Датчики утечки газа: особенности, виды, выбор и установка

Традиционно этот прибор устанавливают на стене в тех местах, где существует высокая вероятность утечки газа. Например, это может быть район газовой колонки, котла, плиты или счетчика, так как в местах крепления указанных устройств могут возникать негерметичности. Также важно, чтобы расстояние от датчика до газового оборудования не превышало 1,5 метра.

Датчик утечки газа с клапаном отсекателем: устройство, классификация + как правильно выбрать и установить

Несмотря на самые осторожные меры предосторожности, использование газа может привести к потенциально опасным ситуациям. Утечка газа представляет серьезную проблему, решить которую необходимо до того, как концентрация газа в помещении достигнет критического уровня, представляющего опасность для жизни и здоровья людей.

Качественный датчик утечки газа с функцией запорного клапана является практически незаменимым защитным устройством, способным предотвратить несчастные случаи. Такой прибор не просто оповещает о возникновении аварийной ситуации, но и предотвращает её развитие, автоматически перекрывая подачу газа. После установки устройства каждый владелец помещения может почувствовать большую уверенность и спокойствие за безопасность своей семьи и имущества.

В данной статье мы подробно рассмотрим конструкцию датчика с запорным клапаном, разберем его принцип действия и предложим практические рекомендации по выбору и установке устройства.

Особенности и виды бытовых датчиков газа

Датчик утечки газа представляет собой компактное устройство, в некоторых случаях даже мобильное, которое реагирует на изменения в составе воздуха в помещении. Интегрированный запорный клапан позволяет своевременно прекращать подачу газа, если в воздухе зафиксировано его избыток.

Прибор, который контролирует утечки газа и вооружён запорным клапаном, может уведомлять пользователей об утечке с помощью звуковых и световых сигналов. Некоторые модели имеют возможность интеграции в систему Умного дома.

Газоанализаторы, которые могут встроиться в систему Умного дома, имеют возможность отправлять уведомления владельцу об утечке газа через мобильное приложение. Установка такого приложения позволяет следить за состоянием воздуха в режиме реального времени, что значительно увеличивает уровень безопасности.

Наличие запорного клапана делает работу газоанализатора полностью автономной: устройство самостоятельно перекрывает подачу газа без участия пользователя, что особенно актуально, когда владельцев дома нет рядом. Современные приборы могут не только отключить газ, но и включить принудительную вентиляцию в помещении, а также отправить сигнал о ЧП в экстренные службы.

Структура устройства состоит из следующих основных функциональных компонентов:

• первичный преобразователь — датчик, который улавливает газ в воздухе и измеряет его концентрацию;
• измерительный модуль — получает и обрабатывает данные с первичного преобразователя, сопоставляя их с допустимыми значениями;
• исполнительный узел — клапан, осуществляющий прекращение подачи газа;
• источник питания — может быть сетевым, аккумуляторным или гальваническим элементом.

Данные датчики способны реагировать на разные виды газов, что позволяет классифицировать их по типу детектируемого топлива.

Классификация приборов может выглядеть следующим образом:

• анализаторы природного газа;
• детекторы углекислого газа;
• датчики для обнаружения угарного газа;
• комбинированные устройства, реагирующие на несколько видов газа одновременно.

Наиболее популярны комбинированные устройства, так как они обеспечивают максимальную безопасность, позволяя следить за составом воздуха в полном объёме.

Комбинированные датчики утечки газа, как правило, способны обнаруживать метан и угарный газ, сигнализируя о превышении допустимых концентраций этих веществ.

