Принцип работы двухконтурного газового котла отопления

Типы котлов

Многие модели двухконтурных котлов настенного типа позволяют отапливать помещения, чья общая площадь не превышает 200 кв. м. При этом их производительность ГВС обычно не превышает 14 л/мин. Если владелец потребляет воды больше указанного значения, то ему сможет помочь лишь напольный вариант.

Если с поставленной задачей смогут справиться и напольный, и настенный котлы, то выбор можно остановить на следующих вариантах:

Настенный котел с открытой камерой сгорания

Этим моделям крайне редко отдают предпочтение потребители. Те, кто их покупает, ориентируются не на принцип работы двухконтурного газового котла, а на их низкую стоимость. Как мы помним, котлы с открытой камерой сгорания не зависят от источника энергии. Поэтому этот вариант станет отличным выбором для потребителей, если в месте их проживания отключения электроэнергии — частое явление.

Настенный котел с закрытой камерой сгорания

Именно подобное котельное оборудование и получило наибольшее распространение. Это связано с их небольшими размерами, а также красивым внешним видом, который имеет газовый котел. Принцип работы полностью аналогичен большинству моделей с двумя контурами. Подобные модели стали доступны отечественному потребителю не так давно. Таким образом, каждый из них создан с использованием самых современных технологий.

Однако, этот фактор создает немало проблем. Сложной электронной начинке не под силу справиться со скачками напряжения. Также у них нет защиты и от перепадов давления газа. Вдобавок к этому на их работе сильно сказывается использование некачественной воды.

Напольный котел с закрытой камерой сгорания

Подобная модель обладает тем же плюсом, что и напольный котел с открытой камерой. Однако, следует помнить, что для них не нужно выделять отдельное помещение. При этом затраты по установке такой модели самые высокие из всех названных.

Технические характеристики, основные отличия

На рынке доступно множество моделей отопительных установок, которые различаются рядом важных технических параметров.

Мощность

Важнейший критерий, на основе которого выбирается модель отопительного оборудования. При расчете этого параметра учитываются следующие факторы:

• площадь помещения;
• площадь дверей и окон;
• теплоизоляционные характеристики стен, крыши и пола;
• наличие чердака и подвала;
• климатические условия.

Мощность является важным критерием для выбора газового двухконтурного котла.

В общем случае на обеспечение обогрева 10 кв. м площади должно приходиться не менее 1 кВт мощности агрегата.

Горелка может зажигаться:

• вручную — спичками или зажигалкой;
• с помощью пьезоэлемента;
• системой электроподжига.

Варианты тяги

Для удаления дымовых газов используется естественная или принудительная тяга. Котлы первого типа отличаются упрощенной конструкцией. Выброс продуктов сгорания осуществляется через вертикальный дымоход. Эффективность работы зависит от стабильности давления газообразного топлива. При перебоях с подачей газа возрастает риск износа горелки, увеличивается расход топлива.

Котлы с принудительной тягой оснащены вентилятором, который используется для удаления дымовых газов. Недостатки — повышенный шум, зависимость от бесперебойности подачи электроэнергии. Преимущества — высокая эффективность, легкость монтажа, не нужен вертикальный дымоход.

Тяга бывает естественная и принудительная.

Материал изготовления

Внешний корпус большинства моделей газового оборудования выполнен из стали. Для части элементов, защищенных от воздействия высокой температуры, может применяться термостойкий пластик.

При изготовлении теплообменников используются следующие материалы:

• чугун — отличается коррозионной стойкостью, долго сохраняет тепло, но хрупок и имеет большой вес;
• сталь — материал имеет небольшую плотность, высокую механическую прочность, способен переносить перепады температуры, но склонен к коррозии;
• медь ­- выделяется лучшими теплопроводными характеристиками, устойчива к коррозии, отличается высокой стоимостью.

Автоматика

Газовый котел — сложное устройство, работой которого управляет автоматика. Для обеспечения безопасной и надежной работы установки осуществляется постоянный контроль за следующими параметрами:

• давление газообразного топлива;
• наличие пламени в горелке;
• наличие тяги.

Газовым котлом управляет автоматика.

