Устройство теплообменника газового котла

Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла

Двухконтурные отопительные котлы получили большое распространение за счет удобства и компактности. Они согревают дома и одновременно служат источниками горячего водоснабжения.

То есть, необходимость покупать отдельный водонагреватель и отдельный отопительный прибор полностью отпадает.

Каков принцип работы двухконтурного газового котла и из каких частей состоит это устройство? Об этом мы расскажем в нашем обзоре.

Для того чтобы понять принцип работы газового двухконтурного котла, необходимо разобраться в его устройстве.

Обратите внимание

Он состоит из множества отдельных модулей, которые нагревают теплоноситель в отопительном контуре и выполняют переключение на контур ГВС.

Слаженная работа всех составляющих позволяет рассчитывать на беспроблемную эксплуатацию оборудования. Зная устройство двухконтурного котла, можно разобраться и в его принципе действия.

Мы не будем рассматривать устройство двухконтурных котлов с точностью до винтика, так как нам достаточно разобраться в назначении основных узлов. Внутри котла мы найдем:

Устройство моделей с двумя контурами: отопительным и контуром ГВС.

• Горелку, располагающуюся в открытой или закрытой камере сгорания – это сердце любого отопительного котла. Она нагревает теплоноситель и генерирует тепло для работы контура ГВС. Для обеспечения точной поддержки заданной температуры она наделяется системой электронной модуляции пламени;
• Камеру сгорания – в ней располагается вышеуказанная горелка. Она может быть открытой или закрытой. В закрытой камере сгорания (а точнее, над ней) мы найдем вентилятор, отвечающей за нагнетание воздуха и за удаление продуктов сгорания. Именно он и является источником тихого шума при включении котла;
• Циркуляционный насос – обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя по отопительной системе и при работе контура ГВС. В отличие от вентилятора камеры сгорания, насос не является источником шума и работает максимально бесшумно;
• Трехходовой клапан – именно эта штука отвечает за переключение системы в режим генерации горячей воды;
• Основной теплообменник – в устройстве двухконтурного настенного газового котла он располагается над горелкой, в камере сгорания. Здесь происходит нагрев теплоносителя, используемого в контуре отопления или в контуре ГВС для нагрева воды;
• Вторичный теплообменник – именно в нем происходит подготовка горячей воды;
• Автоматику – она контролирует параметры работы техники, проверяет температуру теплоносителя и горячей воды, управляет модуляцией, включает и отключает различные узлы, контролирует наличие пламени, фиксирует ошибки и выполняет прочие полезные функции.

В нижней части корпусов располагаются патрубки для подключения отопительной системы, труб с холодной водой, труб с горячей водой и с газом.

В некоторых моделях газовых двухконтурных котлов используются сдвоенные теплообменники. Но принцип работы остается практически тем же самым.

Можно заметить, что устройство газовой колонки отличается только отсутствием контура отопления.

Мы выяснили устройство двухконтурного настенного газового котла – оно кажется немного сложным, но если разобраться в назначении тех или иных узлов, то сложности исчезнут.

Здесь мы можем отметить схожесть с газовым проточным водонагревателем, от которого здесь осталась горелка с теплообменником. Все остальное взято от настенных одноконтурных котлов.

Несомненным плюсом является наличие встроенной обвязки – это расширительный бачок, циркуляционный насос и группа безопасности.

Разбирая принцип работы и устройство газового двухконтурного котла, следует отметить тот факт, что вода из контура ГВС никогда не смешивается с теплоносителем.

Важно

В отопительную систему теплоноситель заливается через отдельную трубу, подключенную к отоплению. Горячая вода подготавливается за счет части теплоносителя, циркулирующего через вторичный теплообменник.

Впрочем, об этом мы расскажем чуточку позже.

Теперь мы приступим к разбору принципа работа газового двухконтурного котла. Назначение отдельных узлов и модулей мы выяснили, теперь эти знания помогут нам понять, как работает все это оборудование. Рассматривать принцип работы будем в двух режимах:

• В режиме обогрева;
• В режиме генерации горячей воды.

В режиме обогрева котел обеспечивает ваш дом теплом.

Сразу отметим тот факт, что работа в двух режимах сразу невозможна – для этого в двухконтурных котлах предусмотрен трехходовой клапан, направляющий часть теплоносителя в контур ГВС. Давайте рассмотрим принцип работы при обогреве, а потом узнаем, как работает техника в режиме горячего водоснабжения.

В режиме обогрева двухконтурный котел работает так же, как и самый обычный проточный нагреватель. При первом включении горелка работает довольно долго, поднимая температуру в контуре отопления до заданной отметки. Как только будет достигнут необходимый температурный режим, подача газа отключится. Если в доме установлен датчик температуры воздуха, то автоматика будет учитывать его показания.

На работу газовой горелки в двухконтурных котлах может влиять и погодозависимая автоматика, контролирующая температуру уличного воздуха.

Тепло от работающей горелки нагревает теплоноситель, который гоняется по отопительной системе в принудительном режиме.

Трехходовой клапан находится в таком положении, чтобы обеспечить нормальное прохождение воды через основной теплообменник.

Продукты сгорания удаляются двумя способами – самостоятельно или с помощью специального вентилятора, располагающегося в верхней части двухконтурного котла. Система ГВС при этом находится в отключенном состоянии.

Что касается контура горячего водоснабжения, то он запускается в тот момент, когда мы поворачиваем ручку водопроводного крана. Появившийся ток воды приводит к срабатыванию трехходового клапана, который отключает отопительную систему. Одновременно с этим происходит розжиг газовой горелки (если на тот момент она была отключена). Спустя несколько секунд из крана начинает течь горячая вода.

При переходе в режим подачи горячей воды, контур отопления полностью отключается.

Совет

Давайте разберем принцип работы контура ГВС. Как мы уже говорили, его включение приводит к отключению работы отопления – здесь может работать только что-то одно, или ГВС или отопительная система.

Управляет всем этим трехходовой клапан. Он направляет часть горячего теплоносителя во вторичный теплообменник – обратите внимание, что никакого пламени на вторичке нет.

Под действием теплоносителя теплообменник начинает греть протекающую через него воду.

