Sensori per caldaie a gas: tipi, principio di funzionamento, caratteristiche

La caldaia a gas moderna è un complesso apparecchio ingegneristico utilizzato per riscaldare acqua e ambienti abitativi. I sensori speciali per caldaie a gas aiutano a controllare e collegare il funzionamento di tutti i suoi meccanismi. Vale la pena comprendere il loro principio di funzionamento. È d'accordo?

Proprio grazie ai sensori vengono rispettati i principi chiave del funzionamento delle apparecchiature a gas – garantendo sicurezza e automazione del lavoro. Nell'articolo che vi presentiamo sono descritti in dettaglio tutti i tipi di questi dispositivi compatti e le caratteristiche della loro installazione. Seguendo i nostri consigli, potrete attrezzare perfettamente la caldaia.

Tipi principali di sensori

Il principio principale di funzionamento di tutti i sensori è la conversione del segnale e l'interpretazione del risultato per informare tempestivamente l'utente sui cambiamenti nel funzionamento della caldaia a gas.

Le apparecchiature a gas sono dotate di un kit di dispositivi aggiuntivi, grazie ai quali possono essere programmate per funzionare in una modalità specifica.

Il sensore di surriscaldamento compatto prolunga la vita utile della caldaia a gas e ne impedisce il danneggiamento a causa dell'alta temperatura dell'acqua

Sensori chiave che garantiscono la sicurezza dell'apparecchiatura:

• tiraggio;
• temperatura (esterno e interno);
• fiamma;
• pressione (pressostato);
• surriscaldamento.

Esaminiamo le caratteristiche e le peculiarità operative di ciascuno di essi.

Per determinare la forza di tiro nell'apparecchio, viene utilizzato un sensore di tiraggio o un termorelé per caldaia a gas, che è anche responsabile della corretta combustione del gas.

Grazie a questo piccolo sensore di tiraggio, il gas di scarico non entrerà nell'ambiente, ma verrà espulso attraverso la canna fumaria verso l'esterno

Il tiraggio è necessario per liberare la caldaia dal gas di scarico. Un tiraggio normale 'espelle' i prodotti della combustione dall'ambiente, non al suo interno; un tiraggio debole può provocare lo spegnimento del bruciatore e, di conseguenza, un incidente.

Molto spesso questi sensori vengono installati nel collettore dei fumi. In caso di guasto del sensore, il fumo dei prodotti della combustione penetra nell'ambiente e crea una minaccia per la sicurezza della vita.

Il tipo di sensore dipende dal tipo di caldaia a cui si desidera collegarlo. Il primo tipo – caldaie con tiraggio naturale, il secondo – con tiraggio forzato.

Nello schema è chiaramente illustrata la differenza di funzionamento tra le camere di combustione aperta e chiusa nelle caldaie a gas, nonché nella struttura del camino.

Nei dispositivi a tiraggio naturale, la camera di combustione è aperta. In condizioni normali, il gas di scarico esce attraverso il camino, mentre il termostato di sicurezza monitora la presenza del tiraggio e la temperatura dei gas di scarico. In tali caldaie viene utilizzato un sensore a forma di lamina metallica con un contatto ad essa fissato.

Il suo principio di funzionamento consiste nell'inviare un segnale alla valvola, che al momento opportuno interromperà il flusso di gas al bruciatore. All'interno del termorelé è presente una striscia metallica che reagisce alle variazioni di temperatura.

Il termorelé è regolato su una temperatura specifica in base al combustibile presente nella caldaia. Se si utilizza gas naturale, i limiti di temperatura sono da +75 °C a +950 °C, mentre nel caso di gas liquefatto – da +75 a +1500 °C.

Se si verifica un guasto nel processo di espulsione del gas di scarico (attraverso il camino verso l'esterno), in altre parole, viene meno la forza del tiraggio, il dispositivo si attiva. Quando ciò accade, la temperatura all'interno dell'apparecchio aumenta, il metallo si espande, il sensore scatta e la caldaia si raffredda.

I proprietari di apparecchi a gas a tiraggio naturale dovrebbero prestare attenzione al concetto di 'tiraggio inverso'. In parole semplici, è il processo in cui il gas di scarico entra nell'ambiente invece di essere espulso attraverso il camino.

