Алгоритм работы настенного газового котла

Предстоит покупка газового котла, но вы не знаете, что выбрать? Я расскажу, каков принцип работы газового котла отопления, и каким бывает это оборудование. В итоге вы сможете решить, какая модификация отопительного прибора вам подходит.

Принцип работы

Газовые котлы — это оборудование, в котором природный газ сжигается, трансформируясь в тепловую энергию. В качестве топлива применяется пропан-бутан или метан.

Принцип работы отопительного прибора следующий:

• Газ под давлением попадает в агрегат в то время, как на запальник автоматически подается искра;
• Газ в горелке разжигается от запальника;
• Пламя от горелки нагревает теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель;
• При повышении температуры свыше указанного предела, термопара (термодатчик) перекрывает клапан подачи газа;
• При снижении температуры теплоносителя термопара открывает клапан, и горелка разжигается вновь.

Описанный принцип работы актуален для автоматизированного оборудования. В устаревших импортных котлах или в бюджетных отечественных агрегатах розжиг горелки и регулировка температурных показателей осуществляется вручную посредством кнопки и регулятора.

Планируя газовое отопление, учитываем минимально допустимое давление газа, указанное в параметрах оборудования. Показатель давления должен соответствовать давлению в газораспределительной сети.

Большинство современных западноевропейских котлов рассчитаны на рабочее давление в 20 мбар (миллибар). В то же время давление в газораспределительных сетях Подмосковья не превышает 15 мбар. Чем может обернуться разница в этих параметрах?

При недостаточном давлении в сети, настенный газовый котел работает с меньшей мощностью, чем это заявлено в техническом паспорте. Более того, зимой, когда потребление природного газа возрастает, давление в сети дополнительно снижается. Поэтому в холодное время года на котле приходится устанавливать максимальные температурные настройки.

Устройство газовых котлов с закрытой камерой сгорания

Иллюстрации	Элементы и узлы в конструкции котла
	Система дымоудаления. На фото показан коаксиальный дымоход с вентилятором для принудительного отведения отработанных газов. Такое решение используется в большинстве автоматических котлов с настенным расположением.
	Теплообменник. Это радиатор внутри которого протекает теплоноситель. Теплообменник нагревается горелкой, а внутри него повышается температура теплоносителя.
	Горелка. Этот конструктивный узел располагается под теплообменником и нагревает его нижнюю часть пламенем из форсунок.
	Расширительный бак. Этот конструктивный узел компенсирует неравномерность давления при изменении температуры теплоносителя.

Устройство газового котла может быть без встроенного бака, тогда расширительный бак устанавливается снаружи.

Циркуляционный насос. Насос обеспечивает циркуляцию теплоносителя с постоянным давлением внутри отопительной системы. Блок управления. В автоматизированных моделях применяется электронный блок управления, с которого своими руками можно задать такие параметры, как температура, время работы и т.п.

В неавтоматизированных моделях блоком управления является запорная арматура, посредством которой подача газа вручную перекрывается или увеличивается.

Разновидности газовых котлов

Иллюстрации	Классификация по типу расположения
	Настенные. Настенный газовый котел может устанавливаться в любом помещении, включая кухню или санузел. То есть необходимости в газовой котельной нет.

Отличительная характеристика настенных моделей — это невысокая цена и небольшая мощность (не более 100 кВт).

Элементы обвязки интегрированы в конструкцию устройства

.

Напольные. Это массивные модели с высокой мощностью (до 500 кВт). Из-за большого веса и крупных габаритов для расположения оборудования специально укрепляется основание пола и выделяется вспомогательное помещение.

Элементы обвязки в комплектацию напольных котлов не входят, а потому их нужно устанавливать отдельно

.

Иллюстрации	Классификация по функциональному назначению
	Одноконтурные. Это оборудование предназначено только для нагрева теплоносителя в отопительной системе.
	Двухконтурные. Двухконтурный котел греет не только теплоноситель, но и воду для горячего водоснабжения (ГВС).