Схема несколько сложноватая, так как здесь задействуется малый круг циркуляции теплоносителя. Подобный принцип работы нельзя назвать самым оптимальным, зато двухконтурные газовые котлы с раздельными теплообменниками могут похвастаться нормальной ремонтопригодностью. Каковы особенности котлов с комбинированными теплообменниками?

• Более простая конструкция;
• Высока вероятность образования накипи;
• Более высокий КПД у ГВС.

Как мы видим, недостатки плотно переплетаются с достоинствами, но раздельные теплообменники ценятся больше. Конструкция несколько усложняется, зато здесь отсутствует накипь. Обратите внимание, что в момент работы ГВС протекание теплоносителя по отопительному контуру останавливается. То есть, его длительная работа способна нарушить тепловой баланс в помещениях.

Как только мы закрываем кран, происходит срабатывание трехходового клапана, и двухконтурный котел переходит в режим ожидания (или сразу же включается подогрев чуть остывшего теплоносителя). В таком режиме оборудование будет находиться до тех пор, пока мы снова не откроем кран. Производительность некоторых моделей достигает до 15-17 л/мин, что зависит от мощности используемых котлов.

Разобравшись с принципом работы газового двухконтурного котла, вы сможете понять назначение отдельных узлов и даже сможете самостоятельно разобраться в вопросах ремонта.

На первый взгляд, устройство кажется очень сложным, а плотная внутренняя компоновка вызывает уважение – все-таки разработчикам удалось создать почти идеальное отопительное оборудование.

Двухконтурные котлы, таких фирм как Vaillant, активно используются для обогрева зданий различного назначения и для генерации горячей воды, заменяя собой сразу два прибора. А их компактность позволяет сэкономить место и избавиться от необходимости приобретения напольного котла.

Устройство двухконтурного газового котла

Опубл. 18 March 2015 | Обновлено 11 April 2018 | СТАТЬИ (69)

В этой статье мы расскажем, как устроен двухконтурный газовый котёл

Наибольшее применение отопительная техника в Беларуси находит в частных коттеджах, которые не подключены к системе горячего водоснабжения и имеют автономное отопление. Перед потребителями такой категории всегда встает вопрос, приобрести электрических водонагреватель или двухконтурный котел.

В нашем случае выигрывают те, которые являются обладателями последнего. Двухконтурный котел дает нам возможность приготовления необходимого нам количества горячей воды в кратчайшие сроки. Постараемся объяснить принцип работы двухконтурного газового котла с тем, чтобы можно было сделать правильный выбор.

Виды котельного оборудования
На нашем рынке современная отопительная техника представлена в большом ассортименте. Отличаясь не только производителем, но и своей функциональностью. Если рассматривать газовые аппараты, то они бывают 2 видов:

·         настенные

·         напольные

В зависимости от конструктивных особенностей они могут быть:

·         одноконтурные

·         двухконтурные

Обратите внимание

Если одноконтурные газовые котлы применяются исключительно для отопления помещений, то двухконтурные газовые котлы позволяют осуществлять приготовление горячей воды в необходимом количестве для потребителя. Причем подогрев воды на отопление помещения ни коим образом не отображается.

Устройство газовых аппаратов

Все газовые котлы которые представлены у нас в Беларуси схожи по своему дизайну и конструкции. Если рассматривать их чертежи, то все они состоят из теплоизолированного корпуса, внутри которого находятся:

·         теплообменник

·         горелка

·         автоматика

Камера в которой сжигается газ с выделение теплоты и продуктов сгорания и есть газовая горелка. Для чего она служит, служит она непосредственно для обогрева теплоносителя. Емкость с теплоносителем ( дистиллированная вода, либо антифриз ), которая размещена над горелочным устройством называется теплообменник.

По стенкам теплообменника движутся продукты сгорания, тем самым нагревая воду в нем, которая в свою очередь передвигается по трубкам системы отопления. Продукты сгорания выводятся наружу при помощи коаксиального дымохода (его устройство можете изучить в статье …).

Газовые  котлы могут отличаться теплообменником, рассмотри, какие бывают теплообменники в газовых котлах:

·         со сдвоенным (пластинчатым)

·         с битермическим

Давайте детально рассмотрим, что же представляет собой каждый теплообменник. Сдвоенный теплообменник состоит из двух отдельных теплообменников.

Один теплообменник предназначен исключительно для отопления помещения (строения), он состоит из медных труб и пластин между ними. Все теплообменники покрыты специальным защитным слоем, предохраняющим его от коррозии.

Основное назначение данного теплообменника, это передача тепла от котла к источнику тепла (радиаторы отопления).

Второй теплообменник служит для приготовления бытовой горячей воды. Этот теплообменник сделан только из пластин, поэтому и называется пластинчатым.

Важно

Самая популярная модель двухконтурного газового котла с пластинчатым теплообменником Egis Plus 24 ff итальянского производителя Ariston.

Битермический – это труба в трубе. В битермическом теплообменнике внутренняя часть используется только для приготовления горячей воды, а наружная для обогрева помещения (строения). Теплоноситель в битермическом теплообменнике не соприкосается.

Самая популярная модель двухконтурного газового котла с битермическим теплообменником Eolo Star 243e итальянского производителя Immergas.

Помните, если произойдет поломка  битермического теплообменника, то вы остаетесь не только без горячей воды, но и без  отопления!

Розжиг газового  котла может быть двух вариантов:

·         электрический

·         пьезо

При этом необходимо учитывать и поступление воздуха в камеру сгорания.

Двухконтурные газовые котлы могут быть двух видов, это открытые (воздух к таким котлам подается из помещения)  и закрытые (воздух к таким к котлам подается с улицы при помощи коаксиального дымохода).

Единственное, что нам осталось с вами рассмотреть, это автоматика. Самый сложный и самый ответственный узел в газовом котле.

Принцип действия

Двухконтурный котел работает в двух режимах:

·         отопления

·         приготовления ГВС

В режиме отопления теплоноситель нагревается внутри теплообменника. В роли теплоносителя выступает вода. От того какой горячей она должна быть на выходе у потребителя и осуществляется подогрев воды от 35 до 80? С.