Il guasto si verifica a causa di variazioni di temperatura, installazione errata del camino o suo intasamento, e possono influire anche calcoli imprecisi delle dimensioni del camino. Indipendentemente dalla causa del tiraggio inverso, è necessario eliminarlo immediatamente per evitare l'avvelenamento da gas di scarico.

Forte tiraggio inverso in azione. Può provocare l'avvelenamento degli abitanti dell'appartamento o della casa a causa dell'elevata quantità di gas di scarico nell'ambiente.

Nei dispositivi a tiraggio forzato è installata una camera di combustione chiusa e il gas viene espulso tramite una turbina-ventilatore. Qui viene utilizzato un sensore-pneumorele, realizzato a forma di membrana.

In condizioni di tiraggio normale, la membrana si deforma leggermente sotto la forza dei gas di scarico. Quando il flusso diventa troppo debole e la membrana rimane ferma, i contatti si separano e la valvola del gas si chiude. Questo sensore controlla sia il funzionamento del ventilatore sia la velocità dei prodotti della combustione.

Se ci sono dubbi sull'attivazione del dispositivo che interrompe l'erogazione del gas in caso di perdita, è consigliabile installare vicino all'apparecchiatura a gas un sensore di monossido di carbonio. La sua installazione è vivamente raccomandata, ma non obbligatoria.

Cause dell'attivazione del sensore di tiraggio: errori nell'installazione della caldaia o del camino, intasamento del camino o arresto del ventilatore (solo negli apparecchi a tiraggio forzato).

Il principio di funzionamento e la struttura del sistema di automazione della caldaia a gas sono descritti in dettaglio nel seguente articolo, che consigliamo di consultare.

Principio di funzionamento del pressostato

Il pressostato o sensore di pressione protegge la caldaia dal surriscaldamento durante un brusco cambiamento della pressione del gas o una riduzione del flusso dell'acqua.

L'installazione del pressostato protegge l'apparecchiatura a gas da bruschi o eccessivi sbalzi di pressione e, se necessario, spegnerà l'apparecchio a gas.

Visivamente, si tratta di un sensore o relè elettrico standard, nella maggior parte dei casi con due circuiti elettrici di regolazione. Sono proprio questi circuiti a determinare le due modalità operative chiave dell'apparecchio:

• Modalità 1 presuppone una pressione normale, durante la quale la membrana termostatica del sensore non cambia posizione e si chiude il primo gruppo di contatti. La caldaia funziona in modalità normale grazie al passaggio di corrente attraverso questo circuito. Inoltre, è sempre collegata al circuito generale dell'unità.
• Modalità 2 si attiva quando un parametro del sistema esce dalla norma. All'interno del relè, la membrana termostatica si sposta e si deforma. Il primo circuito del controllore si disconnette, grazie alla membrana, mentre il secondo si chiude. L'apparecchiatura della caldaia cessa di funzionare correttamente. Il funzionamento della modalità standby, che informa l'utente della caldaia di un guasto, viene attivato tramite il circuito secondario del sensore.

Il sensore si attiva anche in caso di minimo aumento della temperatura nella camera di combustione. Monitora il valore minimo/massimo della pressione e registra l'inizio della condensazione dell'umidità nei prodotti della combustione o direttamente nel gas stesso.

Cosa controlla il sensore di surriscaldamento?

Il sensore di surriscaldamento è un piccolo dispositivo che protegge la caldaia a gas dall'ebollizione, che può verificarsi quando la temperatura supera i +100 °C. Quando viene raggiunta la temperatura limite nel circuito di riscaldamento, il sensore di surriscaldamento disconnette i contatti e spegne l'apparecchio a gas.

Il sensore speciale NTC (l'acronimo significa 'coefficiente di temperatura positivo') è un dispositivo a immersione che controlla la temperatura all'interno della caldaia a gas.

La base del dispositivo è costituita da termoresistenze o da piastre biometriche, a volte possono essere sensori NTC funzionanti.

