Принцип работы двухконтурного газового котла отопления и особенности его подключения. Как работает газовая котельная.

Первичный теплообменник расположен непосредственно над горелкой и представляет собой змеевидно изогнутую оребренную трубу. Пламя нагревает воду в теплообменнике и подает ее в систему отопления через трехходовой клапан.

Принцип работы двухконтурного газового котла отопления и особенности его подключения

Все проблемы раздельного отопления и производства горячей воды решаются покупкой одного котла, который может обслуживать обе системы. Если не знать принцип работы двухконтурного газового котла для отопления, то нелогично будет не только покупать прибор, но и эксплуатировать его. Согласны ли вы с этим?

Мы расскажем вам о функциональной системе отопительного прибора и рассмотрим все его достоинства и недостатки. Если вы поймете принцип работы прибора, то сможете с легкостью пользоваться всеми его преимуществами. А в случае необходимости можно будет вовремя обнаружить неполадки в работе, разобраться в них и устранить причины их возникновения.

Устройство котла для обслуживания двух контуров

Двухконтурный газовый теплогенератор отличается от своего одноконтурного аналога тем, что вместо одного теплообменника у него два, известных в торговле как первичный и вторичный.

Первый, т.е. первичный теплообменник, расположен непосредственно в зоне горения пламени. Его задача — нагревать теплоноситель для системы отопления. Вторичный теплообменник отвечает за работу системы подготовки горячей воды.

Стабильная работа отопительного прибора возможна, если все компоненты работают слаженно. Информация о наиболее важных функциональных компонентах помогает понять принцип работы устройства

Конструкция каждого двухконтурного прибора включает следующие стандартные компоненты:

• Камера сгорания с горелочным блоком;
• Теплообменники;
• Устройства управления и защиты оборудования.

Чтобы понять особенности работы газовых котлов двухконтурной разновидности, рассмотрим отдельные компоненты.

Виды газовых горелок для двухконтурных котлов

Горелка газового котла отвечает за получение тепла, необходимого для контуров отопления и горячего водоснабжения. Тепловая энергия получается путем сжигания топлива. Горелка находится в камере сгорания, в которую помимо газа поступает воздух. Это необходимо для процесса горения.

По условиям эксплуатации горелки можно разделить на следующие типы:

• Одноуровневая горелка . Агрегат с подобной горелкой может работать всего в двух режимах – «Стоп» и «Пуск». Подобные котлы, несмотря на низкую экономичность и сниженный ресурс эксплуатации пользуются популярностью благодаря простоте конструкции и невысокой стоимости.
• Двухуровневая горелка . Отопительный прибор с такой горелкой может работать на полной и половинной мощности. Его преимущества ощутимы в теплое время года, когда для подогрева не слишком холодной воды нет необходимости эксплуатировать прибор на полной мощности.
• Модулируемая горелка . Умная система котла с подобной горелкой позволяет производить настройку и регулировку мощности. Такой котел характеризуется высоким сроком службы и экономичностью, но при этом и стоит на порядок выше агрегатов с одноуровневыми и двухуровневыми горелками.

Горелки делятся на открытые и закрытые типы. В открытой горелке воздух, необходимый для горения, забирается непосредственно из котельной. Для отвода продуктов сгорания требуется дымоход, который должен обеспечивать достаточную естественную тягу.

Атмосферные обогреватели обычно имеют обычный металлический дымоход, а турбинные — коаксиальный. В зависимости от технических условий места установки дымовой канал прокладывается вертикально или под углом. Угловые варианты выводятся через стену на улицу или подключаются к общественному дымоходу.

Газовая горелка — основной элемент двухконтурного газового котла, она отвечает за сжигание топлива и извлечение необходимого количества тепловой энергии

Принцип работы и специфика

Многие владельцы газовых приборов не задумываются о том, как на самом деле работает двухконтурный газовый котел. Они ошибочно полагают, что нагрев воды и отопительного контура происходит одновременно. Однако в реальности все выглядит не так радужно.

Газовый котел с двумя контурами не может работать одновременно в двух функциях, то есть обеспечивать работу систем отопления и горячего водоснабжения. Об этом свидетельствует наличие в его конструкции трехходового клапана.

В нормальном режиме котел работает непрерывно только для нагрева теплоносителя, циркулирующего в системе. Частота включений и интенсивность пламени контролируются датчиком температуры. Если работа системы отопления не основана на естественной циркуляции, то одновременно с горелкой запускается циркуляционный насос.

