Как работает датчик газа

Как устроены и работают датчики утечки газа

В новостных сводках нет-нет да и проскакивают иногда сообщения о том, что в каком-нибудь городе в подъезде жилого дома взорвался газ или случился пожар. Как правило, причиной оказывается утечка горючей газовой смеси, состоящей в основном из метана с добавками (пропана, бутана и т. д.), используемой в газовых плитах и газовых котлах.

Хорошо бы предотвратить на корню эти несчастья, однако то и дело горючие газы распространяются, концентрируются в помещениях и приводят к взрывам и пожарам. Всему виной человеческая недальновидность и несовершенство техники.

Решение проблемы

А между тем существует способ предотвращения подобных ситуаций или хотя бы сведения их разрушительных последствий к минимуму. Способ заключается в том, чтобы установить в помещении датчик утечки газа. Датчик автоматически определит факт превышения в воздухе концентрации потенциально опасного газа, обнаружит таким образом событие утечки и выполнит необходимые действия для предотвращения катастрофических последствий.

Действия датчика при обнаружении газа могут быть самыми разнообразными: подача звукового сигнала в помещении где он установлен, отправка SMS-сообщения на телефон хозяину, включение вытяжной вентиляции или звонок в службу спасения, перекрытие газового трубопровода и т. д. В любом случае благодаря датчику будет понятно, что случилась утечка газа и нужно предпринимать активные действия вплоть до эвакуации жильцов.

Простые датчики

Простейшие домашние датчики способны обнаружить превышение допустимой концентрации нескольких основных видов горючих газов и подать звуковой сигнал. Такие изделия компактны, их легко установить в любом подходящем месте.

Датчики данного типа предназначены для жилых помещений, где человек точно услышит звуковой сигнал и уже будет знать что делать — перекрывать клапан, звонить в аварийную службу, предпринимать эвакуацию и т.д.

Беспроводные датчики

Датчики с беспроводным блоком связи способны работать совместно с GSM-сигнализацией. И как только утечка газа зафиксирована чувствительным элементом — хозяину на телефон придет SMS-уведомление и он сможет успеть самостоятельно предотвратить утечку. К тому же совместная работа данного датчика с блоком сигнализации позволяет синхронизировать его со схемой включения пожарных сирен.

Датчики управляющие запорной арматурой

Более сложные устройства умеют управлять запорной арматурой — электромагнитным клапаном, который автоматически будет переведен в положение «закрыт», как только датчик заподозрит неладное. Человеческий фактор сведен здесь к минимуму.

Системы подобного типа бывают как бытового, так и промышленного назначения, для установки на промышленных объектах, в цехах, лабораториях, в складских помещениях и т. д. Датчики с запорной арматурой обычно монтируют к газовым колонкам и бойлерам. Если датчик сработал, перевести запорный клапан в исходное положение можно будет лишь вручную.

Устройство датчика утечки газа

По принципу действия датчики утечки газа бывают разных типов: оптические, термические, электронные. И для каждого типа характерны свои целевые группы газов, повышенные концентрации которых датчик способен обнаруживать: смесь на основе природного газа, углекислый газ, угарный газ и т.д.

В корпусе устройства находится источник питания — аккумулятор или батарейка, либо источник питания может быть внешним — сетевым.

За взаимодействие датчика с газообразной внешней средой отвечает чувствительный элемент первичного преобразователя, характеристика которого, например электрическая проводимость, изменяется под действием газа повышенной концентрации.

Сигнал с первичного преобразователя сравнивается в измерительном модуле устройства с сигналом эталонной величины, имитирующим допустимую концентрацию газа. В результате измерений исполнительный механизм датчика либо активируется, либо — нет.

Выбор места установки датчика утечки

При всем при этом датчики утечки газа не являются универсальными. Каждый датчик нацелен на свою группу улавливаемых газов. Это связано с тем, что некоторые газы тяжелее воздуха (углекислый газ) и всегда текут вниз — к полу помещения, а другие легче воздуха (метан) и поэтому скапливаются под потолком, третьи же способны заполнить пространство помещения целиком (угарный газ). Поэтому и место установки датчика выбирается соответствующим образом. Датчики природного газа устанавливают под потолком, а датчики углекислого газа — над полом.

