Exterio05.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как устроен газовый котел отопления

Устройство и принцип работы газового котла отопления

Газовый котел – устройство, функционирующее на основе выделения тепловой энергии вследствие сгорания газообразного топлива. Полученное тепло в дальнейшем направляется конструкцией на обогрев помещений и нагрев воды. Для запуска процесса используется природный газ — один из наиболее дешевых видов топлива. Качественное устройство действует надежно, чтобы не требовать от владельцев регулярного вмешательства или значительных затрат.

Узнать, как работает газовый котел отопления, достаточно просто: функционирование обеспечивается конструктивными элементами, выполняющими каждый свою задачу.

Виды газовых котлов для отопления: конденсационные, конвекционные и другие

Котлы, работающие за счет природного газа, бывают разных типов: напольные и настенные, с открытой и закрытой камерой сгорания, двух- и одноконтурные, конденсационные и конвекционные (первые более мощные и с высоким КПД).

Преимущества газового отопления:

  • обогрев большой площади (идеально для коттеджей, дач, загородных домов);
  • электрический или пьезорозжиг;
  • непрерывное поступление газа;
  • высокий КПД — минимум 90%;
  • электронная система управления (в том числе через интернет в дорогих моделях);
  • автоматическое возобновление работы в случае перепада напряжения;
  • низкие затраты на обслуживание;
  • экономия на коммунальных платежах;
  • минимальные риски во время эксплуатации.

Модели котлов отличаются по мощности, системам безопасности и легкости в управлении.

Вывод отработанного топлива организован через дымоход или посредством принудительной тяги через небольшую коаксиальную трубу. Помогает в выведении отходов и вентилятор, который присутствует во многих моделях котлов с принудительной тягой. Запускается прибор при помощи электрического или пьезорозжига. В первом случае возможно автоматическое включение при спаде напряжения в сети, во втором — нет.

Размещение: настенные, напольные

Настенные котлы представляют собой конструкцию весом от 30—50 кг, которая крепится к стене. За счет этого техника никому не мешает и фактически сливается с отделкой.

Фото 1. Настенный газовый котёл с подключенным водяным контуром. Также к системе присоединен бойлер для нагрева воды.

Для настенных устройств характерна мощность от 12—42 кВт. Подобные котлы способны обогреть территорию до 350—400 кв. м. За счет небольшого веса котлы легко монтируются и не доставляют хозяевам никаких неудобств. Теплообменники в таких устройствах, как правило, изготовлены из легких по весу медных трубок.

Настенные котлы подразделяются на виды:

  • обычные модели;
  • с модуляционной горелкой.

Модуляционная горелка котла позволяет экономно расходовать топливо и тратить меньше средств на оплату коммунальных услуг. Настенные котлы делятся на модели с принудительной и естественной тягой, то есть с вентилятором и дымоходом. Если в помещении нет отверстия для дымохода, необходимо выбирать первый вариант.

Справка. Стоимость настенных котлов — от 14 тыс. рублей. За эту цену можно купить в основном устройства отечественного изготовления слабой мощности. Средняя цена добротных моделей иностранных производителей не менее 24—35 тыс. рублей.

Напольные котлы. Это более тяжелые по весу агрегаты (до 120—200 кг), которые устанавливаются на пол. В основном их выбирают для обогрева больших помещений и устанавливают в мини-котельных или подсобках. Приличный вес котла связан с тем, что теплообменник изготовлен из тяжелых материалов, например, из чугуна.

Некоторые производители котлов предлагают узкие агрегаты, которые в ширину не превышают 35—45 см. Средний диапазон мощностей таких устройств — от 12 до 108 кВт, однако, есть котлы, в которых мощность достигает 1000 кВт.

Можно выбрать напольные газовые модели:

  • с наддувными горелками;
  • с атмосферными горелками.

Первые стоят дороже за счет энергопотребления и высокого КПД. Котлы с атмосферными горелками стоят меньше и работают практически без шума. Для напольного прибора характерны такие элементы, как датчик тяги, термостат, продуманная система безопасности на случай падения температуры, напряжения в сети, перегрева.

