Принцип работы газовыхз котлов и их особенности

Основной элемент отопительной системы частного дома – котел. Агрегат необходим для нагрева теплоносителя, который движется по трубам к батареям. Популярность устройств связана с дешевизной энергоносителя, высоким КПД и простотой эксплуатации. Пользователю необходимо знать устройство газового котла для правильного выбора модели и определения возможных неполадок.

Конструкция газовых котлов

КПД и срок службы газового котла зависят от его внутреннего устройства и материалов конструкции

Перед рассмотрением принципа действия и разновидностей отопительных агрегатов нужно разобраться в их устройстве. Газовый котел состоит их нескольких узлов.

Первичный теплообменник

Выполняется в виде металлического короба со встроенным радиатором. Внутри этого элемента расположены трубы. Теплообменник нагревается от газа и подает тепло воде. Элементы различаются по типу материала:

• Сталь. Недорогие и простые изделия, которые имеют большой вес. Минусы теплообменников – подверженность окислению и значительные затраты топлива.
• Чугун. Модели с длительным эксплуатационным сроком, но только в условиях без перепадов температур.
• Медь. Не подвергается коррозии, отличается высоким КПД. Недостаток узла – риски разломов при механическом воздействии.

Прочность медного теплообменника повышается при наличии модулируемой горелки.

Вторичный теплообменник

Теплообменник газового котла

Входит в устройство котла с двумя контурами, изготавливается из меди или конструкционной стали. Вторичные теплообменники различаются по типу контуров:

• Пластинчатые. Металлические изделия с выдавленными каналами бывают одноходовыми (направление воды не меняется) и многоходовыми (можно менять направление воды). Они соединяются по способу сборки или пайки.
• Кожухотрубные. Изготавливаются как труба с мелкими патрубками. Теплоноситель движется по ним, поступая на отопительный прибор или ГВС.
• Битермические. Имеют вид двух трубок, вставленных одна в одну. По внутренней подается вода на ГВС, по внешней – для отопления.

Кожухотрубные модели применяются для промышленных котлов.

Газовая горелка

Горелка открытого типа в газовом котле

Осуществляет нагрев теплоносителя, бывает наддувной и атмосферной. Наддувные модификации отличаются высокой производительностью, атмосферные – минимальным уровнем шума.

Насос

Насос циркуляции обеспечивает перекачку воды по теплотрассе, ее медленное остывание. При помощи насоса снижаются топливные затраты. Перед запуском отопительного агрегата в работы из насоса откачивают воздушную пробку.

Газовая арматура

Газовая арматура для регулировки работы котла

Арматурные элементы включают несколько устройств:

• Предохранители – автоматически удаляют воду или пар из системы при превышении нормы давления. Для моделей с пределом давления до 0,07 Па используются выкидные предохранители, более 0,07 Па – рычажно-грузовые и пружинные клапаны.
• Водоуказатели – приборы в виде стеклянного корпуса, трубок и кранов контролируют уровень воды.
• Запорная и регулирующая арматура – представлена вентилями (котлы с диаметром прохода 100-150 мм) и задвижками. Одноконтурные отопители оснащаются обратными клапанами.

На один котел ставится 2 водоуказателя.

Трехходовой клапан

Турбина для котлов с закрытой камерой сгорания

Регулирует направление теплоносителя при наличии системы ГВС. Деталь Т-образного вида с одним выходным и двумя входными отверстиями изготавливается из бронзы. Внутри клапана находится мембрана регулировки поступающих потоков теплоносителя. Автоматические трехходовки активируются от температуры воды, механические – выставляются вручную по показаниям термометра.

Турбина

Ставится на моделях, где имеется закрытый тип камеры сгорания и поворотный дымоотвод. Узел выполняется в виде вентилятора, подающего воздух. Потоки поддерживают процесс горения и выводят продукты сгорания.

Разновидности газовых котлов

Двухконтурные котлы одновременно нагревают теплоноситель и воду для бытовых нужд

Классификация газового котла осуществляется по нескольким признакам.

Количество контуров

Одноконтурный прибор обеспечивает только обогрев помещения, без горячей водоподачи. Двухконтурный агрегат подключается к коммуникациям ГВС и отапливает дом.

Способ создания тяги

Тяга котлов газового типа бывает:

• естественной – реализуется при разности удельной массы воздуха в комнате и снаружи,
• принудительной – тягу нагнетает вентилятор.

Для моделей с естественной тягой нужен качественный дымоотвод.

Способ розжига

Работа отопительного котла начинается после активации:

• электронной системы розжига – автоматически, без вмешательства пользователя,
• пьезоэлектрического элемента – устройство разжигается после нажатия человеком специальной кнопки.