Места установки датчиков следует выбирать очень внимательно. Недопустимо располагать датчик утечки газа возле хорошо проветриваемых мест (окон, вентиляционных каналов и т.д) — возле них воздух окажется менее всего насыщен газом во время утечки.

Датчик утечки устанавливается недалеко от газовой плиты, баллона, колонки и т. д, но не на самом газовом оборудовании. В помещениях где используются аэрозоли, анализатор будет функционировать некорректно, равно как и в помещениях где циркуляция воздуха отсутствует начисто.

Принципы работы датчиков утечки газа

Датчики утечки газа различаются и по принципу работы чувствительного элемента. Есть датчики, где чувствительным элементом выступает кремниевая пластина с тонким слоем оксида металла на поверхности.

У данных датчиков газ при определенной концентрации поглощается чувствительным элементом сильнее и проводимость элемента поэтому изменяется больше. Эти датчики подходят для жилых помещений. Они хоть и не являются высокоточными в силу своего устройства и инерционности (долго реагируют и медленно восстанавливаются), зато весьма просты и стоят недорого. Для промышленности (цехов, лабораторий, складов и т.д.) они не подойдут.

Существуют каталитические датчики, где процесс обнаружения газа основан на его «сгорании» и превращении в углекислый газ и воду. Воздух с высоким содержанием газа проходит через чувствительный элемент, представляющий собой маленькую катушку из платиновой проволоки, покрытую оксидом алюминия, и с родиевым катализатором снаружи.

Когда воздух с высоким содержанием газа контактирует с катализатором, происходит своеобразное воспламенение, платиновая проволока нагревается, ее сопротивление изменяется. Чем выше концентрация газа в воздухе — тем сильнее разогревается проволока, тем более растет ее сопротивление. Такие датчики характеризуются высокой точностью и скоростью срабатывания. Они подходят для промышленных применений.

Поистине лабораторным методом диагностики воздуха является применение инфракрасных датчиков утечки. В промышленных анализаторах газа используется именно этот принцип.

Суть в том, что для многих газов полоса пропускания света приходится на инфракрасный диапазон. Два луча с одинаковой длиной волны проходят через две разные среды — через исследуемую и через эталонную. Возвращаясь назад, лучи уже различаются по силе, и разность, оцениваемая детектором, как раз и оказывается пропорциональна концентрации газа в исследуемой среде.

Проводные и беспроводные датчики

Проводные датчики утечки питаются от сети 220 вольт. Именно такие датчики используют в промышленности несмотря на их высокое энергопотребление. Они просты в обслуживании и пожаробезопасны даже несмотря на наличие внутри устройства электрической цепи далеко не низкого напряжения. Тем не менее они полностью зависимы от розетки.

Беспроводные датчики питаются от встроенных аккумуляторов, поэтому их можно устанавливать даже там где нет сети. Но для промышленности они не подойдут, так как эксплуатационный расход энергии здесь довольно значителен.

Эксплуатация и тестирование

Хотя бы раз в месяц датчик необходимо протирать влажной салфеткой чтобы убрать пыль. Вместо салфетки можно воспользоваться пылесосом. Для проверки датчика утечки природного газа подойдет простая зажигалка (на несколько секунд пустите газ из зажигалки на датчик, но не зажигайте пламя). После проверки автоматического запорного клапана вручную верните его в исходное положение.

Бытовой датчик утечки газа: критерии выбора и правила установки прибора

Датчик утечки газа – небольшой прибор, реагирующий на изменение состава воздуха в помещении и подающий сигнал. Многие модели оснащены запорным элементом – клапаном. Он останавливает подачу газа, если его избыток в воздухе превышает допустимые нормы и создается опасность взрыва или отравления.

Современные модели могут включать принудительную вентиляцию, а также отправлять сообщения об утечке владельцу помещения и в аварийные службы. Такие устройства интегрируются в системы «Умный дом».

