В разное время актуальным для людей остается вопрос отопления. Пожалуй одним из самых популярных источников тепла являются газовые котлы — устройства для получения тепловой энергии в помещениях различного назначения. Для начала следует разобраться в принципе работе и устройстве газовых котлов разных видов: настенных, напольных, двухконутрных.
Газовые котлы используются для двух целей:
- Отопление (помещений, объектов различного назначения);
- Нагрев воды (для приема ванной, мытья посуды и т.д.).
По принципу работы и в зависимости от целей газовые котлы подразделяются на:
- Одноконтурные;
- Двухконтурные.
Основная конструкция настенного газового котла
Внешнее устройство такого газового котла включает в себя:
Корпус, защищающий сам котел от огня и от посторонних вмешательств для его качественной работы
Панель управления для ввода определенных команд, регулирующих температуру в отоплении, соответственно, и температуру нагрева воды. По дизайну панель управления может состоять как из каких-либо поворотных ручек, так и из сенсорных кнопок- Дисплей, наглядно отображающий ту температуру, которую мы задали с помощью панели управления, на какой стадии в текущий момент находится отопление, возможные ошибки и сбои в системе, с помощью чего можно определить, какие именно неполадки возникли с котлом
- Манометр (механический или электронный), с помощью которого мы можем увидеть давление жидкостей в системе отопления.
Стоит отметить, что современные котлы работают только в замкнутых системах с созданием давления воды в этой системе от 1 до 2 атм.
Внутреннее устройство газового котла включает:
- Первичный теплообменник
- Газовая горелка
- Насос
- Газовая арматура
- Вторичный теплообменник
- Трехходовой клапан
- Турбина (дымосос)
Рассмотрим принцип работы газового котла, подробно разбирая каждый элемент внутреннего устройства:
Особенности установки
Монтаж такого рода оборудования дело очень ответственное. Чтобы обеспечить правильное его функционирование и собственную безопасность, надлежит подойти к этому вопросу со всей тщательностью. В первую очередь следует обратить внимание на следующие моменты:
- Место, где планируется устанавливать котел, должно соответствовать всем нормативным параметрам. Необходимо заранее согласовать его расположение с представителями газовой службы.
- Проект подключения изначально составляется на бумаге, а затем отправляется на одобрение в соответствующую организацию.
- После получения разрешения ее сотрудники собственноручно установят необходимые учетные приборы, контролирующие расход горючего.
- Прежде чем приниматься за установку, нужно убедиться в полной комплектации агрегата. Если каких-то частей не хватает, монтировать такое устройство нельзя. Это может привести к возникновению аварийной ситуации.
- В первую очередь на поверхностях стен определяют точки монтажа, только потом приступают к поэтапному монтированию всех элементов.
- По завершении установочной деятельности последовательно подключают систему. Испытывают заполнение контура водой, после протапливают котел.
- При обнаружении каких-либо неполадок или появлении запаха газа, не нужно пытаться устранить проблему самостоятельно. В таких случаях стоит сразу же вызывать специалиста, который на месте оценить состояние конструкции и проведет необходимые ремонтные работы.
Первичный теплообменник
теплообменник газового котла
Является определяющим элементом в работе котла, служит для передачи тепла от огня отопительной жидкости далее в систему отопления. Устройство теплообменника, как правило, одинаково для всех типов газовых котлов производителей. Внешне это труба из меди, внутри которой протекает отопительная жидкость. Подобные теплообменники называются «медными». Так как теплообменник расположен над пламенем горелки, тепло огня нагревает медную трубу, которая передает тепло отопительной жидкости. Примечательно, что именно медь была выбрана в качестве металла, успешно справляющего с задачей удержания тепла и при необходимости достаточно быстрой его потерей, т.к. обладает высоким коэффициентом теплопередачи. Также медь не быстро ржавеет, за счет чего срок ее функциональности является достаточно высоким. Помимо медной трубы теплообменник оснащен специальными пластинами, которые помогают плавно распределить все тепло от огня, тем самым способствуя равномерному нагреву теплообменника.
На что влияет количество контуров?
Газовое отопление в многоквартирном доме, если исходить из количества контуров, бывает двухконтурным и одноконтурным. В чём состоит разница? Одноконтурные выполняют только одну задачу – прогревают рабочую жидкость в отопительных системах. Для увеличения температуры воды, применяемой в хозяйственных целях, приходится дополнительно монтировать емкостной водонагреватель. Тип нагрева – косвенный.
Двухконтурные котлы нормально справляются и с обогревом помещений, и воды. Прогрев контура до нужной температуры производится в тепловом обменнике проточного типа. Альтернатива – емкостной водонагреватель.