Стоимость напольных котлов российского производства — от 10 тыс. рублей. Качественные агрегаты с массой дополнительных функций от иностранных компаний стоят не менее 35—42 тыс. рублей, а элитные модели повышенной мощности — до 200 тыс. рублей.

Принцип работы

Если температурные датчики установлены, тогда при запуске котла измеряется температура в помещениях – автоматика рассчитывает сколько тепла потребуется. Затем насос закачивает холодную воду в теплообменник. Газовый клапан открывается, через форсунки в горелку поступает газ. Электрод розжига вырабатывает искру, топливо загорается и нагревает теплообменник. Насос перемещает нагретую воду по трубам к радиатору, где вода отдает свое тепло и возвращается в котел. Продукты сгорания выводятся через дымоход. Как только в системе отопления будет достигнута нужная температура, горелка выключается, а котел переходит в режим ожидания. После охлаждения воды горелка вновь запускается. Так работает одноконтурный котел.

Двухконтурные модели работают точно по такой же схеме, за одним исключением: как только открывается кран с горячей водой, срабатывает датчик протока. Он передает сигнал, заставляя систему переключить трехходовой клапан на режим нагрева воды. Вода перестает поступать в батареи и остается в котле, циркулируя во вторичном теплообменнике, который моментально нагревается. После закрытия крана трехходовой клапан возвращается в исходное положение, и вода из первичного теплообменника поступает в систему отопления.

Стоит отметить еще один момент: котлы делятся на конвекционные и конденсационные. В первом случае в результате работы создается также водяной пар, который испаряется и выбрасывается через дымовую трубу.

В конденсационных котлах нашли способ его использовать. В таких устройствах водяной пар превращается в конденсат, который аккумулируется на стенках экономайзера (по сути, дополнительный теплообменник). При этом освобождается определенное количество тепла, которое уходит на нагрев воды. Сам конденсат после обработки и нейтрализации просто сливается в канализацию. Вот таким образом и достигается максимальная эффективность.

Читать еще:  Переохлаждение организма человека в воде, холодовой шок, опасная температура воды, негативные воздействия холодной воды на организм человека

Как устроен газовый котел

Из чего состоит техника? Ответ на этот вопрос важно знать каждому пользователю, потому что при работе могут возникать разные ситуации. Кроме того, знания об устройстве газового котла и его составляющих помогут выбрать ту модель, которая подходит именно для вашего помещения.

Основные узлы

Горелка. Прямоугольная конструкция оборудована форсунками. Через них газ попадает в горелку и распределяется. Так поверхность радиатора равномерно прогревается по всей поверхности.

Существует две разновидности горелки:

  • Атмосферная. Устанавливается возле дымохода. Принцип работы прост: воздух для поддержания пламени забирается из помещения. В этом случае обязательно наличие окна и нормальной вентиляции. Преимущество атмосферного типа — независимость от электроэнергии. Чаще встречается в моделях напольного типа.

  • Турбированная. Работа такого котла не зависит от наличия тяги в дымоходе и вентиляции, так как встроенный вентилятор принудительно выводит продукты сгорания через коаксиальный дымоход. Вывод может быть сделан в стене. Встречается в котлах настенного размещения. Основной недостаток – энергозависимость.

Теплообменник представляет собой короб, внутри которого расположены трубки. По ним циркулирует вода. Узел может состоять из разных сплавов, что сказывается на сроке его эксплуатации. Двухконтурный прибор оснащен двумя радиаторами, одноконтурный — одним. Разновидности:

  • Стальной. Самый простой и дешевый вариант. Материал устойчив к перепадам температур, однако обладает низкой теплопроводностью и недолговечностью.

  • Медный. Это стойкий к коррозии и перепадам температур сплав. Медь в семь раз лучше стали проводит тепло, поэтому радиатор обходится дороже. Имеет ограниченную температуру нагрева.

  • Чугунный. Устойчив к коррозии и высоким температурам. Хорошо проводит тепло, но обладает большим весом. Поэтому чаще используется для напольных котлов в виде разборной конструкции.

Циркуляционный насос создает давление в системе для постоянной циркуляции воды. Не во всех моделях есть насос. Но если вы выбираете технику для газового отопления, он должен присутствовать в конструкции.

