Устройство двухконтурного газового котла

0
426

Принцип действия двухконтурного котла

  • Особенности и типы выпускаемых котлов
  • Принцип работы котла и его устройство
  • Виды газовых горелок

Особенности и типы выпускаемых котлов

Двухконтурный газовый котел является прибором, который нагревает до заданных значений теплоноситель в системе отопления и может приготавливать горячую воду для сантехнических нужд. Использование такого котла позволяет обойтись без дополнительного оборудования для приготовления горячей воды, такого как газовая колонка, накопительные и проточные электрические нагреватели. Принцип работы двухконтурного газового котла основан на процессах и способах передачи тепловой энергии сгорания газа контурам отопления и горячего водоснабжения.

Устройство двухконтурного газового котла

Подключение двухконтурного газового котла к схеме обвязки .

Двухконтурные котлы настенного типа выпускаются в большом технологическом ассортименте. Основные виды выпускаемых двухконтурных котлов:

  • с открытой газовой горелкой;
  • с закрытой газовой горелкой, турбированные;
  • имеющие два отдельных контура нагрева для отопительной системы и горячей воды;
  • комбинированного типа;
  • конденсационные.

Вернуться к оглавлению

Принцип работы котла и его устройство

Устройство двухконтурного газового котла

Изображение 1. Гидравлическая схема двухконтурного котла в режиме отопления.

Газовые приборы с двумя контурами нагрева имеют следующий принцип работы. Теплота сгоревшего природного газа передается теплообменнику, который расположен над газовой горелкой. Этот теплообменник включен в магистраль отопительной системы, то есть нагретая вода в нем будет циркулировать по отопительной системе. Циркуляция воды осуществляется с помощью насоса, встроенного в котел. Для приготовления горячей воды двухконтурное устройство оснащено вторичным теплообменником.

Представленная схема на ИЗОБРАЖЕНИИ 1 показывает происходящие процессы работы и устройство оборудования:

  1. Газовая горелка.
  2. Циркуляционный насос.
  3. Трехходовой клапан.
  4. Контур ГВС, пластинчатый теплообменник.
  5. Теплообменник контура отопления.
  • D — вход (обратка) отопительной системы для нагрева;
  • A — подача готового теплоносителя для отопительных приборов;
  • C — вход холодной воды из магистрали;
  • B — выход готовой горячей воды для санитарных нужд и бытового использования.

Принцип приготовления воды для ГВС таков: нагретая вода в первом теплообменнике(5), который расположен над газовой горелкой(1) и предназначен для нагрева отопительного контура, поступает во второй пластинчатый теплообменник(4), где передает свое тепло контуру ГВС.

Как правило, двухконтурные котлы имеют встроенный расширительный бак для компенсации изменения объема теплоносителя.

Схема двухконтурного котла позволяет производить горячую воду и нагревать ее для отопления только в отдельных режимах.

Устройство двухконтурного газового котла

Конструкция двухконтурного газового котла.

Использование котла одновременно для ГВС и отопления в определенный момент времени невозможно. Например, во время работы устройства происходит нагрев отопительной системы с заданной температурой, процесс поддержания температуры контролируется автоматикой котла, а циркуляция теплоносителя по сети отопления осуществляется насосом.

В определенный момент происходит открытие крана горячей воды для бытовых нужд, и, как только начинается движение воды по контуру ГВС, срабатывает специальный датчик протока, установленный в котле. С помощью трехходового клапана (3) в котле перенастраиваются контуры протоков воды. А именно вода, нагретая в теплообменнике (5), перестает поступать в отопительную систему и подается в пластинчатый теплообменник (4), где и передает свое тепло системе ГВС, то есть поступившая холодная вода из трубопровода (С) нагревается и по трубопроводу (В) подается потребителям квартиры или дома.

В этот момент циркуляция идет по малому кругу и система отопления на время использования ГВС не нагревается. Как только кран на водозаборе ГВС перекрывается, датчик протока срабатывает и трехходовой клапан опять открывает контур отопления, происходит дальнейший нагрев отопительной системы.

Наиболее часто схема устройства двухконтурного газового котла подразумевает наличие пластинчатого теплообменника. Как уже говорилось, его предназначение состоит в том, чтобы передать тепло от контура отопления к контуру водоснабжения. Принцип такого теплообменника состоит в том, что наборы пластин с горячей и холодной водой собраны в пакет, где происходит теплоотдача.

