Отопление и котлы

Газовый котел отопления: устройство, принцип работы

5 (100%) 5 vote[s]

Несмотря на то, что в современном мире обозначилась тенденция перехода на энергосберегающие технологии, способы их реализации еще не в состоянии конкурировать с удобными бытовыми газовыми котлами. Современный газовый котел, который используется для отопления помещений и получения горячей воды, прост в обслуживании, а высокий КПД позволяет говорить об его высокой эффективности.

Разновидности конструкций

Внешне газовый котел выглядит лаконично: прямоугольный корпус с ручками управления, дисплей (у продвинутых моделей), выходы для подключения к газовой магистрали, контурам отопления и водопроводу, дымоход. Каждый знает, что газовый котёл должен иметь как минимум три функциональных узла:

      • Система подачи/отключения газа.
      • Газовая горелка с камерой сгорания.
      • Контур с теплоносителем.
      • Теплообменник.

Как правило, это весь багаж знаний, с которым простой обыватель подходит к выбору газового котла.

Устройство двухконтурного газового котла
Устройство двухконтурного газового котла

Все эти узлы имеют разное исполнение и принципы функционирования. От этого зависит область применения оборудования и его функциональные возможности. Поэтому газовые нагреватели имеют множество видов.

По возможности совмещения отопления и подогрева воды:

      • Одноконтурные.
      • Двухконтурные.

По типу устройства для обмена теплом:

      • С раздельным теплообменником: пластинчатый для отопления, проточный для ГВС.
      • С битермическим.

По принципу работы:

      • Конвекционные.
      • Конденсаторные.

По типу камер горения:

      • С открытой камерой горения.
      • С закрытой камерой горения.

По виду горелки:

      • С атмосферной горелкой.
      • С вентиляторной горелкой.

По типу механизма регулирования и розжига:

      • Механические (на пьезоэлементе).
      • Электронные.

Кроме того, газовый котёл имеет устройство для осуществления постоянной циркуляции теплоносителя. В некоторых моделях предусмотрен встроенный расширительный бак и накопительный бойлер для горячей воды.

Конструкция и работа одноконтурного и двухконтурного нагревателя

Газовый котел с одним контуром конструктивно является самым простым. В современных моделях при розжиге вначале нагревается теплоноситель во внутреннем малом контуре котла.

Трехходовые клапаны на первом этапе отсекают контур отопления до тех пор, пока вода в малом контуре не прогреется до определенной температуры. Это промежуточное значение, которое задается производителем. Достигнув этого значения, датчик подает сигнал к приводу клапанов, и вода из контура отопления смешивается с малым контуром. После этого нагревается уже вся система до установленной пользователем температуры.

Автоматический контроль осуществляет термопара — газовый клапан, расположенный перед горелкой, и связанный с ним термостат.

В дорогих моделях с электронным регулированием кроме термостата, снимающего замеры температуры теплоносителя, имеются датчики, которые замеряют температуру в помещении.

Для обеспечения ГВС в двухконтурных моделях для подогрева воды кроме главного предусмотрен вторичный теплообменник. Оба они могут быть скомбинированы в один котловый битермический элемент. В разделенных конструкциях нагрев проточной воды происходит вне зоны сгорания газа.

Первый контур работает по такому же принципу, как описано выше. Разделенная система не работает одновременно на отопление и ГВС. При включении проточной воды срабатывает клапан, который перенаправляет теплоноситель из контура отопления во вторичный теплообменник.

Двухконтурный нагреватель удобен тем, что объем горячей (теплой) воды не ограничен.

Теплообменники

Характер эксплуатации котлов и его удобство во многом зависит от типа устройства, в котором продукты горения отдают энергию теплоносителю.

Битермический

Это комбинированное устройство для двухконтурных нагревателей, в котором в одном корпусе соединены два канала. По одному проходит теплоноситель контура отопления, по другому – ГВС. Казалось бы, логичное и простое решение для обеспечения нагрева двух контуров одновременно. Такой модуль позволяет упростить конструкцию двухконтурных котлов.

Но в плане практичности такие модели уязвимы в условиях использования жесткой воды . Из-за сильного нагрева в полости, по которой протекает водопроводная вода, быстро откладываются соли. Это приводит к сужению просвета канала и необходимости ремонта. В конструкции дорогих моделей эту проблему попытаются решить увеличением скорости тока воды за счет винтообразной циркуляции. Но все равно необходимость обработки кислотами каждые 2-3 года неизбежна. А выдерживает он не больше двух-трех промывок.

Важно! Основной недостаток битермических агрегатов – это малый выход теплой воды при работе котла на полную мощность, способный обеспечить не более двух точек водоразбора.

Виды теплообменников
Виды теплообменников

В таких моделях нельзя использовать в качестве теплоносителя этиленгликоль, так как эти отложения удалить будет невозможно.

Раздельное расположение

Система состоит из основного пластинчатого и вспомогательного наборного элемента теплообмена для ГВС. Они соединены между собой трехходовым клапаном. Такая конструкция присуща большинству котлов отечественного производства, так как она менее подвержена отложению солей из-за некачественной водопроводной воды. Отложения солей замедляются по той причине, что вторичное устройство теплообмена не подвергается экстремальному нагреванию.

КПД 110%

Газовый котел с обычной подачей воздуха (конвекционный) имеет простую конструкцию. Газ в атмосферной горелке сгорает, и образовавшийся водяной пар выходит в дымоход. Но этот котловый пар уносит и часть полезного тепла.