Газовая горелка
горелка газового котла
Принцип устройства горелки настенного газового котла подобен горелке газовой плиты с разницей лишь в габаритах и внешнем виде. Как и в газовой плите, чем больше мощность котла, тем больше по размеру горелка. Примечательно, что размеры горелки напрямую совпадают с размерами теплообменника, что позволяет котлу быть эргономичным. Такой тип горелки называется «инжекционным». Принцип работы его заключается в том, что в горелку подается газ и первичный воздух. Внутри нее происходит смешение и образование газовоздушной смеси. Далее приготовленная смесь выходит через отверстия в горелке, смешивается со вторичным воздухом и попадая в камеру сгорания, поджигается с помощью электроподжига, имеющегося у каждого котла. Камера сгорания, как правило, закрыта специальными крышками и защищена от утечки тепла и перегрева корпуса асбестовыми пластинами. При горении газа происходит образование огня и дыма.
Теплообменник и горелка газового котла
Насос
Насос в газовом котле
Служит для предания движения теплоносителю. Это устройство заставляет циркулировать отопительную жидкость от нагретого первичного теплообменника в радиаторы, нагревать их и двигаться обратно для нагрева. Насос, как правило, имеет несколько скоростей и настраивается сервисным инженером, исходя из размеров вашей системы отопления.
Слишком высокая скорость насоса может создать дополнительный шум и снизить КПД котла. А слишком малая – приведет к неравномерному нагреву радиаторов. Поэтому для правильной настройки очень важно обращаться к квалифицированным инженерам сервисных служб.
Вторичный теплообменник
Отвечает за нагрев воды для хозяйственных нужд. Рассматривая устройство газового котла, стоит отметить, что данный элемент сделан из пластин пищевой нержавеющей стали. С одной стороны по теплообменнику движется нагретая отопительная жидкость, а с другой – холодная вода. Встречаясь, отопительная жидкость через тонкий слой металла передает свое тепло холодной воде. Таким образом вода нагревается, попадая затем в краны потребителей. При этом отопительная жидкость теряет свою температуру, поступая в первичный теплообменник для последующего нагрева. Такой теплообменник имеет от 8 до 30 чередующихся слоев и позволяет нагревать достаточно большое количество воды.
Функционирование системы автоматики
Используемые принципы работы автоматики газовых котлов призваны обеспечить безопасную эксплуатацию и добиться поддержания определенной температуры теплоносителя на протяжении какого-то времени. Приборы оснащаются всевозможными датчиками и терморегуляторами.
Автоматические системы защиты позволяют отключать подачу газа при его временном отключении. Система просто перестанет работать. Ее будет необходимо перезапустить вручную сразу после возобновления транспортировки газа по сетевой магистрали. Это можно сделать за несколько минут.
Современные модели имеют энергосберегающие функции, а также способ защиты от замерзания. Температурный режим теплоносителя регулируется посредством специальных датчиков. Если столбик термометра снизится до 5 градусов, то включение котла произойдет автоматически для прогрева.
Новые модели начали оснащаться системами самодиагностики. В процессе эксплуатации анализируется состояние основных узлов, после чего информация передается на дисплей посредством кодов ошибок. Такой технологичный способ позволяет выявить около 90 процентов вероятных неисправностей.
Конструкция двухконтурного газового котла
Здесь уже в самом устройстве есть небольшое отличие. В двухконтурных газовых котлах теплообменник не один, а два – первичный и вторичный:
- Первичный теплообменник выполняет ту же роль, что и теплообменник настенного и напольного котлов – служит для отопления помещения и представлена трубкой из меди или стали. Правда, последнюю использовать менее выгодно из-за того, что она склонна к коррозии. Медь лишена такого недостатка.
- Вторичный теплообменник как раз-таки нужен для прогрева воды для хозяйственных нужд. Его могут изготавливать из стали. На него оказывает воздействие температура, несколько меньшая, чем температура, которая достигает первичного теплообменника. Дело в механизме работы самого вторичного теплообменника. По теплообменнику движутся две жидкости: одна – теплоноситель котла, другая – та самая вода, которую владелец планирует использовать для мытья, к примеру. Когда две эти жидкости встречаются, то через тонкий слой металла теплоноситель делится теплом с хозяйственной водой, а затем вновь поступает в первичный теплообменник (восстановить прежнюю температуру). В то время как хозяйственная вода, нагревшись, достигает кранов раковин и ванн. Так и происходит её нагрев. Вторичный теплообменник чаще всего имеет довольно много чередующихся слоёв, что и помогает хорошо прогревать внушительное количество воды.
Так как двухконтурные газовые котлы имеют такую разницу в устройстве по сравнению с одноконтурными, то и их принцип работы несколько отличается.
