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)
Принцип работы газовых устройств
Настенный или напольный газовый двухконтурный котел может работать в одном из двух режимов:
- в режиме подачи теплоносителя в индивидуальную систему отопления одноэтажного частного дома;
- в режиме нагрева воды для ГВС.
Работа в первом режиме происходит по такой схеме:
- Термодатчик следит за температурой воздуха внутри одноэтажного дома. Когда она становится слишком малой, он передает сигнал автоматике, которая включает расположенный у патрубка обратки циркуляционный насос.
- Насос подает охлажденный теплоноситель в проточный теплообменник и выталкивает теплую воду из него.
- За этим процессом следит датчик давления. Если он фиксирует давление, больше 0,45 бар, автоматика включает горелку. Если розжиг является электрическим, то начинает поступать малое количество газа и одновременно замыкаются контакты реле. В течение следующих минут увеличивается подача газа.
- Когда температура воздуха поднимается до нужного уровня, автоматика выключает горелку и циркуляционный насос. Устройство переходит в состояние ожидания. Может быть так, что в это состояние оно переходит еще тогда, когда включился циркуляционный насос. Тогда включается таймер и через 3 минуты (время зависит от модели) автоматика повторно анализирует показатели и включает горелку. Немало моделей при нагреве теплоносителя уменьшают подачу газа, чем делают меньшей интенсивность горения пропана.
После цикл повторяется. Во время такого режима теплоноситель всегда поступает с размещенного внутри камеры сгорания проточного теплообменника в систему отопления одноэтажного дома. Затем возвращается из радиаторов в теплообменную трубу.
Как регулируется работа внутри котла
Если котел включен и находится в рабочем состоянии, встроенные в систему управления датчики проверяют температуру отопительной системы и передают результаты терморегулятору. Терморегулятор – это устройство, отвечающее за автоматическое регулирование отопительного прибора в части поддержки заданной потребителем температуры. Датчики являются составляющей частью терморегулятора.
Если температура по результатам замера оказалась ниже нормы, автоматическая система переводит отопительный прибор в режим нагрева, вода нагревается в теплообменнике и, с помощью насоса, если он есть, подается в трубы, распространяя тепло по всему помещению.
Система отопления замкнута, то есть по трубам постоянно циркулирует вода, которая является теплоносителем, не меняя своего объема.
Если объем нарушается, вся система может работать некорректно. Обычно так или иначе это замечается, например, если шумит газовый котел, это может быть свидетельством недостатка воды в отопительной системе, что в свою очередь приводит к перегреву котла. В таких случаях проверяют регулировку термостата (прибор, отвечающий за поддержку постоянной температуры), если она в норме, проверяют уровень воды и доливают ее при необходимости, обеспечивая систему необходимым объемом для нормального функционирования.
Напольные и настенные виды оборудования
Напольная конструкция отличается высоким весом — до 100 кг. Для ее установки необходимо много места, а монтаж трудоемкий, сложный и дорогой. Большинство напольных атмосферных котлов не греют воду для подачи в смесители. Во время работы напольный агрегат сильно шумит, а дымоход требует регулярной очистки.
Положительные стороны:
- высокая мощность;
- долговечность;
- отсутствие электроники.
Настенные обогреватели обладают меньшими размерами и весом (до 50 кг). Такие котлы преимущественно двухконтурные. Модель более простая в установке и не занимает много места. Расположить котел можно в любом месте помещения. Настенные атмосферные котлы бывают одноконтурные и двухконтурные.
Как напольные, так и настенные котлы выпускают для обслуживания одного или двух контуров. Однако если позволяет место, лучше взять два: напольный одноконтурный для отопления и колонку для подготовки горячей воды
Недостаток — настенный котел зависит от электроники. Если что-то перегорит, вы лишитесь горячей воды и отопления. Установка котлов производится преимущественно в небольших квартирах и домах.
В каких режимах может функционировать
Или как работает настенный двухконтурный газовый котел летом и зимой. Деятельность его осуществляется в двух вариациях:
- Зимний. Все системы агрегата активированы — происходит нагрев носителя тепла, подготовка нагретой воды согласно параметрам.
- Летний. В жаркое время года контур отопления отключается, действует только подогрев ГВС.
Решение о смене позиции (когда выключать и запускать) принимает пользователь, это элементарное действие, не требующее присутствия специалиста. Подача кипятка необходима постоянно, из-за этого периметр водоснабжения работает бесперебойно. Если возникнет надобность — его можно отключить.
Существует еще один режим — защитный. Он исключает замерзание при резком понижении температуры до установленного уровня. В критических ситуациях запускается усиленная циркуляция, насос принимается прогонять жидкость с большой скоростью, не давая ей замерзнуть. Для российских регионов это весьма актуально, учитывая климатические условия. Размороженные трубы — распространенная проблема.