Запуск режима отопления осуществляется при помощи термостата, который реагирует на изменение температуры в комнате. Если происходит понижение температуры, то он сигнализирует котлу о требовании запуска насоса, который создает разряжение в обратном трубопроводе.

Совет

Далее нагретая в нашем теплообменнике вода поступит в систему отопления, датчики автоматики учтут давление в системе и, если оно будет больше 0,45 бар, то то произойдет замыкание контактов на реле и розжиг горелки, за работу которой будет отвечать микропроцессор.

Мощность котла будет увеличиваться от минимальной к максимальному значению. Если в какой-то момент температура теплоносителя дойдет до заданной, газовый котел перейдет в режим модуляции. Если произойдет такое, что на начальном этапе мощность окажется высокой, то электроника отключит горелку и допустит ее очередной разжиг только через 3 минуты.

Камера сгорания – эта емкость которая изготовлена из метала и покрыта теплоизоляционным слоем, над которой расположен медный теплообменник. А горелочное устройство располагается в нижней ее части.

Розжиг будет произведен автоматически, в момент, когда будет нужен подогрев воды.

Вместе с горелкой включится и насос, который предназначен  для принудительной циркуляции теплоносителя (в нашем случае это вода) по трубопроводу системы.

Если значение ваших параметров достигнуто, то подача газа будет уменьшено автоматически и газовый котел перейдет в режим ожидания.

Как только температура изменит свое значение в меньшую сторону, с датчика температуры поступит сигнал на клапан, который открывшись пропустит топливо в большом объеме и приведет к розжигу горелки.

Подогретый теплоноситель (вода) попадает в систему отопления через подающую линию, а возвращается через обратную. Для исключения возможности попадания воды во второй контур в газовом котле используют техходовой клапан.

В контуре отопления теплоноситель движется по замкнутому контуру и не образует накипи и налета. А вот о контуре гвс такого сказать нельзя, вода в теплообменник попадает из трубопровода будь то центрального либо же своей скважины, которые имеют огромное число примесей, что дает большую вероятность для поломки устройства.

Работа устройства в режиме ГВС

Обратите внимание

Когда за окном тепло, а на календаре уже весна и необходимость в обогреве помещения отсутствует, газовый котел может быть переведен на летний режим. В данном варианте у вас будет функционировать только контур ГВС

Принцип работы газового двухконтурного котла в режиме «лето» следующий:

Трехходовой клапан, о котором мы недавно говорили закрывает линию отопления, и теплоноситель из первичного теплообменника подается во вторичный.

Следуя через него, холодная вода нагревается и двигается в контур ГВС. Если ваш расход воды при открытии крана начнет превышать отметку в 2.5 литра, то это и приведет при помощи запуска реле давления к возникновению процесса, который был только что нами рассмотрен.

Сразу подается автоматическим путем сигнал для розжига горелочного устройства, следующим этапом открывается газовый клапан и мощность с минимальной увеличится до максимальной, пока не произойдет нагревание воды, в дальнейшем котел перейдет на этап плавного регулирования.

Горелка настроится автоматически на расходуемое количество воды. Если температура превысит значение на 5? С, то она отключится и включится, когда значение понизится на 1?С.

При эксплуатации в данном режиме контур отопления отключается и тепло от горелки передается неподвижному теплоносителю, а через него в контур ГВС.

Двухконтурные газовые котлы отопления: что вы должны знать?

Независимость в теме отопления для жильцов много квартирного дома — выгодная «штука». Один раз потратив деньги на установку индивидуальной системы отопления и обеспечения горячей водой, потребитель дальше платит только по факту использования энергоресурсов.

Для квартир таким энергоносителем обычно является природный газ. Двухконтурные газовые котлы отопления , «вооруженные» системами автоматики и безопасности, фактически полностью избавили человека от активного участия в процессе отопления.

Но это касается квартир небольшой площади и с одним санузлом. Почему так? Об этом ниже…

Финансовую целесообразность такой замены системы центрального отопления на индивидуальную отопительную систему владелец квартиры замечает буквально в первые месяцы ее эксплуатации, сравнивая счета за природный газ с прошлыми счетами за отопление.

Выигрыш очевиден! А элементарные расчеты помогут «успокоиться» относительно «проинвестированных» денег в переоборудование системы отопления квартиры или дома.

За несколько лет эксплуатации, то есть комфортного проживания в тепле и с горячей водой в ванне и на кухне, все окупается!

Преимущества использования двухконтурных газовых котлов отопления

• Как уже оговаривалось выше, использование таких двухконтурных газовых котлов отопления — это экономия денежных средств на обогреве помещений и возможности пользоваться горячей сантехнической водой. Текущие расходы при этом — это стоимость использованного объема газа и холодной воды.
• Малые размеры и возможность настенного монтажа.
• Возможность обеспечения ГВС (горячего водоснабжения) без дополнительного бойлера косвенного нагрева.
• Автоматизация работы такого газового котла избавляет владельца квартиры или дома от «печных» дел и обеспечивает безопасность отопительной системы.
• А незначительная цена на котел и его установку — последний аргумент в пользу двухконтурного газового котла отопления.

Поговорим об имеющихся недостатках

• Такой котел не может одновременно выполнять две функции: «поставлять» горячую воду в систему отопления и обеспечивать горячую воду.
• Двухконтурный газовый котел отопления изначально рассчитан на нормальное обеспечение горячей водой только одной точки, например кухни или ванны. Расход воды определяется мощностью котла и указан в его паспорте. Выдачу горячей воды, больше указанной величины вы вряд ли получите. Открытие крана горячей воды на кухне в момент принятия кем-то душа может привести к резкому понижению температуры воды в ванной. Но это полбеды… Беда может быть в случае, если душ был включен в то время, когда кран горячей воды на кухне был уже открыт. При резком закрытии крана на кухне купающийся может получить резкий поток горячей воды из «дождика». Более «плавная» равномерная подача горячей воды может быть обеспечена установкой дополнительного бойлера косвенного нагрева или использования двухконтурного котла со встроенным в него бойлером.
• Мгновенной «выдачи» горячей воды из крана при его открытии не получится. Особенности устройства двухконтурного газового котла отопления не позволяют ему сразу переключиться в режим нагрева воды. Кроме того, из «горячего» крана изначально вытечет холодная вода, находящаяся в магистральной трубе. А теперь подумайте, будет ли в таких тонкостях «разбираться» счетчик воды в вашей квартире…
• При контакте нагреваемой воды с теплообменником последние со временем выходят из строя. И чем жестче вода и ниже давление воды на входе, тем время «жизни» теплообменника меньше.

