Чтобы подробно разобраться в особенностях двухконтурных газовых котлов, необходимо внимательно изучить каждый элемент их конструкции и работу системы в целом.
Что такое двухконтурный газовый котел и как он работает: схема, устройство и принцип его работы
Двухконтурные газовые котлы получили широкое распространение благодаря своим компактным размерам, высоким эксплуатационным характеристикам и простоте обслуживания. Это делает их идеальными для систем отопления в домах и квартирах. Особенно важно отметить, что текущие цены на газ значительно ниже, чем на многие альтернативные виды топлива, что делает эти котлы более экономичными. Конструкция таких котлов позволяет одновременно обогревать помещение и нагревать воду, что избавляет пользователей от необходимости приобретать отдельный водонагреватель. Прежде чем принять решение о покупке, важно уточнить детали установки и понять, как именно функционирует двухконтурный газовый котел.
Данный теплогенератор, в отличие от одноконтурных моделей, имеет два теплообменника, называемых первичным и вторичным. Первичный теплообменник расположен непосредственно в зоне горения, и его основная задача — нагрев теплоносителя, который циркулирует в системе отопления. Вторичный теплообменник, в свою очередь, отвечает за подготовку горячей воды для бытовых нужд. Эта базовая концепция является основополагающей для понимания работы двухконтурного газового котла.
Конструкция котла включает в себя множество взаимосвязанных компонентов, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию. Хотя вдаваться в подробности не всегда необходимо, важно иметь общее представление о том, как эти элементы работают совместно для обеспечения надежной и продолжительной работы всего устройства. С пониманием ключевых компонентов, даже без глубокого знания инженерии, вы сможете оценить работу котла и проводить базовое техническое наблюдение.
Для того чтобы полноценно понять, что такое двухконтурный газовый котел, нужно подробно изучить устройство его основных элементов и систем.
Виды горелок
Горелки — это устройства, которые отвечают за нагрев воды и выработку тепла для отопительных нужд. Энергия для этих процессов получается за счет сгорания топлива. Как правило, горелка устанавливается в помещении, где поступают газ и воздух для процесса горения.
Существует несколько классификаций горелок в зависимости от режима работы:
- Одноуровневая горелка. Эти устройства работают в двух состояниях: «пуск» и «стоп». Хотя они не отличаются высокой экономичностью и часто выходят из строя, они все равно остаются популярными из-за своей простой конструкции и доступной цены.
- Двухуровневая горелка. Оборудованные такой системой агрегаты могут функционировать на полную или половинную мощность. Это преимущество позволяет не использовать оборудование на максимуме своей мощности в летние месяцы, когда отопление может быть отключено.
- Модулируемая горелка. Эта умная система позволяет настраивать и регулировать интенсивность горения, что делает такие котлы более экономичными с длительным сроком службы.
Горелки могут быть открытыми или закрытыми. Открытые горелки получают кислород из помещения, в котором установлен котел, и для отвода отработанных газов требуется дымоход, который предотвращает попадание продуктов сгорания в жилые пространства.
Атмосферные теплогенераторы, как правило, имеют металлические дымоходы, которые могут быть установлены в вертикальном положении или под углом.
Закрытые горелки имеют специальные камеры для сгорания. Они считаются надежными, но для их эксплуатации требуется больше усилий, и они стоят дороже. Такие горелки требуют наличия вентиляционного канала для забора воздуха и дымохода для отвода отработанных газов. Поэтому они зачастую устанавливаются с коаксиальными трубами, которые одновременно выполняют обе функции: выводят дым и всасывают воздух.
В каких режимах может функционировать
Разберемся, как работает настенный двухконтурный газовый котел в разные сезоны. У него существует два режима работы:
- Зимний режим. В этом режиме все системы агрегата активированы, происходит нагрев теплоносителя и подготовка горячей воды в порученности определенных параметров.
- Летний режим. В теплое время года отопление отключается, и работает исключительно подогрев системы горячего водоснабжения (ГВС).
