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?
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
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.
Что значит «двухконтурный газовый котел»
Это высокоэффективное универсальное оборудование, предназначенное для отопления помещения и обеспечения его обитателей горячей водой.
Двухконтурный котел более удобен и универсален, чем одноконтурный, т.к. один прибор обеспечивает дом и теплом, и горячей водой в любое время года. Иными словами, он одновременно выступает котлом отопления и газовой колонкой.
Большинство современных моделей работает по принципу приоритета нагрева воды. То есть при открытии водопроводного крана мощность котла начинает перераспределяться в пользу контура нагрева воды. При этом в системе отопления теплоноситель перестает нагреваться. Но ничего страшного в данной схеме работы котла нет. Даже при активном использовании горячей воды на протяжении продолжительного времени температура в помещении понизится всего лишь на 1-2 градуса.
Котел работает на природном газе, что наиболее благоприятно сказывается на показателях экономичности и функциональности (расход газа на отопление дома можно посчитать самостоятельно).
Эти бытовые приборы отопления отличаются прекрасными эксплуатационными характеристиками и низкой стоимостью.
Классификация котлов и общий принцип их работы
Котлы отопления классифицируются по нескольким параметрам:
- Вид топлива.
- Мощность.
- Количество контуров.
- Способы установки (напольные или настенные).
- Тип камеры сгорания (открытая или закрытая).
Если в электрическом отопительном котле вода нагревается непосредственно ТЕНами, то в газовых, твердотопливных и дизельных котлах для нагрева теплоносителя используется открытое пламя, которое создаётся путём сгорания топлива в специальной камере. Камеры сгорания топлива бывают открытыми или закрытыми, а процесс горения и температурный режим контролируется надёжной системой автоматики.
Принцип работы любого котла отопления прост. Топливо сгорает, нагревает теплоноситель, который через радиаторы отдаёт тепло помещению. В дизельных котлах используются открытые камеры, а различные модели газовых и твердотопливных котлов могут иметь как открытую, так и закрытую конструкцию камеры сгорания. Рассмотри их отличительные характеристик, а также преимущества и недостатки.
Из чего изготавливают воздуховоды
В соответствии с Приложением “D” СНиП 402.1325800.2018, дымовые трубы и каналы должны быть изготовлены из негорючих материалов. Там, где вентиляционные каналы проходят через неотапливаемые помещения, требуется теплоизоляция, наружная сторона каменных каналов должна соответствовать характеристикам морозостойкости.
Из кирпича с вытяжными каналами
Кирпич в основном используется в твердотопливных котлах. Низкая температура оборудования для сжигания приводит к непрерывной конденсации водяного пара, материал разрушается, более того, воздушные каналы трудно чистить.
Установка стальных дымоходов внутри стены может быть поразительной архитектурной особенностью и решит эту проблему на десятилетия.
Из набора керамических вентиляционных труб
Керамика бывает разных форм. Например, для строительства дымоходов используются керамические трубы с температурой до 650 оС. При извлечении прибора из газового котла в частном доме такой запас прочности не требуется. В качестве изоляции обычно используется минеральная вата.
Стальные сварные или наборные воздуховоды
Для организации вентиляции газового котла в частном доме выбираются изделия из нержавеющей стали и оцинкованной стали. Сами воздуховоды могут быть круглыми или прямоугольными. Установка включает в себя не только воздуховоды, но и многочисленные автоматические устройства: фильтры, обогреватели, шумоглушители, охладители.
Вентиляционные каналы могут быть изготовлены из закатанной стальной ленты или алюминиевой фольги. Их можно сложить и собрать в любую форму для транспортировки. Единственным недостатком этих изделий является повышенное аэродинамическое сопротивление.
Коаксиальный дымоход
Это конструкция, состоящая из двух труб, вставленных друг в друга не плотно, а с небольшим зазором. Воздух в нем удаляется по противоточному принципу: газ отводится через внутреннюю трубу, свежий воздух поступает через внешнюю трубу.
Система коаксиальных трубопроводов обязательно включает в себя устройство для обработки и сбора конденсата.