Расширительный бак. При нагреве теплоноситель расширяется, поэтому бак принимает его излишки во избежание аварийной ситуации.

Дымоотвод. В атмосферных моделях труба соединяется с патрубком корпуса и выводится к дымоходу. В турбированных типах котлов создается коаксиальный дымоотвод, другой конец которого присоединяется к отверстию в стене.

Электроника и модуль управления включает датчики, проводки, схемы: все, что позволяет устройству стабильно функционировать.

Автоматика безопасности. Это сенсоры, которые защищают прибор от таких неполадок:

  • отсутствие тяги;
  • перегрев;
  • отсутствие пламени в горелке.

Если система дает сбой, датчики посылают сигнал модулю управления и работа изделия прекращается.

Принцип работы

По магистрали в систему поступает холодная вода. Через насос циркуляции она подается в теплообменник. Открывается газовый клапан, и в горелку через форсунки поступает топливо. Срабатывает электрод розжига, от чего газ загорается.

Котел работает на отопление или обеспечение горячего водоснабжения (ГВС). Переключение происходит с помощью трехходового клапана. В процессе работы продукты сгорания выводятся через дымоход. При достижении установленной температуры пламя гаснет. Некоторые модели имеют наружный термостат, поэтому при понижении температуры сразу включают нагрев.

Ниже представлена схема работы:

Разновидности и классификация

Как должен работать котел? Это зависит от его разновидности.

По способу установки техника делится на два типа:

  • Настенные. Небольшие приборы малой и средней мощности. Часто устанавливаются в квартирах и домах с небольшой площадью. Размещение на стене экономит свободное пространство.
  • Напольные. Габаритные конструкции, для размещения которых понадобится много места. Зато они способны одновременно отапливать и обеспечивать ГВС большие площади.

По строению дымоотвода, типу отвода продуктов сгорания:

  • атмосферные;
  • турбированные.

Режимы их работы мы описывали выше.

  • Одноконтурные. Обеспечивают оптимальную работу на отопление.
  • Двухконтурные. Оснащены двумя радиаторами, поэтому могут обеспечивать систему отопления и наполнять краны горячей водой.
  • Модулируемая. Плавная автоматическая регулировка силы пламени.
  • Обычная. Без какой-либо регулировки.

По типу поджига:

  • Пьезорозжиг. Запуск проводится путем нажатия кнопки и деформации пьезоэлемента. Преимущества розжига в энергонезависимости. Недостатки: постоянный ручной запуск, большой расход топлива.
  • Электронный. Срабатывает встроенный трансформатор, который управляется автоматикой.

По принципу работы:

  • Конвекционные. Обычная схема, по которой тепло при сгорании переходит к теплоносителю (воде).
  • Конденсационные. Кроме обычного нагрева устройство использует тепло водяного пара. Конденсат скапливается в дополнительном теплообменнике. Поэтому модели Аристон Class Premium Evo обладают высоким КПД.

Обычные котлы энергозависимы, но встречаются устройства, которые работают по другому принципу. Они устанавливаются в помещениях с наличием дымохода и обладают открытой камерой сгорания. Зажигание происходит при помощи пьезоэлемента. Некоторые из них (например, «Конорд») имеют чугунный радиатор.

Техника может работать на природном и сжиженном газе, а крепится на стену или устанавливается на пол. Существует вариант парапетной установки — газовый котел крепится на внешней стене, обладает закрытой камерой сгорания и подключается к коаксиальной трубе.