Пользователь сам принимает решение о переключении между этими режимами: это простое действие не требует участия специалиста. Теплая вода нужна постоянно, что подразумевает бесперебойную работу периферийного водоснабжения. Если необходимо, коридор подачи горячей воды может быть временно отключен.
Котел также оснащен функцией безопасности, которая делает все возможное, чтобы предотвратить замерзание системы в случае падения температуры ниже критических значений. В ситуациях, когда начинается усиленная циркуляция, насос начинает действовать на повышенной скорости, чтобы предотвратить замерзание воды, что особенно важно для районов с жестким климатом, таких как многие части России. Замерзшие трубы могут стать серьезной проблемой, которую необходимо предотвратить.
Основы и специфика функционирования
Многие пользователи даже не задумываются о том, как функционирует настенный двухконтурный газовый котел. Они ошибаются, думая, что одновременно в одном контуре происходит подогрев воды, а в другом — отопление. В реальности две функции не могут работать одновременно.
Работа котла нормализована так, что он непрерывно выполняет функцию нагрева теплоносителя, который циркулирует в отопительной системе. Частота включения горелки и уровень огня контролируются специальным датчиком температуры. Если для функционирования используемой системы не предусмотрено естественной циркуляции, то также включается циркуляционный насос, который начинает работать одновременно с горелкой.
Когда достигается предельное значение температуры, датчик отправляет сигнал для снижения активности теплогенератора. Пока температура не упадет до расчетного уровня, устройство остается в неактивном состоянии.
Разновидности газовых котлов
Каждый настенный газовый котел можно классифицировать по нескольким основным параметрам: котлы с открытой и закрытой камерой сгорания, по уровню экономичности и использованию производимого тепла (классические и конденсационные модели), а также по функциональному назначению: одноконтурные (только для отопления) и двухконтурные (как для отопления, так и для горячего водоснабжения).
Котлы с открытой камерой сгорания. Эти устройства также известны как атмосферные котлы с принудительной тягой. Они требуют поступление воздуха для сгорания естественным образом из помещения, где расположен котел. Дымовые газы выводятся через дымоход. Установка такого котла требует позаботиться о системе подачи свежего воздуха в помещение, поскольку отсутствие этого может привести к нехватке кислорода, что в свою очередь создаст риск отравления угарным газом. Чтобы минимизировать риски, целесообразно выделить отдельное помещение — котельную — с хорошей системой вентиляции и дымоходом, соответствующим стандартам безопасности. Основная причина популярности котлов с открытой камерой — их доступная цена и независимость от электроснабжения.
Котлы с закрытой камерой сгорания. Эти котлы получают воздух для сжигания извне, что позволяет устанавливать их в жилых помещениях при соблюдении определенных правил безопасности. Процесс подачи воздуха и отвод отработанных газов осуществляется через коаксиальный дымоход, где одна труба используется для выхода продуктов сгорания, а другая — для поступления воздуха. Метод подачи воздуха с помощью вентилятора обеспечивает лучшую безопасность и комфорт в помещении. Такие устройства имеют преимущество большей эффективности с точки зрения полного сгорания топлива, однако их стоимость выше, и необходима дополнительная электрическая энергия для работы системы вентиляции.
Классические и конденсационные котлы. Классические модели работают с традиционным методом сжигания газа, а конденсационные котлы используют тепло, образующееся при конденсации водяного пара, выделяющегося вместе с продуктами сгорания. В отличие от классических котлов, где вся вырабатываемая энергия идет в атмосферу, конденсационные котлы используют тепло вторичных газов и обладают более высоким коэффициентом полезного действия (КПД), что помогает снижать выбросы вредных веществ и повышает общую эффективность системы.
