Sensoren für Gaskessel: Arten, Funktionsprinzip, Eigenschaften

Ein moderner Gaskessel ist eine komplexe technische Einheit, die zur Erwärmung von Wasser und Wohnräumen verwendet wird. Spezielle Sensoren für Gaskessel helfen, die Arbeit aller Mechanismen zu steuern und zu verbinden. Es lohnt sich, ihr Funktionsprinzip zu verstehen. Sind Sie einverstanden?

Gerade dank der Sensoren werden die wichtigsten Betriebsprinzipien von Gasgeräten eingehalten – Sicherheit und Automatisierung des Betriebs werden gewährleistet. In unserem Artikel werden alle Arten dieser kompakten Geräte und die Besonderheiten ihrer Installation detailliert beschrieben. Mit unseren Ratschlägen können Sie Ihren Kessel einwandfrei ausstatten.

Hauptarten von Sensoren

Das Hauptprinzip aller Sensoren ist die Signalumwandlung und Interpretation des Ergebnisses, um den Benutzer zeitnah über Änderungen im Betrieb des Gaskessels zu informieren.

Gasgeräte sind mit einem Satz zusätzlicher Ausrüstung ausgestattet, mit dem sie für den Betrieb in einem bestimmten Modus programmiert werden können.

Der kompakte Überhitzungssensor verlängert die Lebensdauer des Gaskessels und verhindert, dass er durch hohe Wassertemperatur beschädigt wird.

Wichtige Sensoren, die für die Sicherheit der Anlage verantwortlich sind:

• Zug;
• Temperatur (außen und innen);
• Flamme;
• Drucksensoren (Pressostat);
• Überhitzung.

Betrachten wir die Eigenschaften und Besonderheiten des Betriebs jedes einzelnen.

Zur Bestimmung der Zugkraft im Gerät wird ein Zugfühler oder ein Thermorelais für den Gaskessel verwendet; dieses ist auch für die korrekte Gasverbrennung verantwortlich.

Dank dieses kleinen Zugsensors gelangt Kohlenmonoxid nicht in den Raum, sondern wird über den Schornstein nach draußen abgeführt.

Der Zug ist erforderlich, um den Kessel von Kohlenmonoxid zu befreien. Ein normaler Zug führt die Verbrennungsprodukte aus dem Raum ab, nicht in ihn hinein; ein schwacher Zug kann zum Erlöschen des Kessels und infolgedessen zu einem Unfall führen.

Meistens werden solche Sensoren im Rauchabzug installiert. Bei einem Defekt des Sensors dringt der Rauch der Verbrennungsprodukte in den Raum ein und stellt eine Gefahr für das Leben dar.

Der Sensortyp hängt von der Art des Kessels ab, an den Sie ihn anschließen möchten. Die erste Art sind Kessel mit natürlichem Zug, die zweite mit erzwungenem Zug.

Auf dem Schema wird der Unterschied zwischen offenen und geschlossenen Brennkammern in Gasheizkesseln sowie der Aufbau des Abgassystems anschaulich dargestellt.

Bei Geräten mit Naturzug ist die Brennkammer offen. Bei normalem Betrieb entweicht das Kohlenmonoxid durch den Schornstein, und ein Sicherheitsthermostat überwacht den Zug und die Abgastemperatur. In solchen Kesseln wird ein Sensor in Form einer Metallplatte mit einem daran befestigten Kontakt verwendet.

Das Funktionsprinzip besteht darin, ein Signal an das Ventil zu senden, das bei Bedarf die Gaszufuhr zum Brenner unterbricht. Im Inneren des Thermorelais befindet sich ein Metallstreifen, der auf Temperaturänderungen reagiert.

Das Thermorelais wird auf eine bestimmte Temperatur entsprechend dem im Kessel verwendeten Brennstoff eingestellt. Bei Erdgas liegt der Temperaturbereich zwischen +75 °C und +950 °C, bei Flüssiggas zwischen +75 °C und +1500 °C.

Kommt es zu einer Störung beim Abführen des Kohlenmonoxids (durch den Schornstein nach draußen), also wird die Zugkraft beeinträchtigt, so spricht das Gerät an. Dabei steigt die Temperatur im Inneren des Apparats, das Metall dehnt sich aus, der Sensor spricht an und der Kessel kühlt ab.

Besitzer von Gasgeräten mit Naturzug sollten auf den Begriff „umgekehrter Zug“ achten. Einfach ausgedrückt handelt es sich um einen Vorgang, bei dem Kohlenmonoxid in den Raum gelangt, anstatt durch den Schornstein abgeführt zu werden.