Рассмотрев устройство и особенности водонагревательной техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для своего жилища. Видео поможет вам лучше разобраться в теме:

Как устроены газовые котлы

Принципиальная схема устройства газового котла отопления, практически, идентичная для большинства модификаций. Это значит, что главные блоки, из которых собираются котлы и принцип работы газового котла отопления у них одинаковые:

  1. Газогорелочное устройство, выполнено в виде перфорированной прямоугольной конструкции. Внутри которой расположена форсунка. Через нее поступает газовое топливо для сжигания в топочной камере. Эффективность горения обеспечивается благодаря равномерному распределению топлива по всей поверхности горения.
  2. Теплообменный аппарат – стальной короб с развитой трубной поверхностью нагрева. При сгорании газа, выделяющееся тепло нагревает стенки теплообменника, по внутреннему контуру которого протекает греющий теплоноситель. От соприкосновения с горячими поверхностями, бойлер нагревает воду, которая позже отдает свое тепло в отопительной системе. В одноконтурных котлах размещен один теплообменный аппарат, для контура отопления. В двухконтурном — два, в том числе теплообменник ГВС.
  3. Циркуляционный насос служит для принудительного движения греющей воды в контуре отопления. Устройство присутствует только в моделях котлов с принудительной циркуляцией.
  4. Расширительный бачок — защитное устройство, сбрасывающее лишний теплоноситель, который образуется во время нагрева контура отопления.
  5. Дымоходы и комплектующие. Требования к дымоходам для газовых котлов определены правилами СНИП. В котлах атмосферного открытого типа, они подключаются к дымоходам, работающим с естественной тягой.

В закрытых топках — дымоотвод осуществляется через коаксиальную трубу. По центральной части трубы движутся дымовые газы, а по кольцеобразному сечению, с помощью с принудительной вентиляции, воздух из атмосферы нагнетается в топку.

Наличие вспомогательных узлов в котле, отличает его от газовой колонки. Устройство напольного газового котла отличается от настенного, более мощными габаритами и весом, в связи с тем, что в их конструкцию обычно входит накопительная емкость для горячей воды.

Читать еще:  Рейтинг лучших механических и электрических терморегуляторов на 2020 год

Блок автоматики управления и защиты, предназначен для регулирования режимами котла в зависимости от температуры внутреннего/наружного воздуха и защиты агрегата, при создании аварийных ситуаций.

Например, высокое давление газа или теплоносителя, отрыв газового факела, утечка воды, высокая температура греющего контура отопления или ГВС. Ее работа основывается на использовании первичных датчиков — термопары газового котла и работы трехходового клапана.

Двухконтурный котел

Двухконтурный газовый агрегат отличается от одноконтурного котла тем, в его конструкции размещен не один теплообменник для отопления, а два — первичный и вторичный.

Первый размещен непосредственно в зоне сгорания газа. Его цель состоит в подогреве отопительного теплоносителя. Вторичный выполняет работу по нагреву горячей воды.

Необходимо обозначить, что функционировать синхронно в 2-х режимах двухконтурный газовый котел не имеет возможности. Это объясняет присутствие в его системе трехходового клапана, который при открытии крана горячей воды на смесителе отправляет теплоноситель в контур ГВС.

Устройство газовой горелки для котла

Горелочное устройство газового котлоагрегата классифицируется по следующим типам:

  1. Одноуровневая, способна работать только в двух вариантах — Стоп/Пуск. Несмотря на низкую рентабельность и пониженный ресурс использования, обладают популярностью из-за несложной конструкции и низкой цены.
  2. Двухуровневая, обеспечивает работу котла на двух режимах — 50/100 %. Ее достоинства ощущаются в переходной отопительный период, поскольку для обогрева жилья нет нужды использовать устройство на всю мощность.
  3. Модулируемая — умная система регулировки режимами котлоагрегата, которая способна самостоятельно выполнять настройку работы в диапазоне 20-100 %. Такая система обеспечивает эффективную и продолжительную работу котла. При этом его цена на порядок выше обычных отопительных аналогов с одно и двухуровневыми горелочными устройствами.

Кроме того горелки подразделяются на установки открытого и закрытого типа. При первом варианте воздух, нужный для процесса горения газа, прибывает непосредственно из комнаты, в которой располагается котлоагрегат. Воздух для закрытой топки поступает через коаксиальный дымоход с применением вентилятора для его забора из атмосферы.

Это устройство оказывает существенно более серьезное влияние на работу газового котла. Предназначен этот прибор для того, чтобы в случае избытка теплоносителя в системе, который обычно возникает вследствие перегрева теплоносителя, лишняя вода сохранялась и впоследствии использовалась вновь. Примерные расчеты показывают, что общий объем такого бака должен составлять около 10% от всей воды в отопительной системе, поэтому для монтажа такого оборудования важно иметь данные касательно длины труб и вместимости системы теплоснабжения.