Автоматика блокирует работу котла при нарушении любого из этих параметров. Многие установки имеют расширенный функционал и возможности управления:

1. Режим постциркуляции, позволяющий продлить срок службы оборудования. Для этого циркуляционный насос после отключения горелки некоторое время продолжает работать, чтобы избежать локальных перегревов в контуре.
2. Поддержание заданной температуры. Технология позволяет повысить эффективность работы оборудования и уменьшить расход топлива. При этом может контролироваться температура воздуха в помещении или же температура жидкости в отопительном контуре.
3. Режим антизаморозки, позволяющий уменьшить потребление газа. Если агрегат используется на даче или загородном доме, который посещается редко, можно установить экономичный режим. Он будет поддерживать температуру в контуре +5°C.
4. Летний режим отопления. В теплое время года агрегат не работает на отопление. Чтобы избежать застоя и выпадения солей жесткости, аппарат периодически будет включать на некоторое время циркуляцию теплоносителя.

Конструкция двухконтурного прибора

Устройство двухконтурного газового котла (рис. 4) заключается в трех основных узлах, которые есть во всех видах прибора:

Также неизменной частью газового отопительного агрегата является корпус со слоем теплоизоляции.

Рис. 4 Конструкция двухконтурного газового котла

Газовая горелка – это конструкция с перфорацией вдоль всего корпуса, а внутри находятся форсунки. Форсунки подают и распределяют газ, для равномерного пламени. Горелка может быть нескольких видов:

• Одноступенчатая – эта горелка устроена, так что ее нельзя регулировать, она работает в одном режиме;
• Двухступенчатая – это устройство имеет 2 позиции регулировки мощности;
• Модулированная – мощность такой горелки можно регулировать, за счет этого котлы экономнее расходуют топливо.

Теплообменник. В двухконтурных газовых приборах есть 2 теплообменника:

• Первичный – в нем нагревается теплоноситель для отопительного контура. Изготавливается из стали или чугуна;
• Вторичный – это теплообменник, в котором нагревается вода для контура горячего водоснабжения. На него обычно влияет температура несколько меньше чем на первичный, поэтому он может быть изготовленным из таких материалов как медь, нержавеющая сталь и т.д.

Рис. 5 Первичный теплообменник для двухконтурного газового прибора

Автоматика – это узел, который управляет работой газового устройства. Он включает электронную схему и систему датчиков. Датчики подают показания работы двухконтурного котла в электронную схему, которая задает режим функционирования либо же отключает прибор.

Циркуляционный насос – это устройство нужно для системы отопления с принудительной циркуляцией. Это комплектующая деталь для энергозависимой системы. Такой насос обеспечивает нужный показатель давления.

Система отведения продуктов горения может быть с:

• естественной тягой. В этом случае продукты горения выводятся в дымоходную трубу, которая должна возвышаться над крышей минимум на 1 метр;
• принудительной тягой. Котлы с такой системой имеют в конструкции вентилятор для вывода продуктов горения в коаксиальный дымоход (труба в трубе). Такие котлы называют турбированными.

Расширительный бак. Когда теплоноситель нагревается до высокой температуры, то он расширяется, и его излишки временно попадают в расширительный бак. Объем бака может быть разным, это зависит от объема теплоносителя в системе и мощности котла.

Камера сгорания выглядит как емкость из металла с теплоизоляцией. Именно над ней находится первичный теплообменник, а на ее дне расположена горелка. Камера сгорания газового устройства может быть:

Газовый двухконтурный прибор с открытой камерой – это устройство, которое может быть энергонезависимым, так как воздух для горения он берет прямо из помещения, в котором установлен. Рекомендуется устанавливать такие агрегаты в отдельно отведенных помещениях – котельных. Они должны быть устроены по всем правилам, а именно иметь хорошую вентиляцию и окно. Если двухконтурному котлу с открытой камерой горения не хватает воздуха, он будет выделять углекислый газ.

Газовый двухконтурный прибор с закрытой камерой – это устройство, которое воздух для горения берет с улицы через коаксиальный дымоход. Принцип коаксиальной системы отведения газов заключается в ее особенной конструкции – «труба в трубе» (рис. 6). То есть труба с меньшим диаметром находится в трубе большего диаметра. Через маленькую трубу выходят продукты горения, а через большую происходит забор воздуха в газовый котел. Преимуществом коаксиального дымохода является то, что его можно устанавливать как горизонтально, так и вертикально.

Рис. 6 Труба для коаксиального дымохода (труба в трубе)

Правила установки оборудования

Монтаж и подключение котла к системе следует начинать после прохождения этапа проектирования, когда для агрегата подготовлено место в доме. Если установить его с нарушением требований, специалисты газораспределительной компании не подсоединят оборудование к газовой магистрали.