Eine Störung tritt bei Temperaturschwankungen, fehlerhafter Installation des Schornsteins oder dessen Verstopfung auf, auch ungenaue Berechnungen der Schornsteinabmessungen können Einfluss haben. Unabhängig von der Ursache des umgekehrten Zugs muss dieser umgehend beseitigt werden, um eine Kohlenmonoxidvergiftung zu vermeiden.

Starker umgekehrter Zug in Aktion. Er kann aufgrund der großen Menge an Kohlenmonoxid im Raum eine Vergiftung der Bewohner einer Wohnung oder eines Hauses verursachen.

Bei Geräten mit erzwungenem Zug ist eine geschlossene Brennkammer eingebaut und das Gas wird mittels eines Turbinenventilators abgeführt. Hier wird ein Druckwächter (Pneumorelais) in Form einer Membran verwendet.

Bei normalem Zug wird die Membran durch die Kraft der Abgase leicht verformt. Wird der Strom zu schwach und die Membran bleibt bewegungslos, öffnen sich die Kontakte und das Gasventil schließt. Ein solcher Sensor überwacht sowohl den Betrieb des Ventilators als auch die Geschwindigkeit der Verbrennungsprodukte.

Falls Zweifel an der Auslösung des Geräts bestehen, das bei einem Gasleck die Gaszufuhr unterbricht, ist es empfehlenswert, neben der Gasausrüstung einen Kohlenmonoxidmelder zu installieren. Seine Installation wird dringend empfohlen, ist aber nicht verpflichtend.

Ursachen für das Auslösen des Zugwächters: Fehler bei der Installation des Kessels oder des Schornsteins, Verstopfung des Schornsteins oder Stillstand des Ventilators (nur bei Geräten mit erzwungenem Zug).

Das Funktionsprinzip und die Geräte des Automatisierungssystems des Gaskessels sind detailliert im folgenden Artikel beschrieben, mit dem wir uns vertraut zu machen empfehlen.

Funktionsprinzip des Pressostaten

Der Pressostat oder Drucksensor schützt den Kessel vor Überhitzung bei plötzlichen Druckänderungen des Gases oder bei abnehmendem Wasserdurchfluss.

Die Installation eines Pressostats schützt die Gasanlage vor plötzlichen oder zu großen Drucksprüngen und schaltet das Gasgerät bei Bedarf ab.

Optisch handelt es sich um einen Standard-Elektrosensor oder ein Relais, meist mit zwei elektrischen Korrekturschaltungen. Diese Schaltungen bestimmen die zwei wichtigsten Betriebsmodi des Geräts:

• Modus 1 geht von normalem Druck aus, während dem die thermostatische Membran des Sensors ihre Position nicht ändert und die erste Kontaktgruppe schließt. Der Kessel funktioniert im Normalbetrieb durch den Stromfluss über diesen Stromkreis. Dieser ist auch immer mit dem Hauptstromkreis des Aggregats verbunden.
• Modus 2 wird aktiviert, wenn ein Parameter des Systems außerhalb des Normalbereichs liegt. Im Relais verschiebt und verbiegt sich die thermostatische Membran. Der erste Stromkreis des Reglers wird durch die Membran unterbrochen, und der zweite wird geschlossen. Die Kesselanlage stellt den ordnungsgemäßen Betrieb ein. Der Bereitschaftsmodus, der den Kesselbenutzer über eine Störung informiert, wird über den sekundären Stromkreis des Sensors aktiviert.

Der Sensor spricht bereits bei der geringsten Temperaturerhöhung in der Brennkammer an. Er überwacht den Mindest-/Höchstwert des Drucks und registriert den Beginn der Feuchtigkeitskondensation in den Verbrennungsprodukten oder direkt im Gas selbst.

Was überwacht der Überhitzungssensor?

Der Überhitzungssensor ist ein kleines Gerät, das den Gaskessel vor dem Sieden schützt, das bei einer Temperatur über +100 °C auftreten kann. Wenn die Grenztemperatur im Heizkreislauf erreicht wird, trennt der Überhitzungssensor die Kontakte und schaltet das Gasgerät aus.

Der spezielle NTC-Sensor (die Abkürzung steht für „positiver Temperaturkoeffizient“) ist ein Eintauchgerät, das die Temperatur im Inneren des Gaskessels überwacht.

Die Basis des Geräts bilden entweder Thermistoren oder biometrische Platten, manchmal können es auch funktionierende NTC-Sensoren sein.