Коаксиальные системы, благодаря своим характеристикам, подходят для теплогенераторов с закрытой камерой сгорания (например, газовые котлы). Кислород, необходимый для горения, поступает через внешнюю трубу, а выхлопные газы удаляются через внутреннюю трубу. Эта конструкция имеет свои преимущества:
- безопасность (отработанные газы охлаждаются холодным воздухом, циркулирующим во внешней трубе);
- входящий воздух нагревается и повышает эффективность котла;
- высокая эффективность означает, что коаксиальная конструкция более экологична, чем другие;
- может использоваться с прибором на кухне (он расположен вне помещения и не влияет на комфорт пребывания в нем);
- горизонтальная концентрическая дымоходная труба не может быть использована, если не предусмотрена принудительная тяга;
- попытаться справиться не более чем с двумя коленями;
- если есть несколько котлов, создайте для каждого отдельную дымовую трубу, перекрытие нежелательно.
Функционирование агрегата
Описание принципа работы двухконтурного газового котла отопления поможет понять особенности функционирования агрегата, который обеспечивает не только автономное отопление, но и горячее водоснабжение.
В ходе эксплуатации в работу агрегата вмешиваться не нужно — достаточно корректировать уровень нагрева теплоносителя при помощи регулятора, если не установлена автоматическая программируемая система с термодатчиками.
Рассмотрим, как работает двухконтурный газовый агрегат. При понижении температуры теплоносителя ниже указанного значения (или температуры воздуха в помещении, если используются выносные датчики), автоматика запускает насос, под действием которого происходит разрежение теплоносителя в обратном трубопроводе. Нагретая жидкость попадает в контур отопления, когда достигается необходимое давление, срабатывает реле и происходит запуск горелки.
Процесс запуска и работы котла контролируется микропроцессором. Когда теплоноситель в контуре нагревается до заданной температуры, горелка переходит на работу в режиме модуляции или ожидания. Цикл повторяется, когда температура вновь упадет ниже заданных значений.
Циркуляционный насос обеспечивает транспортировку теплоносителя в контуре, функция трехходового клапана — отключать отопительный контур от подачи теплоносителя, когда с его помощью готовится горячая воды в теплообменнике. С этой целью теплоноситель перемещается внутри котла по малому контуру, отдавая тепло воде для ГВС.
Летом, когда отопление не требуется, двухконтурный агрегат может выполнять только функцию нагрева воды для горячего водоснабжения.
Сбои в работе агрегата обычно связаны с засорением теплообменника отложениями. Осадок, накипь скапливаются на внутренних стенках трубок. Чтобы избежать проблем, не рекомендуется подключать отопительный контур для заливки и подпитки напрямую к водопроводу, как и контур ГВС. Как минимум, следует установить сетчатые фильтры.
Итоги. Двухконтурные агрегаты автоматизированы, что обеспечивает удобство эксплуатации и надежность. К преимуществам газовых котлов также относится компактные габариты — настенные модели занимают минимум места и пригодны для установки в жилом помещении. Модельный ряд дает возможность подобрать многофункциональный котел подходящей ценовой категории.
Современная панель управления двухконтурного конденсационного газового котла
Преимуществом двухконтурных моделей является доступная стоимость — дешевле купить один такой агрегат, чем комплект из одноконтурного котла и бойлера прямого или косвенного нагрева.
К недостаткам можно отнести относительно небольшую производительность горячей воды, особенно если речь о моделях без встроенного бойлера — если одновременно открыто два и более крана, агрегат не справится с нагревом до заданной температуры. В то время как отдельно установленный бойлер всегда хранит достаточный запас горячей воды.
Еще один недостаток — энергозависимость. В конструкцию двухконтурного теплогенератора входит циркуляционный насос, автоматика, привод для трехходового клапана, которые требуют электроснабжения. Если в доме регулярно отключается свет из-за перебоев в подаче электроэнергии, необходимо предусмотреть резервный источник электричества.
В остальном двухконтурные котельные агрегаты вполне подходят для домовладельцев, желающих создать эффективно работающую автономную систему отопления и ГВС без лишних финансовых затрат.