Выбор котла
При выборе газового котла следует учитывать несколько ключевых характеристик, таких как мощность и количество горячей воды, которое он может производить за единицу времени. Чтобы провести точный расчет необходимой мощности с учетом всех факторов, таких как теплоизоляция здания, толщина стен, качество окон, климатические условия, лучше всего обратиться к специалисту в области теплотехники. В качестве обобщенного правила можно использовать соотношение мощности 1 кВт на 10 м² площади с высотой потолка около 3 м. Большинство двухконтурных котлов способны обогревать и поставлять горячую воду для домов площадью до 250 м². Если в таком доме планируется более высокий расход горячей воды (например, несколько санузлов или душевых), будет полезно установить более мощный газовый котел или бойлер. В случаях, когда нагрузка на систему отопления значительно превышает потребность в горячей водоснабжении, одноконтурный котел будет наиболее уместным решением, в то время как горячая вода будет обеспечиваться отдельными водонагревателями.
Тип горелки, используемой для зажигания котла, также важен, поскольку напрямую влияет на комфорт использования устройства. Пьезоэлектрический розжиг требует ручного управления и активирует фитиль, в то время как электророзжиг автоматически зажигается искрой, что делает его более удобным, хоть и более затратным. Несмотря на более высокий первоначальный расход, электророзжиг может сэкономить деньги в долгосрочной перспективе.
При выборе котла также важна организация отвода дымовых газов. Например, котлы с естественной тягой предполагают вертикальный дымоход и отдельное помещение для установки, что не всегда представляет собой возможное решение. Конденсационные котлы, хотя и немного дороже, обладают рядом привилегий. Поскольку они могут применять как вертикальный, так и горизонтальный варианты выхлопа, это открывает больше возможностей для установки в помещениях, соответствующих необходимым стандартам.
Условия установки настенных газовых котлов
Установка настенных газовых котлов, как и любых аппаратов с высоким риском возгорания или взрыва, должна осуществляться в соответствии с определенными нормами и правилами, включая получение необходимых согласований.
Самостоятельную установку таких приборов могут проводить только квалифицированные специалисты. Чтобы установить котел, необходимо подать заявление в газовую организацию и получить технические условия, на основе которых осуществляется проектирование. Проект включает газопровод от сети и сам план установки котла. Вся проектная документация, а также сертификаты и свидетельства на выбранный котел должны быть согласованы с газовой службой, которая должна их окончательно одобрить или направить на дополнительное рассмотрение.
Существуют определенные требования к помещению, в котором устанавливаются как напольные, так и настенные газовые котлы. Необходимо, чтобы оно имело площадь не менее 4 м² и высоту потолка не менее 2,2 м. Облицовка стен и пола должна быть выполнена из негорючих материалов, а стены должны быть оштукатурены. Ширина дверного проема должна составлять не менее 80 см. Помещение должно быть обеспечено хорошим освещением, с площадью окон не менее 0,3 м² на каждые 10 м³. Оно должно обеспечиваться природным газом, охлажденной водой, водоотведением и электричеством. Также нужно учитывать вентиляционные отверстия для притока воздуха — их площадь должна составлять не менее 8 см² на 1 кВт мощности котла для подачи воздуха снаружи и 30 см² на 1 кВт для внутренней подачи воздуха. Диаметр дымохода также определяется мощностью котла и не должен быть меньше площади выхода.
Компании, занимающиеся продажей газовых котлов, часто имеют собственные проектные и монтажные подразделения или работают с соответствующими подрядчиками. Договор на техническое обслуживание котла необходим как в период гарантийных обязательств, так и после его завершения. Первоначальная гарантия на котел, как правило, составляет один год, и ее можно продлить после выполнения ежегодного технического обслуживания.
Принцип работы и специфика
Многие владельцы газовых котлов не подозревают о том, как именно функционирует двухконтурный газовый котел. Важно понимать, что котел не может одновременно обеспечивать подогрев горячей воды и обогрев. Это связано с тем, что в его конструкции присутствует трехходовой клапан.
