Атмосферные газовые котлы для отопления

Газовые котлы с сжиганием топлива, которые функционируют в закрытой камере, оборудованы горелочным устройством. Оно может быть выполнено в виде литья из алюминиевых сплавов, обработанных минимально, либо представлено в виде стандартной трубы-гриба, сделанной из нержавеющей стали. Говорить о какой-либо оптимизации конструкции не приходится. Обеспечение стабильной работы газового котла с вентилятором происходит благодаря установленному турбовентилятору.

Атмосферные газовые котлы для дома – как выбрать хороший, чтобы не прогадать

При правильном выборе системы отопления дом будет защищен от гниения внутренней отделки, а также утепление потолка и крыши останется в целости. Кроме того, это позволит избежать чрезмерных затрат на оплату газа. Часто потенциальные покупатели задумываются о приобретении современных моделей с электроникой и вентиляторной продувкой топки. Однако стоит помнить, что качественный атмосферный газовый котел в плане энергоэффективности и уровня комфорта не уступает своим турбированным аналогам.

Многие рассматривают атмосферные газовые котлы как устаревшую технологию. Но такое мнение не совсем корректно. Отопительные системы с использованием газового топлива в открытых топках имеют более простую конструкцию по сравнению с турбированными котлами, но это вовсе не означает их техническую примитивность.

Атмосферный газовый котел спроектирован для достижения эффективного сжигания газа, высокой теплоотдачи и обеспечения безопасности с минимальным количеством компонентов, особенно электронных. Программа проста, что предполагает высокую надежность; такие устройства менее подвержены поломкам. Если взять срок службы атмосферного котла и сравнить его с газовым котлом турбированного типа, можно заметить, что первый легко проработает 25-30 лет, в то время как котлы с закрытой топкой и турбиной обычно служат 10-12 лет.

Атмосферный котел состоит из четырех ключевых узлов, не включая корпус и обвязку:

• топка;
• теплообменник, как правило, медный или стальной;
• газовая горелка вместе с комплектом автоматики или электронной системой управления;
• дымоход.

Циркуляционный насос может быть установлен или отсутствовать, в зависимости от схемы отопления в доме. Дополнительно может быть предусмотрен независимый теплообменник для горячего водоснабжения. Слово «независимый» соответствует тому, что он является отдельным блоком от основного теплообменника системы отопления, предназначенным исключительно для подогрева воды, которая накапливается в бойлере.

У атмосферного котла минимальное количество механизмов, подверженных поломке, ограничивается только компонентами системы, как электроника или циркуляционный насос. Кроме того, только газовые котлы с атмосферной топкой могут выпускаться в энергонезависимом исполнении.

Атмосферный котел получил свое название благодаря отсутствию вытяжного вентилятора. Топка не имеет изоляции от внутреннего пространства котельной, что обеспечивает естественный процесс сгорания газа. Формирующиеся горячие газы медленно обтекают теплообменник, успевая передать ему всё выделяющееся тепло.

Особенности газовой горелки топки атмосферного типа

Поток воздуха в топку поступает благодаря разрежению, создаваемому в дымоходной трубе. Таким образом, наличие эффективного и безопасного дымохода для атмосферного газового котла так же существенно, как и качество самой горелки.

Принцип работы газовой горелки основывается на инжекции воздуха:

1. Из отверстия диаметром 0,2-0,6 мм в бронзовой форсунке под небольшим давлением выбрасывается струя газа. Давление, создаваемое в системе, невелико — в среднем составляет 10-15 кПа, но его достаточно, чтобы газовый поток захватил с собой определенное количество воздуха.
2. Полученная газо-воздушная смесь, благодаря инерции, попадает в узкий и длинный корпус газовой горелки, где происходит финальное смешивание газа и воздуха. После этого смесь выходит через узкие щели в корпусе горелки и сгорает.