В зависимости от модификации устройства, вода для ГВС нагревается или в проточном, или в накопительном теплообменнике.

Иллюстрации	Классификация по типу тяги
	Естественная тяга. Эти котлы оснащаются открытой камерой сгорания, то есть воздух, необходимый для горения, поступает из помещения. Продукты сгорания газа отводятся наружу естественной тягой.

Инструкция установки оборудования на естественной тяге предусматривает обеспечение хорошей вентиляции в помещении котельной.

Принудительная тяга. По этому принципу работает большая часть современных газовых котлов. Воздух для горения забирается с улицы и туда же выводится отработанный газ. Продукты сгорания газа отводятся наружу дымоходом со встроенным вентилятором.

Иллюстрации	Классификация по типу розжига
	Пьезорозжиг. Таким типом розжига укомплектованы энергонезависимые котлы, чаше всего, старые импортные или бюджетные отечественные агрегаты.

Преимущество такой схемы розжига – возможность применения при отсутствии электроэнергии.

Электронный розжиг. Такая схема характерна для большинства современных котлов с автоматизированным запуском.

Преимущество этой схемы розжига — экономия газа за счет того, что запальник горит только в момент запуска горелки.

Иллюстрации	Классификация по типу расположения циркуляционного насоса
	Без встроенного циркуляционного насоса. Циркуляционный насос докупается в отдельном порядке и устанавливается во врезку трубопровода.

Преимущество такого решения — возможность заменить циркуляционный насос при его поломке без необходимости в разборке котла.

Со встроенным циркуляционным насосом. К этой категории относится большая часть современных автоматизированных котлов.

Преимущество такой конструкции — возможность аккуратного расположения отопительного оборудования без необходимости установки внешних дополнительных агрегатов.

Подведем итоги

Теперь вы знаете, каково устройство одноконтурного и двухконтурного газового котла и по какому принципу это оборудование работает. Больше интересного по теме можно найти, посмотрев видео в этой статье. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях.

Наибольшее применение отопительная техника находит в частных коттеджах, которые не подключены к системе горячего водоснабжения и имеют автономное отопление. Жителям таких домовладений приходится приобретать электрические водонагреватели или двухконтурные газовые аппараты.

В данном случае преимущество на стороне последних, что обусловлено их конструктивными особенностями и как следствие возможностью приготовления необходимых объемов горячей воды в кратчайшие сроки. Постараемся объяснить принцип работы двухконтурного газового котла с тем, чтобы можно было сделать правильный выбор.

Виды котельного оборудования

Современная котельная техника представлена в большом ассортименте. Она не только имеет различных производителей, но и существенные конструктивные и функциональные отличия. Если рассматривать газовые аппараты, то они бывают

Причем каждый из видов содержит различные модели. В зависимости от конструктивных особенностей они могут быть:

Если первые применяются исключительно для отопления помещений, то функционал у вторых позволяет осуществлять приготовление горячей воды в необходимом количестве. Причем данная способность ни в коей мере не отражается на обогреве помещения.

Устройство газовых аппаратов

Все отопительные котлы имеют одинаковые основные узлы и различаются, как правило, в деталях. Если рассматривать их чертежи, то все они состоят из теплоизолированного корпуса, внутри которого находятся:

Что касается горелки, то ее форма и конструкция различаются у аппаратов работающих на разных видах топлива. Например, в газовых моделях она представляет собой камеру, в которой происходит сгорание топлива с выделением тепла и продуктов окисления.

Ее основная функция – это выработка энергии, необходимой для обогрева теплоносителя.Над горелкой располагается теплообменник – это емкость с теплоносителем.

Поднимающиеся вдоль его стенок продукты сгорания передают тепло воде, которая затем распределяется по трубам системы отопления. При этом охлажденные продукты сгорания поступают в дымоход и выводятся наружу.