Как правило, котел непрерывно поддерживает работу только для нагрева теплоносителя, который не может одновременно циркулировать и в системе отопления, и в контуре горячей воды. Частота запуска и интенсивность пламени управляется датчиком температуры. При отсутствии естественной циркуляции в системе, а также в случае ее необходимости запускается циркуляционный насос, который обеспечивает движение теплоносителя и одновременно запускает горелку.
В нижней части настенного котла находятся подключения для поступления газа, холодной воды и трубы, которые ведут к горячей воде и контуров отопления.
Когда температура теплоносителя достигает установленного уровня, датчик посылает сигнал для уменьшения активности горелки. В случае, если температура не снижается до заданного уровня, система остаётся в режиме ожидания. Как только температура возвращается к требуемым значениям, срабатывает автоматическая система управления, которая включает котел.
Схема действия двухконтурного котла
Система горячего водоснабжения добавляет определенные сложности в работу двухконтурного котла. Выходящий от горелки теплоноситель проходит через теплообменник, передавая свое тепло для нагрева проточной воды.
Двухконтурный газовый котел может быть оснащен одним битермическим теплообменником или двумя традиционными теплообменниками, каждый из которых выполняет свою функцию. Система с одним битермическим теплообменником не требует установки двух отдельных теплообменников.
Обратите внимание, что двухконтурный котел не может одновременно использоваться для отопления и горячего водоснабжения. Когда открывается кран для горячей воды, термостатический клапан блокирует поток в контуре отопления, и котел переключается на подачу воды через теплообменник для бытовых нужд.
Если расход горячей воды становится слишком большим, котел может не использоваться долгое время для отопления, что приводит к неэффективной работе. Устранить эту проблему можно двумя способами: установив более мощный бойлер или интегрировав систему с водонагревателем косвенного нагрева.
Параллельно с активно используемой системой горячего водоснабжения возможно интегрировать двухконтурный котел с встроенным бойлером. В таком случае расход топлива остается в пределах нормы, поскольку теплообменник используется для поддержания температуры воды в встроенном водонагревателе в промежутках между нагреванием.
Добавленный объем горячей воды в встроенном водонагревателе позволяет использовать систему горячего водоснабжения без прерывания отопления. Учебный процесс обеих систем значительно увеличит время работы и продлит срок службы теплообменника.
Поэтому бойлер, встроенный в котел, не только обеспечивает постоянный доступ к горячей воде, соответствующей температуре, но и дает возможность избежать длительных пауз в работе системы отопления, что становится большим плюсом для пользователей.
Типы исполнения газовых котлов на два контура
Рабочие характеристики газа и отопительного устройства зависят от проектных решений. Современные котлы можно разделить на два вида — настенные и напольные.
При выборе котла важно учитывать размеры отапливаемого пространства и интенсивность эксплуатации системы. Необходимо помнить, что настенные котлы, хотя и более компактны, имеют меньшую мощность в сравнении с напольными агрегатами.
Настенный двухконтурный газовый котел, как правило, отличается минимальными размерами и современным дизайном, однако его мощности достаточно только для небольших помещений и умеренного расхода горячей воды.
Рекомендовано выбирать настенный двухконтурный котел для отапливаемых площадей, которые не превышают 200 м², а общий расход горячей воды — 14 л/мин. Но следует помнить, что компактность таких устройств имеет свои недостатки. Используя более тонкие трубки для теплообменников, есть риск их более быстрого засорения и меньшего эксплуатационного срока.
С другой стороны, в напольных котлах используются более прочные и долговечные чугунные теплообменники, что увеличивает эксплуатационный срок и надежность работы устройства.
Как устроен газовый котел отопления
Газовый котел — это основное устройство, предназначенное для генерации тепла для систем отопления. Газовые котлы трансформируют энергию, получаемую при сгорании газа, в тепло, необходимое для нагрева воды и бытовых нужд.
Конструкция и работа современных газовых котлов направлены на их эффективность и надежность, минимизируя необходимость вмешательства пользователя в рабочий процесс.