Чтобы подробнее разобраться с особенностями монтажа газового котла, всегда можно изучить дополнительные фото всех его структурных частей и посмотреть видео по их установке, которые всегда можно найти у специалистов, занимающихся подключением такого оборудования.

Видео об устройстве газового котла отопления:

Какими бывают?

На рынке техники для автономных систем отопления можно встретить разнообразные модели. Разберемся, какими бывают котлы, предназначенные для бытового использования.

Способ установки

Котлы выпускают в двух вариантах исполнения:

  • Напольные. Это, как правило, мощные модели, рассчитанные на обогрев больших площадей.
  • Навесные. Этот вариант отопительного оборудования более компактный, но и имеющий меньшую мощность. Закрепляется агрегат на стене при помощи специальных кронштейнов, входящих в комплект поставки.

Вид тяги

Для осуществления процесса горения необходимо обеспечить поступление кислорода в камеру сгорания, а также отведение продуктов горения. Поэтому для нормальной работы котла отопления необходима хорошая тяга. Существует два типа оборудования:

  • С естественной тягой. Такие агрегаты называют атмосферными или дымоходными. Принцип работы этого агрегата такой же, как и у самой простой печи: продукты горения отводятся через дымоход, а воздух поступает в топку из помещения.

  • С принудительной тягой. Это всегда энергозависимые котлы, поскольку для их работы необходим вентилятор. Именно при помощи вентилятора производится отведение продуктов сгорания и нагнетается воздух в топку. Причем воздух поступает не из помещения, а с улицы.

Совет! В комплект к турбированному котлу входит коаксиальный дымоход. Эта конструкция представляет собой трубу, вставленную в трубу большего диаметра. Внутренний канал дымохода используется для отведения продуктов горения, по внешнему каналу воздух в топку поступает с улицы.

Тип горелки

Одним из основных элементов котла отопления является горелка. Это устройство, снабженное форсунками, через которые подается газ. Горелка может быть:

  • обычной;
  • модулируемой.

При использовании последнего варианта удается эффективно экономить газ, так как горелка автоматически будет регулировать расход.

Читать еще:  Кран маевского: схемы, принцип работы и советы как правильно спустить воздух (115 фото и видео)

Тип розжига

Современные газовые котлы не нужно разжигать при помощи спичек. Существует два способа розжига:

  • Ручной. При нажатии кнопки срабатывает пьезоэлемент, дающий искру, поджигающую запальную горелку.
  • Автоматический. В котлах автоматическим розжигом запуск после включения котла происходит без участия хозяев.

Количество теплообменников

Для установки в домашней системе отопления используются два типа котлов:

  • С одним контуром. Это модели, предназначенные для обеспечения работы системы отопления.

  • С двумя контурами. Это агрегаты, работающие и на систему отопления, и на ГВС.

Общие принципы

Устройство котлов на газе имеет ряд общих особенностей:

  • Источником тепла в них служит пламя горелки, сжигающей газ (природный или пропан-бутан);
  • Помещенный в это пламя теплообменник служит для нагрева теплоносителя;
  • Подача газа к горелке управляется термостатом, позволяющим регулировать температуру горячей воды на выходе из теплообменника;
  • Продукты сгорания (преимущественно водяной пар и углекислота) удаляются из камеры сгорания через дымоход.

Температура продуктов сгорания на выходе современных котлов не превышает 120 °С. Низкая температура на выходе означает высокий КПД прибора. В традиционных котлах он достигает 92%.

Чем ниже температура газов на выходе котла, сразу за камерой сгорания и теплообменником, тем выше КПД.

Особый случай

Конденсационные котлы по праву считаются наиболее экономичными из всех источников тепла. Как устроен газовый котел отопления этого типа?

На его дополнительном теплообменнике, надежно защищенном от коррозии, конденсируется водяной пар, содержащийся в продуктах сгорания. Конденсация достигается снижением температуры теплообменника (и, соответственно, обратного трубопровода отопительной системы).

