления; •отравление газом; •взрыв/пожар Оснащение котла: •датчиком контроля наличия пламени; •датчиком контроля тяги; Наличие газоанализатора Теплоноситель (нагретый до высокой Т. Повышенное его давление) •блокировка циркуляционного насоса; •отсутствие приборов терморегули- рования; •отложение солей жесткости на внутренних поверхностях теплообменника; •воздушные пробки •течь в местах сочленения труб; •прогорание теплообменника; •разрыв теплообменника Наличие в системе отопления: - расширительного бака; - предохранительного клапана; - воздушного клапана; - использование «умягченной воды» или специального бытового антифриза - Наличие в котле датчика перегрева теплообменника. Пользователь •нарушение требований нормативных документов при проектировании и строительстве топочного помещения; •несоблюдение мер безопасности при эксплуатации котла; •невыполнение правил содержания топочного помещения •выход из строя системы отопления в целом; •пожар; •травмы разной степени тяжести •знание и выполнение мер безопасности при эксплуатации котлов; •оснащение необходимой котельной автоматикой; •своевременное обслуживание котла, дымохода, конденсатосбор-ника; •промывка системы отопления с заменой теплоносителя Подобные системы представлены автоматикой защиты, а также структурными элементами: расширительным баком, предохранительным клапаном, воздушным клапаном, датчиком на содержание оксида углерода, датчиком на содержание природного газа и др., служащими для обеспечения оптимальных условий функционирования теплогенератора (без их наличия «умная» котловая автоматика блокирует его работу). В процессе эксплуатации котла наиболее опасным является самопроизвольное затухание горелки и, как следствие, поступление газа в помещение (аналогичная ситуация - потухшая конфорка газовой плиты при открытом вентиле). Вероятными причинами затухания могут быть: - падение давления газа в сети ниже допустимого (или кратковременное прекращение подачи газа); - отсутствие тяги в дымоходе; - отключение питающего напряжения; - погасание запальника. Такие ситуации требуют немедленного прекращения подачи газа к горелке. В современных отопительных котлах эту функцию призван выполнять целый ряд автоматов: датчик контроля наличия пламени, датчик контроля тяги, устройство блокировки котла при отключении газа (снижении давления ниже допустимого), устройство отключения котла при пропадании электропитания, устройство отключения котла при снижении объема теплоносителя. Все они входят в систему безопасности котла. Принципы действия основных систем обеспечения безопасности Минимальный набор автоматики должен обеспечить индикацию наличия пламени, тяги в дымоходе и выключение котла при любой аварийной ситуации. Поскольку основным способом обеспечения безопасности является контроль пламени, следует рассмотреть его более подробно. Принцип работы такой автоматики может быть различным. В простейшем виде он осуществляется следующим образом. После открытия клапана подачи газа с помощью пьезозажигания запускается запальная горелка (в современных котлах эта функция выполняется с помощью одной кнопки). При розжиге запальника основная горелка автоматически заблокирована. Дальнейшее управление газовым клапаном осуществляется либо за счет напряжения, возникающего при нагреве термопары, постоянно находящейся в пламени запальной горелки котла, либо за счет нагрева дополнительного термогенератора (более мощный источник энергии, чем термопара) от пламени основной горелки. И в том, и в другом случаях выработанное этими устройствами напряжение передается на катушку электромагнитного газового клапана. Напряжение, выработанное термопарой (термогенератором), удерживает клапан в открытом состоянии, обеспечивая таким образом поступление газа на запальную и основную горелки. Как только напряжение исчезает (гаснет запальная горелка), клапан немедленно перекрывает подачу газа. Напряжение, вырабатываемое термогенератором, позволяет регулировать подачу газа, увеличивая или уменьшая температуру теплоносителя. Сегодня в большинстве современных котлов (например, ARISTON АСО или MICROGENUS PLUS) применяется иная, еще более чувствительная система - ионизационная. Принцип ее работы основан на электропроводных свойствах пламени. На нем же построена и система розжига горелки. Для предотвращения опасности перегрева система отопления оснащается датчиком давления теплоносителя (обязателен к установке в системах с принудительной циркуляцией). Он контролирует работу циркуляционного насоса и отключает котел в случае его блокирования. Затухание горелки может стать причиной другого негативного явления. Остановки котла, особенно в зимний период времени, грозят размораживанием водяного контура теплогенератора и системы отопления в целом. Избежать этого отрицательного явления поможет автоматика защиты от замерзания, которая в случае падения температуры теплоносителя ниже +5°С самостоятельно разжигает котел и отключает его только после того, как температура достигнет +15°С. Расширительный бак вступает в работу, когда нагретый в отопительной системе теплоноситель увеличивается в объеме. Без этого важного элемента могут потечь трубы и даже лопнуть обечайка котла. Бачок открытого типа устанавливают, как правило, на чердаке и утепляют. Более современные расширительные устройства закрытого типа, выполненные в виде капсулы шарообразной или овальной формы, могут размещаться рядом с теплогенератором. Такой бак разделен внутри герметичной мембраной на две части - воздушную и жидкостную. При увеличении объема теплоносителя в системе отопления мембрана растягивается в сторону воздушной части (воздух сжимается), позволяя жидкости занять освободившееся пространство. При снижении температуры уровень воды в системе восстанавливается, воздух выдавливает излишки теплоносителя назад в систему, и мембрана занимает первоначальное положение. Бачок закрытого типа обладает рядом преимуществ по отношению к «открытым» аналогам: в нем не происходит соприкосновения теплоносителя с воздухом, жидкость не испаряется и не окисляется кислородом (продукты взаимодействия не разъедают внутреннюю поверхность теплообменника, трубопроводов и радиаторов), кроме того, такой бак можно разместить в любой точке системы. Перед запуском котла полагается стравливать скопившийся или попавший при заполнении системы отопления теплоносителем воздух, однако в процессе нагрева он появляется вновь (растворимость газа в жидкости с ростом температуры падает). Образовавшиеся пузырьки создают воздушную пробку, которая мешает прохождению жидкости по трубам и радиаторам, препятствуя циркуляции теплоносителя. Наличие воздушного клапана позволяет автоматически выводить воздух из системы (клапан может устанавливаться отдельно или присутствовать в конструкции циркуляционного насоса). Требования нормативных документов по оборудованию котельных и безопасной эксплуатации котлов Сегодня, по действующим строительным нормам, в помещении, оснащенном котлом, рекомендуется устанавливать газоанализатор, предупреждающий об утечке, и аварийный электроклапан для экстренного отключения подачи газа. В домах, где применяется поквартирное отопление, эти требования являются обязательными для каждой квартиры. Кроме того, все оборудование подлежит ежегодному обслуживанию специалистами сервиса, что позволяет снизить риск нештатных ситуаций до минимума. При выборе места для котла (на этапе проектирования) следует руководствоваться требованиями СниП II-35-76 «Котельные установки» и сводом Правил по проектированию СП 41-104-2000, которые предусматривают четкие нормы обустройства таких систем: - площадь помещения - не менее 4 м² на один котел; - высота потолков - не менее 2,5 м; - внешняя дверь - шириной не менее 80 см; - окно естественного освещения (на каждые 10 м³ помещения - 0,3 м² окна); - отверстие для притока наружного воздуха - не менее 8 см² на 1 кВт номинальной мощности котла, или 30 см² на 1 кВт - в случае притока воздуха изнутри здания; - при проектировании и строительстве дымоходов для обеспечения достаточной тяги и отсутствия задувания (возникновения обратной тяги) целесообразно выводить верхний срез дымохода выше конька крыши. В любом случае верхний срез дымохода должен быть не ниже условной поверхности обратного конуса 1:3; - дымоход (или дымоходы - при установке двух котлов) должен иметь сечение, соответствующее устанавливаемому оборудованию (для котла с открытой камерой сгорания, до 30 кВт достаточно трубы диаметром 130 мм, для 40 кВт - 170 мм). В любом случае площадь сечения дымохода не должна быть меньше площади выходного сечения дымохода котла; - в каждом дымоходе должно быть ревизионное отверстие, расположенное ниже входного отверстия дымохода не менее чем на 25 см; - канал естественной вентиляции в верхней части помещения; - введенные