В зависимости от конструктивных особенностей устройства для передачи тепла различают аппараты:

• со сдвоенным (пластинчатым)
• с битермическим

Рассмотрим особенности каждого из них. Сдвоенный теплообменник состоит из двух. Один – для контура отопления, он состоит из медных труб и пластин, поверхность которых покрывается специальным защитным слоем, предохраняющим от коррозии. Его основная функция – это передача тепла.

Второй – осуществляет приготовление ГВС. Он состоит из пластин, они передают тепло в нагреваемую среду. За свою конструкцию он получил название – пластинчатый.

Битермическое устройство передачи тепла – это труба в трубе. Причем внутренняя ее часть используется для приготовления горячей воды, а наружная – для обогрева помещения.

Не малое значение для газовых аппаратов играет и вариант розжига. Это устройство отвечает за горение топлива. Розжиг может быть двух видов:

При этом необходимо учитывать и поступление воздуха в камеру сгорания. Существует несколько вариантов. Для открытых – воздух подается из помещения. В закрытых камерах могут использоваться как естественная, так и принудительная вентиляция.

Из устройств, обязательно используемых в большинстве газовых аппаратов, осталось рассмотреть автоматику. Она контролирует работу всех узлов аппарата и в последних моделях выполнена на микропроцессорных системах. Это позволяет управлять работой устройства, задав необходимую программу, все остальное выполняется автоматически.

Принцип действия

Устройство двухконтурного газового котла позволяет ему работать в двух режимах:

В первом случае осуществляется нагрев теплоносителя, находящегося внутри теплообменника. В его качестве выступает обычная вода. В зависимости от того, насколько горячей она должна быть на выходе и производится подогрев – от 35 до 80º С.

Режим отопления запускается термостатом, реагирующим на изменение температуры в помещении. При ее снижении он передает сигнал на запуск насоса, который создает разрежение в обратном трубопроводе. Данный процесс приводит к тому, что нагретая в теплообменнике вода поступает в систему отопления, при этом учитывается давление, если оно более 0,45 бар, то происходит замыкание контактов реле и розжиг горелки, которым управляет микропроцессор.

Далее котел начинает работать на минимальной мощности, постепенно увеличивая ее до максимальной. Если на каком-то этапе произойдет нагрев теплоносителя до заданной температуры, аппарат переходит в режим модуляции. В случае, когда на начальном этапе мощность оказывается высокой, электроника отключает горелку и допускает ее очередной розжиг только через 3 минуты.

Камера сгорания – это металлическая емкость, покрытая слоем теплоизоляционного материала, над которой располагается медный теплообменник. При этом горелка располагается в нижней ее части. Она зажигается автоматически в момент. Когда нужен подогрев воды. Вместе с ней включается и насос, используемый для принудительной циркуляции теплоносителя по трубопроводу системы.

При достижении заданных параметров происходит автоматическое уменьшение подачи газа и переход аппарата в режим ожидания. При последующем понижении температуры с термодатчика поступает сигнал на клапан, который открывается и пропускает топливо в большем объеме, что приводит к розжигу горелки.

Для предотвращения попадания воды во второй контур используется трехходовой клапан. Подогретый теплоноситель подается в систему отопления из котла через подающую линию, а возвращается через обратную.

Так как вода в первом теплообменнике движется по замкнутому контуру, то она практически не образует налета. Во втором – происходит подача жидкости из трубопровода которая имеет большое количество примесей, что может привести к поломке устройства. При выходе из строя контура ГВС устройство может эксплуатироваться в режиме отопления, что актуально в холодное время года.

Работа устройства в режиме ГВС

В теплое время года, когда отсутствует необходимость обогрева помещения, котел может быть включен на летний режим. В этом случае будет функционировать только контур ГВС.

Принцип работы газового двухконтурного котла в этом режиме следующий: трехходовой клапан перекрывает линию отопления, и теплоноситель из первичного теплообменника подается во вторичный.

Проходя через него, холодная вода нагревается и попадает в контур ГВС. Данный процесс запускается при помощи реле давления, которое замыкается при расходе воды, превышающем 2,5 литра.