Видео по теме:
Одноконтурные и двухконтурные котлы
Функция у одноконтурных моделей одна – отопление дома. Двухконтурная модель кроме отопления поставляет домовому хозяйству горячую воду. Главное преимущество одноконтурных котлов в значительно меньшей цене. Можно докупить дополнительное оборудование для получения горячей воды, но в этом случае стоимость дополнительного оборудования и бойлера, сложность монтажа уравновешивает или даже превышает стоимость двухконтурных котлов. Дополнительное оборудование включается в обвязку и становится его частью.
Одноконтурный котел:
- Независимость от водопроводного давления;
- Постоянная подача горячей воды;
- Нет ограничений в количестве потребляемой горячей воды во всех кранах.
Двухконтурный котел
- Стоимость двухконтурного ниже, чем одноконтурного с бойлером;
- Занимает очень мало места, компактный;
- Не требуется докупать дополнительное оборудование;
- Простота монтажа;
- Экономичность – нагревается только то количество воды, которое требуется.
- Непостоянство температуры горячей воды. При открывании вентиля начинается нагрев воды. Так как вода проточная, то нагревание происходит постепенно от холодной до горячей. На температуру воды влияет давление в водопроводных трубах. Чем оно ниже, тем холоднее течет вода из крана;
- Температура воды сразу падает, если одновременно открыты несколько кранов;
- Чем дальше от котла находится кран, тем дольше приходится ждать, когда вода станет горячей. Следовательно, текущая вода просто выливается в канализацию, пока не нагреется до нужной температуры;
- Второй контур включается только в том случае, когда поток воды значителен. Иначе второй контур при маленькой струйке может и не включиться. Из-за этой особенности двухконтурных модулей воду трудно экономить.
Не имеют подобного недостатка устройства с накопительным баком до 60 литров или бойлером послойного нагрева. У них вода подается с постоянной температурой независимо от давления в водопроводе.
Нормы установки в частном доме, в квартире и на производстве
Размещение газовых котлов регулируется СНиПами:
- «Газораспределительные системы» (42—01-2002).
- «Котельные установки» (II-35—76).
- «Смежными» нормативами: об отоплении, вентиляции, технике безопасности в строительстве и т. п.
Правила разработаны для того, чтобы снизить вероятность аварийной ситуации. Возможность размещения газового котла зависит от:
- параметров самого оборудования;
- характеристик помещения.
Устройство мощностью до 60 кВт разрешается устанавливать в нежилом и непроходном помещении. Для более мощных газовых котлов требуется отдельная котельная. Для мощности от 60 до 150 понадобится отдельное помещение. А при мощности от 150 до 300 кВт котельную располагают:
- на первом этаже;
- в цокольном;
- в подвальном;
- в пристройке.
Справка. раньше применялся также СНиП «Газоснабжение» (2.04.08—87). Но сейчас норматив отменён.
Получается, что в квартире удастся установить газовый котел только до 60 кВт. В частном доме чаще всего есть возможность обустроить котельную, поэтому и мощность котла может быть выше. Как правило, мощности до 150 кВт будет достаточно. Более производительные устройства требуются на производстве. Здесь требования к надёжности будут выше.
По типу размещения газовые котлы делятся на:
- настенные;
- напольные.
Напольные газовые котлы обязательно ставить в отдельном помещении. Для квартиры подойдёт только настенный вариант газового котла.
Фото 1. Настенный газовый котел, установленный на кухне. Устройство скрыто в специальном шкафчике.
Параметры помещения, пригодного для размещения:
- Высота потолка от 2,5 метров и выше.
- Общие размеры — от 15 кубических метров.
- Окно. Для прибора до 60 кВт достаточно наличия окна с форточкой. Для более мощных требуется площадь остекления не меньше, чем 0,03 кв. м на кубометр площади.
- Вытяжка, обеспечивающая трёхкратный воздухообмен за час.
- Входная дверь не меньше 80 см в ширину.
- Отсутствие фальшпола и фальшпотолка.
Внимание! Стены и пол из горючих материалов закрываются защитным экраном толщиной не менее 3 мм
Особенности открытой камеры сгорания
Открытая камера сгорания представляет собой горелку, нагревающую змеевик, по тонким трубкам которого протекает теплоноситель (вода). Как известно, для поддержания процесса горения необходимо наличие кислорода. Конструкция открытой камеры предусматривает забор кислорода из окружающего воздуха по специальным каналам. Отвод отработанных газов производит естественным путём через дымоход.