Принцип действия двухконтурного котла. Отопление
Схема работы устройства довольно проста, основана на прогреве теплоносителя с помощью теплообменного элемента, установленного в камере горения. Регулируется автоматическим блоком управления.
О том, что нужно обогреть помещение, система узнает через комнатный датчик температуры. Когда показатель снижается, сигнал от датчика поступает системе. В работу включается циркуляционный насос, который начинает отводить воду из обратного патрубква, образуя тем самым область пониженного давления в системе. При этом прогретый теплоноситель начинает поступать в трубы, замещая недостаток воды и компенсируя разреженное давление.
Если требуется жидкость в теплообменнике подогреть, включается горелка автоматически. Она находится в камере сгорания внизу. Над ней расположен теплообменник из медных труб. Сама камера хорошо теплоизолирована. Одновременно с включением горелки начинает работать насос, который отвечает за движение жидкости по патрубкам отопительного устройства.
Когда вода в системе прогрелась до конкретного уровня, датчики температуры посылают сигнал о снижении активного функционирования горелки. Подача газа уменьшается автоматически, а котел остается в ждущем режиме.
Когда же температура опять снизится, автоматическое управление снова даст сигнал на открытие клапана подачи топлива. Агрегат возобновит обогрев помещений.
Следует знать, что теплоноситель движется по замкнутому контуру, поэтому там не образовывается налет. По-другому дело обстоит с малым контурным кругом, в котором вода пополняется постоянно за счет притока из водопроводной системы. Такая вода содержит определенный процент примесей, которые оседают в патрубках системы. В этом случае рекомендуется устанавливать фильтры очистки воды.
Летний режим работы
В домашних условиях обогрев летом не понадобится. Вовсе не охота мыть посуду в холодной воде или принимать холодный душ. Для таких целей был придуман летний режим, когда обогрев помещения находится в режиме гибернации (режим сна). Но при открытии горячего крана вода начинает греться (у двухконтурных котлов).
С наступлением лета контур отопления не выключается автоматически. Есть три варианта развития событий:
- оставить всё как есть;
- переключить на режим горячей воды;
- отключить котёл вовсе.
В первом случае будет активен режим отопления. При таком режиме контур отопления всегда будет включён и внутренние проверки оборудования будут продолжать проводиться. Не расходуйте ресурсы просто так.
Доступно переключение на летний режим (режим горячей воды), если котёл позволяет это сделать. Вы будете получать горячую воду, отопление будет отключено. Котёл выполняет минимум процедур для сохранения.
Как работает двухконтурный котел с биотермическим теплообменником
Битермический теплообменник представляет собой змеевик, изготовленный из коаксиальной трубы. Несколько упрощая, это два трубопровода, вставленных один в другой.
По внешнему объему перемещается теплоноситель, а по внутреннему — вода для контура ГВС. Такой способ нагрева существенно меняет качество работы котла — эффективность возрастает, количество горячей воды увеличивается и позволяет удовлетворить потребности большой семьи.
Однако, битермический теплообменник обладает существенным недостатком — сложность организации внутреннего пространства трубки значительно затрудняет промывку.
Все известковые отложения, которые довольно быстро появляются на внутренней поверхности трубы, необходимо периодически удалять, иначе она перекроют сечение теплообменника полностью.
Кроме того, с увеличением толщины известкового слоя падает эффективность нагрева — отложения начинают работать как теплоизолятор. Пользователю приходится увеличивать подачу газа, чтобы скорректировать режим работы котла.
ОСТОРОЖНО! В результате теплообменник быстро выходит из строя из-за чрезмерного нагрева снаружи и большого количества накипи внутри. Промывку такого теплообменника выполняют далеко не все сервисные центры, а конструкция некоторых котлов такова, что проще поменять, чем демонтировать и установить обратно один и тот же узел
Промывку такого теплообменника выполняют далеко не все сервисные центры, а конструкция некоторых котлов такова, что проще поменять, чем демонтировать и установить обратно один и тот же узел.
Недостаток битермических теплообменников целиком относится к эксплуатационным вопросам. С точки зрения эффективности такая конструкция весьма удачна и позволяет увеличить объем горячей воды, доступный для единовременной выдачи без потери температуры в отопительном контуре или самого ГВС.