Если на заводе горелка с форсункой была правильно отрегулирована, то атмосферный котел будет стабильно и эффективно сжигать газовое топливо без дополнительных элементов регулирования. Единственное требование может заключаться в необходимости прикрыть задвижкой трубу, но это не окажет значительного влияния на эффективность работы атмосферной топки.

Основные характеристики

Большинство компаний-производителей выпускают газовые котлы атмосферного типа с тепловой мощностью в диапазоне 7-20 кВт/ч для настенных систем и 20-60 кВт – для установок, предназначенных для обогрева домов.

В теории газового котла мощностью 10 киловатт должно быть достаточно для обогрева жилого помещения площадью 100 м². Однако, на практике, для таких условий 10 кВт окажется недостаточно. Поэтому для атмосферных котлов, работающих на газовом топливе, стоит рассматривать модели с минимальной мощностью топки в 12 кВт. Для частных домов лучше брать напольные модели с запасом мощности в 20-25%.

Потребление газа атмосферными котлами может варьироваться в зависимости от производителей. У немецких и итальянских брендов показатель потребления топлива может составлять в среднем 0,2 м³ на каждый киловатт тепловой мощности. У двухконтурных моделей расход газа может увеличиться на 20%. В случаях, когда в систему отопления внедрен бойлер, потребление газа удается снизить на 7-8%.

Выбор энергонезависимых атмосферных котлов дает возможность существенно экономить на электроэнергии. В среднем, экономия может составить около 1,5 кВт в сутки.

КПД

Коэффициент полезного действия атмосферных котлов не зависит от производителя, уровня тепловой мощности или наличия циркуляционного насоса. Просмотрев данные в таблицах, можно увидеть, что КПД газовых котлов отличается всего на 1-1,5%. В то же время у некоторых моделей от немецких и итальянских производителей теоретический КПД может достигать уровня 93%.

На практике же коэффициент полезного действия котла зависит от трех ключевых факторов:

• Состояние и эффективность дымохода с оптимальными диаметром и высотой трубы. Если правильно подобрать дымоход, атмосферный котел будет нагреваться чуть медленнее, чем котел с турбиной, но его КПД будет выше;
• Качество используемого газового топлива. Форсунки атмосферных котлов очень чувствительны к наличию в газе различных примесей, таких как пары карбонилов металлов или соединения серы;
• Степень совершенства горелочного устройства и теплообменника.

Наилучшие атмосферные горелки, спроектированные и прошедшие испытания на стендах, могут обеспечить повышение общего КПД на 2-5% при оптимальном расходе газа.

Кроме того, двухконтурные котлы имеют более низкий КПД по сравнению с одноконтурными. Часть этих недостатков можно компенсировать посредством установки в отопительный контур бойлера-аккумулятора.

Возможность настройки

Как правило, энергонезависимые котлы имеют ограниченные возможности по регулировке тепловой мощности. Автоматика, установленная на горелочном устройстве, предоставляет несколько режимов работы для котла: на максимальной мощности, на 75%, на 50% и в режиме запальника, что для атмосферного котла небольшой мощности оказывается вполне достаточным.

Для больших помещений целесообразно использовать газовые горелки с функцией модулирования управления. В таком устройстве электроника может плавно регулировать расход газа и уровень теплоотдачи. Модулированные горелки устанавливаются в современных атмосферных котлах с медными теплообменниками, принудительной циркуляцией теплоносителя и системой электронного управления температурой горячей воды, которая подается в отопительную систему.

Зачастую владельцы дач на зимний период, когда не находятся в своем доме, оставляют энергонезависимые котлы включёнными в режиме запальника. При наличии датчика предельной концентрации газа в котельной этом нет особых проблем. При таком подходе можно не опасаться размораживания системы водяного отопления.

Конструкция атмосферного газового котла

Все модели атмосферных котлов имеют стандартную конструкцию и состоят из трех основных компонентов.

Камера с газовой горелкой. В ней происходит сжигание газа, что приводит к повышению температуры воздуха. Конструкция горелки (как диаметр, так и форма сопел) была разработана с целью достижения полного сгорания газа. Это позволяет экономно расходовать теплоноситель. Для ее изготовления используется жаропрочная нержавеющая сталь, реже – другие металлы.