Как устроены газовые котлы
Основной принцип работы газового котла схож во многих моделях. Это значит, что ключевые блоки, которые входят в состав котлов, и общий принцип их работы идентичны:
- Газогорелочное устройство. Оно изготавливается в виде перфорированного каркаса, внутри которого находится форсунка. Через нее поступает газ для сгорания в топочной камере. Эффективность процесса достигается за счет равномерной подачи газа по всей поверхности горения.
- Теплообменный аппарат. Это металлический короб, у которого может быть развитая трубная поверхность для передачи тепла. В процессе сгорания газа выделяется тепло, которое греет стенки теплообменника, теплоноситель по внутреннему контуру нагревает воду, что делает ее пригодной для отопления. В одноконтурных моделях под теплообменник предназначен один контур, в двухконтурных моделях — два, включая теплообменник ГВС.
- Циркуляционный насос. Данное устройство обеспечивает принудительное движение теплоносителя в контуре отопления и присутствует в моделях котлов с принудительной циркуляцией.
- Расширительный бачок. Это защитный элемент, который позволяет сбрасывать избыточное давление, возникающее при нагреве теплоносителя.
- Дымоходы и комплектующие. Требования к дымоходам зависят от норм, установленных в СНИП. В котлах атмосферного типа они подключены к дымоходам, работающим на основе естественной тяги.
В закрытых системах дымоход располагается через коаксиальную трубу, где по центру выводятся дымовые газы, а воздух поступает в место сгорания через кольцевое сечение с помощью принудительной вентиляции.
Наличие вспомогательных компонентов позволяет значительно улучшить эффективность работы газового котла. Напольный котел, как правило, имеет большие размеры и может состоять из отдельного бака для горячей воды.
Блок управления и защиты. Он отвечает за работу котла, основываясь на температуре внутри и снаружи, а также за защиту устройства в аварийных ситуациях, таких как высокое давление и нарушение процесса горения. Функционирование блока базируется на первичных датчиках — термопарах и системах, которые активируют регулировку работы котла.
Двухконтурный котел
Двухконтурный газовый котел, в отличие от одноконтурного, имеет два теплообменника — первичный и вторичный.
Первый расположен в зоне сгорания газа и нагревает теплоноситель. Второй предназначен для нагрева водоснабжения.
Важно отметить, что двухконтурный котел не может выполнять обе функции одновременно. Это объясняется наличием специализированного трехходового клапана, который перенаправляет теплоноситель в контур горячей воды при открытии крана для горячей воды.
Устройство газовой горелки для котла
Горелка является важным элементом, необходимым для работы газового котла. На рынке присутствуют котлы с модулированной горелкой, которая может помочь снизить издержки. Особенность таких горелок заключается в возможности регулировки мощности пламени, что позволяет пользователю самостоятельно определять интенсивность сгорания.
Управление может быть ручным либо автоматическим. В последнем случае горение поддерживается на необходимом уровне, обеспечивая экономию топлива. Многие считают, что постоянная работа модулирующей горелки — это излишняя роскошь, однако поддержание пламени на оптимальном уровне способствует значительной экономии. Эти горелки могут использоваться как в одноконтурных, так и в двухконтурных системах.
Система защиты
Почти все современные модели газовых котлов имеют высокоэффективные системы защиты на различных уровнях. В случае прекращения подачи газа электромагнитный клапан, отвечающий за подачу топлива в котел, закрывается автоматически. Однако стоит учитывать, что данный клапан не открывается автоматически при восстановлении подачи газа. В этом случае необходимо вручную перезапустить котел. Но если произойдет сбой в электроснабжении, система автоматически перезапустится, как только электропитание будет восстановлено.
Современные котлы также обладают множеством функций безопасности. Одной из ключевых является защита от замерзания.
Эта функция активно контролирует температуру теплоносителя с помощью датчиков. Если температура падает до критического уровня, система автоматически запускает котел для его нагрева. Кроме того, для обеспечения надежной работы в случае возникновения каких-либо неисправностей циркуляционный насос периодически запускается, чтобы «прогнать» теплоноситель, тем самым поддерживая все компоненты в рабочем состоянии.