Ursachen für die Überhitzung des Gaskessels und Möglichkeiten zur Behebung:

1. Fehlende Zirkulation im Heizkreislauf aufgrund verstopfter Filter. Es müssen alle Filter vorsichtig gereinigt, gespült oder bei Bedarf durch neue ersetzt werden.
2. Luftansammlung („Lufteinschlüsse“) im Heizkreislauf. Diese können durch einfaches Entlüften beseitigt werden.
3. Der Durchfluss ist durch eine dicke Kalkschicht verstopft, wobei man hört, wie der Kessel „klopft“ oder knallende Geräusche von sich gibt. Ablagerungen im Gerät werden mit speziellen chemischen Mitteln oder Säuren entfernt.
4. Beim Starten des Kessels sind Geräusche zu hören, und das Gerät kann den Fehler „unzureichende Zirkulation“ anzeigen. Diese Situation kann beim Starten des Kessels nach längerem Stillstand und ohne vorheriges Durchlaufen des Lüftungssystems auftreten. Die Ursache kann eine Verstopfung der Pumpe aufgrund des Stillstands sein. Die Pumpe muss zerlegt und gründlich gereinigt werden, danach muss der Start erneut wiederholt werden.
5. Der Standort der Geräteinstallation wurde falsch gewählt. In diesem Fall beginnt das Metall, aus dem der Kessel gefertigt ist, schnell zu korrodieren, wenn die Luftfeuchtigkeit im Raum hoch oder die Temperatur niedrig ist.

Bei jeder Ursache einer Überhitzung muss diese sofort beseitigt werden, um Schäden am Kessel oder eine Explosion zu vermeiden. Der Benutzer kann die Überhitzung sowohl selbstständig als auch durch die Inanspruchnahme eines erfahrenen Fachmanns beseitigen.

Außen- und Raumtemperatursensoren

Die Hauptaufgabe des Temperatursensors für den Gaskessel besteht in der Überwachung der Temperatur und der rechtzeitigen Information über deren Änderungen. Moderne Reaktionsgeräte arbeiten nach dem Prinzip des elektrischen Widerstands, mit dem die Betriebswerte erfasst werden können.

Nach der Art der Informationsübertragung werden Temperatursensoren unterschieden:

• kabelgebundene (werden über ein Kabel mit dem Controller verbunden);
• drahtlose (zur Signalübertragung wird eine drahtlose Funkverbindung genutzt; solche Modelle bestehen aus 2 Teilen).

Nach dem Steuerungstyp werden sie in einfache (halten die Raumtemperatur) und programmierbare (verfügen über viele Funktionen, die das Heizverhalten im Haus beeinflussen) unterteilt.

Es ist praktisch, den komplexen programmierbaren Temperatursensor im Raum zu platzieren und mit wenigen Tasten die Temperatur zu regeln.

Bei einigen Sensormodellen ist ein eingebautes Thermostat vorhanden, das die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit im Raum ermöglicht. Zudem gibt es eine Funktion zur Verringerung/Erhöhung der Luftfeuchtigkeit.

Nach der Installationsweise werden folgende Geräte unterschieden:

• Auflegefühler – werden an den Rohren des Heizkreislaufs befestigt;
• Tauchfühler – stehen ständig in Kontakt mit dem Wärmeträger.

Dabei befinden sich Raumfühler direkt im Raum, während Außenfühler außen angebracht sind und auf Temperaturänderungen außerhalb des Fensters reagieren.

Die ersten beiden Typen werden für das Heizmedium, also für den Boiler, verwendet, die zweiten beiden für die Kontrolle der Lufttemperatur. Auflegefühler werden mit einem speziellen Band oder einer Schelle an der Außenfläche der Rohrleitung montiert.

Mit einem einfachen Auflege-Temperatursensor kann der Benutzer mühelos komfortable Temperaturen einstellen, die der Kessel dann beibehält.

Tauchfühler für die Wassererwärmung des Kessels werden nur an speziellen Stellen im Inneren des Geräts in unmittelbarer Nähe zum Wärmeträger platziert.

Als Reaktionselement zur Messung des Temperaturgrades kann ein elektrischer Wandler (Thermoelement, Widerstandsthermometer) verwendet werden, der auf einen bestimmten Bereich voreingestellt ist. Solche Geräte können ein Display haben; bei einigen Modellen ist die Möglichkeit einer Kalibrierung bereits integriert.

Ein Außentemperaturfühler ermöglicht es dem Kessel, nicht ständig, sondern nur bei Bedarf zu arbeiten. Dies erhöht die Lebensdauer des Gaskessels und den Gasverbrauch. Bei der Installation sollte von vornherein ein Schutz vor mechanischen und witterungsbedingten Einflüssen (Feuchtigkeit, Frost) vorgesehen werden.