Пространство в нижней части настенного котла используется для входа газа и подключения холодной воды, а также для разветвления контура горячей воды и контура отопления.

Когда температура теплоносителя достигает заданного значения, датчик посылает сигнал на снижение активности горелки. Пока температура не снизится до заданного значения, котел остается в пассивном режиме. Затем автоматика получает от датчика еще одну команду на активацию топливного клапана.

Особенности

Газовый котел — это система (набор устройств), в которой тепло вырабатывается путем сжигания природного газа или сжиженного газа. Полученное таким образом тепло передается в какое-либо место для выполнения полезной работы. В некоторых случаях вместо простого нагрева теплоносителя вырабатывается пар.

В крупных котельных используются газораспределительные контуры. Газовая котельная превосходит угольную котельную по мощности и простоте эксплуатации.

Газовые обогреватели гораздо легче автоматизировать. Голубое топливо производит больше тепла, чем сопоставимое количество антрацита. Строительство хранилища для твердого или жидкого топлива не требуется. Однако газовый котел относится к 4 классу опасности, поэтому как его использование, так и внутренняя конструкция подлежат строгому регулированию.

Основные требования

Наиболее важные правила строительства газовых котельных касаются расстояния до зданий и сооружений. Промышленные установки, которые, в отличие от электро- и теплоснабжения, относятся к 3 классу опасности, должны находиться на расстоянии не менее 300 метров от ближайшего жилого дома. Однако на практике в эти правила вносятся многочисленные изменения. Они учитывают особые характеристики установок снабжения, а также интенсивность шума и загрязнения воздуха продуктами сгорания. Пристроенные котельные не должны располагаться под окнами жилых домов (минимальное расстояние — 4 м), а вблизи детских садов, школ и медицинских учреждений могут использоваться только самостоятельные конструкции, так как даже самые лучшие пристрои не обеспечивают достаточной защиты.

Но строгие требования предъявляются и к помещению. Например, настенные газовые котлы нельзя устанавливать в помещениях объемом менее 7,51 м3. Обязательно наличие двери с проходом для воздуха. Минимальная площадь этого прохода составляет 0,02 м2 . Между верхним краем котла и потолком должно оставаться свободное пространство площадью не менее 0,45 м².

Пространство, необходимое для котла, выглядит следующим образом:

• если устройство вырабатывает менее 30 кВт тепла, то его можно поставить в помещении 7,5 м3;
• если мощность выше 30, но ниже 60 кВт, понадобится объем как минимум 13,5 м3;
• наконец, в помещениях от 15 м3 объемом можно ставить котлы практически неограниченной мощности — насколько это целесообразно, позволительно по нормам пожарной защиты, конечно.

Однако лучше добавить 0,2 м3 на каждый дополнительный кВт мощности. Строгие требования предъявляются и к площади остекления. Она составляет не менее 0,03 м² на кубический метр внутреннего объема.

Важно: этот объем рассчитывается полностью, без учета встроенной техники и других исключений. Важно отметить, что правило относится не к площади окна как таковой, а к размеру стекла.

Если инспекторы обнаружат, что результат был скорректирован на рамы, перегородки, наличники и т.д., они имеют право наложить крупный штраф и даже вынести постановление о полном закрытии котельной. И любой суд поддержит это решение. Мало того, само стекло должно быть легким. Вы должны использовать только обычные стеклопакеты — никакого сталинита, триплекса и подобных армированных материалов. В определенной степени заменой может служить стеклопакет с вращающимся или подвижным элементом.

Другой вопрос — вентиляция в частном доме с газовым котлом. Постоянно открытая вентиляция — это что-то очень примитивное и нетрадиционное. Гораздо лучшим вариантом является моторизованная вытяжная и дымоходная система. В любом случае, воздухообмен должен обеспечивать трехкратный обмен всего воздуха каждые 60 минут. На каждый киловатт тепловой мощности должен быть обеспечен вентиляционный объем 0,08 см³.

Ввиду повышенного риска необходимо установить устройство предупреждения загазованности. Следует выбирать только сертифицированные и проверенные модели от надежных производителей.

Один анализатор должен быть предусмотрен на 200 м2 котельной.

При выборе анализатора следует учитывать как технические, так и экономические аспекты. Необходимо учитывать как расход топлива, так и затраты на теплоноситель.