Конструкция датчиков состоит из следующих узлов:

1. Первичный преобразователь – датчик, улавливающий и фиксирующий концентрацию газа.
2. Измеритель – считывает информацию первичного преобразователя и сравнивает с допустимыми величинами.
3. Исполнительный узел – перекрывающий подачу газа клапан.
4. Элемент питания – блок, подающий энергию.

Виды приборов

Датчики могут реагировать на различные виды газов.

По типу поглощаемого топлива приборы делятся на следующие виды:

• анализаторы содержания природного газа;
• детекторы углекислого газа;

• датчики, выявляющие угарный газ;
• комбинированные устройства, реагирующие на разные газы.

Последний тип наиболее популярный и универсальный, поскольку способен обеспечить максимальную безопасность. Комбинированные устройства одновременно распознают наличие в атмосфере метана и угарного газа, предотвращая взрывы и отравления.

Современные приборы дополнительно классифицируют по способу определения концентрации газа:

Каталитические (термокаталитические)

Поверхность чувствительного элемента этих приборов покрыта слоем катализатора: диоксида олова, платины, палладия. При утечке газ окисляется под воздействием кислорода и нагревает датчик. Это провоцирует подачу сигнала.

Полупроводниковые

Срабатывают при резком понижении сопротивления чувствительного элемента из оксида олова. Быстродействия сенсора обеспечивается нагревателем – резистивным слоем из инертных материалов.

Электрохимические

Заполнены твердотелым или жидким электролитом, выступающим в роли нагревательного элемента.

Инфракрасные

Анализируют среду, находящуюся в пределах инфракрасного спектра. При работе анализу подлежит эталонная и исследуемая волна. Две среды проходят сквозь световой источник и возвращаются в исходное положение. Затем устройство анализирует сигналы и показывает концентрацию газа в воздухе помещения.

Такие модели сигнализаторов в основном применяются в промышленности. Они имеют преимущества перед каталитическими: быстро включаются и мало потребляют электроэнергии.

В зависимости от типа питания датчики бывают двух видов:

Проводные

Работают от сети 220 – 230 В. Многие предполагают, что проводные датчики опасны, поскольку при замыкании большое количество газа в ОС может привести к взрыву. Это не совсем правильно. Данный тип устройства выполнен согласно специальной технологии, поэтому взрыв из-за короткого замыкания не произойдёт.

Беспроводные

Для работы устройства необходим аккумулятор, который встраивается в корпус, за счет чего такой датчик можно установить в любом месте. Он потребляет много энергии, поэтому в промышленности не используется. К тому же отличается такой тип устройства высокой ценой.

Сигнализаторы с клапаном

Данный вид датчика не только подает сигнал об опасности, но и самостоятельно принимает меры по ее устранению. Прибор оснащен клапаном, который останавливает подачу газа при образовании его предельной концентрации в воздухе.

Для применения в быту предназначены электромагнитные устройства, управляющиеся с помощью электроимпульса. Они находятся в одной электрической цепи с сигнализатором газа.

Если создается тревожная ситуация, от датчика на клапан поступает сигнал. В приборе мгновенно срабатывает механизм, перекрывающий вход в трубопровод подачи газа.

В клапане, работающем от электрического импульса, сигнал поступает на электромагнитную катушку, сердечник которой своим движением, согласно физическому закону из области электромагнитной индукции, воздействует на механизм закрывающий клапан.

На что реагирует

Значение величины контролируемого параметра в воздухе, при котором сигнализатор сработает, для большинства бытовых датчиков одинаково и составляет:

Метан — 0,1–1%

Пропан — 0,46–0,05%

Окись углерода — 0,005–0,01%

Процентные величины метана и пропана примерно в пять раз меньше нижнего концентрационного предела распространения пламени для этих газов. Поэтому датчик сработает раньше, чем содержание газа в помещении достигнет опасной концентрации.

Критерии выбора

Сигнализаторы загазованности выбирают в соответствии со следующими характеристиками:

Вид определяемого газа: природный газ (метан, СН4), сжиженный газ (пропан-бутан), угарный газ (оксид углерода).

Срок службы датчика. Как только он закончится, прибор нужно будет менять. Средний срок службы приборов – 10 – 15 лет. Соответственно, чем он больше, тем лучше.