Cause del surriscaldamento della caldaia a gas e possibili soluzioni:

1. Mancanza di circolazione nel circuito di riscaldamento a causa dell'ostruzione dei filtri. È necessario pulire accuratamente tutti i filtri, risciacquarli o, se necessario, sostituirli con altri nuovi.
2. Presenza d'aria nel circuito di riscaldamento. Per eliminarla, è sufficiente rimuovere l'aria.
3. Il flusso si è ostruito a causa di uno spesso strato di calcare; si sente come se la caldaia 'batta' o emetta scoppi. Si rimuove l'eccesso nell'apparecchio con l'aiuto di prodotti chimici speciali o acidi.
4. Durante l'avvio della caldaia si sentono rumori e il dispositivo può visualizzare l'errore «circolazione insufficiente». Questa situazione è possibile all'avvio della caldaia, dopo un lungo periodo di inattività e senza un precedente funzionamento del sistema di ventilazione. La causa potrebbe essere un'ostruzione nella pompa dovuta all'inattività. È necessario smontare la pompa e lavarla accuratamente, quindi ripetere l'avvio.
5. La posizione di installazione dell'apparecchiatura è stata scelta in modo errato. In tal caso, se nell'ambiente l'umidità dell'aria è elevata o la temperatura è bassa, il metallo di cui è composta la caldaia inizierà a deteriorarsi rapidamente.

Qualunque sia la causa del surriscaldamento, è necessario rimuoverla immediatamente per evitare il guasto della caldaia o un'esplosione. L'utente può eliminare il surriscaldamento sia autonomamente che utilizzando i servizi di un tecnico esperto.

Sensori di temperatura esterni e interni

Il compito principale del sensore di temperatura per caldaia a gas è il controllo della temperatura e la tempestiva informazione sui suoi cambiamenti. I moderni dispositivi di reazione funzionano secondo il principio della resistenza elettrica, che consente di registrare le letture operative.

In base al metodo di trasmissione delle informazioni, i sensori di temperatura possono essere:

• cablate (si collegano al controller tramite cavo);
• senza fili (per la trasmissione del segnale viene utilizzata una comunicazione radio wireless; questi modelli sono composti da 2 parti).

In base al tipo di controllo si dividono in semplici (mantengono la temperatura ambiente) e programmabili (dispongono di molte funzioni che permettono di influenzare il regime termico in casa).

È comodo posizionare un sensore di temperatura programmabile complesso nella stanza e, utilizzando alcuni pulsanti, regolare il regime termico

In alcuni modelli di sensori è presente un termostato integrato che consente di controllare il livello di umidità nell'ambiente. È presente anche una funzione di riduzione/aumento dell'umidità.

In base al metodo di installazione si distinguono i seguenti dispositivi:

• a superficie – si fissano sui tubi del circuito di riscaldamento;
• a immersione – sono a contatto costante con il fluido termovettore.

Inoltre, i sensori da interno sono posizionati direttamente nell'ambiente, mentre quelli da esterno vengono installati all'esterno e reagiscono ai cambiamenti di temperatura fuori dalla finestra.

I primi due tipi vengono utilizzati per il fluido termovettore, cioè per il boiler, mentre i secondi due per il controllo della temperatura dell'aria. I sensori a superficie vengono montati sulla superficie esterna della tubazione mediante apposito nastro o fascetta.

Con l'aiuto di un semplice sensore di temperatura a superficie, l'utente potrà impostare facilmente valori di temperatura confortevoli, che verranno mantenuti dalla caldaia.

I sensori a immersione per il riscaldamento dell'acqua della caldaia vengono posizionati solo in appositi punti all'interno dell'apparecchio, in prossimità del fluido termovettore.

L'elemento di rilevamento per la misurazione della temperatura può essere un trasduttore elettrico (termocoppia, termometro a resistenza), preimpostato su un determinato intervallo. Tali dispositivi possono essere dotati di display; in alcuni modelli è preintegrata la possibilità di calibrazione.

Il sensore di temperatura esterno consente alla caldaia di funzionare non continuamente, ma solo quando necessario. Ciò aumenta la durata della caldaia a gas e il consumo di gas stesso. Durante l'installazione, è opportuno prevedere la protezione da agenti meccanici e atmosferici (umidità, gelo).