Как устроен двухконтурный газовый котел отопления?

На рынке теплотехники итальянские газовые котлы отопления двухконтурные представлены широкой линейкой моделей. Они схожи между собой, аналогичны по устройству с котлами других производителей, но…

Схема двухконтурного газового котла отопления

Несмотря на «одинаковость» названия и схематическое устройство такие двухконтурные котлы нельзя назвать одинаковым. При всей схожести есть и отличия. Одно из ключевых отличий в устройстве теплообменника котла, который предназначен для передачи тепла, получаемого при сгорании топлива, теплоносителю.

Теплообменник обычно находится в верхней частик котла, а под ним расположена газовая горелка. Тепло, образованное при сжигании газа, поднимаясь вверх, передается металлическому теплообменнику, внутри которого протекает теплоноситель.

Роль теплоносителя – перенос тепловой энергии от теплообменника к радиаторам отопления, расположенным по всему дому или квартире.

В зависимости от устройства теплообменника различают:

• Котлы с двумя теплообменниками (первичным и вторичным);
• Котлы с битермическим теплообменником.

Первичный теплообменник, изготовленный их медных труб, с напаянными на них медными пластинами. Основная функция такого первичного теплообменника — передача теплоты от, сгораемого в горелке газа, к теплоносителю системы отопления.

Первичный теплообменник двухконтурного котла

Во вторичном теплообменнике происходит обмен тепла между теплоносителем и проточной водой из линии горячего водоснабжения (ГВС). Вследствие того, что передача тепла происходит через тонкие пластинчатые перегородки, вторичный теплообменник еще называют пластинчатым.

Схема — вторичный пластинчатый теплообменникВторичный пластинчатый теплообменник. Вид сбокуВторичный пластинчатый теплообменник.

Вид сверху

Также используются котлы с одним битермическим теплообменником. Фактически в таком теплообменнике находится труба в трубе.

По внутренней трубе проходит нагреваемая вода для ГВС, а внешний контур используется для прогрева теплоносителя системы отопления.

Битермический теплообменник двухконтурного котла

По типу отвода продуктов сгорания газа из котла различают газовые котлы отопления двухконтурные турбированные и с открытой камерой сгорания. Турбированные котлы (с закрытой камерой сгорания) не требуют для своей работы наличия отдельного дымохода.

Типичная схема двухконтурного газового котла отопления

Рассмотрим типичную схему котла на примере двухконтурного газового котла отопления Saunier Duval Themaclassic F 30:

Котел Saunier Duval Themaclassic F 30 (схема)

1. Вентилятор. 2. Датчик тяги — маностат. 3. Первичный теплообменник. 4. Датчик температуры (аварийный). 5. Камера сгорания газа. 6. Расширительный бачок. 7. Электрод контроля наличия пламени. 8. Горелка. 9. Электрод поджига. 10.Циркуляционный насос. 11.

Датчик температуры теплоносителя. 12. Блок поджига. 13. Байпас. 14. Газовый узел. 15. Датчик давления воды в системе отопления. 16. Теплообменник ГВС. 17. Трёхходовой клапан. 18. Датчик протока ГВС. 19. Фильтр ГВС. 20. Устройство подпитки водой системы отопления. 21. Предохранительный клапан системы отопления. 22.

Кран слива воды. 23. Фильтр отопления.

A — Вход воды из системы отопления. B — Холодная вода. C — Выход воды в систему отопления. D — Выход ГВС. E- Газ.

Принцип работы двухконтурного котла отопления с двумя теплообменниками

Когда двухконтурный газовый котел отопления работает в режиме «отопление», в нем происходят такие процессы.

• Газовая горелка греет первичный теплообменник,
• Теплообменник передает тепловую энергию циркулирующему (за счет насоса) в нем теплоносителю
• Трехходовой клапан находится в положении, препятствующем попадание теплоносителя во вторичный теплообменник.
• Весь теплоноситель «уходит» в систему отопления, отдает там энергию радиаторам и возвращается в котел через обратную линию.

Схемы работы котла в режиме отопления и ГВС

Работа двухконтурного газового котла в системе ГВС (горячего водоснабжения)

• Газовая горелка, нагревает первичный теплообменник,
• Теплообменник передает тепловую энергию циркулирующему (за счет насоса) в нем теплоносителю
• Трехходовой клапан находится в положении, препятствующем попадание теплоносителя во внешний контур системы отопления.
• Теплоноситель циркулирует через вторичный теплообменник, нагревая его.
• Водопроводная холодная вода, проходя через вторичный теплообменник, нагревается и «уходит» в линию горячего водоснабжения.

Преимущества котлов отопления с раздельными теплообменниками:

• Первичный теплообменник менее подвержены коррозии и образованию на нем налета (накипи), так как теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру и не меняет постоянно и существенно свой химический состав.
• Вторичный теплообменник более подвержен «нападению» «агрессивной» водопроводной воды. Соли, входящие в ее состав, со временем засоряют его, и теплообменник выходит из строя.

• Вторичный теплообменник дешевле в замене, чем битермический.

Недостатки котлов отопления с различными теплообменниками: более высокая стоимость в сравнении с битермическими.

Принцип работы двухконтурного газового котла отопления с битермическим теплообменником

Схема двухконтурного котла с битермическим теплообменником

При работе котла в режиме горячего водоснабжения газовая горелка прогревает теплоноситель, находящийся во внешнем контуре. А уже от него нагревается проточная водопроводная вода, находящаяся во внутренней трубе теплообменника.

Преимущества котлов с битермическими теплообменниками: более низкая стоимость чем котлов с раздельными теплообменниками.