Слева из латуни исполнен трехходовой клапан. Справа с синей головкой установлен газовый клапан. Сзади блестит вторичный теплообменник.
Датчик температуры
Очень важным элементом, конечно, является датчик температуры, используется он абсолютно во всех агрегатах и предназначен для того, чтобы вести контроль над температурой в помещении. Для примера вы поставили температуру на 25 градусов, котел выработал тело, для этой температуры, после чего оставил деятельность. Помещение холодеет, и отметка опускается до 24 градусов. На это реагирует датчик тепла, который посылает определенный сигнал на агрегат, который вновь начинает функционировать и выдавать тепло, до того момента, пока комнатная температура вновь не будет равняться 25 градусов.
Конструкция дымохода
Устройство дымохода газового котла крайне важно для работы котла, так как именно благодаря ей выводятся продукты сгорания из аппарата. Правда, представляет он из себя трубку, и в нём нет каких-то особенных приспособлений. Однако они бывают разных типов:
- Металлические. Представляют собой сэндвич-панели из магистралей разного диаметра, выполненные из нержавеющей стали. Пустоты между ними обычно заполняют базальтовым термоизоляционным слоем. Они отличаются высокой надёжностью. Они многослойные и обладают высокими теплоизолирующими свойствами. Но они собираются из большого количества деталей, что не совсем удобно.
- Керамические. Более простые, но не менее прочные модели. Противостоят даже воздействию веществ химического состава. Представляют из себя керамические трубы, обёрнутые минеральной ватой. Однако для них необходимо дополнительно устанавливать конденсаторосборники.
- Коаксиальные дымохода. Прост в эксплуатации и выглядит великолепно. Не требует установки каких-то дополнительных устройств. Не скапливает конденсат, что также является его преимуществом. А представляет из себя что-то вроде конструкции трубы в трубе. Может быть использована для котлов закрытого типа (те, что берут воздух с улицы. Открытые системы берут воздух из дома). То есть по внешней трубе воздух поступает в котёл, а по внутренней – выходит, будучи отработанным.
Коаксиальный дымоход
Ранее довольно популярным был кирпичный дымоход. Но их достаточно трудно установить, да и они довольно громоздкие.
Принцип работы котлов
Итак, одноконтурные котлы работают по следующему принципу:
- В котёл подаётся вода, которая и выступит в роли теплоносителя.
- Насос подаёт воду в теплообменник, который, нагреваясь при помощи горелки, передаёт тепло поступившей воде.
- Теплоноситель двигается дальше, обогревая помещение.
- Теплообменник нагревается до заданной температуры. Потом система постепенно тушит горелку и переходит в режим ожидания новой команды от термостата.
- Система выводит продукты сгорания газа.
Двухконтурные же работают по более сложному механизму. Конечно, обогрев дома происходит так же, как и у одноконтурных котлов. Однако тут ещё присутствует обогрев воды для бытовых нужд. Помогает в этом трёхходовой клапан:
- Если необходимо греть воду, то клапан перекрывает ток теплоносителя к системе отопления. Срабатывает клапан во время открытия крана раковины или ванны.
- Тогда вода попадает во вторичный теплообменник.
- Далее трёхходовой клапан перенаправляет воду в первичный или вторичный теплообменник по необходимости.
Вот и всё, что хотелось донести. Надеемся, эта статья была полезной для Вас.
Как функционируют конденсационные устройства?
В обычных приборах продукты сгорания минуют теплообменные поверхности и отдают часть энергии рабочей среде отопительной системы. Отработанные газы отводятся через обычный дымоход. В данном случае теряется определенная часть тепла в виде водяного пара, появившегося при сжигании топлива.
Принцип работы конденсационных газовых котлов несколько отличается. Устройства способны использовать скрытую энергию водяного пара. Они оснащены нагнетающим вентилятором, который имеет изменяемое количество оборотов. В связи с этим камера сгорания является закрытой. Выброс отработанных газов производится при помощи коаксиального дымохода.
Изменяемое число оборотов вентилятора позволяет регулировать соотношение газа и подаваемого воздуха. Конденсационный котел не во всех случаях функционирует с максимальной отдачей. Чтобы прибор работал в экономичном режиме, необходимо поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе менее 57 градусов.
Коэффициент полезного действия конденсационного устройства повышается с уменьшением рабочей температуры отопительной системы. В других ситуациях эффективность несколько снижается. Поэтому такой прибор уместен при использовании с теплыми полами, где рабочий диапазон температур колеблется в пределах 40-45 градусов.
В отличие от обычного котла, конденсационный аналог обладает теплообменником большей площади. В нем отработанные газы охлаждаются до температуры ниже 40 градусов. Процесс конденсации происходит непосредственно в теплообменнике, поэтому он изготавливается из материалов, устойчивых к коррозии.