Принцип работы

Это совсем несложно. Сам газовый котел подключается к газовой магистрали или (через редуктор давления) к газовому баллону. Для того чтобы перекрыть подачу газа в случае необходимости, необходим вентиль. Даже самые простые котлы включаются в сеть:

• горелку, в которой сжигается топливо;
• теплообменник, через который теплота поступает к теплоносителю;
• блок управления и контроля сжиганием.

Используйте более сложные варианты:

• насосы;
• вентиляторы;
• баки для расширения жидкости;
• электронные управляющие комплексы;
• клапаны предохранения.

При соблюдении всех этих условий агрегаты могут работать в полностью автоматическом режиме в течение длительного времени. Управление котлами осуществляется по показаниям датчиков. Очевидно, что снижение температуры теплоносителя и/или воздуха в помещении приводит к запуску горелки и циркуляционного насоса. Как только необходимые температурные параметры вновь достигаются, котельная система отключается или переходит в минимальный режим работы.

Двухконтурные модели также имеют летний режим, в котором теплоноситель нагревается не только для отопления, но и для индивидуального горячего водоснабжения.

В больших котельных подача газа возможна только по трубе (баллонная подача для такого объема технически невозможна). В большой системе отопления обязательна система водоподготовки и умягчения воды. Кроме того, после фильтрации из воды удаляется кислород, который может быть очень вреден для приборов. Воздух подается в большой котел с помощью вентилятора (так как естественная циркуляция не отвечает всем требованиям), а продукты сгорания отводятся через коллектор дымовых газов.

Теплоноситель поступает внутрь:

• промышленные установки;
• батареи отопления;
• бойлеры;
• теплые полы (а пройдя весь путь, возвращается к исходной точке — это и называют замкнутым циклом).

Принцип работы

Независимо от мощности, промышленные газовые котлы имеют в основном одинаковую систему управления и принцип работы. Конструктивно различаются только водогрейные и пароводогрейные котлы. Котельные промышленных предприятий состоят из основного и вспомогательного оборудования.

К основному оборудованию относится сам котел и оборудование, заключенное в корпус котла, такое как трубопроводы, сепараторы, коллекторы и барабаны. Вспомогательное оборудование включает газовую горелку, насосы, вентиляторы, воздуходувки, вытяжки, арматуру, принадлежности, системы управления и безопасности.

Вода в водогрейных котлах нагревается до максимальной температуры 150 C за счет сгорания топлива и теплопередачи от дымовых газов к основному теплоносителю. Для увеличения теплопередачи пластины герметично соединяются сваркой стальных труб.

После камеры сгорания дымовые газы направляются через дымоотвод в конвекционный блок, где трубы расположены в шахматном порядке, что увеличивает поверхность нагрева и скорость передачи воды к теплоносителю.

Вода принудительно поступает в водогрейный котел, скорость потока определяется сетевыми насосами, которые обеспечивают необходимую мощность и напор. Вода поступает в котел и выходит из него через коллектор.

Принцип работы парового котла отличается от принципа работы водогрейного котла. Вода движется внутри контура за счет естественной циркуляции холодного и горячего пара и горячей воды.

В результате процесса теплообмена на выходе из котла образуется насыщенный или перегретый пар. Для его сбора современные котлы оснащены барабанами и сепараторами в верхнем барабане для удаления из пара мелких частиц котловой воды.

Сетевая вода не циркулирует внутри парового котла, а подается химически очищенной питательной водой через специальные питательные насосы. Контур сетевой воды не пересекается с контуром питательной воды и нагревается в пароводяных сетевых теплообменниках, где пар из котла через систему трубопроводов нагревает питательную воду до температуры не более 150 C.

Котельное оборудование

Котлы являются ключевым элементом в организации и осуществлении парового цикла системы теплоснабжения. Корпуса котлов низкого давления изготавливаются из чугуна, котлов среднего и высокого давления — из котельной стали.

Для правильного выбора типа и количества котлов проводятся технико-экономические расчеты с учетом следующих факторов:

1. Максимальная и минимальная тепловая нагрузка потребителей в зимнее и летнее время.
2. Расстояние и диаметры тепловых сетей с разбивкой к каждому потребителю.
3. Качество воды и топлива.
4. Уровень автоматизации газовой котельной.
5. Размеры котельной.

Следующей важной частью котла является блок сгорания, где происходит смешивание газа и воздуха и воспламенение газовоздушной смеси для образования пламени. Сам процесс сгорания происходит в камере сгорания.