На испарение воды нужно потратить довольно большое количество энергии; при конденсации пар возвращает ее теплообменнику, что увеличивает КПД котла на 15-16%.

Использование теплоты конденсации водяного пара обеспечивает беспрецедентно высокий КПД прибора.

Системы автоматики

Современные газовые котлы оснащаются автоматикой двух видов:

Рабочая

Управляет работой котла (регулирует мощность либо осуществляет включение/выключение) с целью поддержания на заданном пользователем уровне температуру теплоносителя или воздуха в помещении (зависит от того, где установлен температурный датчик).

Самой «продвинутой» является погодозависимая автоматика, которая учитывает наружную температуру и потому корректирует режим работы котла более своевременно.

При этом контроллер системы постоянно «учится», запоминая, как меняется температура в помещении при тех или иных теплопроизводительности котла и наружной температуре.

Знаете ли вы, что такое гребенка распределительная для отопления и для чего она используется? Подробно об этом читайте в статье.

Рекомендации по изготовлению горелки для биокамина своими руками вы найдете в этом материале.

Автоматика безопасности

  • тяги;
  • перегрева теплоносителя;
  • пламени на горелке.

Если котел имеет запальник, то к клапану подключается еще и термопара, которая блокирует его при затухании запальника.

Прочие датчики блокируют подачу газа в случае аварийных ситуаций — ухудшения тяги, перегрева теплоносителя или затухания пламени на основной горелке.

Принцип работы газовых котлов

Принцип работы котла заключается в нагреве теплообменника — он нагревает трубы до определенных показателей температуры. Теплообменник отдает тепло с помощью специальных вентиляторов. Твердый остаток накипи может забить теплообменник, поэтому его необходимо чистить перед каждым сезоном отопления. Для нормальной работы необходимо выставлять температурный режим, следить за постоянной подачей газа и проводить дымоотход. Его проводка подразумевает дополнительные траты — это можно учесть как минус устройства.

Важно! Неправильный угол дымохода провоцирует накопление конденсата в трубе — это приводит к накоплению жидкости, копоти и быстрой порче имущества.

После того, как вода в трубах достигла определенной температуры, она проходит через все помещение и возвращается в резервуар уже подогретой. Для повторного нагрева необходимо меньшее количество времени. А в конденсационных вариантах горелка работает периодически и при малых мощностях держит определенную температуру более длительный промежуток времени. Таким образом, у каждого типа устройства есть свои плюсы и минусы.

Система защиты

Практически все модели современных газовых котлов обладают высокоэффективной системой защиты нескольких уровней. Прежде всего, в случае прекращения подачи газа происходит автоматическое закрытие электромагнитного клапана, который отвечает за поступление топлива в котел. Однако весомым недостатком является то, что клапан не открывается автоматически при восстановлении подачи газа. В таком случае повторный запуск котла следует выполнять вручную. Если же произошло отключение электропитания, то после его восстановления система запускается самостоятельно.

Современные модели имеют продолжительный ряд защитных функций. Одной из наиболее важных является предохранение системы от замерзания.

То есть, температура теплоносителя постоянно контролируется специальными датчиками. И в случае если она снизится до критической температуры – система самостоятельно запускает котел для прогрева теплоносителя. Еще одной крайне важной и полезной функцией является то, что для обеспечения качественной работоспособности система автоматически раз в определенный промежуток времени запускает циркуляционный насос и «прогоняет» теплоноситель. Таким образом — все элементы поддерживаются постоянно в рабочем состоянии.

Если же в системе возникла неисправность – информация об этом сразу же будет выведена на специальный экран, расположенный на блоке управления. Обнаружив неисправность и вызывая специалиста сервисного центра, следует непременно назвать ему код ошибки, который высветился на табло. Таким образом, мастер приедет, заранее зная о поломке – и сможет восстановить работоспособность системы в самое короткое время.

Газовые котлы являются достаточно экономичными – специальное оборудование позволяет сократить не только расход топлива, но и расчет газового котла отопления, расход электроэнергии, потребляемой системой, а кпд газового котла отопления – имеет приемлемый показатель.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector