Чем примечателен двухконтурный газовый котел для отопления частного дома + его устройство и принцип работы

Технические условия

Первое, на что надо обратить внимание – подходит ли двухконтурный котел для вашей системы водоснабжения. Сбои в работе системы холодного водоснабжения могут привести к серьезным поломкам отопительного оборудования

Двухконтурные котлы обычно используются для обогрева в небольших жилых объектах, где горячее водоснабжение не связано с большой длиной трубопровода. Существенным моментом является число жителей в доме. Если одновременно и интенсивно пользоваться несколькими точками разбора горячей воды, высока вероятность того, что объем горячей воды будет недостаточным для бытовых нужд.

Правила эксплуатации

Во время эксплуатации газового котлоагрегата открытого типа нужно гарантировать достаточную подачу воздуха, для того чтобы обеспечить полноту сжигания газа.

В противном случае КПД агрегата будет низким, а объем несгоревшего газа большим, с возможным выбросом в помещение

В топках закрытого типа, также важно следить за достаточностью воздуха и работоспособностью дутьевого вентилятора.

Основные правила по безопасной эксплуатации отопительного котла, работающего на газовом топливе при возникновении запаха газа:

• немедленно перекрывают газовый кран на горелочное устройство;
• открывают окна для проветривания;
• в котлах закрытого типа включают принудительную вентиляцию в системе дымохода газового котла;
• не пользуются электровыключателями и спичками;
• немедленно перекрывают открытое пламя;
• сообщают об аварийной ситуации в газовую службу.

Автономное отопление набирает популярность, для многих домовладельцев оно стало такой же необходимостью в холодный период года, как система кондиционирования летом – доступный уровень комфорта в жилых помещениях, обеспечивающий нормальную жизнедеятельность.

Главную функцию в этом выполняют современные котельные установки – технологичные, инновационные агрегаты способные решать многоуровневые тепловые задачи.

Одноконтурные газовые котлы

Такие агрегаты используют только с одной целью: обогреть помещение. Чаще всего одноконтурные котлы ставят в домах площадью до 300-350 кв м. Эти устройства дешевле двухконтурных, более просты в монтаже и сервисе. В то же время они занимают достаточно много места за счет предохранителя, насоса и т. д. (в моделях с двумя контурами многое встроено внутри). Из-за этого не стоит размещать на видном месте, лучше оборудовать отдельное помещение.

Схема: подключение газового одноконтурного котла

К тому же, если со временем у вас появится необходимость в горячем водоснабжении, понадобится дополнительное место для бойлера с косвенным нагревом. Его подключают к отопительному устройству. Стоит учесть и то, что одноконтурный котел менее экономен. Он постоянно подогревает воду, когда она начинает остывать, даже если вы ее не используете.

Принцип работы конденсационных котлов

Теперь перейдем к рассмотрению использования тепловой энергии, образующейся при горении топлива. Цепочку преобразований энергии в котле условно можно выразить в следующем виде:

Горение ? Выход энергии ? Использование энергии

? На первом этапе получаемое тепло можно разделить на три части:

1. Излучение;
2. Нагрев продуктов сгорания;
3. Испарение воды, находящейся в продуктах сгорания.

? На втором этапе, соответственно:

1. Нагрев теплоносителя;
2. Потери через корпус котла;
3. Потери с уходящими газами.

Главная цель котлового агрегата — обеспечить максимальное получение тепла на первом этапе (качество горения) и передачу его теплоносителю (сокращение потерь).

Основная идея «конденсационные котлы принцип работы» в том, что теплота, расходующаяся на испарение воды на первом этапе, с точки зрения дальнейшего использования, принципиально отличается от излучения и нагрева продуктов сгорания. Дело в том, что нагрев теплоносителя с помощью излучения или контакта с разогретыми газами происходит в любом случае, пусть и с разной эффективностью. В то же время, чтобы использовать энергию, заключенную в водяном паре, необходимо обеспечить условия, при которых произойдет фазовый переход: переход из пара в жидкость (конденсат). Происходит это при охлаждении пара до так называемой точки росы, которая для метана при нормальных условиях примерно равна 55 °C.

В силу того, что в продуктах сгорания содержится определенное количество оксидов азота и серы, при выпадении конденсата они вступают в реакцию с образованием соответствующих кислот. Кроме того, при определенных условиях, может образоваться угольная кислота как продукт реакции углекислого газа и воды. Но данная кислота достаточно неустойчива и в атмосфере быстро распадается.

Соответственно, используются два термина для энергии, получаемой при горении:

• Высшая теплота сгорания (Qs) — полная тепловая энергия.
• Низшая теплота сгорания (Qi) — полная тепловая энергия за вычетом энергии заключенной в водяном паре.