Выбор котла по тепловой мощности горелки должен соответствовать мощности горелки с учетом аварийного запаса. Неисправные газовые приборы Лемакс можно приобрести в Ишиме.

Работу горелки обеспечивает газовое оборудование котельной: Газораспределительная установка или ГРУ, регулятор, фильтр, контрольно-измерительные приборы и система безопасности. Все элементы газовой установки относятся к изделиям повышенной опасности и их эксплуатация регламентируется СНиП II-35-76 «Котельные».

Системы дымоотвода

Дымовая система котельной служит для создания отрицательного давления в газовом тракте котла и отвода дымовых газов из котла в атмосферу. Она состоит из дымохода, вентилятора, труб дымовых газов и дымовой трубы.

КИП и система управления безопасностью предназначены для контроля работы системы в соответствии с инструкцией по эксплуатации, регулирования нагрузки котла и обеспечения безопасной работы системы.

Установка КИП является обязательной во всех современных котлах в соответствии со стандартами и правилами эксплуатации котельных систем.

Защита котла должна быть активирована звуковой и визуальной сигнализацией для оповещения обслуживающего персонала.

Параметры защиты I&C:

• отрыв факела в котле;
• высокое давление пара, газа, воды;
• низкое разряжение в топке котла;
• отключение электроэнергии;
• низкий уровень воды в котле;
• низкое давление воздуха, воды и газа.

При срабатывании сигнализации, если обслуживающий персонал не устранил неисправность, котел отключается системой I&C через короткое время путем принудительного прекращения подачи газа в систему топки.

Принцип работы

Холодная вода поступает в систему через главную трубу. Она подается в теплообменник через циркуляционный насос. Газовый клапан открывается, и топливо поступает в горелку через форсунки. Электрод зажигания активируется, воспламеняя газ.

Котел работает на отопление или производство горячей воды, переключение осуществляется через трехходовой клапан. Во время работы продукты сгорания отводятся через дымоход. При достижении заданной температуры пламя гасится. Некоторые модели оснащены внешним термостатом, чтобы при понижении температуры сразу включался обогрев.

Ниже приведено схематическое изображение принципа работы:

Разновидности и классификация

Как должен работать котел? То, как работает котел, зависит от типа котла.

В зависимости от типа установки, технология 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.

От строения дымохода, типа выхода продуктов сгорания:

Их работу мы описали выше.

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

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

По типу розжига:

• 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 действия:

• 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 являются энергонезависимыми, но есть и устройства, работающие по другому принципу. Они устанавливаются в помещениях с дымоходом и имеют открытую камеру сгорания. Они зажигаются с помощью пьезоэлектрического элемента. Некоторые из них (например, Konord) имеют чугунный радиатор.

Прибор может работать на газе или сжиженном газе и может быть настенным или напольным. Существует вариант монтажа dado — газовый котел устанавливается на внешней стене, имеет закрытую камеру сгорания и подключается через коаксиальную трубу.

Ознакомившись с устройством и особенностями водонагревателей, вы сможете выбрать оптимальный вариант для своего дома. Видео поможет вам лучше разобраться в этом вопросе:

Как устроен газовый котел

Первое, что вам нужно понять, это из чего состоят основные узлы. Это не только поможет вам разобраться в причинах неисправностей, но и поможет сделать правильный выбор при покупке.

Горелка

Основной компонент газового котла. Представляет собой прямоугольную поверхность со встроенными форсунками. Современные производители выпускают в моделируемом варианте: такая горелка способна потреблять только необходимое количество газа в разных фазах работы, тем самым экономя до 15 % топлива. Например, во время розжига подача газа уменьшается, чтобы теплообменник постепенно нагревался. Затем подача топлива постепенно увеличивается для достижения и поддержания заданной температуры. После нагрева подача газа снова уменьшается. Это не только экономит «голубое» топливо, но и положительно влияет на срок службы прибора.

Подача топлива регулируется газовым клапаном, управляемым встроенным электродвигателем. В таком приборе пользователь может установить желаемую температуру с помощью электронной панели и пульта управления.

Горелки могут работать как атмосферные или как турбогорелки:

• Атмосферные устанавливаются около дымохода и забирают воздух из помещения. Такие горелки независимы от электричества и часто устанавливаются в напольных моделях.
• Турбированные не зависят от тяги в дымоходе, потому что за работу отвечает вентилятор, который и выводит все продукты сгорания. Для его работы необходимо электричество, поэтому наиболее часто можно встретить в настенных котлах.

