Как устроен газовый котел
Принцип работы газового котла отопления в самых общих чертах можно описать следующим образом: тепло, образующееся за счет сгорания газа, передается жидкости, которая затем перемещается по системе отопления, нагревая помещение.
Схема любого газового отопительного устройства обычно предусматривает наличие нескольких основных узлов:
- Горелка;
- Теплообменник;
- Расширительный бак;
- Газовый клапан;
- Система автоматики.
Специфика двухконтурного котла часто предполагает некоторые особенности его внутреннего устройства. Так, например, многие модели оснащаются двумя теплообменниками, каждый из которых отвечает за подогрев «своего» участка. Кроме того, двухконтурный агрегат всегда имеет специальный трехходовой клапан, который переключает его режимы работы (с отопления на горячее водоснабжение и наоборот).
Горелка
Это прямоугольная конструкция с расположенными в определенном порядке отверстиями, через которые подается газ от расположенных снизу форсунок. В зависимости от типа и производительности, газовый котел может оснащаться двумя видами горелок:
- Атмосферные
. Газ подается в камеру сгорания исключительно за счет давления в магистрали. Такая горелка работает практически бесшумно и стоит дешевле, поэтому применяется чаще, но ее КПД обычно не превышает 90%; - Наддувные
. Принцип ее работы иной — воздух подается в камеру сгорания при помощи вентилятора. Обычно такие горелки не встраиваются внутрь газового тракта, а устанавливаются при помощи специального внешнего подключения. Их основные преимущества — более высокий КПД и устойчивая работа при нестабильной подаче газа.
По возможности регулировки мощности горелки делятся на три класса:
- Одноступенчатые
— пламя всегда горит одинаково. Понятно, что это негативно сказывается как на сроке службы, так и на экономичности приборва; - Двухступенчатые
. Такие горелки немного лучше. Они позволяют использовать агрегат в двух режимах: 50 и 100% мощности; - Модулируемые
. Здесь встроена плавная схема регулировки мощности в широких пределах. Газовый котел с такой горелкой будет максимально экономичным и прослужит дольше других.
Теплообменник
Как мы уже отмечали, двухконтурный котел может использовать один или два теплообменника.
Схема с двумя теплообменниками предполагает монтаж первичного устройства в виде медных труб с пластинчатым оребрением непосредственно над горелкой. Такой конструктивный принцип позволяет передавать тепло газового пламени непосредственно теплоносителю с максимальной эффективностью. Вторичный теплообменник обычно выполняется в виде набора тонких металлических пластин, проходя через которые проточная вода нагревается от горячего теплоносителя.
Если же в котле отопления используется единый теплообменник, то он называется битермическим и представляет собой конструкцию из двух соосных труб. По внутренней трубе проходит сантехническая вода, а внешняя поверхность нагревает теплоноситель.
Преимущества подключения двух теплообменников для двухконтурного котла достаточно очевидны:
- При выходе из строя вторичного теплообменника газовый котел продолжает работать в режиме отопления;
- Первичный теплообменник не подвергается избыточной коррозии из-за постоянно меняющегося состава циркулирующей жидкости;
- Монтаж вторичного теплообменника при выходе его из строя значительно проще и дешевле, чем замена битермического целиком.
Расширительный бак
При нагревании теплоносителя происходит его расширение и увеличение объема. Ввиду этого схема отопления должна предусматривать специальную емкость, в которую будут отводиться излишки жидкости. Обычно требуемый размер бачка можно оценить как 10% от всего объема теплоносителя в системе. Иногда может возникнуть ситуация, когда встроенного бачка не хватит, и потребуется монтаж внешнего.
Газовый клапан
Наличие газового клапана – обязательное условие для подключения системы к магистральному газу. Он регулирует степень подачи топлива, а управляет им схема автоматики. В случае каких-либо поломок подача газа в двухконтурный котел сразу же отключается.
Система автоматики
Схема автоматического регулирования режимов работы двухконтурного теплового агрегата представляет собой набор датчиков, которые анализируют состояние узлов и мест подключения к входным и выходным трассам, и исполнительного устройства, вырабатывающего необходимые сигналы управления:
- Датчики температуры (по их показаниям регулируется модулируемая горелка);
- Датчики газового блока — контролируют давление в топливной магистрали;
- Датчики электроснабжения — включают и выключают котел при перебоях с электричеством.
- Средства самодиагностики.
Виды газовых котлов
Отопительные агрегаты имеют индивидуальные параметры, которые помогут подобрать идеальный вариант. При выборе оборудования важную роль играет площадь отапливаемого помещения.
В зависимости от этого следует рассматривать конкретные модели.