Особенности тестирования. Во время эксплуатации придется периодически проводить эту процедуру. Лучше выбрать прибор, который тестируется нажатием кнопки.

Чувствительность, то есть порог срабатывания. Рекомендуемые показатели: 10% НКПР для газового топлива, 20 мг/м3 для угарного газа; по типу сенсора — чувствительного к газу датчика: работа сенсоров для одного и того же газа может быть реализована на разных физико — химических принципах.

Срок эксплуатации сенсоров. Он меньше, чем в целом у прибора. Поэтому потребуется замена этого элемента, чтобы эксплуатировать датчик еще какое-то время. При покупке прибора поинтересуйтесь стоимостью новых сенсоров конкретного производителя. Периодичность замены сенсоров – от 3 до 5 лет.

Дополнительные функции. Например, есть приборы с GSM-модулем для мгновенного оповещения об утечке газа с помощью SMS и push-уведомлений прямо на смартфон или приборы с самодиагностикой и индикацией неисправностей, а также приборы с контактами для включения вытяжного вентилятора или дополнительного извещателя.

Общих рекомендаций о качестве и ценовой категории бытовых сигнализаторов нет. Выбирая дорогую модель, владелец помещения получает более надежный, чувствительный и долговечный прибор. Но некоторые более дешевые варианты также достойны внимания и будут служить весь гарантированный производителем срок.

Важно также учесть, что модели с высокой стоимостью могут обладать дополнительными функциями:

• точное определение критической концентрации газа в воздухе;

• оперативное оповещение экстренных служб об утечке газа;

• оповещение хозяина квартиры посредством сотовой связи.

Датчики низкой ценовой категории не всегда справляются со своей задачей. Часто реагирование происходит только при серьезной и уже опасной утечке газа. Иногда приборы реагируют на повышение окружающей температуры воздуха, образующееся во время приготовления пищи.

Внимание! В паспорте датчика должна стоять специальная отметка о прохождении метрологической поверки. Проверьте ее наличие при покупке, иначе придется еще оплатить поверку прибора перед пуском его в эксплуатацию.

Особенности выбора запорного клапана

К сигнализатору можно подключить 2 типа клапанов:

Нормально закрытые

Перекрывают газ при срабатывании датчика и при отключении электричества. Перед началом работы на клапан и сигнализатор подается энергия. В открытом положении он удерживается электромагнитной катушкой. В случае отключения электроэнергии напряжение на катушке пропадает и клапан закрывается. После повторной подачи напряжения клапан нужно снова взвести вручную.

Нормально открытые

Срабатывают, только реагируя на сигнал датчика. Перед началом эксплуатации подают энергию на датчик и взводят клапан. В исходном положении катушка обесточена и клапан удерживается открытым механической защелкой. На отключение энергии он не реагирует, и подача газа не прекращается. Закрывается клапан только после получения сигнала о загазованности.

По возврату в рабочее состояние клапана делятся на ручные и автоматические. В частных домах достаточно устанавливать менее дорогие виды с ручным взводом.

Запорный клапан выбирают по следующим параметрам:

• вид газа: природный газ (метан, СН4), сжиженный газ (пропан-бутан), угарный газ (оксид углерода, СО), сухие неагрессивные газы;
• нормальное положение клапана;

• диаметр газовой трубы в месте присоединения клапана: 1/2′′ (Ду 15), 3/4′′ (Ду 20), 1′′ (Ду 25), 11/4′′ (Ду 32);
• напряжение электросети: 220 — 230 Вольт.

Тип клапана, нормально открытый или закрытый, выбирают из следующих соображений:

1. Для газового котла или водогрейной колонки, которые прекращают работу в случае отсутствия напряжения в электросети и автоматически возобновляют работу после подачи напряжения, на газопроводе устанавливают нормально открытый клапан.
2. На газопроводе для газовой плиты, а также котла или колонки, работа которых не зависит от наличия напряжения в электросети, монтируют нормально закрытый клапан. Он будет перекрывать газ на время отсутствия электроэнергии в доме. Это необходимо, так как при отключении электроэнергии сигнализатор загазованности работать не будет, и дом, квартира останутся без его защиты. Чтобы не испытывать дискомфорт от отсутствия в доме и света и газа, рекомендуется сигнализатор загазованности подключать к электросети через ИБП — источник бесперебойного питания.