В горелке также имеется электрод розжига (вырабатывает искру, которая зажигает газ) и устройство контроля пламени (если пламя по какой-либо причине гаснет, автоматика перекрывает подачу топлива и сигнализирует о неисправности).

Теплообменник

Короб с трубами, между которыми расположены пластины (или «ребра» для увеличения полезной площади поверхности и тепловой мощности воды). Вода циркулирует по этим трубкам и отбирает тепло от нагретых стенок.

Теплообменники изготавливаются из различных сплавов, что определяет срок их службы:

• Алюминий. Самый легкий металл, поэтому котлы с таким теплообменником имеют компактные размеры. Подвержен коррозии, при работе образуется осадок, который уменьшает эффективную площадь теплообмена.
• Медь. Небольшие вес и габариты, при хорошей теплоотдаче. Компактны и устойчивы к коррозии, но изнашиваются быстрее чугунных.
• Сталь. Простой и дешевый вариант. Низкая теплопроводность и малый срок службы. Такие теплообменники могут деформироваться или потрескаться при перепадах температур.
• Чугун. Долговечны, надежны, устойчивы к коррозии, но чувствительны к перепадам температур. Отлично проводят тепло, но большие и тяжелые, поэтому обычно используются в напольных дорогих котлах.

Если котел имеет два контура, предусмотрено два теплообменника: первичный и вторичный теплообменник. Первичный теплообменник устанавливается над горелкой и используется в системе отопления. Вторичный необходим для нагрева воды непосредственно при включении крана. Этот теплообменник выглядит как ряд пластин, между которыми циркулирует вода. Как только включается кран горячей воды, вся вода из первого контура поступает во второй. По этой причине двухконтурные котлы не могут одновременно нагревать и поливать воду. Когда расход горячей воды невелик, это незаметно: батареи просто не успевают остыть.

Принцип работы

Если установлены датчики температуры, то при включении котла измеряется температура в помещениях — автоматика рассчитывает, сколько тепла необходимо. Затем насос подает холодную воду в теплообменник. Открывается газовый клапан, и газ через форсунки поступает в горелку. Электрод зажигания производит искру, топливо воспламеняется и нагревает теплообменник. Насос транспортирует нагретую воду по трубам к радиатору, где вода отдает свое тепло и возвращается в котел. Продукты сгорания отводятся через дымоход. После достижения нужной температуры в системе отопления горелка отключается, и котел переходит в режим ожидания. Как только вода остынет, горелка снова включается в работу. Так работает одноконтурный котел.

Двухконтурные модели работают точно так же, за одним исключением: как только включается кран горячей воды, срабатывает датчик потока. Это посылает сигнал, который заставляет систему переключить трехходовой клапан в режим нагрева горячей воды. Вода больше не поступает в батареи, а остается в котле и циркулирует во вторичный теплообменник, где сразу же нагревается. Как только водопроводный кран выключается, трехходовой клапан возвращается в исходное положение, и вода из первичного теплообменника поступает в систему отопления.

Еще одним важным моментом является различие между конвекционными и конденсационными котлами. В первых во время работы также образуется водяной пар, который испаряется и выводится через дымоход.

В конденсационных котлах был найден способ его использования. В этих приборах водяной пар преобразуется в конденсат, который скапливается на стенках экономайзера (по сути, дополнительного теплообменника). При этом выделяется определенное количество тепла, которое используется для нагрева воды. Сам конденсат после обработки и нейтрализации просто сбрасывается в канализацию. Таким образом, достигается максимальная эффективность.

Как сэкономить при использовании газового котла?

Дополнительную эффективность обеспечивают следующие меры

• качественный монтаж газового котла;
• на короткое время полностью открыть окна, закрыв при этом терморегулирующие вентили;
• не перегревать помещение, стараться поддерживать комнатную температуру на уровне 20 °C;
• при наступлении темноты опускать на окнах жалюзи;
• правильно настроить терморегулирующие вентили;
• не загромождать радиаторы и терморегулирующие вентили;
• использовать возможности регулирования вашего котла;
• включать циркуляционный насос ГВС только во время пользования;
• контролировать расход горячей воды;
• проводить регулярное сервисное обслуживание: чистку котла и мелкий ремонт.