Современные приборы также могут классифицироваться по методу определения концентрации газа:

1. Каталитические газоанализаторы (или термокаталитические) — чувствительный элемент у них покрыт катализатором (например, диоксидом олова, платины или палладия). При повышении концентрации газа, он окисляется кислородом воздуха, что вызывает нагрев элемента, считающийся сигналом для срабатывания датчика.
2. Полупроводниковые детекторы реагируют на резкое изменение сопротивления чувствительного элемента, который изготовлен на основе оксида олова. При увеличении концентрации угарного газа происходит доокисление, что способствует снижению сопротивления. Для повышения скорости отклика сенсора в его конструкции предусмотрен резистивный слой из инертных материалов.
3. Электрохимические датчики с твердым или жидким электролитом — у моделей с твердым электролитом используется комбинация с нагревателем, а у жидких — кислотный или щелочной раствор в качестве чувствительного элемента.
4. Инфракрасные датчики исследуют текущую концентрацию газа, анализируя среду в инфракрасном спектре.

Виды бытовых датчиков утечки газа

По типу контролируемого газа датчики можно разделить на:

• для обнаружения природного газа (CH4);
• для угарного газа (CO);
• для углекислого газа (CO₂);
• комбинированные устройства, которые реагируют сразу на два или три вида газов.

Комбинированные датчики утечки газа являются универсальными приборами, которые обеспечивают максимальную безопасность для вашего дома.

• Термокаталитический датчик с чувствительным элементом, покрытым катализатором, таким как диоксид олова, платины или палладия. При попадании целевого газа на рабочий элемент происходит изменение теплоотдачи, что приводит к изменению сопротивления катализатора;
• Полупроводниковый бытовой датчик с чувствительным элементом из оксида олова. При увеличении концентрации определяемого горючего или токсического газа изменяется поверхностное сопротивление полупроводника. Полупроводниковый материал может быть дополнен различными добавками для увеличения чувствительности сенсоров;
• Электрохимический датчик характеризуется тем, что его чувствительный элемент заполнен твердым электролитом или раствором. При реакции анализируемого газа с электролитом образуются заряженные ионы, и между электродами начинает проходить электрический ток, пропорциональный концентрации газовой смеси;
• Инфракрасный датчик анализирует изменение длины волны излучения в инфракрасной части спектра. В современных моделях источником света выступают светодиоды, в старых — вольфрамовые нити.

Инфракрасные датчики часто используются в промышленности благодаря быстрому времени отклика, устойчивости к вибрациям и воздействию внешних факторов, высокой точности и отличной чувствительности.

• Проводной датчик работает от электросети 220-230 В. Он изготовлен в соответствии с технологическими стандартами, которые предотвращают короткое замыкание в случае превышения концентрации газа в воздухе;
• Беспроводной датчик работает от встроенной аккумуляторной батареи. Он потребляет много энергии, а поэтому цена подобных устройств выше, чем у проводных аналогов. Обычно такие модели используются в быту, реже в промышленности.

На какие концентрации реагируют бытовые датчики утечки газа

Согласно стандартам, величина концентрации газа, при которой срабатывает газоанализатор, практически одинакова для всех бытовых датчиков:

• метан — от 0,1 до 1%;
• пропан — от 0,05 до 0,46%;
• окись углерода — от 0,005 до 0,01%.

Эти процентные значения значительно ниже предельно допустимых концентраций, благодаря чему сигнализатор предупреждает пользователя заранее, до достижения критических значений.

Принцип работы

Принцип функционирования датчика утечки газа довольно прост и основан на физических законах конвекции. Воздух поднимается вверх и проходит через анализаторы, которые быстро определяют наличие в нём примесей газа. При увеличении их концентрации выше установленных норм включаются световый и звуковой сигналы. Интересно, что раньше для обнаружения метана в угольных шахтах использовали канарейек.

Когда уровень газа оставался в безопасных пределах, птица весело щебетала, но как только концентрация превышала допустимый уровень, она замолкала и могла погибнуть. Позже канарейек заменили химическими анализаторами, представляющими собой бумажные или тканевые полоски, пропитанные специальными веществами. Эти полоски меняли свой цвет при малейшем превышении уровня газа, сигнализируя об опасности.

Современные датчики не требуют регулировки и поступают в продажу уже предустановленными. При обнаружении утечки многие модели имеют возможность посылать SMS-сообщения владельцам квартиры или выдавать предупреждения через интернет. Бытовые устройства требуют перезапуска после устранения аварийной ситуации, в то время как промышленные модели продолжают выполнять регистрацию и анализ уже после срабатывания сигнализации.