Эффективность конденсационного котла

В соответствии с описанным выше вводится понятие КПД — коэффициента полезного действия котла как отношения тепла, переданного теплоносителю, к теплоте сгорания топлива. При чем обычно, если не указано обратного, используется именно низшая теплота сгорания, то есть без учета энергии конденсации пара.

Вообще говоря, любой котел можно поставить в условия, когда он начнет работать в конденсационном режиме — достаточно, чтобы температура теплоносителя была ниже определенной величины. Но оборудование, не предназначенное для такой работы крайне чувствительно к кислотному составу конденсата и быстро выходит из строя. Поэтому в документации к неконденсационным котлам обычно приводится ограничение температуры обратного теплоносителя “не ниже 60 °C”. Исключение составляют чугунные котлы некоторых производителей, где за счет толщины металла даже при низких температурах теплоносителя дымовые газы не остывают до точки росы. Впрочем, данных фактор сильно сказывается на эффективности таких котлов.

Для повышения коэффициента полезного действия нужно предпринимать действия в нескольких связанных направлениях:

1. Повышение качества горения.
2. Снижение тепловых потерь с уходящими газами.
3. Повышение количества тепла, передаваемого теплоносителю.
4. Снижение тепловых потерь через корпус котла.

Мероприятия, связанные с последним пунктом достаточно очевидны — тепловая изоляция корпуса и отдельных элементов, так что отдельно мы его рассматривать не будем.

В решении задач, связанных с первым и вторым пунктами большую роль играет конструкция горелочных устройств.

За повышение количества передаваемого теплоносителю тепла отвечает, в первую очередь, конструктив теплообменника котла.

Теперь рассмотрим основные конструктивные особенности котлов, позволяющие им работать в режимах с выпадением конденсата и направленные на повышение эффективности.

Настенные двухконтурные газовые котлы с закрытой камерой сгорания

Двухконтурные модели с закрытой камерой сгорания, способные использовать уличный воздух для обеспечения процесса работы, являются наиболее безопасными и простыми с точки зрения эксплуатации. В процессе их установки вам не придется заботиться о проблемах правильного метража или работы естественной вытяжки.

Цена на газовый котел двухконтурный настенный с закрытой камерой сгорания частично зависит от ситуации на валютном рынке, так как большинство моделей отопительного оборудования поставляются из-за границы.

Для квартир и небольших домов отлично подходит одноконтурный настенный газовый котел с закрытой камерой сгорания, напольный вариант чаще используют для отопления помещений с большей квадратурой.

Что важно сделать до начала монтажных работ?

Перед покупкой газового котла для квартиры существуют требования, которые следует выполнить:

• получить разрешение газовой службы на установку отопительного оборудования;
• подобрать помещение и место, где будет находиться агрегат;
• позаботиться о наличии качественной вентиляции;
• выбрать коаксиальный дымоход и продумать, как он будет проложен.

Нельзя устанавливать газовое оборудование в квартирах:

• многоэтажных домов, не подключенных к магистральному газопроводу;
• где имеются фальшпотолки и капитальные антресоли.

Для выполнения монтажа лучше вызвать специалистов, которые имеют право на выполнение подобных работ.

Критерии выбора

При покупке обязательно нужно ознакомиться с техническими характеристиками, указанными в паспорте устройства.

Обращаем внимание на такие показатели:

1. Тепловая мощность. Обычно производитель дает минимальное и максимальное ее значение. Например: 8,0-24,9 кВт.
2. Скорость нагрева воды. В технических характеристиках указывают не собственно t воды, а значение ее подъема с м омента поступления в пластинчатый контур и до выхода к смесителю. Например, t воды в системе – 17° C, при заданной ∆ t 25° C на выходе она составит 42 º C.
3. Материал теплообменника и его тип.
4. Вид камеры сгорания.
5. Тип горелки.

Плюсы и минусы газовых котлов с закрытой камерой

Котлы закрытого типа во многом выигрывают у открытых устройств. Со стороны пользователя не нужно прикладывать каких-либо усилий для обеспечения тепла в доме. Можно выделить следующие преимущества таких приборов:

• для установки не требуется отдельное помещение. Монтаж возможен в любом месте, где есть подвод к газовой трубе и электрическая розетка;
• отработанные газы выходят через проложенную через стену трубу, а не через вертикальный дымоход, поэтому отпадает необходимость его обустраивать;
• работа котла осуществляется от электричества и не зависит от естественной вентиляции;
• функциональность отопительного оборудования не влияет на уровень кислорода в помещении, т.к. вся его деятельность проводится снаружи;
• за счет поступления воздуха с улицы, закрытые агрегаты имеют высокий КПД, отличаются полным сжиганием топлива и экономят его расход.