Общие требования на этапе проектирования

Основные нормы установки газового оборудования прописаны в СНиП 42-01-2002. Вспомогательная информация содержится и в уже недействительном, но полезном СНиП 2.04.08-87.

Обычно все правила учитываются инженером-проектировщиком, но и для себя их знать полезно. Помещением для расположения котла может быть кухня, если мощность прибора колеблется в диапазоне до 60 кВт. Отдельная или пристроенная топочная актуальна для агрегатов с показателем мощности до 150 кВт.

Дополнительные нормы по монтажу газового оборудования приведены в СНиП о котельных установках, а также об отоплении, вентиляции, кондиционировании

Требования к помещению следующие:

1. Минимальное значение высоты комнаты — 2 м, объема — 7,5 м3. Если газовых приборов два и более, параметры меняются на 2,5 м и 13,5 м3 соответственно.
2. Не подходят для установки: подвалы, балконы, санузлы, коридоры, комнаты без форточек.
3. Стены помещения должны быть покрыты негорючими материалами или защищены специальными панелями.
4. Освещение: на 10 м3 комнаты приходится минимум 0,3 м2 окна. При взрыве газа окна представляют собой легкосбрасываемую конструкцию, что повышает безопасность эксплуатации оборудования.
5. Обязательно наличие заземления, трубопровода холодной воды.
6. Сечение дымохода соответствует мощности устанавливаемого оборудования.
7. Оставлено пространство вокруг прибора: спереди — от 1,25 м, по бокам (если необходимо обслуживание) — от 0,7 м.
8. Соблюдено расстояние от вертикального дымохода до агрегата — не больше 3 м.

Должна предусматриваться и вентиляция. Естественная рассчитывается в размере 3-х объемов комнаты за час. При организации приточной к этому значению добавляется воздух на горение (параметр указывается в паспорте котла).

Требования касаются не только помещений. Регламентируется и расстояние от навесного прибора до ближайших конструкций. Эти сведения указываются производителем в инструкции к оборудованию.

Если двухконтурный котел устанавливается на деревянную стену, к ней крепится лист кровельной стали (0,8 – 1 мм) или плита минерита. При условии расположения оборудования не в кухне возможен и асбест

Напольные модели котлов устанавливаются на негорючие основания. Если поверхность деревянная, обязательна металлическая подложка.

Рекомендуется размещать прибор как можно ближе к газовой трубе. Использование специальных шлангов допустимо, но они не должны быть большой длины. В продаже встречаются сильфонные шланги до 5 м, они разрешены к установке, но по европейским стандартам длина ограничивается двумя метрами.

Процесс подготовки документации

После общего ознакомления с тем, как технически правильно подключать двухконтурные газовые котлы, можно приступить к подготовке документации. Первый этап — получение ТУ. Необходимо обратиться в районную газовую службу с заявлением, где указан предполагаемый объем потребления голубого топлива в час.

Технические условия выдаются через 1-2 недели. Документ является разрешением на подключение жилья к газовой магистрали.

Второй этап — согласно ТУ разрабатывается проект установки оборудования. Третий — утверждение подготовленной документации инженерами обслуживающей газораспределительной компании.

Проект включает как схему установки самого котла, так и прокладку газопровода от точки подключения до магистрали. Если речь о частном доме, добавляется чертеж проведения коммуникаций по участку

В контролирующую организацию подается техпаспорт котла, инструкция по эксплуатации, сертификаты, заключение экспертизы о соответствии прибора всем нормам. Необходимые бумаги предоставляются производителем двухконтурного котла.

Согласование документации может произойти за неделю или продлиться до 3 месяцев, все зависит от сложности проекта. В случае отказа инспекция обязана предоставить список правок для устранения недостатков. Если все требования соблюдены, проставляются печати и можно приступать к подключению оборудования.

Преимущества двухконтурных котлов

Основным преимуществом отопительного оборудования с двумя контурами является их способность выполнять сразу две функции: отопление и горячее водоснабжение, что позволяет сэкономить на покупке бойлера или колонки для нагрева воды. Даже если один контур выйдет из строя и не сможет дальше выполнять свою работу, второй не пострадает, так как работают они автономно. Для решения этой проблемы можно просто поменять контур на новый.