Zum Lieferumfang des externen Equipments gehören:

• der eigentliche Fühler;
• Klemmen zum Anschluss des elektrischen Kabels;
• Kabelmuffe;
• ein Kunststoffgehäuse, in dem sich alle Teile des Geräts befinden.

Bei Temperaturänderungen außerhalb des Fensters aktiviert der Gaskesselfühler ein witterungsgeführtes Programm, das Änderungen am Heizwassertemperaturregime vornimmt.

Der Außentemperaturfühler wird an der Außenwand des Raumes befestigt. Bei der Auswahl sollte man vorher die Schutzmechanismen des Geräts überprüfen.

Der Raumtemperaturfühler reagiert auf Temperaturänderungen im Raum und sendet die Informationen an die Automatik, die den Kessel steuert. Diese gibt dann das Signal zur Verringerung oder Erhöhung der Heizleistung des Heizkreises.

Das Funktionsprinzip besteht darin, dass der Benutzer zunächst die gewünschte Raumtemperatur einstellt und die Technik das Gasgerät dann eigenständig überwacht.

Der Kessel wird nur dann eingeschaltet, wenn die Lufttemperatur im beheizten Raum niedriger ist als die zuvor eingestellte. Auf diese Weise reduzieren Sie Ihre monatliche Gasrechnung um etwa ein Drittel.

Der Raumtemperaturfühler ermöglicht es Ihnen, die Grenzen des gewünschten Temperaturbereichs einzustellen, und die Technik hält diesen dann konstant aufrecht.

Achten Sie bei der Auswahl eines Temperaturfühlers besonders auf den Temperaturbereich. Optimal ist ein Bereich von – 10 °C bis + 70 °C. Beachten Sie auch die Schwellwerttemperatur. Es gibt Modelle, die auf eine Temperaturabsenkung von 1/4 Grad reagieren.

Das ist nicht sehr praktisch, da der Kessel häufig ausgeschaltet wird. Die meisten reagieren jedoch bei einer Temperaturänderung von 0,5 oder 1 Grad.

Die Abmessungen des Geräts selbst sind meist klein: 2×3 cm. Bei kabelgebundenen Modellen sollte die Kabellänge mindestens 5 m betragen. Wenn eine drahtlose Verbindung verwendet wird, testen Sie unbedingt das Funksignal.

Die Regeln und Nuancen der Regulierung der Automatik der Gasheizungsausrüstung sind in einem Artikel ausführlich dargelegt, dessen Material sich vollständig dieser Frage widmet.

Flammensensor – zuverlässiger Schutz Ihres Kessels

Einer der wichtigsten Garanten für den sicheren Betrieb eines Gaskessels ist der Flammensensor. Seine Hauptaufgabe besteht darin, so schnell wie möglich ein Signal über das Erlöschen der Flamme am Brenner an die Automatik zu senden, um die Gaszufuhr zu unterbrechen und ein Ausströmen von Gas sowie eine Explosion des gesamten Geräts zu verhindern. Außerdem muss dieser Sensor die Steuerung über die Qualität der Gasverbrennung, das Vorhandensein einer Flamme und die Intensität der Verbrennung informieren.

Arten von Flammensensoren

Sie hängen von der Methode der Flammenüberwachung beim Betrieb des Gaskessels ab. Die Überwachung kann direkt oder indirekt erfolgen. Thermometrische, fotoelektrische, Ultraschall- und Ionisationsverfahren zählen zu den direkten Methoden.

Als indirekt gilt die Überwachung der Bildung von Kohlenmonoxid in der Brennkammer, des Brennstoffdrucks in der Zuleitung, des Drucks oder seiner Schwankungen vor dem Brenner. Dazu gehört auch die Prüfung einer unerschöpflichen Zündquelle.

Der auf der thermoelektrischen Überwachungsmethode basierende Sensor enthält ein Thermoelement (bestehend aus Sensor und Magnetventil). Das Thermoelement befindet sich in unmittelbarer Nähe zum Brenner des Kessels, und das Magnetventil wird an der Gasleitung montiert, über die das Gas zum zu zündenden Brenner geleitet wird.

Der Anschluss des Flammensensors ermöglicht es Ihnen, einen Gaskessel oder einen Durchlauferhitzer zu Hause zu nutzen, ohne um Ihr Leben fürchten zu müssen.

In vielen modernen Geräten werden Ionisationsflammensensoren eingebaut. Ihr Funktionsprinzip besteht darin, dass beim Verbrennen der Flamme zwischen dem Gehäuse und der Elektrode des Sensors ein Ionisationsstrom entsteht. Dieser entsteht bei der Anziehung von Ionen. Fehlt ein solcher Strom, wird dies als Signal zum Unterbrechen der Gaszufuhr gewertet.