Рейтинг лучших моделей и производителей

Среди проводных и беспроводных датчиков есть лучшие модели, которые положительно оценивают как специалисты, так и пользователи.

Топ 5 проводных сигнализаторов

Работающие от сети приборы удобны, поскольку не нужно следить за уровнем заряда аккумуляторов. Они экономичны и устанавливаются недалеко от газового оборудования. Некоторые модели идут в комплекте с клапаном отсекателем.

По отзывам пользователей, лучшими считаются следующие приборы:

Кенарь GD100-CN. Предназначен для определения превышения концентрации СО(от 150 pmm) и метана от 10%. После устранения опасности возвращается в рабочий режим самостоятельно. Устанавливается на вертикальных поверхностях. Диапазон рабочих температур от 0 до + 50 градусов.

Топ 5 беспроводных датчиков

Этот вид приборов н требует подключения к сети. Беспроводной монтаж упрощает эксплуатацию. Особенно удобны эти приборы, когда нужно обнаружить утечку в труднодоступных местах.

Rubetek KR-GD13. Опознает превышение загазованности метаном бутаном, аммиаком. Работает в температурном диапазоне от -10 до +50 градусов и влажности от 10 до 95%. Распознает утечку на расстоянии до 30 м, издавая при этом громкий сигнал в 85 дБ. Для срабатывания достаточно превышение концентрации угарного газа на 10%. Совместим с системой «Умный дом».

Правила установки

При выборе места установки датчика важно учитывать физические свойства газа. Он скапливается под потолком или оседает непосредственно около пола. Этот параметр зависит от вида газа: пропан стремится вверх, а пропан-бутановая смесь оседает в самом низу. Прибор нужно устанавливать в местах скопления газов, учитывая то, какой их вид используется в бытовых приборах.

Кроме определения высоты, при установке датчика учитывают следующее:

Сигнализатор нельзя располагать непосредственно на газовых приборах или вблизи них. Открытый огонь будет искажать показания.

Датчик не следует устанавливать в помещениях, где загазованность может создаваться применением различных бытовых аэрозолей и других быстро испаряющихся жидкостей типа нашатырного спирта.

Результаты показаний будут далеки от реальных при размещении датчика рядом с устройствами, создающими циркуляцию воздуха: окнами, дверьми, системами вентиляции и кондиционирования, другими подобными.

К сведению! Для корректной работы датчиков должен быть обеспечен нормальный воздухообмен, поэтому монтаж в закрытом пространстве не позволит правильно оценить концентрацию исследуемого газа.

Технология монтажа

Бытовой датчик в продаже находится в полностью настроенном виде, поэтому перед установкой не нуждается в дополнительных подготовительных операциях. Размещение датчика в помещении нужно производить, согласно инструкции в паспорте прибора. В документе содержится вся необходимая информация, описываются схемы подключения дополнительных модулей.

Для большинства моделей производители рекомендуют размещать прибор на стене в месте наиболее вероятной утечки газа. Это зона у котла, колонки, плиты или счетчика. Расстояние до оборудования от 0,3 до 1,5 м, не более.

Крепятся сигнализаторы с помощью дюбелей, без разборки корпуса.

Высота расположения зависит от характера газовой смеси, используемой в приборах:

для метана – 0,3 – 1 м от потолка;

для пропана – 0,3 – 1 м от пола;

для комбинированных смесей – 0,3 – 0,5 м от потолка.

Несоблюдение рекомендаций производителей может свести на нет все функциональные возможности даже самых совершенных сигнализаторов газа.

Важно! Монтаж датчика с клапаном может производить только специалист газовой службы. Самостоятельная установка не допустима и грозит штрафом за самовольное вмешательство в систему.

Правила эксплуатации

После установки на протяжении некоторого времени стоит понаблюдать за прибором.