Газовый двухконтурный котел

Двухконтурные котлы просты в эксплуатации, надёжны, компактные. Кроме того, работает оборудование на газе, который считается самым дешёвым топливом на сегодняшний день. На рынке представлен широкий модельный ряд двухконтурных газовых котлов, что позволяет владельцам выбрать наиболее подходящий агрегат в соответствии со своими предпочтениями и финансовыми возможностями.

Принцип работы котла и его устройство

2-контурный котел помимо генерации тепла для системы отопления (СО) выполняет функцию водонагревателя, то есть обеспечивает жилище горячей водой.

Внутри котла установлены компоненты:

1. газогорелочное устройство. Такое же, как в обычном котле;
2. первичный теплообменник. Располагается над горелкой. Подключается к системе отопления;
3. вторичный теплообменник. Связан трубопроводом с первичным теплообменником, тепло от горелки не воспринимает;
4. 3-ходовой клапан с электроприводом. Направляет теплоноситель из первичного теплообменника в СО или во вторичный теплообменник;
5. циркуляционный насос, расширительный бачок, автоматика — все как у обычных отопителей.

Нагрев теплоносителя в первичном теплообменнике происходит обычным способом. Нагрев воды для хозяйственных нужд — при помощи теплоносителя, поступающего из первичного теплообменника. 3-ходовой клапан переключается в положение «на вторичный теплообменник» по сигналу датчика расхода, установленного в контуре ГВС.

Вместо двух устройств — котла и колонки, владельцу достаточно приобрести одно — 2-контурный газовый котел.

Режимы

Работа проходит в двух режимах:

• обогрев;
• подача ГВС.

В обоих режимах система работать не будет. В двухконтурный котел монтируется трехходовой клапан. Деталь позволяет направить теплоноситель на получение горячей воды.

Действие на обогреве похоже на проточный нагреватель. После включения, горелка долго продолжает работать, увеличивая температуру до требуемого уровня. Когда достигнут, подача останавливается. Если поставить регулятор температуры, автоматика берет информацию с него. На функции горелки в обогревателе с двумя контурами влияет автоматизация по погоде в летний, зимний сезон. Контролирует температуру воздуха на улице. От горелки производится нагрев теплоносителя, двигающегося в системе не произвольно, а под давлением.

Трехходовой клапан ставится, чтобы водный поток без препятствий преодолевал главный теплообменник. Выведение продуктов горения проводится самопроизвольно, иногда помогает вентилятор сверху оборудования. ГВС остается не задействованным.

Устройство прибора

Установка состоит из нескольких узлов, обеспечивающих функционирование прибора. Главным компонентами аппарата являются:

• горелка;
• теплообменник;
• рабочая камера;
• узел дымоотвода.

Горелки и их режимы

В газовой горелке происходит образование и сжигание смеси топлива и воздуха. Управление может быть как механическим, так и электронным. В двухконтурных установках используются атмосферные и наддувные горелки. В первом случае воздух попадает в рабочую камеру самостоятельно. Достоинства таких горелок — простота конструкции и отсутствие шума. В наддувных устройствах используется принудительная подача воздушной смеси. Устройства отличаются повышенным КПД. Их применяют преимущественно в производительных отопительных приборах.

В горелке происходит сжигание смеси топлива.

Существует несколько режимов управления пламенем горелки:

1. Одноступенчатый ­- устройство работает постоянно на полную мощность, возможность регулировки пламени не предусмотрена.
2. Двухступенчатый — имеются 2 режима. Сначала горелка работает на 100% мощности, при достижении заданного значения температуры производительность снижается на 40-50%. Устройства более экономичны в эксплуатации.
3. Модулируемый — позволяет плавно регулировать мощность установки в широком диапазоне. Конструкция позволяет уменьшить расход топлива.

Теплообменники

В газовых приборах получили распространение 2 разновидности теплообменников:

1. Битермический. Он выполнен по коаксиальному принципу. В наружной трубе нагревается теплоноситель для отопительного контура, во внутренней — вода для ГВС.
2. Узел, состоящий из 2 отдельных частей. Первичный теплообменник представляет собой трубу с ребрами. Здесь нагревается вода, поступающая в систему отопления. Вторичный теплообменник пластинчатого типа используется для получения горячей воды, поступающей потребителю для бытового применения.

Камера сгорания и дымоотводная система

Рабочие камеры в газовых агрегатах делятся на 2 разновидности:

• открытые, или атмосферные;
• закрытые.

Дымоотводная система применяется для отстранения продуктов сгорания.