Wenn bei der Verbrennung der Zündflamme die erforderliche Anzahl freier Elektronen und negativer Ionen erzeugt wird, aktiviert die Automatik das Schlüsselgerät, das den Betrieb des Hauptbrenners freigibt.

Beachten Sie, dass die korrekte Funktion des Ionisationssensors nur bei exaktem Phasenanschluss des Heizkessels an das Stromnetz möglich ist.

Gerade dieser Mechanismus ist bei der Gasverbrennung wesentlich effektiver als andere, da Gas praktisch kein Licht erzeugt, sodass das Fotoelement nicht immer anspricht. Die Infrarotstrahlung bleibt noch eine Weile erhalten, was ausreichen kann, um eine große Menge Gas anzusammeln, was den Infrarot-Flammensensor automatisch weniger sicher macht.

Der Ionisationssensor wird im Inneren des Kessels montiert. Er verhindert Unfälle an Gasgeräten und schützt Leben und Eigentum der Haus- oder Wohnungseigentümer.

Fotosensoren überwachen die Flamme des Hauptbrenners, werden jedoch nicht zur Diagnose der Zündflammenflamme eingesetzt, da deren Flammengröße unzureichend ist. Man unterscheidet solche Sensoren nach ihrer Reaktion auf die Wellenlänge des Lichtstroms: Einige sprechen auf den sichtbaren und infraroten Spektrum des Lichtstroms der brennenden Flamme an, andere „sehen“ nur deren ultravioletten Anteil.

Für eine korrekte Funktion müssen Fotosensoren einen „direkten Kontakt“ mit der Brennerflamme haben, daher werden sie in unmittelbarer Nähe dazu montiert. Sie werden auf der Brennerseite in einem Winkel von 20–30° zu dessen Achse angebracht. Dadurch sind die Fotosensoren einer Überhitzung durch die Wärmestrahlung der Aggregatewände und einer Erwärmung durch das Sichtfenster ausgesetzt.

Um den Fotosensor vor Überhitzung zu schützen, werden hitzebeständige Quarzgläser und eine erzwungene Belüftung eingesetzt, die entweder durch Druckluft mit reduziertem Druck oder durch ventilatorerzeugte Luft erfolgt.

Der Flammensensor kann ansprechen, wenn das entscheidende Gas-Luft-Verhältnis gestört wird oder eine Verschmutzung der Zündvorrichtung oder des Ventils auftritt. Wenn der Flammensensor aus irgendeinem Grund defekt ist, sollte er sofort ausgetauscht werden. Dies schützt Ihr Leben und Ihre Gesundheit sowie das Ihrer Familie.

Die Ausstattung der Gasheizungsausrüstung mit einem vollständigen Satz von Sicherheitssensoren und Automatikgeräten schließt die Notwendigkeit einer regelmäßigen Wartung nicht aus. Wie die technischen Inspektionen und Reparaturen von Gasgeräten durchgeführt werden, ist in dem von uns empfohlenen Artikel detailliert beschrieben.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Noch mehr interessante Informationen über Sensoren für Kessel – in den unten vorgestellten Videoclips.

Über verschiedene Kesseltypen und passende Sensoren. Am Beispiel wird die Installation eines Zugluftsensors gezeigt.

Der Autor erläutert am Beispiel ausführlich die Zug- und Temperatursensoren: Position, Funktionsprinzipien und nützliche Details.

Es wird eine vollständige schrittweise Überprüfung des Flammensensors unter häuslichen Bedingungen sowie die Besonderheiten seiner Funktionsweise demonstriert.

Sensoren, die nicht im Lieferumfang des Kessels enthalten sind, sollten vom gleichen Hersteller wie das Gasgerät gewählt werden. Eine Störung eines von ihnen droht mit einem Unfall oder einem Kesselschaden und erfordert daher ein sofortiges Eingreifen.

Alle beschriebenen Sensoren dienen einem Zweck – den Benutzer des Gaskessels vor Unfällen und lebensgefährlichen Situationen zu schützen. Der Kauf jedes einzelnen ist eine Investition in die Sicherheit der Anlage, der Wohnung und des menschlichen Lebens.

Möchten Sie berichten, wie Sie Sensoren für Ihr eigenes Gasgerät ausgewählt haben? Verfügen Sie über nützliche Informationen, die im Artikel nicht erwähnt wurden? Bitte schreiben Sie Kommentare, teilen Sie Ihre Meinung und Informationen mit, laden Sie Fotos zum Thema des Artikels im untenstehenden Block hoch.