Теплообменник. Он представлен в виде системы труб, по которым проходит теплоноситель. Важно, чтобы горелка была расположена относительно теплообменника так, чтобы обеспечить максимальное нагревание его стенок и теплоносителя. Материал теплообменника может быть следующим:

• медь. Этот материал отличается высокой теплопроводностью, быстро нагревается. Медные теплообменники применяются в настенных атмосферных котлах, где малый вес и быстрая реакция на изменение температуры критически важны;
• нержавеющая сталь. Теплопроводность данного материала ниже, чем у меди, однако его вес больше. Стальные теплообменники могут использоваться как в настенных, так и в напольных моделях, в которых помимо быстрого нагрева также требуется высокая долговечность;
• чугун. Это самый тяжелый из вышеупомянутых материалов. Атмосферные газовые котлы с чугунным теплообменником изготавливаются только в напольном варианте. Высокая тепловая инерция (долгое сохранение тепла) делает такие модели прекрасным выбором для систем, где стабильность температуры теплоносителя является критически важной.

Дымоход. Если котел работает на естественной (атмосферной) тяге, для его монтажа требуется помещение с качественной вентиляцией. Это обусловлено тем, что камера сгорания открыта и принимает воздух из помещения, а отработанные газы выводятся через дымоход. Дымоходная труба должна быть смонтирована так, чтобы обеспечить хороший естественный отвод газов, иначе атмосферный котел не сможет функционировать должным образом; автоматика отключит подачу газа к горелке из-за недостаточной или отсутствующей тяги. Если проблемы с естественной тягой предвидятся, стоит рассмотреть турбированные модели. К их основным отличиям относятся:

• закрытая камера сгорания (воздух поступает извне);
• коаксиальный дымоход (труба в трубе);
• вентилятор, подающий воздух извне.

Турбированные модели более затратные, но могут устанавливаться в квартирах, так как дымоход выводится наружу через стену.

Критерии выбора отопительного котла

К основным факторам выбора атмосферной газовой модели следует отнести:

• мощность. Примерное значение мощности рассчитывается по формуле P = k × S/10, где P – мощность, S – общая отапливаемая площадь в квадратных метрах, k – коэффициент утепления дома. Он варьируется от 0,8 до 1,5 для хорошо утепленных и практически неутепленных помещений. Для квартир на среднем этаже k = 0,6;
• наличие горячего водоснабжения (ГВС). Если котел будет использоваться для системы горячего водоснабжения, его мощность должна быть не менее 20 кВт даже при меньшем расчетном значении. Для одновременной работы на 2-3 точки необходимо 24-32 кВт;
• тип монтажа. Напольный вариант следует выбирать в тех случаях, когда есть возможность выделить отдельное помещение для его установки.

Особенности турбированного котла

Турбированные котлы имеют высокую степень автономности и являются более распространенными по сравнению с атмосферными. Они оснащены расширенной комплектацией, обеспечивают более высокую безопасность и экономичность. Такая система включает газогорелочный механизм с турбиной, теплообменник, системы автоматики, электронное устройство розжига и теплоизолированный корпус котла.

Многие модели комплектуются дополнительным оборудованием. Турбированный котел с закрытой топкой и коаксиальным дымоходом можно установить практически в любом месте. Для его безопасной работы не требуется выделять специальные помещения или обустраивать эффективную вентиляционную систему. Агрегат может быть установлен как на стену, так и на пол. Модели с закрытой горелкой имеют специальный режим, активировав который, горячая вода поступает отдельно от отопительной системы.

Плюсы и минусы турбированного котла

Что выделяет турбированный котел по сравнению с атмосферным? Оборудование с закрытой топкой обладает множеством преимуществ:

• Простота монтажа. Для установки котлов не нужно разрабатывать систему вентиляции и устанавливать дымоход;
• Безопасность. Такие котлы безопаснее и могут устанавливаться в жилых помещениях, обеспечивая защиту от угарного газа и возгораний;
• Компактность. Конструкция устройства занимает немного места и может быть размещена в любом помещении. Не требуется выделение отдельной котельной комнаты;
• Автоматизированная работа. Оборудование зависит от электросети и позволяет с помощью электронных систем управления регулировать скорость работы турбины, что позволяет изменять мощность работы устройства.

Турбированные котлы считаются экологичными, высокоэффективными и безопасными установками, которые обеспечивают качественное сжигание топлива. Оборудование обладает высокой производительностью и простотой в обращении, а расходы на электроэнергию остаются на низком уровне. Единственными недостатками можно считать высокую стоимость оборудования и некоторых элементов системы отопления.

Особенности атмосферного котла

Котел оснащен открытой топкой, что подразумевает поступление кислорода в камеру сгорания из помещения, где расположен отопительный агрегат, а потом отработанные газы удаляются через дымоход. Такую систему отопления необходимо оборудовать дымоходом и вентиляцией. Установка таких котлов возможна только в отдельно выделенном помещения; их нельзя ставить в жилые комнаты, поскольку это может привести к беспокойным последствиям, таким как утечка газа или возгорание. Для обеспечения надлежащего отвода продуктов сгорания дымоход должен быть установлен вертикально на крыше.

Плюсы и минусы атмосферного котла

Атмосферные котлы обладают несколькими неоспоримыми преимуществами:

• Энергонезависимость. Основное отличие атмосферного котла от турбированного заключается в независимости от электросети. Большинство современных моделей атмосферных котлов являются энергонезависимыми. При отключении электроэнергии устройство не выйдет из строя, и в доме будет сохраняться тепло;
• Безопасность эксплуатации. Такой агрегат оснащен специальными датчиками, которые срабатывают и отключают устройство при возникновении аварийных ситуаций;
• Низкая стоимость. Атмосферные котлы доступны по цене, их компоненты легко найти и заменить в случае поломки;

Устройства работают тихо, демонстрируют широкий диапазон загрузки и простоту в использовании. Однако среди недостатков можно выделить потребность в поступлении кислорода извне, требование к наличию отдельной комнаты с системой дымохода и вентиляции, а также вероятность повреждения компонентов системы при недостаточном давлении газа.

Как обеспечить стабильную работу отопительного устройства?

Надлежащее функционирование отопительного агрегата требует наличия тяги, необходимой для переработки топлива и полного вывода продуктов сгорания. Специальная документация содержит такие требования:

• Необходимо обеспечить поступление воздуха. Точный расход воздуха определяется технологическими характеристиками оборудования и составом газа. На основании расчетов, расход воздуха должен составлять 11-12 м³ на каждые 10 кВт мощности плюс 20-40% от расчетного избыточного воздуха.
• Сечение дымохода и дымоотвода должно быть не меньше диаметра дымоотводящего патрубка.

Дымовая труба должна подниматься выше кровли на:

• 50 см и более над плоской крышей;
• 50 см и более над коньком при расстоянии от конька менее 150 см.

Если труба располагается на расстоянии 150-300 см от конька, то она должна находиться не ниже этого самого конька.

Виды атмосферных отопительных устройств

Атмосферные котлы различаются по:

Настенные атмосферные модели имеют максимальную мощность до 36 кВт. В среднем, мощность отопительного оборудования открытого типа колеблется в пределах 20-60 кВт.

Оптимальная мощность отопительного прибора рассчитывается с учетом площади и объема указанного помещения, а также возможных энергетических потерь, таких как количество окон, отсутствие утепления стен и особенности обустройства пола. Следует отдавать предпочтение моделям, которые могут обеспечить обогрев площади на 25% больше фактической. Устройство должно производить 10 кВт на 100 квадратных метров, к этому значению нужно добавить 25%, что обеспечит необходимое количество энергии для подогрева теплой воды в бойлере, и дополнительные 20% позволят котлу нормально функционировать при пиковых нагрузках.