Соединение выполняется герметичным путем: это препятствует смешиванию жидкостей из различных контуров. За счет постоянного изменения температуры возникают процессы теплового расширения металла, из которого сделан теплообменник, что способствует механическому удалению возникающей накипи. Пластинчатые теплообменные устройства изготавливаются из меди или латуни.

Устройство двухконтурного газового котла

Схема подключения двухконтурного котла.

Существует схема двухконтурного котла, которая включает в себя комбинированный теплообменник.

Располагается он над газовой горелкой и состоит из двойных трубок. То есть трубка контура отопления содержит внутри своего пространства трубку горячего водоснабжения.

Данная схема позволяет обойтись без пластинчатого теплообменника и несколько повысить КПД в процессе приготовления горячей воды.

Недостаток котлов, имеющих комбинированный теплообменник, состоит в том, что между тонкими стенками трубок откладывается накипь, в результате чего ухудшаются условия работы котла.

Вернуться к оглавлению

Виды газовых горелок

Двухконтурные котлы настенного типа выпускают с открытым типом газовой горелки и с закрытым. Открытая газовая горелка в котле требует подачу необходимого количества воздуха для сгорания газа из помещения, где установлен газовый котел. Например, привычная схема типовой газовой колонки для нагрева воды.

Устройство с закрытой горелкой имеет изолированное пространство для сгорания газа от помещения. Забор воздуха для процесса горения производится снаружи здания. Чаще всего такие устройства подключены с помощью коаксиального дымохода, выходящего на наружную стену здания. Состоит он из двух труб, расположенных одна в одной. Через внешнюю трубу забирается воздух для горения, а через внутреннюю трубу удаляются продукты сгорания.

Возможно подключение с выбросом продуктов сгорания в предусмотренный дымоход здания и забор воздуха с боковым подводом трубопровода. Котлы с закрытой горелкой называют турбированными, так как они имеют встроенный электрический нагнетатель воздуха турбинного типа. Преимущество таких газовых приборов заключается в безопасности эксплуатации. Их работа не требует постоянного контроля подачи воздуха, проветривания помещения, исключено попадание продуктов сгорания в квартиру или дом. За счет избыточной тяги происходит более эффективное сгорание и более быстрый прогрев воды.

Устройство настенного газового котла.

Двухконтурные газовые приборы могут подключаться в бойлерном режиме. Такой режим работы подразумевает нагрев воды и последующее ее накопление в бойлере, а из него вода уже поступает в точки водозабора.

Конденсационные газовые нагревательные приборы отличаются тем, что их конструкция позволяет конденсироваться водяному пару, содержащемуся в продуктах сгорания газа. При процессе конденсации происходит выделение дополнительного тепла, которое используется или для контура отопления, или для контура ГВС. Схема может включать образование конденсата на первичном теплообменнике специальной формы или на дополнительным устройстве, которое расположено над первичным теплообменником.

Все газовые котлы двухконтурного типа обязательно включают в себя блок автоматики и контрольных датчиков для правильной и безопасной работы. Автоматика отслеживает заданные параметры нагрева воды в контурах, может совместно использоваться с выносными датчиками температуры воздуха в помещении. Датчики тяги, контроль аварийного отключения газоснабжения позволяют эксплуатировать котел наиболее безопасным способом.

Для долговременного использования газового прибора следует произвести грамотную установку, включающую в себя расчет мощности, монтаж в соответствии с нормами безопасности, качественно выполненные пусконаладочные операции.

Работа по монтажу газового оборудования должна производиться только специальными газовыми службами, имеющими сертификат на ее выполнение.

Описание работы двухконтурного газового котла

Для приготовления горячей воды на хозяйственные нужды каждый производитель газовых отопительных установок предлагает модификации с дополнительным контуром. При покупке водогрейного агрегата для своего дома будет полезным понимать схему, по которой происходит работа двухконтурного газового котла. Это поможет вам правильно его подобрать применительно к своим нуждам и условиям эксплуатации.

Устройство двухконтурного газового котла

Устройство двухконтурного котла Navien

Разновидности газовых двухконтурных котлов

По своему устройству и принципу действия двухконтурные газовые установки подразделяются на 3 типа:

  • использующие для нагрева воды и теплоносителя один общий (битермический) теплообменник;
  • нагревающие воду для ГВС в отдельном скоростном проточном теплообменнике;
  • с проточным теплообменником и накопительной емкостью.