В первом случае воздух поступает в установку за счет естественной тяги. Открытые камеры используются в аппаратах малой мощности. Они требуют обеспечения вентиляции помещения. Лучше всего такие котлы подойдут для коттеджа и загородного дома небольшой площади.

В закрытых камерах сгорания воздух нагнетается вентилятором. Такое решение позволяет увеличить эффективность и КПД оборудования. Эти устройства можно использовать в квартирах, помещениях средней и большой площади.

Основные этапы схемы подключения двухконтурного газового котла

Газовый котел обязательно подключают к:

• подаче газа;
• подаче воды;
• подаче отопления;
• обратке трубопровода;
• обратке отопления.

Подключение начинают после установки и крепления устройства на стену. В первую очередь прибор подсоединяют к системам отопления и водоснабжения, и лишь затем – к газопроводу.

Газовые котлы обычно крепят с помощью специальных кронштейнов – они включаются в комплект оборудования. Что касается выбора места для устройства, то тут все зависит от решения хозяев дома, хотя и есть несколько правил. Так, газовый котел нельзя устанавливать возле газового счетчика или другого оборудования, а в помещении должно быть открывающееся окно. Кроме того, не рекомендуется вешать устройство под самый потолок, но в то же время, до уровня пола должно оставаться не меньше метра.

Устройство двухконтурного газового котла

Устройство двухконтурного настенного газового котла приведено на схеме:

1 — основной теплообменник; 2 — газовая горелка; 3 — расширительный бачок; 4 — циркуляционный насос; 5 — теплообменник для нагрева воды; 6 — термостатический клапан.

На схеме видно, что в двухконтурном котле есть ещё один теплообменник (5) – для нагревания воды. В этом теплообменнике встречаются два контура: контур водопроводной воды и контур теплоносителя системы отопления, но они движутся хоть и навстречу друг другу, но по разным трубкам, разделены между собой стенками трубок и не смешиваются друг с другом. Но стенки эти настолько тонки, что тепло легко передаётся от теплоносителя к водопроводной воде.

Теплообменник устроен в виде «гармошки» для улучшения теплообмена:

Вода (по трубке 2) и теплоноситель (по трубке 4) текут навстречу друг другу, в результате происходит теплообмен, и вода нагревается и выходит из котла по трубке 3.

Назначение выходящих патрубков вот:

Как правило, крайние патрубки для подключения к отоплению, вторые скраю — для подключения к водопроводу с холодной водой и выход горячей. Но уточняйте и в паспорте вашей модели котла.

Устройство двухконтурного газового котла

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

Устройство конструкции

Конструкция прибора включает в себя такие элементы:

1. Горелка. Является главным модулем отопительного котла. Местом ее размещения выступает камера сгорания. Задачей горелки является нагревание теплоносителя и высвобождение тепловой энергии для контура ГВС. Чтобы точно поддерживать необходимую температуру, этот элемент оснащается системой автоматического управления горением.
2. Камера сгорания. Место установки горелки. Бывает открытого или закрытого типа. Закрытые конструкции комплектуются вентилятором, производящим подачу воздуха и отвод дыма. Благодаря ему достигается эффект тихого шума при работе оборудования.
3. Циркуляционный насос. Отвечает за создание принудительного движения теплоносителя внутри отопительных труб и за эффективность работы ГВС. В отличии от вентилятора, при работе насоса почти не возникает никакой шум.
4. Трехходовой клапан. Благодаря этому устройству котел имеет возможность переключаться на функцию подогрева воды для горячего водоснабжения.
5. Основной теплообменник. Устройство двухконтурного газового котла настенного типа предусматривает его размещение поверх горелки, внутри камеры сгорания. Благодаря этому обеспечивается подогрев воды, которая впоследствии поступает в отопительные трубы или в систему ГВС.
6. Вторичный теплообменник. Отвечает за погрев воды для ГВС.
7. Автоматические приборы. Обеспечивают контроль параметров работы оборудования, следя за уровнем нагрева теплоносителя и воды. Это дает возможность наладить корректировку работы горелки, управлять различными узлами, поддерживать пламя, фиксировать возникающие неполадки и пр.

Пространство внизу корпуса предназначается для установки отводов коммутации отопительного контура, горячего и холодного трубопровода и газовой подводки. Некоторые модификации газовых двухконтурных котлов комплектуются спаренными теплообменниками: принцип работы двухконтурного котла при этом не изменяется.