Недостатки: повышенная термическая «нагрузка» на теплообменник (нагрев теплоносителя и горячей воды).

Как продлить срок службы двухконтурных котлов?

Наибольший вред двухконтурному котлу отопления приносит режим обеспечения горячего водоснабжения, так как в этом случае через вторичный или битермический теплообменник циркулирует постоянно «новая» вода со своими солями и другими примесями, которые засоряют (накипь) теплообменник. Для более щадящего режима работы рекомендуется:

• Использовать фильтр механической очистки на входе холодной воды в котел.Фильтр механической очистки
• Устанавливать максимальную температуру нагрева «горячей» воды в пределах 40-50 ОС.
• Проводить регулярную очистку теплообменников котла не реже 1 раза в 2-7 лет. Срок «межочистной» работы теплообменника зависит от жесткости воды и величины ее расхода.

Загрязненный вторичный теплообменник

Видео: принцип работы, устройство двухконтурного газового котла

Как работает газовый котел: устройство, схема, режимы

Все чаще для отопления и горячего водоснабжения в домах используются котлы. Они компактны, мощны, удобны в эксплуатации. Газ на сегодняшний день обходится дешевле, чем другие виды топлива. Если вы задумываетесь об установке такого оборудования у себя дома, важно понять, как работает газовый котел. Это поможет вам быстрее разобраться в управлении техникой и успешно ее эксплуатировать.

Как устроен газовый котел

Из чего состоит техника? Ответ на этот вопрос важно знать каждому пользователю, потому что при работе могут возникать разные ситуации. Кроме того, знания об устройстве газового котла и его составляющих помогут выбрать ту модель, которая подходит именно для вашего помещения.

Основные узлы

Горелка. Прямоугольная конструкция оборудована форсунками. Через них газ попадает в горелку и распределяется. Так поверхность радиатора равномерно прогревается по всей поверхности.

Существует две разновидности горелки:

• Атмосферная. Устанавливается возле дымохода. Принцип работы прост: воздух для поддержания пламени забирается из помещения. В этом случае обязательно наличие окна и нормальной вентиляции. Преимущество атмосферного типа — независимость от электроэнергии. Чаще встречается в моделях напольного типа.

• Турбированная. Работа такого котла не зависит от наличия тяги в дымоходе и вентиляции, так как встроенный вентилятор принудительно выводит продукты сгорания через коаксиальный дымоход. Вывод может быть сделан в стене. Встречается в котлах настенного размещения. Основной недостаток – энергозависимость.

Теплообменник представляет собой короб, внутри которого расположены трубки. По ним циркулирует вода. Узел может состоять из разных сплавов, что сказывается на сроке его эксплуатации. Двухконтурный прибор оснащен двумя радиаторами, одноконтурный — одним. Разновидности:

• Стальной. Самый простой и дешевый вариант. Материал устойчив к перепадам температур, однако обладает низкой теплопроводностью и недолговечностью.

• Медный. Это стойкий к коррозии и перепадам температур сплав. Медь в семь раз лучше стали проводит тепло, поэтому радиатор обходится дороже. Имеет ограниченную температуру нагрева.

• Чугунный. Устойчив к коррозии и высоким температурам. Хорошо проводит тепло, но обладает большим весом. Поэтому чаще используется для напольных котлов в виде разборной конструкции.

Циркуляционный насос создает давление в системе для постоянной циркуляции воды. Не во всех моделях есть насос. Но если вы выбираете технику для газового отопления, он должен присутствовать в конструкции.

Расширительный бак. При нагреве теплоноситель расширяется, поэтому бак принимает его излишки во избежание аварийной ситуации.

Дымоотвод. В атмосферных моделях труба соединяется с патрубком корпуса и выводится к дымоходу. В турбированных типах котлов создается коаксиальный дымоотвод, другой конец которого присоединяется к отверстию в стене.

Электроника и модуль управления включает датчики, проводки, схемы: все, что позволяет устройству стабильно функционировать.

Автоматика безопасности. Это сенсоры, которые защищают прибор от таких неполадок:

• отсутствие тяги;
• перегрев;
• отсутствие пламени в горелке.

Если система дает сбой, датчики посылают сигнал модулю управления и работа изделия прекращается.

Принцип работы

По магистрали в систему поступает холодная вода. Через насос циркуляции она подается в теплообменник. Открывается газовый клапан, и в горелку через форсунки поступает топливо. Срабатывает электрод розжига, от чего газ загорается.

Котел работает на отопление или обеспечение горячего водоснабжения (ГВС). Переключение происходит с помощью трехходового клапана. В процессе работы продукты сгорания выводятся через дымоход. При достижении установленной температуры пламя гаснет. Некоторые модели имеют наружный термостат, поэтому при понижении температуры сразу включают нагрев.

Ниже представлена схема работы:

Разновидности и классификация

Как должен работать котел? Это зависит от его разновидности.

По способу установки техника делится на два типа:

• Настенные. Небольшие приборы малой и средней мощности. Часто устанавливаются в квартирах и домах с небольшой площадью. Размещение на стене экономит свободное пространство.
• Напольные. Габаритные конструкции, для размещения которых понадобится много места. Зато они способны одновременно отапливать и обеспечивать ГВС большие площади.

По строению дымоотвода, типу отвода продуктов сгорания:

• атмосферные;
• турбированные.

Режимы их работы мы описывали выше.

По функциональности:

• Одноконтурные. Обеспечивают оптимальную работу на отопление.
• Двухконтурные. Оснащены двумя радиаторами, поэтому могут обеспечивать систему отопления и наполнять краны горячей водой.

Разновидности горелки:

• Модулируемая. Плавная автоматическая регулировка силы пламени.
• Обычная. Без какой-либо регулировки.

По типу поджига:

• Пьезорозжиг. Запуск проводится путем нажатия кнопки и деформации пьезоэлемента. Преимущества розжига в энергонезависимости. Недостатки: постоянный ручной запуск, большой расход топлива.
• Электронный. Срабатывает встроенный трансформатор, который управляется автоматикой.