Сначала автоматически подается команда на розжиг горелки, а затем открывается газовый клапан и постепенно мощность увеличивается до максимальной. Аппарат работает в заданном режиме, пока не произойдет нагрев воды, а потом переходит на этап плавного регулирования.

Причем горелка настраивается автоматически на расходуемое количество жидкости. Ее выключение происходит при превышении температуры на 5º С, а включение – при понижении на 1º С.

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

Выгодно и удобно

Рассмотрев принцип работы и устройство двухконтурных газовых котлов можно сделать вывод относительно их применения:

1. во-первых, они позволяют сэкономить средства и избежать приобретения водонагревательного оборудования
2. во-вторых, даже при выходе из строя вторичного контура могут работать в режиме отопления, что позволяет использовать их в холодное время года
3. в-третьих, замена этого контура будет стоить дешевле, чем ремонт аналогичного битермического узла.

Следовательно, использование двухконтурного газового котла не только удобно с точки зрения его функциональности, но и выгодно.

Для приготовления горячей воды на хозяйственные нужды каждый производитель газовых отопительных установок предлагает модификации с дополнительным контуром. При покупке водогрейного агрегата для своего дома будет полезным понимать схему, по которой происходит работа двухконтурного газового котла. Это поможет вам правильно его подобрать применительно к своим нуждам и условиям эксплуатации.

Устройство двухконтурного котла Navien

Разновидности газовых двухконтурных котлов

По своему устройству и принципу действия двухконтурные газовые установки подразделяются на 3 типа:

• использующие для нагрева воды и теплоносителя один общий (битермический) теплообменник;
• нагревающие воду для ГВС в отдельном скоростном проточном теплообменнике;
• с проточным теплообменником и накопительной емкостью.

Агрегаты с битермическим теплообменником

Установки первого типа оборудованы теплообменниками из меди сложной конфигурации. Каждая трубка представляет собой, как показано на рисунке.

В этом случае принцип работы двухконтурного газового котла заключается в нагреве воды для ГВС и отопления в двух отдельных трубках, расположенных в одном устройстве. По внешней трубке протекает теплоноситель для системы отопления, по внутренней – вода для ГВС. Движение потоков организовано попутным, то есть, теплоноситель и вода протекают в одном направлении. Под теплообменником находится газогорелочное устройство, его работой управляет автоматический газовый клапан. Алгоритм следующий:

1. В режиме отопления вода, протекающая по наружным трубкам, нагревается до температуры, ограничиваемой термостатом. По достижении этой температуры газовый клапан отключает горелку, при остывании теплоносителя – снова включает.
2. При открывании одного или нескольких кранов горячей воды в доме начинается ее движение во внутренних трубках теплообменника, циркуляция теплоносителя в системе отопления прекращается и котел работает в режиме ГВС. Теплоноситель движется по малому кругу внутри котла, передавая свою энергию воде во внутренних трубках, горелка работает постоянно.
3. Когда краны ГВС в доме закрываются, циркуляция теплоносителя в системе отопления возобновляется.

Этот алгоритм работы использует двухконтурный газовый котел без электричества, что является одним из главных достоинств конструкции. Второе достоинство – низкая стоимость водогрейного агрегата по сравнению с установками, использующими проточный теплообменник и накопительную емкость. Из недостатков можно выделить небольшую производительность устройства. Как правило, ее достаточно для обслуживания 2—3 средних потребителей, если их будет больше, то температура воды значительно снизится.

Другой недостаток – неудобство совместного использования. Когда открыт вентиль на кухне, а вы в это же время принимаете душ, то есть риск попасть под струю горячей воды после внезапного перекрытия кухонного крана. Обратный эффект возникает, если в процессе помывки кто-то сильно откроет горячую воду в нескольких точках, тогда холодный душ вам обеспечен.

Схема работы водогрейных установок представлена на рисунке.

Устройство агрегатов с проточным нагревателем

Данные газовые котлы отличаются от представленных выше наличием дополнительного теплообменника, передающего тепловую энергию по принципу «от воды к воде», прямой нагрев от горелки отсутствует. В схеме задействован термостатический трехходовой клапан, переключающий поток теплоносителя из главного водонагревателя на вторичный или систему отопления. Как правило, в таких агрегатах установлен циркуляционный насос и 2 расширительных бака – для теплоносителя и воды на ГВС.

В обычном режиме горелка нагревает главный теплообменник, через который проходит теплоноситель. При открывании вентиля горячей воды одного из потребителей срабатывает датчик расхода, отправляя импульс блоку управления. Тот переключает трехходовой клапан с помощью электропривода и работа газового котла полностью переходит в режим ГВС. Теплоноситель из главного нагревателя поступает во вторичный и отдает свое тепло воде, нагреваемой для ГВС. Движение потоков здесь организовано навстречу друг другу для лучшей теплоотдачи. Как и в предыдущем случае, в режиме ГВС подача в систему отопления отключается, теплоноситель движется от одного нагревателя к другому с помощью циркуляционного насоса.

Недостатки газовых водогрейных установок, работающих по принципу проточного нагрева, такие же, как и у котлов с битермическим теплообменником. Кроме того, они не могут функционировать при отсутствии электроэнергии. Достоинства можно выделить следующие:

1. Возможность точной регулировки температуры горячей воды на выходе из котла.
2. Повышенная скорость нагрева, благодаря чему сокращен промежуток времени между открытием вентиля горячей воды и ее поступлением потребителю.
3. Вторичный нагреватель служит дольше, чем битермический теплообменник.

Котлы с проточным нагревателем и накопительным встроенным бойлером

Агрегат сконструирован таким образом, чтобы вторичный нагреватель для ГВС работал в паузах между нагревом теплоносителя и горячая вода накапливалась в бойлере. То есть, при достижении теплоносителем установленной температуры горелка не отключается, а работает на нагрев воды для ГВС. При этом трехходовой клапан переключает поток теплоносителя, как и в обычном проточном отопителе. Оба контура работают поочередно в оптимальном режиме, а нагретая вода из бойлера моментально поступает потребителям. Из трех перечисленных типов установок это самый экономичный двухконтурный котел.

Заданную температуру теплоносителя и воды в накопительной емкости поддерживает автоматика, которую можно запрограммировать на ближайшие 7 дней. Тогда агрегат будет готовить воду для ГВС необходимой температуры к заданному времени. Недостаток таких газовых котлов – высокая стоимость, она оправдана повышенным комфортом при эксплуатации и экономичностью.

Общим недостатком для всех двухконтурных агрегатов считается восприимчивость теплообменников к оседанию на рабочих поверхностях накипи.

Для долговечной работы двухконтурных газовых котлов настоятельно рекомендуется организовать очистку холодной воды, идущей на ГВС и подпитку системы отопления.

Для этого на входе в агрегат холодной воды и теплоносителя из обратного трубопровода следует устанавливать сетчатые фильтры – грязевики. Поэтому, перед тем как подключить двухконтурный газовый котел, необходимо приобрести такой комплект:

• 2 фильтра сетчатых;
• 4 шаровых крана для воды;
• 1 шаровой кран для газа;
• 5 соединений с накидной гайкой (американка);
• 2 отвода 90º.

Типовая схема, по которой осуществляют подключение двухконтурного газового котла к системе отопления, газовой магистрали и водопроводу, представлена ниже. Набор элементов в ней указан схематично, правильный способ установки грязевика – в горизонтальном положении, резьбовой пробкой книзу. При вертикальной установке фильтр не будет выполнять своих функций.

Заключение

Водогрейные газовые установки с дополнительным контуром могут хорошо работать в одноэтажных домах небольшой площади, где проживает 2–3 человека и отсутствует повышенный водоразбор ГВС. В иных случаях производительности агрегата, даже оборудованного накопительной емкостью, может быть недостаточно. Тогда лучше приобретать выносной бойлер косвенного нагрева, не затрачивая лишних средств на двухконтурный котел.