Одноконтурные и двухконтурные
Отопительные приборы одноконтурного типа сконструированы специально для небольших помещений. Тепловое оборудование рассчитано на подогрев теплоносителя при автономном отоплении. Большое преимущество – настенные модели занимают мало места. Система выполняет две важные функции:
- обогрев частного дома;
- нагрев воды.
Благодаря наличию таких возможностей в одном приборе двухконтурный котел пользуется большим спросом и считается самым продаваемым устройством. По форме это компактное оборудование, не занимающее много места.
Настенные и напольные
Газовые отопительные двухконтурные котлы встречаются в двух видах:
- настенные;
- напольные.
Они отличаются параметрами, а функции остаются практически одинаковыми. Настенные котлы двухконтурного типа имеют небольшие размеры, вместительны и обладают хорошей способностью нагревать и жилье, и воду. Однако такой прибор больше подходит для квартиры или уютного коттеджа.
Напольные конструкции представляют собой крупногабаритные агрегаты, требующие установки в отдельном помещении. Само подключение котла несложное, как и эксплуатация. Обычно напольное оборудование применяется только для отопления большого частного дома, где нагрев воды осуществляется при помощи дополнительного бойлера.
Конденсационные и конвекционные (традиционные)
Конденсационный двухконтурный котел – это сравнительно новое оборудование. Принцип работы заключается в намеренном образовании конденсата. Влага переходит в газообразное состояние, а выделяемая при этом тепловая энергия затрачивается на нагрев теплоносителя. Таким образом, значительно сокращаются затраты на образование энергии за счет сгорания топлива.
Конвекционное устройство работает по простому принципу: сколько газа сгорело, столько энергии выделилось. В отличие от конденсационного котла в этой модели выделение даже незначительного количества влаги может повредить все оборудование.
С камерой сгорания открытого и закрытого типов
Отопительные приборы с открытой камерой сгорания называют атмосферными горелками. Они нашли применение в котлах мощностью до 70кВт. Теплообменник установлен над камерой сгорания. Современные модели оснащены автоматикой, которая снижает риск возникновения возгорания. Настенные двухконтурные котлы оснащают исключительно атмосферными горелками.
Вентиляторные горелки или с закрытой камерой сгорания могут быть использованы для отопления жилых помещений и промышленных зданий. Вода протекает между стенками резервуара (горелки). Благодаря полной изоляции пламени прибор становится более безопасным. На работу вентилятора затрачивается большое количество энергии, поэтому котлы такого типа увеличат материальные расходы.
Характеристика и принцип работы
Газовые котлы, как собственно и другие водонагревательные приборы, предназначены для нагрева теплоносителя. Как правило, это вода, при помощи тепла от сжигания газа она нагревается и в дальнейшем используется для отопления помещений. Если установить такое оборудование в частном доме, то можно надолго забыть о покупке дров и угля, на которые приходится тратить приличные деньги.
В качестве топлива используется природный или сжиженный газ. Это обуславливается двумя причинами:
- Газ довольно дешев, что позволяет отапливать жилые и нежилые помещения с минимальными затратами.
- Применение газа позволяет использовать автоматические системы регулировки и пожаробезопасности, что делает газовые котлы более безопасными.
Как работает газовый котел
Хотя такое оборудование может иметь различное устройство, принцип работы у всех одинаков. С помощью спички, а в современном оборудовании при помощи электроподжига, зажигается запальник. Этот небольшой фитилек горит постоянно.
Затем в камеру с помощью автоматики подается газ, который, сгорая, нагревает воду. Теплоноситель подогревается до определенной температуры, затем доступ топлива перекрывается. Как только температура воды опускается до низких значений, газ снова поставляется в камеру сгорания, тем самым осуществляется нагрев воды.
Конструкционные характеристики
Отопительный прибор состоит из двух теплообменников (для отопления и горячей воды), регулировки температуры и горелки. Такое строение обеспечивает качественную и надежную работу оборудования и легкость в эксплуатации.
Благодаря двум контурам система обеспечивает весь дом отоплением и постоянной горячей водой. В целях безопасности отопительный котел перекрывает подачу газа, если пламя отсутствует.
Виды котлов
Настенные двухконтурные котлы отопления могут встречаться в двух видах:
- битермические;
- дуотермические.
Первый тип представляет собой конструкцию из двух стальных трубок, расположенных одна в другой. Внутренний контур обеспечивает горячее водоснабжение, внешний – отопление. Такая система очень эффективна. Дуотермические котлы состоят из двух контуров теплообмена. В каждом резервуаре есть прочная трубка из меди, которая, нагреваясь, отдает тепло в обе системы (ГВС и отопление). Тогда расход тепла минимизирован.
Мощность
Выбирая отопительный прибор, особое внимание нужно уделить показателям мощности. Традиционно норму можно рассчитать по формуле: 1 кВт х 10 м2
Двухконтурный котел должен иметь мощность не менее 24 кВт. Это обеспечит комфортные условия в любое время года.
Не стоит беспокоиться о чрезмерном расходе топлива, если площадь квартиры меньше 240 м2: устройство затрачивает ровно необходимое количество газа для обогрева помещения.
Объем бака и тип горелки
Средний объем бака для воды составляет от 30 до 60 л. Если расход воды гораздо больше (актуально для частного дома), нужно устанавливать дополнительный бойлер. Стандартный котел обеспечивает до 15 л горячей воды при температуре 35С°. Конструкция рассчитана таким образом, что даже в холодное время года температура будет настроена на максимальный комфорт.
В современном оборудовании для отопления применяют два типа горелок: открытая и принудительная. Наиболее экономичный первый вариант, поскольку на него затрачивается минимальное количество энергии.
Теплообменник и расход газа
Главным критерием при выборе теплообменника является материал. Самым распространенным металлом считается чугун. Ему свойственна долговечность (при правильной эксплуатации) и высокая теплопроводность. Большой вес металла и хрупкость – основные недостатки устройства отопления. Стальные теплообменники более легкие, надежные, а при хромировании еще и устойчивы к коррозии.
Расход газа связан с мощностью котла. Чем больше мощность, тем выше потребность в топливе, а значит, устройство будет затрачивать больше газа.
Подключение двухконтурного котла
Двухконтурный котел может быть выполнен в напольном или настенном варианте. Монтаж настенного агрегата несколько проще: для него не нужно специально обустраивать место, а все подключения выполняются аналогично.
Перед тем как производить монтаж двухконтурного газового котла, необходимо заказать разработку проекта и согласовать его с представителями надзорных служб. После утверждения проекта работы выполняются в такой последовательности:
- Размещение котла
. Установка настенного двухконтурного устройства должна выполняться при помощи специальных крепежных приспособлений, учитывая вес агрегата и материал стены. Во избежание аварий необходимо обеспечить максимально надежную фиксацию на стене. Монтаж напольного котла производится на предварительно подготовленное и укрепленное основание; - Монтаж контура отопления
. Для подключения отопительной магистрали необходимо использовать соответствующие входы и выходы котла. - Соединение с системой газоснабжения
. Подключение двухконтурного газового котла к магистрали должен выполнять специалист с необходимыми допусками. Схема соединения включает газовый вентиль, счетчик и термозапорный клапан. - Монтаж системы вывода отработанных газов
. Двухконтурный котел обычно имеет закрытую камеру сгорания, поэтому отвод газов производится через коаксиальную трубу. Она одевается на выходной патрубок и выводится на улицу через отверстие в ближайшей стене. Схема установки такого дымохода и основные требования к его обслуживанию приводятся в инструкции на котел; - Электрическая разводка
. Крайне желательно подключить электрическую часть к розетке через стабилизатор напряжения; - Заполнение водой.
В магистраль отопления двухконтурного котла заливается вода или специальный теплоноситель. Если используется вода, необходимо обеспечить ее тщательную очистку. Применение излишне жесткой воды может привести к преждевременному выходу из строя гидравлической группы. К контуру ГВС нужно подключить сантехническую воду под давлением, создаваемым соответствующим оборудованием, например, гидроаккумулятором; - Первый запуск
. Двухконтурный газовый агрегат – технически сложное устройство, поэтому правильно настроить его может только специально обученный инженер. Многие производители предоставляют гарантию на свои изделия только если монтаж и пусконаладочные работы осуществлялись авторизованными установщиками.
Котел – самая важная часть автономной системы отопления
Поэтому его установке необходимо уделить повышенное внимание. Правильное подключение двухконтурного газового котла – залог его надежной и безаварийной работы в течение всего срока службы
Как выбрать
Если вы решили установить в своем доме напольное газовое отопительное оборудование, то стоит помнить о некоторых особенностях.
Во-первых, такое оборудование достаточно громоздкое, и для его монтажа необходимо выделить много свободного места, желательно в отдельном помещении. Также под такие напольные газовые котлы должно быть тщательно подготовлено основание, способное выдержать вес всего оборудования.
Дымоход
Во-вторых, для работы такой техники необходимо наличие дымохода. Если вы устанавливаете котел в частном доме, то с этим не будет проблем, а для квартиры выбор напольного оборудования может быть не совсем рациональным.
Если такие требования для вас легко выполнимы, стоит обратить внимание на некоторые другие показатели, чтобы выбрать идеально подходящее отопительное оборудование
КПД
Обратите внимание на КПД. От этого показателя будет зависеть соотношение стоимости потребляемого топлива и выдаваемого тепла
Чем выше показатель КПД, тем более экономично и эффективно будет работать оборудование. Как правило, у двухконтурных напольных котлов, работающих на газе, такой показатель колеблется в пределах 80-92 процентов.