Для эффективной и корректной работы прибора важно не только грамотно его установить, но и правильно ухаживать:

• регулярно стирайте с прибора пыль, но не переусердствуйте, чтобы не повредить сенсор;
• не допускайте засорения поверхности;

• периодически тестируйте сенсор, к примеру, газом из зажигалки;
• если установлена модель с клапаном, периодически проверяйте его на срабатывание.

Внимание! После проверки срабатывания клапана-отсекателя не забывайте устанавливать его в рабочее положение.

Частые вопросы

Если в бойлерной правильно организована вентиляция, то возможно, у котла забилась горелка. В этом случае при пуске происходит выхлоп газа, на который реагирует датчик. Вызовите специалиста для проведения ТО котла.

Нет. Решение о необходимости установки датчика собственник жилья принимает самостоятельно. Обязать его делать это по закону никто не имеет права. Навязывание услуг по установке датчиков в соответствии со ст. 16 Закона «О защите прав потребителей» от 07.02.1992 г. запрещено.

Если датчик только на горючий газ, он не может срабатывать при жарке и запекании. Если комбинированный – горючий и СО – то возможна неисправность и нужно делать его поверку либо замену. Снимать самовольно не стоит, поскольку, скорее всего, прибор предусмотрен проектом.

Датчик утечки газа: особенности, виды, характеристики

Датчик представляет собой небольшое устройство, которое можно установить в любом месте. Аппарат оснащен анализатором, способным реагировать на изменение концентрации определенных газов. Для измерения количества газа в среде применяются разные сенсоры. Они мгновенно реагируют на повышение концентрации газов, исходящих от газовых приборов и подают светозвуковой сигнал.

Зачем нужен и где используется?

Наиболее простые небольшие модели применяются в бытовых условиях, для использования в доме, в квартире, на даче.

Датчик утечки газа используется для определения опасной концентрации газа в воздухе, чтобы защитить жизнь и здоровье людей.

В основном это такие газы, как метан, одноатомный и двухатомный оксиды углерода.

Как работает: устройство и принцип действия

Датчик утечки газа имеет определенный принцип работы. Он основан на конвекции — движении воздуха, проходящего через прибор. Потоки воздуха проходят через чувствительные элементы и, если концентрация опасных веществ превышает норму, подается звуковой сигнал. После устранения опасной ситуации оборудование можно запустить снова.

Датчик утечки газа состоит из следующих важных элементов:

• корпус,

• чувствительный элемент,

• клапан, перекрывающий подачу газа,

• источник питания,

• кнопки управления.

Существующие виды

Сигнализаторы утечки газа делятся на несколько различных видов по определенным признакам.

По принципу работы:

• Проводные. Подключаются к сети на 220 В.
• Беспроводные. Питание датчика производится от аккумуляторов.

По типу обнаруживаемого газа:

• природный газ (пропан, бутан, метан),
• угарный,
• углекислый.

Отзывы о бытовых датчиках утечки природного газа

Отзывы пользователей говорят, в основном, о большой пользе и достоинствах датчиков утечки газа. К положительным характеристикам можно отнести следующие:

• надежность,
• эффективность,
• компактность,
• простая установка,
• быстрота срабатывания,

Что учитывать при выборе устройства?

При выборе устройства необходимо учитывать принцип работы (проводное, беспроводное), имеется ли клапан закрытия газа, на какой газ реагирует, порог срабатывания, а также стоимость. Все это очень важные величины, влияющие на работу и функциональность прибора.

Рекомендации по установке и расположению устройств

Установка датчиков газа в квартире производится по определенным принципам. В зависимости от типа определяемого газа датчик может находиться в разных местах.

Детектор природного газа (метан, СН4) должен быть в верхней зоне помещения, примерно 30 см от потолка, так как этот газ легче воздуха.

Датчик сжиженного газа (пропан-бутан) устанавливается выше уровня пола на 30 см, потому что он тяжелее воздуха.

Угарный газ при утечке распределяется равномерно по всему помещению. Датчик, контролирующий его, должен находиться примерно на уровне человеческого роста (1,5-1,8 м от пола).