Il kit dell'apparecchiatura esterna comprende:

• il sensore stesso;
• i morsetti per il fissaggio del cavo elettrico;
• il giunto per cavo;
• un involucro di plastica che conterrà tutti i componenti del dispositivo.

Quando la temperatura esterna cambia, il sensore della caldaia a gas attiva un programma di compensazione climatica, che modifica la temperatura di riscaldamento dell'acqua per l'impianto di riscaldamento.

Il sensore di temperatura esterno viene fissato alla parete esterna dell'edificio. Al momento della scelta, è opportuno verificare in anticipo i meccanismi di protezione del dispositivo.

Il sensore ambiente reagisce alle variazioni di temperatura nella stanza, quindi invia le informazioni al sistema automatico che controlla la caldaia. Ed è quest'ultimo a dare il segnale per ridurre o aumentare la potenza di riscaldamento del circuito.

Il principio di funzionamento prevede che l'utente debba inizialmente impostare la temperatura desiderata nell'ambiente, e l'apparecchio controllerà autonomamente il dispositivo a gas.

La caldaia si accenderà solo se la temperatura dell'aria nell'ambiente riscaldato è inferiore a quella precedentemente impostata. In questo modo, Lei ridurrà la bolletta mensile del gas di circa un terzo.

Il sensore di temperatura ambiente Le consentirà di impostare i limiti di comfort termico, e poi l'apparecchio lo manterrà in modo costante.

Nella scelta del sensore di temperatura, presti particolare attenzione all'intervallo di temperature. L'opzione ottimale va da –10 °C a +70 °C. Consideri anche la temperatura di soglia. Esistono modelli che reagiscono a una diminuzione di 1/4 di grado.

Questo non è molto comodo, poiché la caldaia si spegnerà spesso. Tuttavia, la maggior parte reagisce a una variazione di temperatura di 0,5 o 1 grado.

Le dimensioni del dispositivo stesso sono generalmente ridotte: 2×3 cm. Nei modelli cablati, la lunghezza del cavo deve essere di almeno 5 m. Se si utilizza una connessione wireless, testi assolutamente il segnale radio.

Le regole e i dettagli della regolazione dell'automazione degli impianti di riscaldamento a gas sono illustrati in dettaglio nell'articolo, il cui materiale è interamente dedicato a tale questione.

Sensore di fiamma – protezione affidabile della vostra caldaia

Uno dei principali garanti del funzionamento sicuro per una caldaia a gas è il sensore di fiamma. Il suo compito principale è quello di inviare il più rapidamente possibile un segnale di spegnimento della fiamma sul bruciatore al sistema di automazione per intercettare il gas, evitando così perdite e l'esplosione dell'intero dispositivo. Inoltre, questo sensore deve informare il controllore sulla qualità della combustione del gas, sulla presenza della fiamma e sull'intensità della combustione.

Varietà di sensori di fiamma

Dipende dal metodo di controllo della fiamma durante il funzionamento della caldaia a gas. Il controllo può essere diretto o indiretto. Termometrico, fotoelettrico, ultrasonico, ionizzante sono metodi diretti.

Il controllo indiretto riguarda la formazione di monossido di carbonio nel focolare, la pressione del combustibile nel tubo di alimentazione, la pressione o le sue fluttuazioni prima del bruciatore. Include anche la verifica di una fonte di accensione inesauribile.

Il sensore basato sul metodo di controllo termoelettrico include una termocoppia (che comprende un sensore e una valvola elettromagnetica). La termocoppia è posizionata in prossimità del bruciatore della caldaia, mentre la valvola elettromagnetica è montata sulla tubazione del gas che alimenta il bruciatore da accendere.

Il collegamento del sensore di fiamma Le consente di utilizzare una caldaia a gas o uno scaldabagno in ambiente domestico senza temere per la propria vita

In molti apparecchi moderni vengono installati sensori di ionizzazione della fiamma. Il loro principio di funzionamento consiste nel fatto che durante la combustione della fiamma si genera una corrente di ionizzazione tra il corpo e l'elettrodo del sensore. Essa si forma in caso di attrazione degli ioni. Se tale corrente è assente, diventa un segnale per interrompere l'erogazione del gas.