Но в последнее время появилось оборудование с использованием конденсационных систем, здесь КПД может быть значительно выше.
Горячая вода
Также обратите внимание на количество горячей воды, которое выдает котел за 1 минуту. Если у вас семья только из двух человек, то этот показатель не столь важен
Даже самое маломощное подобное оборудование способно выдать 2,5 литра горячей воды в минуту. Такого объема вполне хватит. Если же системой горячего водоснабжения вы пользуетесь часто и помногу, то желательно, чтобы «кипятка» выбранный вами напольный газовый котел выдавал гораздо больше.
Современные котлы способны выдавать горячей воды до 17 литров в минуту, конечно, есть мощное оборудование, которое выдает и 40 литров в минуту. Не стоит забывать и о максимальной температуре, до которой ваш котел способен нагреть теплоноситель.
При этом температура воды в контуре отопления должна находиться в пределах 80-90 градусов. Это оптимальный вариант.
Давление в контуре
Есть еще такой параметр, как давление в контуре отопления.
Современные напольные котлы с двумя контурами способны выдавать от 1 до 10 бар давления теплоносителя.
В противном случае горячая вода просто не дойдет до самого дальнего участка трубы, и радиатор в дальней комнате будет постоянно холодным.
Двухконтурные
Газовые двухконтурные котлы также обеспечат ваше жилье подачей горячей воды, что делает их более функциональными. Если вы желаете обеспечить свой дом горячим водоснабжением, то установите напольные или настенные котлы с двумя контурами.
Двухконтурные приборы производят поочередный нагрев теплоносителя или воды для водоснабжения. Если нагревается одно, то другое остывает. Если вы будете долго пользоваться горячей водой, например, принимать душ или мыть большой объем посуды, то теплоноситель для системы отопления будет остывать. Чтобы его температура не упала меньше минимальных допустимых значений, двухконтурные газовые котлы оснащают автоматикой. Она включает нагрев воды, если температура теплоносителя опустилась слишком низко. Это требования безопасности.
Положительные стороны
Если вы выбираете оборудование для отопления своего дома, то стоит обратить внимание именно на напольные двухконтурные газовые котлы. Используя такие устройства, вы получаете:
- независимый источник горячего водоснабжения;
- более совершенную систему автоматики;
- высокий КПД, особенно если применяются системы коаксиального дымохода.
Не стоит забывать и о стоимости. Использование газа в системе отопления существенно удешевляет весь процесс. Сегодня газопроводы есть практически во всех поселках, а поставляемый газ стоит недорого. Если вы отапливали свой дом с помощью электричества, а затем установили напольный газовый котел, то приходящие счета вас приятно обрадуют.
К тому же двухконтурные напольные котлы имеют большую мощность. Если вы купите настенное оборудование, то с его помощью можно отопить помещения площадью менее 500 квадратных метров. Если ваш дом существенно больше, то без системы напольного типа вам не обойтись.
Как работает
Напольный газовый котел с двумя контурами может работать в двух режимах:
- нагрев теплоносителя для системы отопления;
- нагрев воды для системы горячего водоснабжения.
При работе в первом режиме вода нагревается в теплообменнике. Температура теплоносителя на выходе регулируется настройками. Как правило, она может лежать в пределах от +35 до + 80 градусов. Как только термостат регулирует понижение температуры воды ниже заданного уровня, аппаратура включается. К горелке подается газ, который, сгорая, нагревает теплоноситель. Вода подается в систему отопления под определенным давлением. Когда теплоноситель нагрелся выше верхней установленной планки, то котел переходит в режим ожидания.
Также происходит нагрев воды во втором контуре, который служит для обеспечения горячего водоснабжения. Чтобы вода из одного контура не попала во второй, используется сложный трехходовый клапан. При наступлении лета, когда в отоплении нет необходимости, напольный газовый двухконтурный котел можно перевести в летний режим. В этом случае трехходовый клапан перекрывает систему отопления. В результате теплоноситель будет обращаться только в одном контуре.
Нагрев включается от сигнала датчика давления. Как только реле замыкается от расхода воды более 2,5 л, происходит розжиг горелки, а затем автоматика подает команду на подачу газа. Аппаратура начинает нагревать теплоноситель до определенной температуры, а затем переходит в этап плавного регулирования.
Автоматика настраивается так, что горелка выключается, если температура воды на 5 градусов выше от заданной. А если вода остынет на 1 градус от минимального значения, то горелка вновь включится. При этом напольный газовый двухконтурный котел, настроенный на летний режим, не тратит мощность на нагрев контура отопления. Это позволяет существенно экономить топливо, а значит и средства пользователя.