По принципу работы:

• Конвекционные. Обычная схема, по которой тепло при сгорании переходит к теплоносителю (воде).
• Конденсационные. Кроме обычного нагрева устройство использует тепло водяного пара. Конденсат скапливается в дополнительном теплообменнике. Поэтому модели Аристон Class Premium Evo обладают высоким КПД.

Обычные котлы энергозависимы, но встречаются устройства, которые работают по другому принципу. Они устанавливаются в помещениях с наличием дымохода и обладают открытой камерой сгорания. Зажигание происходит при помощи пьезоэлемента. Некоторые из них (например, «Конорд») имеют чугунный радиатор.

Техника может работать на природном и сжиженном газе, а крепится на стену или устанавливается на пол. Существует вариант парапетной установки — газовый котел крепится на внешней стене, обладает закрытой камерой сгорания и подключается к коаксиальной трубе.

Рассмотрев устройство и особенности водонагревательной техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для своего жилища. Видео поможет вам лучше разобраться в теме:

Вам помогла статья?

Да Нет

Устройство газовых котлов отопления и их элементов

Без отопления очень трудно представить жизнь современного человека. Газовый котёл сегодня — один из самых распространённых способов обогрева квартир, домов и дачных коттеджей.

Использование природного газа в качестве сырья объясняет экономичность использования данного вида теплогенератора.

Чтобы не запутаться в многообразии представленных на рынке отопительного оборудования моделей, нужно изучить устройство газового котла и его элементов. Тогда выбор подходящего теплогенератора не составит большого труда.

Принцип работы газового котла

Принцип работы газового котла

Фиксирование значения температуры устанавливается с помощью специальных датчиков. Чаще всего эту задачу выполняет контроллер управления, он есть в каждом газовом котле. С определением потребности помещения в тепле, ему помогают специальные терморегуляторы. По запорной газовой арматуре газ подается в горелку.

Когда котёл присоединяется к системе газового снабжения, начинает функционировать электрический розжиг. В некоторых моделях срабатывает пьезорозжиг.

В теплообменнике любого котла есть горелка. Она включается, и тогда вода нагревается до температуры нужного значения.

После тепловых воздействий вода начинает подаваться в систему отопления. Вода начинает перемещаться и двигаться благодаря работе циркуляционного насоса. Автоматическое отключение горелки происходит только тогда, когда значение температуры, которое задаётся термостатом, достигает своего максимального значения.

Одноконтурные газовые генераторы функционируют по такому же принципу. Если Вам нужна вода для душа, мытья посуды и других бытовых нужд, а не только для отопления, тогда можно приобрести электрический бойлер либо котёл в двумя бойлерами.

Отличие напольного от настенного газового котла

Устройство напольного газового котла несколько отличается от настенных моделей. И помимо явных различий, таких как мощность, стоимость и способ монтажа, есть ряд технических параметров, по которым можно с лёгкостью определить вид котла.

Как правило, напольные отопительные котлы более долговечны в эксплуатации. Это напрямую зависит от материала, из которого выполнены детали агрегата. Чугунные элементы более толстые и меньше подвержены коррозийным воздействиям, нежели стальные, из которых выполнены элементы настенных моделей котлов.

Важно

Напольный котёл оснащен несколькими видами горелок. Те генераторы, которые имеют атмосферные горелки, менее шумные. Они просты в эксплуатации и стоят дешевле. Вентиляторные горелки, которые встречаются в виде навесных или надувных, имеют более высокую стоимость. Но такая цена обусловлена большой мощностью, значение которой может доходить до нескольких тысяч киловатт.

Настенные газовые котлы требуют подключения к электроэнергии, тогда как напольные генераторы работают автономно. Соответственно, они более экономичны.

Какой котел лучше: с закрытой или открытой камерой сгорания?

Устройство газового котла предполагает наличие обязательных элементов. Камера сгорания входит в их число. Но перед покупкой отопительного генератора у многих возникает вопрос: «Какая модель лучше — с закрытой или открытой камерой сгорания?».

Перед тем, как сделать выбор в пользу того или иного вида котла, следует понимать, в чём различие этих типов камер сгорания. Камера сгорания закрытого типа требует установки дополнительного дымохода. Для того чтобы отопительное оборудование работало эффективно и безопасно, нужен бесперебойный доступ к системе электроснабжения.

Котёл с открытой камерой сгорания потребляет воздух из помещения, где он установлен. То есть доступа к электричеству ему не требуется, он работает без него.

Но для таких теплогенераторов обязательным условием является наличие вентиляции.

Качественная вентиляционная система необходима для обеспечения безопасности, так как скопившиеся газы над котлом не должны быть в закрытом непроветриваемом помещении.

Устройство настенного газового котла, как правило, имеет открытую камеру сгорания. Но встречаются и другие модели. Что касается напольных, то чаще всего производители выпускают генераторы с закрытым типом камеры сгорания.

Естественная и принудительная циркуляция: какой котел практичнее?

принудительная циркуляция

Для того, чтобы горячая вода перемещалась в отопительной системе, необходимы некоторые элементы в конструкции. Там, где присутствует естественная циркуляция воды, есть трубы большого диаметра. Они обеспечивают должное давление в системе.

В случае с принудительной циркуляцией необходима установка дополнительного оборудования. Оно создает искусственное нагнетание давления, которое заставляет воду двигаться. Этот вариант чаще всего используется в жилых помещениях, он наиболее экономичен и прост в монтаже.

Одноконтурный или двухконтурный котел?

Устройство газовых отопительных котлов напрямую зависит от количества контуров в его составе. Одноконтурные модели имеют ряд преимуществ — более низкая стоимость, экономичность, простота в эксплуатации. Такой котел считается менее затратным вариантом.

Однако, эта конструкция не идеальна. Нужно понимать, что одноконтурный котёл подойдёт только для наполнения системы отопления в помещении. Если Вам понадобится потребление горячей воды в хозяйственных целях, то придётся совершенствовать установку, монтируя дополнительные агрегаты, к примеру, бойлер.

В случае с двухконтурным котлом таких проблем можно избежать, так как такой теплогенератор не только греет помещение, но и обеспечивает владельцев бесперебойным потоком горячей воды.