Se durante la combustione della fiamma del pilota si forma la quantità necessaria di elettroni liberi e ioni negativi, l'automazione attiva il dispositivo chiave che consente il funzionamento del bruciatore principale.

Si noti che il corretto funzionamento del sensore di ionizzazione è possibile solo con un collegamento di fase preciso della caldaia di riscaldamento alla rete elettrica.

Questo meccanismo è molto più efficace degli altri in caso di combustione del gas, poiché il gas non produce praticamente luce, quindi il fotoelemento non sempre reagisce. La radiazione infrarossa persiste ancora per un po' di tempo, che potrebbe essere sufficiente per accumulare una grande quantità di gas, rendendo automaticamente il sensore di fiamma a infrarossi meno sicuro.

Il sensore di ionizzazione è montato all'interno della caldaia stessa. Previene incidenti sulle apparecchiature a gas e protegge la vita e la proprietà dei proprietari di casa o appartamento

I fotosensori controllano la fiamma del bruciatore principale, ma non vengono utilizzati per diagnosticare la fiamma dell'accenditore a causa delle dimensioni insufficienti della sua fiamma. Tali sensori si distinguono per la loro reazione alla lunghezza d'onda del flusso luminoso: alcuni reagiscono allo spettro visibile e infrarosso del flusso luminoso proveniente dalla fiamma, mentre altri 'vedono' solo la sua componente ultravioletta.

Per un corretto funzionamento, i fotosensori devono avere un 'contatto diretto' con la fiamma del bruciatore, pertanto vengono montati nelle immediate vicinanze. Vengono installati sul lato del bruciatore con un angolo di 20-30° rispetto al suo asse. A causa di ciò, i fotosensori sono soggetti a surriscaldamento dovuto all'irraggiamento termico delle pareti dell'unità e al riscaldamento attraverso il finestrino di ispezione.

Per proteggere il fotosensore dal surriscaldamento, si utilizzano vetri al quarzo resistenti al calore e una ventilazione forzata, realizzata con aria compressa a pressione ridotta o con aria prodotta da un ventilatore.

Il sensore di fiamma può attivarsi quando il rapporto chiave gas-aria viene alterato o si verifica un'ostruzione del dispositivo di accensione o della valvola. Se il sensore di fiamma si rompe per qualsiasi motivo, deve essere sostituito immediatamente. Questo preserva la vita e la salute vostra e della vostra famiglia.

Dotare l'apparecchiatura di riscaldamento a gas di un set completo di sensori di sicurezza e dispositivi di automazione non esclude la necessità di una manutenzione regolare. Come vengono effettuati i controlli tecnici e le riparazioni degli apparecchi a gas è descritto in dettaglio nell'articolo che consigliamo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Ulteriori informazioni interessanti sui sensori per caldaie – nei video presentati di seguito.

Su diversi tipi di caldaie e sensori adatti. L'esempio mostra l'installazione di un sensore di tiraggio.

L'autore, con un esempio, spiega in dettaglio i sensori di tiraggio e temperatura: posizione, principi di funzionamento e utili particolarità.

Viene dimostrata una verifica completa passo passo del sensore di fiamma in condizioni domestiche, con le peculiarità del suo funzionamento.

I sensori, se non inclusi nella dotazione della caldaia, devono essere scelti dello stesso produttore dell'apparecchio a gas. Il malfunzionamento di uno qualsiasi di essi rischia di causare un incidente o un guasto della caldaia, pertanto richiede un intervento immediato.

Tutti i sensori descritti vengono utilizzati per un unico scopo: proteggere l'utente della caldaia a gas da incidenti e situazioni pericolose per la vita. L'acquisto di ciascuno di essi è un investimento nella sicurezza dell'apparecchiatura, dell'abitazione e della vita umana.

Volete raccontare come avete scelto i sensori per la vostra apparecchiatura a gas? Avete dati utili non menzionati nell'articolo? Scrivete, per favore, commenti, condividete opinioni e informazioni, pubblicate foto sul tema dell'articolo nel blocco sottostante.