Котел с открытой камерой сгорания В помещении, где устанавливается котёл, должно присутствовать окно с открывающейся форточкой, что обеспечивает естественный приток свежего воздуха и исключает высокую концентрацию угарного газа. Конструкция открытой камеры сгорания довольно проста, а техническое обслуживание таких котлов состоит из следующих мероприятий:
- Очистка горелки.
- Очистка змеевика от накипи.
- Прочистка дымохода.
- Контроль работы приборов автоматики.
Следует учитывать, что при всех преимуществах и недостатках открытых камер сгорания цена таких котлов на порядок ниже стоимости котлов с закрытой камерой, что нередко является основным критерием выбора отопительного оборудования. А ощутимой экономии топлива удастся достичь только при установке водяного насоса, а также тщательном утеплении дымохода и стен дома.
Схема действия двухконтурного котла
Наличие системы ГВС немного усложняет схему работы газового котла двухконтурного типа. Нагретый горелкой теплоноситель, двигаясь по теплообменнику, обеспечивает нагрев пластинчатого теплообменника, по которому движется вода из водопровода.
Конструктивная схема двухконтурного газового котла с и битермическим и двумя обычными теплообменниками. В первом варианте нет необходимости в использовании двух теплообменников
Одновременное использование двухконтурной модели в режиме отопления и горячего водоснабжения невозможно. При активизации крана горячего водоснабжения благодаря трехходовому термостатическому клапану прекращается циркуляция теплоносителя по магистралям отопления. Котел переходит в режим перемещения воды по контуру с пластинчатым теплообменником, которым производится нагрев воды для бытовых нужд.
При значительном потреблении горячей воды на длительное время может быть парализована работа котла с ориентацией на отопление. Решить проблему можно двумя путями – предусмотреть установку более мощного отопительного прибора или включить в схему обустройства бойлер косвенного нагрева.
При активном использовании системы ГВС возможна установка двухконтурного котла со встроенным бойлером. В этом случае немного увеличивается расход топлива за счет того, что в паузе между циклами работы отопительной системы энергия горелки используется для поддержки температуры воды в дополнительном газовом водонагревателе.
Определенный запас горячей воды во встроенном бойлере позволяет использовать систему ГВС без отключения контура отопления. В результате обе системы работают поочередно, при этом отсутствует фактор перегрева жидкости и продлевается срок жизни теплообменника.
Котел со встроенным штатным бойлером не только обеспечивает достаточный запасной объем горячей воды, но и помогает избежать длительного отключения контура отопления
Встроенный штатный бойлер позволяет в любое время получить горячую воду нужной температуры, запас которой обеспечивается в автоматическом режиме. В то время, как проточной системе ГВС требуется несколько минут для нагрева воды до требуемой температуры.
Режим отопления
Функционирование двухконтурного котла в режиме обогрева ничем не отличается от работы простейшего проточного нагревателя. Начальное включение горелки сопровождается достаточно длительным промежутком работы, что позволяет поднять температуру в контуре отопления до нужных значений. По достижению оптимального режима подача газа прекращается. При наличии в жилище датчика температуры воздуха, автоматика сама будет следить за его показаниями. Режимы газовой горелки двухконтурного котла могут переключаться специальной погодозависимой автоматикой, наблюдающей за температурой снаружи дома.
Работающая горелка постепенно повышает температуру теплоносителя, движение которого внутри трубопровода поддерживается циркуляционным насосом. Благодаря принципу работы трехходового клапана в газовом котле вода получает возможность проходить внутри основного теплообменника в нормальном режиме. Удаление продуктов сгорания может осуществляться самопроизвольно или с помощью специального вентилятора (им, как правило, оснащается верхняя область двухконтурного аппарата). Контур ГВС в этом случае пребывает в неактивном состоянии.
Особенности устройства
Принцип работы двухконтурного газового котла отопления значимых отличий от одноконтурного не имеет: тоже имеется горелка, разогревающая теплоноситель, который подается дальше по назначению.
Отличие в устройстве теплообменника – емкости, в которой разогревается вода.