Классификация

Датчики утечки газа классифицируют по следующим критериям: метод подключения, способ выявления превышения концентрации, а также степень автономности работы.

По типу подключения

Датчики делятся на проводные и беспроводные. Проводные устройства работают от электрической сети с напряжением 220 В и требуют близости к источнику питания. Многие пользователи с опасением относятся к проводным моделям, полагая, что они могут стать причиной взрыва в случае утечки газа. Однако это мнение является ошибочным.

Изготовление газовых датчиков производится с соблюдением всех технологических норм и мер безопасности, что исключает возможность хлопка, вызванного коротким замыканием, например. Преимуществом сетевых моделей является простота в обслуживании и отсутствие необходимости в контроле уровня заряда батарей. К недостаткам можно отнести их бесполезность в случае отсутствия электричества, что не позволяет считать такие устройства высоконадёжными.

Беспроводные модели работают от аккумуляторов и не нуждаются в электрическом подключении. Их отсутствие проводки позволяет установить устройство в любом месте, даже на подвижных частях сложного оборудования. Преимущества беспроводных типов включают высокую мобильность и возможность установки в зонах без доступной электроэнергии. Среди недостатков можно отметить большую цену по сравнению с проводными аналогами и необходимость периодического контроля состояния батарей.

По способу определения концентрации топлива

В эту категория датчиков входят три основных типа: каталитические, полупроводниковые и инфракрасные. Каталитические модели популярны на промышленных объектах. Их принцип действия основан на горении небольшого количества газа в специальной камере устройства, что происходит даже при малом превышении допустимых концентраций.

Процесс горения вызывает изменение сопротивления в одной из двух катушек приборов, в то время как вторая катушка отслеживает температуру. Электронная система моментально реагирует на изменение сопротивления, что приводит к срабатыванию датчика.

Для обеспечения безопасной работы приборы оснащены пламегасителями, которые контролируют интенсивность горения. Специальный катализатор, покрывающий камеру сгорания, ускоряет реакции, благодаря чему газ начинает гореть задолго до достижения опасных уровней концентрации. После срабатывания сигнализации каталитическим датчикам не требуется перенастройка и время для восстановления. Эти изделия относятся к категории непрерывно действующих устройств и часто служат на стратегически важных объектах.

Полупроводниковые модели включают специальную пластину из полупроводникового материала, которая покрыта химическим составом. Когда газ попадает на пластину, он поглощается, изменяя её электрическое сопротивление. Это изменение фиксируется электронной схемой, после чего активируется сигнализация. Полупроводниковые датчики идеально подходят для бытового использования и имеют недорогую цену, малое энергопотребление и широкую доступность для потребителей.

К недостаткам полупроводниковых приборов стоит отнести замедленную реакцию и длительное время восстановления пластины после сработки сигнализации.

Виды датчиков утечки газа

Датчики утечки газа различаются по типу обнаруживаемого газа:

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

Также они различаются по способу определения уровня концентрации газа:

• датчик утечки газа с чувствительным элементом на основе полупроводника. В конструкции этого сигнализатора присутствует кремниевая пластина, покрытая тонким слоем окиси металла. Когда газ достигает этой пластины, окись металла начинает поглощать его. В результате воздействия газа изменяется внутреннее сопротивление пленки окиси, и датчик срабатывает. Эти устройства хорошо подходят для бытового использования;
• каталитические датчики обладают чувствительным элементом (сигистор) в виде шарика, который представляет собой катушку из платиновой проволоки, покрытую родиевым катализатором. Когда газ взаимодействует с катализатором, происходит его воспламенение, что нагревает шарик и вызывает изменение сопротивления платиновой обмотки – и датчик срабатывает. Такие устройства подходят для контроля утечек газа на промышленных объектах;
• инфракрасные датчики утечки газа функционируют на основе взаимодействия двух волн. Эти волны проходят через воздух, отражаются и затем сопоставляются, что позволяет вычислить концентрацию газа.