Если в системе возникают какие-либо неисправности, срабатывает сигнализация на блоке управления. При возникновении драйвера необходимо сообщить об этом специалисту по обслуживанию и указать код ошибки, так как это позволит сервисному работнику быстрее диагностировать проблему и восстановить работу системы.
Газовые котлы считаются довольно экономичными, так как технологии позволяют не только снижать расход топлива, но и точно контролировать потребление энергии, что в сумме приводит к высоким коэффициентам полезного действия.
Система ГВС
Главная черта двухконтурных котлов в сравнении с обычными отопительными котлами состоит в наличии системы горячего водоснабжения (ГВС), которая обеспечивает мгновенный доступ к горячей воде. В конструкции котла предусмотрены вторичные контуры, включающие пластинчатые теплообменники, датчики расхода воды и трехходовые клапаны. Наиболее важен датчик расхода, который запускает работу вторичного контура. При включении крана этот датчик подает команду на блок управления, который затем активирует трехходовой клапан. Это приводит к тому, что вода в контуре отопления блокируется и направляется в пластинчатый теплообменник для нагрева.
Система включает трубы, соединяющие главный контур с передней и задней частями. Дополнительно в системе установлен регулируемый перепускной клапан, который открывается при превышении критического давления, позволяя части воды возвращаться в обратную трубу и обеспечивая предохранение от гидроударов.
Расширительный бачок
При нагреве вода в системе отопления расширяется. Для компенсации избыточного давления в системе устанавливаются расширительные баки. Они могут отличаться по форме и размеру в зависимости от мощности котла, но принцип работы остается одинаковым.
Расширительный бачок состоит из трех частей:
- пространство для воды системы отопления;
- мембрана;
- пространство, наполненное азотом.
Таким образом, расширительный бачок помогает компенсировать изменения давления, вызванные мембраной, что поддерживает стабильное давление в системе во время ее работы.
Плата управления и датчики
В каждом газовом котле обязательно имеется плата управления, отвечающая за регулирование работы устройства и анализирование информации от датчиков. На плате управления нет ручных настроек, все параметры заранее установлены заводом-изготовителем. Пользователь может подключать только внешний датчик температуры. Если его нет, управление основано на температуре воды в системе, и котел включается, когда температура понижается.
Если подключен внешний датчик, управление котлом осуществляется с его помощью. Для подключения нужно снять перемычку на плате управления и подключить провода к этой точке. На практике используют различные датчики, которые могут не только измерять температуру, но и задавать время работы. Это дает возможность, например, подавать тепло за час до возвращения с работы.
Нормальная работа котла и его надежность зависят от таких систем управления и датчиков, как:
- датчик давления газа;
- датчик контроля наличия пламени;
- датчик тяги отработанных газов;
- датчик температуры воды в первичном контуре;
- аварийный датчик температуры воды;
- датчик давления в системе отопления;
- предохранительный клапан системы;
- датчик протока ГВС.
Эти элементы помогают обеспечить правильную работу котла и предотвращают сбои в течение всего отопительного сезона.
Система блокировки котла
К сожалению, при эксплуатации могут возникать проблемы, вызванные внешними факторами, такими как прекращение подачи газа, что приводит к автоматическому отключению котла. Восстановить его функцию можно, лишь вручную перезапустив устройство с помощью специальной команды.
При любых неисправностях или отказах котел немедленно отключается и включает сигнал тревоги. В моделях с электронным дисплеем коды ошибок отображаются как последовательности букв или цифр. Для механических устройств ошибки отображаются на мигающем табло.
Полную таблицу с кодами ошибок, их расшифровкой и инструкциями по сбросу можно найти в сертификате котла. Эти таблицы обычно доступны и в Интернете, поскольку коды ошибок практически идентичны для всех газовых котлов.