Недостатком закрытых котлов считается их зависимость от электричества. Если по каким-то причинам будет отсутствовать электроэнергия, то в сильные морозы дом может заморозиться. Также есть вероятность замерзания камеры сгорания из-за короткой коаксиальной трубы.

Расчет мощности

В настоящее время проект на электроснабжение здания ни у кого не вызывает вопросов. Это считается как нечто само собой разумеющееся.

Ошибка №1
При этом тот же самый проект на отопление заказывают далеко не все.

Отсюда и вытекают проблемы сначала с правильным подбором мощности газового котла, а потом с его эксплуатацией.

Ошибка №2
Нельзя подбирать мощность на основании каких-то усредненных параметров.

Самый популярный способ из них – разделить общую площадь дома на 10м2. В итоге якобы и получается расчетная величина.

При этом никак не учитываются толщина и материал стен, габариты, количество и вид окон, дверей, наличие чердака и т.п.

Если вы хотите усредненно без проекта узнать мощность, воспользуйтесь хотя бы онлайн калькуляторами. Выбирать стоит те из них, которые требуют внести максимальное количество параметров.

Например, вот этот – ТЫЦ.

Но все же для комфортной и спокойной жизни изначально заложите в свои расходы отдельную сумму на проект теплоснабжения. В нем же должна быть разработана схема всего отопления и просчитаны теплопотери дома.

Сравнительный анализ устройств с разными типами камер сгорания

Котёл с камерой сгорания открытого типа использует для горения воздух помещения, что может привести к недостатку кислорода. Такой котел может быть установлен только в отдельном помещении (котельной), его дымоотвод обязательно должен быть вертикальным. Из отзывов можно узнать, что цена на такой котел относительно умеренная.

Статья по теме:

В отличие от приборов отопления с камерой сгорания открытого типа, турбированный настенный котёл обеспечивает подачу воздуха и удаление продуктов сгорания через коаксиальный дымоход, принцип действия которого – одновременный вывод отработанного газа и забор наружного воздуха. Важными достоинствами котлов с закрытой камерой сгорания являются безопасность установки в жилом помещении, высокая производительность (теплообмен между приточным потоком и удаляемым) и уровень повышенного комфорта в доме.

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.

Устройство двухконтурного газового котла

Для того чтобы понять принцип работы газового двухконтурного котла, необходимо разобраться в его устройстве. Он состоит из множества отдельных модулей, которые нагревают теплоноситель в отопительном контуре и выполняют переключение на контур ГВС. Слаженная работа всех составляющих позволяет рассчитывать на беспроблемную эксплуатацию оборудования. Зная устройство двухконтурного котла, можно разобраться и в его принципе действия.

Мы не будем рассматривать устройство двухконтурных котлов с точностью до винтика, так как нам достаточно разобраться в назначении основных узлов. Внутри котла мы найдем:

Устройство моделей с двумя контурами: отопительным и контуром ГВС.

• Горелку, располагающуюся в открытой или закрытой камере сгорания – это сердце любого отопительного котла. Она нагревает теплоноситель и генерирует тепло для работы контура ГВС. Для обеспечения точной поддержки заданной температуры она наделяется системой электронной модуляции пламени;
• Камеру сгорания – в ней располагается вышеуказанная горелка. Она может быть открытой или закрытой. В закрытой камере сгорания (а точнее, над ней) мы найдем вентилятор, отвечающей за нагнетание воздуха и за удаление продуктов сгорания. Именно он и является источником тихого шума при включении котла;
• Циркуляционный насос – обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя по отопительной системе и при работе контура ГВС. В отличие от вентилятора камеры сгорания, насос не является источником шума и работает максимально бесшумно;
• Трехходовой клапан – именно эта штука отвечает за переключение системы в режим генерации горячей воды;
• Основной теплообменник – в устройстве двухконтурного настенного газового котла он располагается над горелкой, в камере сгорания. Здесь происходит нагрев теплоносителя, используемого в контуре отопления или в контуре ГВС для нагрева воды;
• Вторичный теплообменник – именно в нем происходит подготовка горячей воды;
• Автоматику – она контролирует параметры работы техники, проверяет температуру теплоносителя и горячей воды, управляет модуляцией, включает и отключает различные узлы, контролирует наличие пламени, фиксирует ошибки и выполняет прочие полезные функции.

В нижней части корпусов располагаются патрубки для подключения отопительной системы, труб с холодной водой, труб с горячей водой и с газом.

В некоторых моделях газовых двухконтурных котлов используются сдвоенные теплообменники. Но принцип работы остается практически тем же самым.

Можно заметить, что устройство газовой колонки отличается только отсутствием контура отопления.

Мы выяснили устройство двухконтурного настенного газового котла – оно кажется немного сложным, но если разобраться в назначении тех или иных узлов, то сложности исчезнут. Здесь мы можем отметить схожесть с газовым проточным водонагревателем, от которого здесь осталась горелка с теплообменником. Все остальное взято от настенных одноконтурных котлов. Несомненным плюсом является наличие встроенной обвязки – это расширительный бачок, циркуляционный насос и группа безопасности.

Разбирая принцип работы и устройство газового двухконтурного котла, следует отметить тот факт, что вода из контура ГВС никогда не смешивается с теплоносителем. В отопительную систему теплоноситель заливается через отдельную трубу, подключенную к отоплению. Горячая вода подготавливается за счет части теплоносителя, циркулирующего через вторичный теплообменник. Впрочем, об этом мы расскажем чуточку позже.

Как устроены газовые котлы

Основные узлы газового котла

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.

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.

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.

Принцип действия двухконтурного котла

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.

Классификация

Газовые котлы выпускаются в разных модификациях и могут объединяться в группы по отдельным признакам.

По типу электропитания:

• энергонезависимые. Эти агрегаты просты и не обладают большим набором функций. Их можно сравнить с газовыми плитами — после запуска будут работать, пока не кончится газ. Однако, в условиях отдаленных поселков с частыми перебоями подачи электроэнергии, это оптимальный выбор.
• энергозависимые. нуждаются в подключении к сети электропитания. Обладают всеми возможностями современных моделей, но, при отключении электроэнергии, становятся бесполезны;

По типу камеры сгорания газа:

• атмосферные (или открытого типа). для горения используется окружающий воздух, который поступает в горелку под действием естественной тяги. Все энергонезависимые котлы оснащены горелками открытого типа
• турбированные (закрытые). подача воздуха производится с помощью турбовентилятора. Они обладают стабилизированной подачей воздуха, полностью выводят дым и продукты горения. При отключении электропитания работать не могут.

По способу монтажа:

• настенные. Предназначены для навесной установки, обладают компактными размерами и привлекательным внешним видом. Как правило, имеют сравнительно небольшую мощность;
• напольные. Это мощные агрегаты, которые способны обогревать большие помещения. Многие модели можно объединять в каскад (до 4 агрегатов), что позволяет получить комплекс с высокой мощностью.

Какой тип газового котла установлен у Вас дома?

НапольныйНастенный

По набору функций:

• одноконтурные. Обеспечивают только нагрев теплоносителя для отопительной системы;
• двухконтурные. Способны параллельно нагревать теплоноситель и производить подготовку воды для ГВС.

По способу теплопередачи:

• конвекционные. Нагрев воды происходит обычным путем сжигания топлива;
• конденсационные. Это сравнительно новое изобретение, в котором совмещен конвекционный способ нагрева и получение тепла с помощью конденсации водяного пара, присутствующего в дымовых газах. Эти котлы очень дороги, но в российских климатических условиях бесполезны;
• парапетные. Эти агрегаты способны работать как в составе отопительного контура, так и самостоятельно. Выполняя функции печки.

Определяем мощность газового прибора

Этот критерий является самым важным, так как от него зависит, насколько эффективно вы сможете обогреть ваш дом.

Вы должны знать, что в технической документации указывается конкретный параметр (номинальная производительность). Кроме того, в инструкции даются рекомендации, на какую площадь данная модель рассчитана.

Но конечные расчеты лучше доверить профессионалам.

Мощность отопительного оборудования напрямую зависит от теплоизолирующих свойств вашего дома. Она складывается из:

1. объема (пространство и высота потолков);
2. компактности здания (количество стен);
3. специфика расположения и устройства окон и дверей;
4. местоположение и изоляция неотапливаемых прилегающих комнат (чердак, подвал, гараж и т.д.);
5. климатической зоны помещения (температурный режим, интенсивность ветров, влажность).

На отопление сильно влияет количество оконных проемов и площадь соприкосновения с внешней средой. Этот расчет будет корректным для центральной полосы и, соответствующим образом, утепленным стенам. При горячем водоснабжении полученный результат умножается на 1,2. Чтобы не выводить энергогенератор в положение «перегруза» добавляется коэффициент 1,3. В итоге мы должны получить требуемую продуктивность примерно в два раза больше, чем минимальный расчетный порог. Мы предоставили вам иллюстрацию для коттеджа. Для строения с несколькими хозяевами методика вычислений будет отличной от этой.

В интернете легко найти калькуляторы подсчета необходимой теплоотдачи для разных типажей зданий. Все они с той или иной степенью достоверности позволяют сориентироваться: какую мощность вам следует установить.

В любом случае результаты будут приблизительные, поэтому стоит добавить запас производительности примерно двадцать процентов. Мы предоставляем вам видео, где наглядно показано, как самому определиться с требуемыми киловаттами.