Еще немного об особенностях работы
Чтобы предотвратить попадание носителя во второй контур, используют трехходовой клапан. Таким образом удалось добиться подачи нагретой воды из котла в систему через одну линию (подающую) и возврат через другую (обратную)
Стоит обратить внимание на то, что котел газовый настенный двухконтурный устроен таким образом, что носитель движется по кругу, не образуя налет. Но это касается первого теплообменника
Во втором же происходит забор воды из трубопровода. Как показывает практика, качество носителя зачастую оставляет желать лучшего. По этой простой причине имеет смысл перед носителем устанавливать фильтры, которые удалят нерастворимые соединения. Если же контур горячего водоснабжения сломается, то котел может работать в режиме обогрева помещения. Таким образом, вы не будете сидеть в зимнее время в холодной квартире или доме.
Дополнительные требования
Итак, принцип работы двухконтурного газового котла для отопления и ГВС нам понятен. И мы думаем, что на вопрос, который волнует многих потребителей, как работает двухконтурный газовый котел, мы ответили полностью. Но существует еще несколько дополнительных параметров, обойти стороной которые мы не можем.
Начнем с одного очень важного узла – это дымоход. Так как в нашей модельной линейке присутствуют два вида: с открытой и закрытой камерой сгорания, то можно для каждого из них использовать разные дымоходы
Для закрытой камеры хорошо подойдут коаксиальные трубы, для открытой — обычные. Важный момент – это размеры дымохода для газового котла. В первую очередь вас должен интересовать его диаметр или сечение. Здесь очень важно точно соотнести мощность агрегата – диаметр и длину отводящей трубы. Обычно производитель это соотношение показывает в паспорте изделия, где указаны размерные параметры самого газового котла.
Технические характеристики с учетом расхода топлива
Расход топлива
Как правильно определить расход газа в газовом котле? Многие могут сказать, что это очень странный вопрос.
- Во-первых, такие показатели обычно указываются производителем в сопроводительных технических документах.
- Во-вторых, это можно определить чисто практическим способом, установив на котле счетчик газа.
Но нас интересует совершенно другой вопрос. Ведь не редко в настоящее время газовое оборудование приобретают владельцы частных домов, где магистрального газа и нет в помине. Они пользуются баллонным газом. И вот тут наш вопрос будет очень даже актуальным. Скажем так, что расход пропана в газовом котле обычно меньше, чем магистрального. Почему?
- Баллонный сжиженный газ всегда подается на горелку с одинаковым давлением. Никаких скачков и перепадов.
- Он очищается на заводе по максимуму, так что при его сжигании количество несгораемых частиц минимально. А это высокий коэффициент полезного действия самого отопительного оборудования.
Пожалуй, достаточно, чтобы дать высокую оценку данному виду топлива. Кстати, тот, кто решил установить газовое оборудование в своем доме, которое будет работать на сжиженном газе, должен обязательно понять, как работает газовый котел отопления именно на этом топливе. Принцип работы тот же, а вот обслуживание усложняется. Все дело в баллонах, которые придется вручную менять. И это самое сложное, все остальное делает автоматика.
Схема трубного подсоединения
Расход электроэнергии
В устройстве энергозависимых газовых котлов отопления двухконтурного типа используется система автоматики. Об этом уже выше упоминалось. Так вот многих интересует вопрос: а сколько газовый котел потребляет электроэнергии, будет ли это сильно влиять на финансовое положение семьи?
Все будет зависеть от того, насколько сложна автоматика, и какое количество дополнительных приборов и узлов, работающих от сети переменного тока, будут находиться в составе отопительного агрегата. Конечно, циркуляционный насос сильно поднимет эту планку. В конструкции котла это самый энергопотребляемый элемент. Все остальные узлы маломощные, так что больших затрат они не принесут.
Принцип работы двухконтурного газового котла
Теперь мы приступим к разбору принципа работа газового двухконтурного котла. Назначение отдельных узлов и модулей мы выяснили, теперь эти знания помогут нам понять, как работает все это оборудование. Рассматривать принцип работы будем в двух режимах:
- В режиме обогрева;
- В режиме генерации горячей воды.
В режиме обогрева котел обеспечивает ваш дом теплом.
Сразу отметим тот факт, что работа в двух режимах сразу невозможна – для этого в двухконтурных котлах предусмотрен трехходовой клапан, направляющий часть теплоносителя в контур ГВС. Давайте рассмотрим принцип работы при обогреве, а потом узнаем, как работает техника в режиме горячего водоснабжения.
В режиме обогрева двухконтурный котел работает так же, как и самый обычный проточный нагреватель. При первом включении горелка работает довольно долго, поднимая температуру в контуре отопления до заданной отметки. Как только будет достигнут необходимый температурный режим, подача газа отключится. Если в доме установлен датчик температуры воздуха, то автоматика будет учитывать его показания.
На работу газовой горелки в двухконтурных котлах может влиять и погодозависимая автоматика, контролирующая температуру уличного воздуха.