Для электронного розжига требуется электричество.

Способ монтажа

Газовые котлы могут отличаться по монтажу, виду топлива

В зависимости от способа установки можно подобрать агрегат:

• Настенный – фиксируется на поверхности стены анкерными болтами, отличается компактностью. Модель подходит для небольших помещений. Минусом является чувствительность теплообменников к химическому составу воды.
• Напольный – устанавливается в отдельном помещении. Котельная оборудуется согласно государственным нормативам. Модификация с высоким КПД, способная обогреть большую площадь.

У напольных котлов всегда два контура, у настенных может быть один.

Принцип аккумуляции тепла

Котельные агрегаты похожи внешне, но различаются по инженерным решениям:

• Конвекционный прибор сжигает газ, нагревая воду при помощи одного теплообменника. В процессе циркуляции теплоносителя на дымоходе оседает конденсат, попадающий в теплообменник. Кислотный состав жидкости приводит к поломкам элемента.
• Конденсационный агрегат оснащается вторичным теплообменником, на котором оседает конденсат. Остаточное тепло осадка аккумулируется нагревательным элементом.

КПД конвекционных моделей – 88-92 %, конденсационных – 103-115 %.

Тип мощности

Существует несколько модификаций котлов:

• Одноступенчатые. Регулировка параметров температуры осуществляется через включение и отключение.
• Двухступенчатые. Горение можно выставить на два режима – 40 % или 100 %.
• Модулируемые. Диапазон мощности элементов варьируется от 10 до 100 %.

Модулируемые устройства обеспечивают плавность регулировки высоты пламени и температуры воды, но стоят недешево.

Принцип действия

Для центральной и автономной теплотрасс применяется природный газ с метановым и пропаново-бутановым вариантом сгорания. Вне зависимости от горящей смеси принцип работы котла представлен:

1. Подключением. При наличии газа вручную или автоматически прибор зажигается.
2. Искрением. Горелка зажигается в момент получения искры от электричества.
3. Активацией основной горелки. Процесс производится с помощью запальника.
4. Нагревом теплоносителя и водяной рубашки. Для выполнения этой операции задействуется теплообменник. Элемент прогревает воду до заданных параметров температуры, затем горелка выключается.

При понижении температуры, когда работает котел, сенсорный датчик передает сигналы автоматике. Система начинает функционировать, пока теплоноситель снова не подогреется.

Плюсы и минусы

К газовому котлу можно присоединить бойлер

К положительным сторонам эксплуатации оборудования относятся:

• недорогая стоимость газового топлива в сравнении с электричеством, дровами, мазутом или углем,
• высокий КПД,
• подключение к ГВС и отоплению моделей с двумя контурами,
• подбор установки для больших и маленьких домов,
• простота самостоятельной эксплуатации,
• совместимость с другими устройствами – к агрегату подсоединяется бойлер или коммуникации для горячей воды,
• возможность монтажа настенных модификаций в квартире, напольных – в частном доме.

Минусами котельного оборудования на газу являются затраты на монтажные работы – подключение производится по разрешению Газтехнадзора. Экономичность эксплуатации прибора достигается только при наличии газовой магистрали.

Правила выбора

Расход топлива в зависимости от мощности котла

При подборе котла газового типа учитывайте несколько критериев:

• Конвекционные модели дешевле конденсационных, но у них ниже КПД и чаще ломаются теплообменники.
• Котлы с открытой камерой сгорания не подойдут для квартир. Они ставятся в отдельном помещении с качественной вентсистемой. Лучше остановиться на оборудовании с закрытой камерой.
• Мощность настенных агрегатов – до 32 кВт, напольных – от 100 кВт.
• Настенный котел обеспечивает качественный обогрев зданий до 300 м2. Если дом больше 300 м2 – подойдет напольный вариант.
• Для снижения тепловых затрат лучше выбирать двухступенчатые или модулируемые устройства.
• Приборы с естественной циркуляцией не подойдут для помещений более 100 м2.
• Напольные модификации мощностью до 60 кВт допускается подключать на кухне.
• Настенные агрегаты малошумные – их можно поставить на кухню или в холл.
• Образец с атмосферной горелкой требует отдельного дымохода от 4 м высотой.
• Наддувную горелку (мощность от 100 кВт) нужно подключать и устанавливать отдельно.

При выборе параметров мощности учитывайте, что 1 кВт тепла обогревает 10 м2 жилища.

Эксплуатация газовых котлов – экономичный способ обогреть дом. Владельцам не нужно решать вопрос транспортировки и хранения твердого топлива, переплачивать за электричество. При знании разновидностей и принципа действия агрегатов легко подобрать вариант для конкретного помещения.