Коэффициент полезного действия (КПД) показывает долю энергии, которая расходуется на подогрев воды, тогда как другая энергия сгорает в процессе. Средний КПД атмосферных газовых котлов варьируется от 80% до 90%, хотя существуют и более дорогие модели с КПД до 97%. Конденсационные котлы могут иметь КПД, приближающийся к 100%.

Оборудование, устанавливаемое на пол, отличается большим весом — около 100 кг. Монтаж данного устройства предполагает значительные затраты по времени и финансам. Для установки больших моделей нужен отдельный фундамент. Среди значительных недостатков напольного агрегата можно отметить отсутствие функции подогрева воды. Напольные котлы могут быть довольно шумными, и необходимо регулярно чистить дымоход. К положительным сторонам можно отнести более высокие мощностные характеристики, увеличенный срок службы и отсутствие сложной электроники.

Настенные системы имеют меньшие размеры и массу, не превышающую 50 кг. Настенные котлы не занимают много места и легко устанавливаются, их применяют для обогрева малогабаритных квартир и домов. Такие модели позволяют выводить продукты сгорания как через традиционную дымоходную систему, так и прямо через стену. К недостаткам можно отнести зависимость от электроники; неработоспособность одного из компонентов может привести к остановке всей системы. Высокая цена оборудования влияет на стоимость его ремонта, которая может составлять до одной трети стоимости нового устройства.

Конструкционные особенности атмосферных отопительных агрегатов позволяют разделить их на: одноконтурные и двухконтурные.

Одноконтурные модели предназначены для отопления, в то время как двухконтурные обеспечивают как отопление, так и подачу горячей воды. К одноконтурным можно подключить бойлер косвенного нагрева. В сравнении с одноконтурными, двухконтурные приборы имеют более сложную систему и могут стоить значительно дороже.

Выбираем по дополнительным опциям

Некоторые модели котлов могут быть оснащены встроенными датчиками температуры воздуха. Обычно котел активирует подогрев воды в системе отопления при падении ее температуры ниже определенного показателя. Однако вода в системе остывает быстрее, чем воздух в комнате. В результате может случиться так, что котел будет работать слишком часто, перерасходуя газ для подогрева комнаты. Датчик температуры воздуха будет запускать котел только тогда, когда температура в помещении упадет, что позволит существенно снизить его количество включений и уменьшит расходы на газ.

Также можно дополнительно приобрести отдельный комнатный термостат (механический или электронный с возможностью программирования) и подключить его к котлу, что позволит управлять работой устройства более эффективно. Такие термостаты, наряду с автоматикой некоторых котлов, могут интегрироваться в систему «умный дом», что позволяет удаленно контролировать отопление.

Как создать умный дом: первые шаги

Установка и обслуживание котла

Установку и эксплуатацию газового оборудования в России контролируют очень строго. Владелец дома может лишь выбрать модель газового котла; установить и настроить его должен сертифицированный специалист.

Не реже одного раза в год установленный котел следует обслуживать — эта задача также должна быть выполнена специалистами. В трубах газовых котлов не задерживается сажа, но в самом котле, особенно в атмосферном, накапливается пыль, которая оседает на теплообменнике, что приводит к ухудшению работы оборудования.

Сергей Петин

Чем проще конструкция котла, тем проще найти сервисного инженера, способного его обслуживать и чинить. Мастера в малых городах предпочитают избегать сложности и редко берутся за обслуживание конденсационных котлов или котлов с закрытой камерой сгорания. Поэтому для удаленных населённых пунктов оптимальным выбором будет напольный котел с открытой камерой сгорания — он проще в обслуживании.

Кроме того, следует учитывать доступность запчастей. Поломка котла может произойти в сильные морозы, и запчасти для напольного котла с открытой камерой, скорее всего, будут доступны даже у местных специалистов. А вот запасные части для сложного оборудования потребуют времени на доставку, что может стать серьезной проблемой, если в доме нет запасного источника тепла.