Агрегаты с битермическим теплообменником

Установки первого типа оборудованы теплообменниками из меди сложной конфигурации. Каждая трубка представляет собой, как показано на рисунке.Устройство двухконтурного газового котла

В этом случае принцип работы двухконтурного газового котла заключается в нагреве воды для ГВС и отопления в двух отдельных трубках, расположенных в одном устройстве. По внешней трубке протекает теплоноситель для системы отопления, по внутренней – вода для ГВС. Движение потоков организовано попутным, то есть, теплоноситель и вода протекают в одном направлении. Под теплообменником находится газогорелочное устройство, его работой управляет автоматический газовый клапан. Алгоритм следующий:

  1. В режиме отопления вода, протекающая по наружным трубкам, нагревается до температуры, ограничиваемой термостатом. По достижении этой температуры газовый клапан отключает горелку, при остывании теплоносителя – снова включает.
  2. При открывании одного или нескольких кранов горячей воды в доме начинается ее движение во внутренних трубках теплообменника, циркуляция теплоносителя в системе отопления прекращается и котел работает в режиме ГВС. Теплоноситель движется по малому кругу внутри котла, передавая свою энергию воде во внутренних трубках, горелка работает постоянно.
  3. Когда краны ГВС в доме закрываются, циркуляция теплоносителя в системе отопления возобновляется.

Этот алгоритм работы использует двухконтурный газовый котел без электричества, что является одним из главных достоинств конструкции. Второе достоинство – низкая стоимость водогрейного агрегата по сравнению с установками, использующими проточный теплообменник и накопительную емкость. Из недостатков можно выделить небольшую производительность устройства. Как правило, ее достаточно для обслуживания 2—3 средних потребителей, если их будет больше, то температура воды значительно снизится.

Другой недостаток – неудобство совместного использования. Когда открыт вентиль на кухне, а вы в это же время принимаете душ, то есть риск попасть под струю горячей воды после внезапного перекрытия кухонного крана. Обратный эффект возникает, если в процессе помывки кто-то сильно откроет горячую воду в нескольких точках, тогда холодный душ вам обеспечен.

Схема работы водогрейных установок представлена на рисунке.

Устройство двухконтурного газового котла

Устройство агрегатов с проточным нагревателем

Данные газовые котлы отличаются от представленных выше наличием дополнительного теплообменника, передающего тепловую энергию по принципу «от воды к воде», прямой нагрев от горелки отсутствует. В схеме задействован термостатический трехходовой клапан, переключающий поток теплоносителя из главного водонагревателя на вторичный или систему отопления. Как правило, в таких агрегатах установлен циркуляционный насос и 2 расширительных бака – для теплоносителя и воды на ГВС.

В обычном режиме горелка нагревает главный теплообменник, через который проходит теплоноситель. При открывании вентиля горячей воды одного из потребителей срабатывает датчик расхода, отправляя импульс блоку управления. Тот переключает трехходовой клапан с помощью электропривода и работа газового котла полностью переходит в режим ГВС. Теплоноситель из главного нагревателя поступает во вторичный и отдает свое тепло воде, нагреваемой для ГВС. Движение потоков здесь организовано навстречу друг другу для лучшей теплоотдачи. Как и в предыдущем случае, в режиме ГВС подача в систему отопления отключается, теплоноситель движется от одного нагревателя к другому с помощью циркуляционного насоса.

Недостатки газовых водогрейных установок, работающих по принципу проточного нагрева, такие же, как и у котлов с битермическим теплообменником. Кроме того, они не могут функционировать при отсутствии электроэнергии. Достоинства можно выделить следующие:

  1. Возможность точной регулировки температуры горячей воды на выходе из котла.
  2. Повышенная скорость нагрева, благодаря чему сокращен промежуток времени между открытием вентиля горячей воды и ее поступлением потребителю.
  3. Вторичный нагреватель служит дольше, чем битермический теплообменник.