По принципу работы датчики утечки газа могут быть:

• проводные (работающие от электросети 220 В);
• беспроводные (от аккумуляторов).

Беспроводные детекторы утечки газа, в отличие от подключенных к сети аналогов, имеют более высокую цену и потребляют много энергии, однако их главное преимущество заключается в том, что они продолжат функционировать даже при отключении электричества.

Среди популярных моделей датчиков утечки газа можно встретить устройства, которые вдобавок работают от сети, но также имеют встроенный аккумулятор, который включается в экстренных ситуациях (например, при отсутствии электричества).

Кроме того, датчики утечки газа могут отличаться дополнительными функциями, например:

• газовый анализатор с запорным клапаном. Когда устройство фиксирует сигнал о превышении концентрации, оно замыкает электрическую цепь и отправляет команду на закрытие клапана подачи газа;
• включение вытяжной системы вентиляции. К примеру, если уровень газа повышается, детектор запускает вентиляцию, чтобы очистить воздух от вредных примесей;
• датчик с модулем GSM-связи. Если датчик с функцией уведомления срабатывает, на смартфон пользователя приходит предупреждение об утечке газа. Такой прибор можно соединить с другими компонентами системы безопасности, например, с пожароуведомителями, механизмами закрытия и открытия окон, дверей и ворот.

Принцип работы датчика утечки газа

Принцип работы газоанализаторов схож, независимо от типа устройства.

Каждый датчик включает в себя:

Установка и эксплуатация датчиков утечки газа

Поскольку определенные типы газов имеют тенденцию накапливаться под потолком (поскольку они легче воздуха), а другие (более тяжелые) остаются ближе к полу, универсальные датчики утечки газа еще не были разработаны.

Таким образом, для каждого конкретного типа газа предусмотрено своё место установки. Исключение составляют лишь датчики утечки угарного газа, который распределяется равномерно по всему помещению благодаря своей плотности.

Существуют и другие важные аспекты, которые необходимо учесть во время установки:

• датчик следует устанавливать в непосредственной близости к газовому оборудованию, но не непосредственно на него;
• не рекомендуется монтировать прибор рядом с окнами, дверями и вентиляционными системами, поскольку потоки воздуха будут мешать датчику контролировать уровень концентрации газа;
• не менее одного раза в месяц следует очищать устройство от пыли влажной тряпкой.

Монтаж газоанализатора обычно не требует серьезных усилий. Устройство необходимо либо подключить в сеть, либо установить на стену. Однако если планируется установка более сложного газоанализатора, например, с функцией перекрытия клапана, рекомендуется обратиться к специалисту.

Обслуживание газоанализатора

Большинство датчиков утечки газа калибруются на заводе. Тем не менее, перед установкой устройства важно внимательно ознакомиться с инструкцией, так как некоторые современные модели требуют ручной или автоматической калибровки. Калибровка необходима для точности срабатывания, особенно если устройство не может быть установлено близко к газовому оборудованию, тогда как его чувствительность можно увеличить.

Так какую модель все-таки выбрать

В вышеизложенном рейтинге были рассмотрены несколько моделей газоанализаторов. Некоторые из них функциональны, так как чувствительны к утечкам разных видов газов, и все устройства имеют свои преимущества и недостатки.

Заключение

Среди этих моделей особое внимание стоит обратить на оборудование Xiaomi Mi Honeywell Gas Alarm. Это сравнительно недорогая модель, которая занимает первое место в данном рейтинге. Она отлично подходит для домов, где используется природный газ.

Учитывая текущую ситуацию, когда всё чаще происходят взрывы и пожары, причиной которых могут стать неисправности газового оборудования, наличие газового датчика в доме является не просто желательным, а абсолютно необходимым. Это устройство поможет защитить вас и ваших близких, обеспечивая безопасность вашей жизни и здоровья.