Его конструкция подразумевает, что дальше нагретая жидкость движется не в одном-единственном безальтернативном направлении, а в одном из двух: либо по трубам к отопительным приборам (радиаторам, теплым полам), либо по другим трубам к точкам водоразбора – к крану на кухне, в душевую комнату.
Расчет мощности котла производится по правилу 1 кВт на 10 метров площади. Полученную цифру умножают на региональный коэффициент (0,7 для южной местности, до 2 для северных районов), плюс 25% на ГВС, плюс 10% запаса (от чего зависит расход газа в газовых котлах отопления).
Выбирая двухконтурную модель, нужно учитывать размеры дома. Особенность этого котла – одновременно оба контура работать не могут. При открытии горячего крана трехходовой клапан переключает котел с отопления на ГВС.
Если кран открыт долго, в коротком обогревательном контуре теплоноситель успевает остыть. На нагрев его заново потребуется время и дополнительное топливо.
Следует помнить, что в двухконтурных моделях использовать в качестве теплоносителя антифриз нельзя, т.к. он может попасть в питьевую воду.
Существует две конструкции теплообменников: раздельный и сдвоенный (битермический). Второй – трубка коаксиального типа: во внутренней емкости находится вода для ГВС, во внешней – для отопления.
Достоинство битермической модели – компактность, недостаток – плохая ремонтопригодность: трубы внутреннего резервуара быстро забиваются накипью, а прочистить их практически нереально.
У раздельных моделей от накипи тоже чаще страдает емкость для ГВС, но ремонтопригодность у этих теплообменников выше.
Двухконтурные котлы бывают проточного и бойлерного типа (что такое котлы газовые для отопления дома настенные двухконтурные). В проточном нагревателе (газовой колонке) вода циркулирует постоянно. Это удобная функциональная модель, но у нее есть ограничения по объему.
Сечение трубки теплообменника, мощность горелки (виды газовых горелок для котлов отопления) и скорость перемещения воды должны в точности соответствовать друг другу, иначе нагрев будет неэффективным.
Бойлерный котел имеет накопительную емкость. Это позволяет в полной мере обеспечить дом горячей водой. Бак необходимо теплоизолировать. Но даже при качественной изоляции часть тепла все равно рассеивается, поступает на обогрев воздуха в комнате.
Как выбрать двухконтурный газовый котел для отопления частного дома? Кроме особенностей теплообменников у моделей существует еще ряд конструктивных отличий. Рассмотрим основные.
Плюсы и минусы отопительных агрегатов с закрытыми топками
Двухконтурные газовые котлы закрытого типа (турбированные) подойдут для обогрева частных коттеджей, квартир и офисов небольшой площади. Такие агрегаты имеют ряд преимуществ по сравнению с моделями, оснащенными открытой топкой (атмосферными):
- не потребляют кислород из помещения, в котором находятся;
- имеют экономичный расход топлива;
- нет необходимости оборудовать топочное помещение;
- не требуется устройство полноценного дымохода.
К минусам двухконтурных газовых котлов закрытого типа относят:
- полную зависимость от электроэнергии;
- более высокую стоимость.
Сравнение агрегатов с открытой и закрытой камерами сгорания
В сравнении с котлами атмосферного типа, турбированные легче установить, например, настенные модели можно разместить даже в малогабаритной кухне или ванной комнате. Для вывода продуктов сгорания агрегатам закрытого типа достаточно установить коаксиальный дымоход, который выполняет сразу две функции: забирает необходимый для процесса горения воздух с улицы, а затем туда же принудительным порядком выводит дым. Таким образом, попадание угарного газа в жилое помещение исключено.
Установка газового котла с открытой топкой – более хлопотное и дорогостоящее мероприятие, так как требует выделения специального топочного помещения с хорошей вентиляцией, оборудованного согласно противопожарным нормам. Понадобится также устройство полноценного вертикально расположенного классического дымохода.
Можно сделать вывод, что турбированный двухконтурный агрегат является более комфортным и безопасным при использовании в жилом помещении.
Обратите внимание! Производительность газовых котлов закрытого типа – от 90%, а КПД моделей с открытой топкой ниже – от 84% до 91%.