Совет

Однако, и это устройство не идеально. Газовый котел с двумя контурами не может запускать их в работу одновременно. То есть, если происходит подача горячей воды, отопительная система перестаёт функционировать.

Но это почти незаметно.

Тем, кто использует не более 14 литров горячей воды за один раз, подойдут проточные двухконтурные котлы. Для более масштабного потребления используют двухконтурные агрегаты со встроенным бойлером.

Устройство газового котла — видео

Какие элементы входят в состав газовых котлов?

Большинство моделей газовых теплогенераторов помимо схожего принципа работы имеет в своём составе одинаковые элементы. Рассмотрим оснащение такого теплогенератора.

Устройство для отвода продуктов горения. Иначе его называют системой дымоудаления. В моделях газовых котлов встречаются системы с принудительной и естественной тягой.

Теплообменник. Когда сгорающий газ начинает выделять энергию, нагревается корпус теплообменника. Тогда тепло переходит к воде, которая в нём находится.

Газовая горелка. Она оснащена специальными форсунками, через которые поступает топливо. Благодаря постоянному и равномерному распределению газа, теплоноситель нагревается без перебоев.

Расширительный бак. Благодаря ему, происходит отвод воды при длительном перегреве. Объёма ёмкости бачка всегда хватает для работы обычного котла.

Насос циркуляции — вовсе необязательный элемент котла. Но если он присутствует в составе, то магистраль системы газа будет иметь принудительный вид циркуляции. При помощи такого насоса в системе обеспечивается необходимое давление.

Блок управления системой. Автоуправление задаёт необходимый режим работы котла и регулирует программы.

Диагностическая система анализирует работу всех элементов, выявляет неполадки и оповещает об ошибках. Чаще всего информация появляются на табло в виде некоего кода из цифр или букв.

Встроенные датчики температуры.

Система защиты от замерзания. Этот элемент нужен тогда, когда котёл работает в энергосберегающем режиме. Встречается такая система не во всех моделях теплогенераторов.

Встроенная система защиты при выключении электричества.

Устройство терморегулятора

Устройство терморегулятора

Терморегулятор иначе называют внешним водяным термостатом. Он устанавливает температуру так, что вода обогревает помещение на выходе из генератора. Данное устройство обеспечивает эффективную работу котла, то есть при понижении температуры он максимально нагревает воду, в противном случае ускоряет процесс остывания всех радиаторов.

Есть несколько видов терморегуляторов:

• механические;
• центральные;
• программируемые.

Механические термостаты внешне напоминают циферблат со шкалой посередине. Повернув диск по часовой стрелке, можно установить нужное время. Для удобства регулировки внешняя часть оснащена вкладками 15-минутного периода. В экстренных случаях возможна перенастройка режима.

Центральный терморегулятор в стороне от котла. С помощью него можно включить или выключить отопление в квартире/доме. Устаревшие модели термостатов соединялись с котлом проводами. Современные устройства выпускаются уже без проводов. Для его установки не нужно рушить стену, достаточно прикрепить его к поверхности шурупами.

Центральный терморегулятор может отключить нагрев системы отопления, если это необходимо. Лучше всего устанавливать такой датчик в самом посещаемом месте в доме. К нему должен быть обеспечен доступ, не нужно закрывать его шторами или мебелью. Желательно, чтобы температура на нём не опускалась ниже 16 градусов.

Как работает теплообменник газового котла?

теплообменник газового котла

. Чаще всего встречаются модели со стальным или чугунным теплообменником.

Чугунные детали славятся своей прочностью и долговечностью. Такой теплообменник прослужит исправно не один год.

Однако у него есть и ряд недостатков, главный из которых — хрупкость и чувствительность при транспортировке. При ненадлежащей эксплуатации возможно появление многочисленных сколов.

Также не рекомендуется использовать чугунный теплообменник в тех домах, где вода очень жёсткая. Кроме того, его нельзя перегревать.

В отличие от чугуна, сталь не боится ударов и механических воздействий. Однако при эксплуатации теплообменника из данного сплава, нельзя допускать замерзания жидкости.

Внешне теплообменник напоминает изогнутую трубу, которая располагается в одной плоскости. Обычные пользователи называют такую конструкцию змеевиком. Мощность теплообменника зависит от количества рёбер и длины трубы.

Следует тщательно следить за состоянием этой детали, так как грязь, копоть и отложение солей внутри труб приводят к поломке и засорению устройства.

Процессы циркуляции в теплоносителе нарушаются, и, соответственно, уменьшается теплопроводность стенок теплообменника.

Советы по выбору газовых котлов

Знания о том, из чего состоят газовые котлы, помогут Вам в выборе отопительного оборудования и облегчат процесс эксплуатации в будущем. Советы для тех, кто разбирается в вопросах устройства теплогенераторов, работающих на газовом топливе.

Использование атмосферных горелок позволяет получить мощность от 10 до 80 кВт, продувных — до 1000 кВт.

Не приобретайте котлы с горелками, которые требуют подключения к сети переменного тока.

Перед покупкой котла рассчитайте мощность и определитесь с энергозависимостью.

Оцените качество материала элементов, которые входят в состав котла.

Перед покупкой газового котла любой модели, не спешите с выбором. Целесообразнее будет потратить некоторое время на изучение вопросов по устройству теплогенератора и его элементов, чтобы понимать, что Вам действительно подходит.

Устройство газового котла – основные элементы

Котел – одна из составных частей любой системы отопления.

Он предназначен для превращения энергии сгорания топлива (в случае газового котла таким топливом является газ) в теплоту для нагрева жидкости, которая подается затем в батареи отопления.

Внутреннее устройство современных газовых котлов подчинено решению главной задачи – обеспечить максимальные удобства и безопасность использования при минимизации обязательного контроля со стороны человека.[contents]

Классификация газовых котлов

Прежде чем приступить к детальному описанию основных комплектующих газовых котлов, необходимо уделить некоторое внимание их классификации. Несмотря на то, что все котлы устроены примерно одинаково, каждая разновидность имеет свои специфические особенности, для поддержки которых нужны определенные модификации используемых деталей. Итак, котлы бывают:

Основные элементы газового котла отопления

• Настенные и напольные. Настенный вариант более компактен и удобен и применяется обычно в частных домах. Преимуществом напольного котла является возможность обогрева значительных площадей за счет гораздо большей мощности.