Газовый котел конденсаторного типа имеет особую конструкцию, в которой предусмотрено вторичное прохождение пара через теплообменник. Таким образом, суммарная теплоотдача получается выше 100% относительно чистого сгорания газа.

Важно! Чем ниже температура теплоносителя в обратной трубе, тем эффективнее конденсаторный газовый котёл будет работать. Для того, чтобы пар конденсировался, он должен контактировать с холодной поверхностью. Поэтому радиаторы устанавливают мощные, чтобы они как можно больше отдавали тепла в помещение и охлаждали теплоноситель.

Схема конденсаторного типа
Схема конденсаторного типа

Для работы конвекционной системы достаточно естественной тяги. Конденсаторный газовый котёл имеет сложную конструкцию и принудительный газоотвод при помощи вентиляторов и закрытой камеры горения.

Камеры горения

Камера горения бывает чугунной или металлической. Более тонкий металл используют в малогабаритных моделях, а для напольных и мощных моделей камеры горения изготавливают из инертного и теплоемкого чугуна.

Газовый котел с открытой камерой горения осуществляет забор воздуха из помещения, где он установлен. Для оборудования такого типа важно организовать хорошую вентиляцию, прямой дымоход, что должно способствовать хорошей естественной тяге. Поэтому котёл конвекционного типа лучше устанавливать в отдельное помещение.

Открытая и закрытая камера горения
Открытая и закрытая камера горения

Агрегат с закрытой камерой сгорания оборудован механизмом создания принудительной тяги. С внешней атмосферой камера сгорания соединена коаксиальным дымоходом. Этот котловый дымоход представляет собой двойную трубу, в которой один поток – это отходы горения, а второй – атмосферный воздух.

Коаксиальный дымоход можно монтировать в любом положении. Соответственно, продукты горения не попадают в помещение, и газовый котёл с закрытой камерой можно устанавливать непосредственно в отапливаемое жилое помещение. Для работы оборудования необходим электрический ток, поэтому полностью автономным такое отопление назвать нельзя.

В закрытых камерах горения используют специальные вентиляторные горелки.

Горелки

Для сжигания топлива газовый котёл оснащается горелкой.

Атмосферные

Газ поступает в эжектор, где он смешивается с воздухом. Через отверстия смесь поступает в камеру горения и воспламеняется. Воздух подмешивается к топливу благодаря естественной тяге.

Виды горелок
Виды горелок

Этот тип горелок универсальный: их устанавливают как на простых, так и на дорогих моделях котлов.

Вентиляторные

Главное отличие от горелки атмосферного типа в том, что газ смешивается с воздухом непосредственно на выходе перед камерой сгорания. Эти горелки работают только в комплексе с электронным автоматическим оборудованием, которое все вместе называют газовым мультиблоком. Он включает такие основные элементы:

      • Фильтр газа.
      • Манометр, контролирующий давление газа в магистрали.
      • Реле включения/выключения газа при снижении давления до критического.
      • Редуктор, выравнивающий давление газа на входе/выходе мультиблока.
      • Регулятор давления газа на входе и регулятор расхода газа.
      • Реле контроля работы вентилятора.

Для работы такого оборудования необходим дополнительный источник питания на случай отключения электросети.

Розжиг и автоматика

Разнообразие автоматики сильно разнится в зависимости от принципа работы котла и его стоимости.

Системой безопасности атмосферной горелки является термопара в виде газового клапана, приводимого в действие штоком термостата.

Устройство защиты с термопарой
Устройство защиты с термопарой

Принцип работы термопары может быть двух типов:

      • Капиллярная. Жидкость в тонкой трубке нагревается от запальника и воздействует на клапан.
      • Электрическая. В цепи с электромагнитом на клапане имеется стык двух разных металлов, при нагревании которого образуется слабый ток. Как только этот элемент остывает, ток прекращается, электромагнит отключается и клапан перекрывается.

При отключении магистрального газа горелка и запальник (фитиль) затухает. Термопара остывает и отпускает привод газового клапана. Такой механизм защиты инерционный, так как необходимо 5-10 секунд для нагрева и остывания термопары, но зато он безотказный.

Важно! Это устройство безопасности не требует электричества, поэтому им в обязательном порядке оснащают все типы котлов. Чтобы котловый клапан подачи газа открылся, термопара должна нагреться, поэтому пуск котла всегда происходит в ручном режиме. Порядок розжига оборудования предполагает предварительный прогрев при горящем запальнике (фитиле) термопары, которая должна зафиксировать клапан в открытом положении.

Газовый котёл с блоком электронного управления при отключении электричества выключается подача газа и он прекращает работу. В дорогих моделях с электронной автоматикой может быть предусмотрен режим защиты от замерзания и от заклинивания в случае простоя. В обоих случаях газовый котёл автоматически включается и подогревает теплоноситель в контуре отопления либо просто прогоняет его для предотвращения образования отложений.

Видеообзор работы двухконтурных котлов:

Выбор газового нагревателя для дома — мероприятие сложное и ответственное, и без помощи специалистов не обойтись. Для грамотной эксплуатации оборудования пользователю необходимо самому изучить принцип работы всего агрегата и отдельных его узлов.

Читайте больше по теме:

Подписаться
Уведомление о
guest
0 комментариев
Inline Feedbacks
View all comments
Просмотры: 200

Популярные записи