прямая и обратная трубы системы отопления; - ввод трубопровода холодного водоснабжения; - введенная труба внутренней разводки горячей (бытовой воды); - канализационный сток; - источник электропитания, размещенный на отдельном АЗС (автомате защиты сети) вводного щитка 220В, 20А; - введенный проводник домового контура заземления. Следует иметь в виду, что полное сгорание газа возможно при определенном соотношении «воздух-топливо», поэтому одним из условий является наличие притока воздуха к камере сгорания котла. Поскольку необходимый для сгорания газа воздух берется в том же помещении, где и установлен котел (исключение - котлы с закрытой камерой сгорания), то оно должно обеспечивать приток воздуха снаружи в пределах 30 м³/час. Именно такое количество требуется для полного сгорания 2,5 м³/час газа, чтобы получить среднее значение тепловой мощности ≈20 000 ккал/час или 23,3 кВт. Владельцу необходимо знать, что при недостатке воздуха топливо не сгорает полностью и в результате образуется оксид углерода (СО, «угарный газ» - вещество без цвета и запаха). Пребывание человека в помещении с концентрацией СО 1% в течение 15 минут может привести к смертельному исходу. Кроме того, горение газа с недостатком воздуха повышает его потребление и, следовательно, затраты энергоносителя на нагрев. В данной ситуации владелец должен обеспечить беспрепятственный доступ воздуха в помещение с работающим котельным оборудованием. Как уже говорилось, потенциальным источником опасности могут стать неверные действия владельца при эксплуатации котельной. Требования мер безопасности достаточно просты, но обязательны для выполнения: - нельзя хранить в помещении, где установлен котел, взрывоопасные и легковоспламеняющиеся материалы (бензин, краски, растворители, бумага и т.д.); - при запахе газа закрыть кран Broen на вводе в котел и не производить каких-либо действий, способных вызвать воспламенение или искру (включать/выключать электроприборы или освещение); открыть окно и обеспечить приток воздуха в помещение; -не прислоняться и не прислонять предметы к корпусу работающего котла (минимальное расстояние - 20 см); - не допускать наличия препятствий на линии подачи воздуха к отопительному котлу; - периодически проверять давление воды в системе; - во избежание возникновения термических напряжений и повреждения теплообменника производить подпитку только охлажденного котла; - защитную крышку на смотровом окошке котла держать закрытой во избежание выхода отходящих газов; - не производить самостоятельных действий с датчиком тяги. Чему отдать предпочтение Очевидно, что в идеальном варианте современный котел индивидуальной системы отопления должен иметь следующий комплект устройств контроля и безопасности: - электронная система самодиагностики; - ионизационный контроль наличия пламени; - система защиты от блокировки насоса (включается каждые 24 часа); - защитный термостат от перегрева воды в первичном теплообменнике; - датчик тяги для контроля за безопасным удалением продуктов сгорания (пневмореле - для моделей с закрытой камерой сгорания, термостат - для моделей с открытой камерой); - прессостат в системе отопления (срабатывает при недостатке давления воды или при блокировке насоса); - предохранительный клапан в контуре отопления (3 атм.); - система защиты от замерзания в контуре отопления (срабатывает при понижении температуры теплоносителя до 5°С); - система снижения накипеобразования. Сегодня большинство мировых производителей котельного оборудования оснащают свою технику всеми вышеперечисленными устройствами. Например, газовые котлы ARISTON UNO, TХ, Genia Maxi, Microgenus Plus System снабжены электронным розжигом с ионизационным контролем пламени в режиме отопления и ГВС, электронным управлением, системами защиты циркуляционного насоса от блокировки, контролем за удалением продуктов сгорания и автоматической диагностикой, а также защитой от недостаточного давления в системе, замерзания и образования накипи. При дополнительном подключении к любому из этих теплогенераторов цифрового программатора Clima Manager у владельца появляется возможность не только дистанционно управлять процессом отопления, но и автоматически диагностировать узлы системы и определять неисправности с отображением информации на дисплее, что также повышает безопасность эксплуатации системы, а, следовательно, жилища в целом. Пресс-служба компании ARISTON