  Поэтому такие агрегаты чаще всего устанавливаются в производственных помещениях.

• Атмосферные и турбированные. Принцип работы атмосферного котла такой же, как и у обычной печки: воздух забирается из помещения и отводится в специально построенный дымоход за счет естественной тяги.

  В турбированных моделях тягу создает встроенный вентилятор, камера сгорания полностью закрыта, а забор воздуха производится с улицы.

• Одноконтурные и двухконтурные. Аппарат с одним контуром предназначен только для обогрева помещений, задача двухконтурного котла – еще и обеспечить жильцов горячей водой.

• С обычной или модулируемой горелкой. Устройство котлов с модулированной горелкой предполагает автоматическую регулировку мощности, за счет чего достигается значительная экономия расхода газа.
• С электронным или пьезокерамическим поджигом.

  Электронный поджиг более удобен – воспламенение газовых паров в камере сгорания происходит без участия человека, в то время как в системах с пьезорозжигом требуется каждый раз нажимать соответствующую кнопку.

Основные элементы газового котла

Как мы уже отмечали выше, устройство газового котла примерно одинаково для всех вариантов его исполнения. Это означает, что основные узлы, из которых собираются котлы, одни и те же:

• Газовая горелка. Представляет собой перфорированную конструкцию прямоугольной формы. Внутри нее находятся форсунки, через которые в камеру сгорания подается газ. Форсунки обеспечивают равномерное распределение пламени по всей горелке, создавая таким образом условия для наиболее эффективного нагрева теплоносителя внутри газового котла.
• Теплообменник — металлический короб со встроенным радиатором, внутри которого находятся трубы с теплоносителем. За счет энергии сгорающего газа теплообменник нагревается и передает тепло жидкости. Одноконтурный котел всегда имеет один теплообменник, у двухконтурного котла их может быть два – первичный и вторичный.
• Циркуляционный насос. Обеспечивает давление в магистрали газового отопления с принудительной циркуляцией. Присутствует не во всех моделях газовых котлов.
• Расширительный бачок. Служит для временного отвода теплоносителя при его интенсивном нагреве и расширении. Имеет емкость, достаточную для среднестатистических условий работы газового котла. Для отопления больших площадей в систему часто устанавливают дополнительный бак.
• Устройство отвода продуктов горения. У атмосферных котлов выходной патрубок должен подключаться к отдельному дымоходу с естественной тягой, турбированные модели имеют в комплекте двойную коаксиальную трубу для вывода газовых отходов, тягу в которой создает встроенный вентилятор.
• Система автоматики. Это блок управления работой котла, который включает в себя электронную схему, задающую режим функционирования системы в зависимости от показания подключенных и встроенных датчиков.

Конкретная модификация газового котла может привносить в его устройство некоторые особенности. Так, например, для одноконтурного агрегата может применяться внешний бойлер для подогрева сантехнической воды, а устройство двухконтурного газового котла может включать совмещенный теплообменник, в котором приготавливается теплоноситель для обоих контуров.

Теперь рассмотрим основные компоненты газовых котлов более подробно.

Газовая горелка

В зависимости от типа котла горелка может быть атмосферной или наддувной. Котлы с атмосферными горелками дешевле, меньше шумят, но имеют небольшую производительность. Наддувные горелки, в особенности в составе напольного газового котла, могут обеспечить мощность до нескольких тысяч киловатт.

Кроме этого, горелки подразделяются на:

• одноступенчатые;
• двухступенчатые;
• модулированные.

Теплообменник

Главным показателем качества теплообменника является материал, из которого он изготовлен.

Самым надежным и долговечным является чугун. Чугунные теплообменники могут работать несколько десятков лет, определяя тем самым большой срок службы всего газового котла. Этот материал хорошо держит тепло, поэтому он отлично подходит для двухконтурного варианта системы отопления. К недостаткам чугуна можно отнести его хрупкость и большой вес.

Стальные теплообменники не трескаются и не ломаются от неожиданных ударов или резких перепадов температур. Но они гораздо быстрее прогорают и подвержены коррозии.

Обратите внимание

В дорогих моделях газовых котлов применяются теплообменники из специальных сортов стали, которые по своей долговечности сравнимы с чугунными.

Часто для продления срока службы стальные теплообменники изнутри покрывают слоем меди, а снаружи – специальной термостойкой краской.

Циркуляционный насос и гидравлическая группа

Параметры насоса обычно подбираются производителем, исходя из мощности котла. Поэтому большого влияния на качество изделия в целом насос не оказывается.

Стоит обратить внимание на материал труб, по которым внутри газового котла проходит теплоноситель и вода (в случае двухконтурного агрегата). Лучше всего, если они сделаны из меди или качественного пластика.

Можно также поинтересоваться производителем насоса – хорошо, если это известная фирма, такая как Grundfos, Джилекс, Vortex и другие.

Расширительный бачок

Это важная составная часть газовых котлов. Система отопления должна иметь расширительную емкость, куда отводится излишек теплоносителя при его нагревании. Размер этой емкости рассчитывается по специальным методикам, грубо его можно оценить, как 10% от объема всей жидкости в системе. Поэтому при выборе котла желательно знать протяженность магистрали отопления и требуемый объем бачка.

Системы автоматики

Встроенная автоматика управляет работой котла во всех его режимах и включает в себя:

• температурные датчики для регулировки высоты пламени в модулируемой горелке;Пример автоматики — популярная Eurosit 630
• систему отключения и включения котла при нестабильной работе электрической сети;
• датчики давления газа, которые выключают горелку при перебоях с газоснабжением;
• систему защиты от замерзания — для случаев, когда в холодное время года отопление не производится, но котел не демонтируется (например, на дачном участке);
• устройство для периодического включения насоса при его длительном простое;
• средства самодиагностики и выявления неисправных узлов.

Знание принципов устройства газового котла сделает процесс его выбора более простым и понятным и поможет сэкономить средства как при покупке теплового агрегата, так и при его эксплуатации.