Тепло от работающей горелки нагревает теплоноситель, который гоняется по отопительной системе в принудительном режиме. Трехходовой клапан находится в таком положении, чтобы обеспечить нормальное прохождение воды через основной теплообменник. Продукты сгорания удаляются двумя способами – самостоятельно или с помощью специального вентилятора, располагающегося в верхней части двухконтурного котла. Система ГВС при этом находится в отключенном состоянии.
Работа в режиме подачи горячей воды
Что касается контура горячего водоснабжения, то он запускается в тот момент, когда мы поворачиваем ручку водопроводного крана. Появившийся ток воды приводит к срабатыванию трехходового клапана, который отключает отопительную систему. Одновременно с этим происходит розжиг газовой горелки (если на тот момент она была отключена). Спустя несколько секунд из крана начинает течь горячая вода.
При переходе в режим подачи горячей воды, контур отопления полностью отключается.
Давайте разберем принцип работы контура ГВС. Как мы уже говорили, его включение приводит к отключению работы отопления – здесь может работать только что-то одно, или ГВС или отопительная система. Управляет всем этим трехходовой клапан
Он направляет часть горячего теплоносителя во вторичный теплообменник – обратите внимание, что никакого пламени на вторичке нет. Под действием теплоносителя теплообменник начинает греть протекающую через него воду
Схема несколько сложноватая, так как здесь задействуется малый круг циркуляции теплоносителя. Подобный принцип работы нельзя назвать самым оптимальным, зато двухконтурные газовые котлы с раздельными теплообменниками могут похвастаться нормальной ремонтопригодностью. Каковы особенности котлов с комбинированными теплообменниками?
- Более простая конструкция;
- Высока вероятность образования накипи;
- Более высокий КПД у ГВС.
Как мы видим, недостатки плотно переплетаются с достоинствами, но раздельные теплообменники ценятся больше. Конструкция несколько усложняется, зато здесь отсутствует накипь
Обратите внимание, что в момент работы ГВС протекание теплоносителя по отопительному контуру останавливается. То есть, его длительная работа способна нарушить тепловой баланс в помещениях
Как только мы закрываем кран, происходит срабатывание трехходового клапана, и двухконтурный котел переходит в режим ожидания (или сразу же включается подогрев чуть остывшего теплоносителя). В таком режиме оборудование будет находиться до тех пор, пока мы снова не откроем кран. Производительность некоторых моделей достигает до 15-17 л/мин, что зависит от мощности используемых котлов.
Разобравшись с принципом работы газового двухконтурного котла, вы сможете понять назначение отдельных узлов и даже сможете самостоятельно разобраться в вопросах ремонта. На первый взгляд, устройство кажется очень сложным, а плотная внутренняя компоновка вызывает уважение – все-таки разработчикам удалось создать почти идеальное отопительное оборудование. Двухконтурные котлы, таких фирм как Vaillant. активно используются для обогрева зданий различного назначения и для генерации горячей воды, заменяя собой сразу два прибора. А их компактность позволяет сэкономить место и избавиться от необходимости приобретения напольного котла.
Работа с накопительным бойлером
Накопительный бойлер — это емкость, внутри которой проходит змеевик с горячим теплоносителем. Отличие от стандартного теплообменника в объеме и способе нагрева — здесь жидкость статична, она получает тепловую энергию в постоянном режиме.
По мере водоразбора объем вода пополняется и вновь нагревается. При этом, температура ГВС намного ровнее, а количество горячей воды со стабильными параметрами гораздо больше, чем у конструкций с пластинчатыми теплообменниками.
Чаще всего используют внешние накопители, но есть двухконтурные агрегаты со встроенными емкостями. Они эффективны, обладают максимальными возможностями и сроком службы.
Специалисты и рядовые пользователи отзываются о подобных конструкциях как о наиболее предпочтительных вариантах.
Типы камеры сгорания
Горелка располагается в камере сгорания.
Существует две разновидности камер:
- Открытые, или атмосферные. Для такой конструкции необходима хорошая система вентиляции, поскольку кислород поступает в нее прямо из помещения, в котором расположен сам нагревательный прибор, а продукты горения выводятся в дымоход.
- Закрытые. Предусматривают наличие коаксиального дымохода, выведенного на улицу. Он представляет собой конструкцию «труба в трубе». По внешней трубе воздух с улицы поступает в камеру, по внутренней — выводятся продукты горения на улицу.
Работа котла с закрытой камерой горения отличается большей стабильностью.
Минусы замкнутых систем:
- сильный ветер может задуть горелку;
- наледь в зимнее время иногда перекрывает приток и отвод воздуха;
- турбина, обеспечивающая приток воздуха, работает от электричества, без него котел выключается.