Котлы с проточным нагревателем и накопительным встроенным бойлером

Агрегат сконструирован таким образом, чтобы вторичный нагреватель для ГВС работал в паузах между нагревом теплоносителя и горячая вода накапливалась в бойлере. То есть, при достижении теплоносителем установленной температуры горелка не отключается, а работает на нагрев воды для ГВС. При этом трехходовой клапан переключает поток теплоносителя, как и в обычном проточном отопителе. Оба контура работают поочередно в оптимальном режиме, а нагретая вода из бойлера моментально поступает потребителям. Из трех перечисленных типов установок это самый экономичный двухконтурный котел.

Заданную температуру теплоносителя и воды в накопительной емкости поддерживает автоматика, которую можно запрограммировать на ближайшие 7 дней. Тогда агрегат будет готовить воду для ГВС необходимой температуры к заданному времени. Недостаток таких газовых котлов – высокая стоимость, она оправдана повышенным комфортом при эксплуатации и экономичностью.

Общим недостатком для всех двухконтурных агрегатов считается восприимчивость теплообменников к оседанию на рабочих поверхностях накипи.

Для долговечной работыдвухконтурных газовых котловнастоятельно рекомендуется организовать очистку холодной воды, идущей на ГВС и подпитку системы отопления.

Для этого на входе в агрегат холодной воды и теплоносителя из обратного трубопровода следует устанавливать сетчатые фильтры – грязевики. Поэтому, перед тем как подключить двухконтурный газовый котел, необходимо приобрести такой комплект:

  • 2 фильтра сетчатых;
  • 4 шаровых крана для воды;
  • 1 шаровой кран для газа;
  • 5 соединений с накидной гайкой (американка);
  • 2 отвода 90º.

Устройство двухконтурного газового котлаТиповая схема, по которой осуществляют подключение двухконтурного газового котла к системе отопления, газовой магистрали и водопроводу, представлена ниже. Набор элементов в ней указан схематично, правильный способ установки грязевика – в горизонтальном положении, резьбовой пробкой книзу. При вертикальной установке фильтр не будет выполнять своих функций.

Заключение

Водогрейные газовые установки с дополнительным контуром могут хорошо работать в одноэтажных домах небольшой площади, где проживает 2–3 человека и отсутствует повышенный водоразбор ГВС. В иных случаях производительности агрегата, даже оборудованного накопительной емкостью, может быть недостаточно. Тогда лучше приобретать выносной бойлер косвенного нагрева, не затрачивая лишних средств на двухконтурный котел.

Рекомендуем:

Устройство двухконтурного газового котла Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство Устройство двухконтурного газового котла Как правильно выбрать двухконтурный газовый котел Устройство двухконтурного газового котла Принцип работы двухконтурного газового котла

Принцип работы двухконтурного газового котла, комплектация и виды

Двухконтурный газовый котел – это устройство, которое обеспечивает теплоносителем 2 контура, а именно отопительный контур и горячее водоснабжение (рис. 1). Принцип работы двухконтурного газового котла должен знать каждый, кто имеет в доме такое оборудование. Следует отметить основные функции этого устройства:

  • Обеспечение системы отопления теплоносителем и дальнейшее поддержание температуры в системе;
  • Горячее водоснабжение, то есть обеспечение дома горячей водой для бытовых нужд.

Устройство двухконтурного газового котлаРис. 1 Работа двухконтурной системы

Принцип работы

Двухконтурный котел нагревает теплоноситель в теплообменнике. Весь отопительный процесс работает благодаря термостату, который запускает двухконтурный котел, если температура теплоносителя снижается до определенного уровня. Когда термостат запускается, то дает команду и циркуляционному насосу. Насос в свою очередь также начинает функционировать и производит движение теплоносителя в обратном трубопроводе. В результате этого теплоноситель, который нагревается в теплообменнике, начинает циркулировать по системе.

После запуска газовый прибор начинает работу на низкой мощности, но в процессе нагревания она увеличивается до максимальной. Но в случае, когда установлен режим работы, то котел производит нагревание до нужной температуры. Этот процесс контролируется автоматикой, при очень быстром нагревании она отключает котел, то есть перекрывает подачу газа в горелку.

Устройство двухконтурного газового котлаРис. 2 Настенный двухконтурный котел

Теплообменник нагревается посредством выделяемой тепловой энергии от сжигания газа. Таким образом, камера сгорания с горелкой находится снизу, а уже над ней расположен теплообменник.

Когда теплоноситель в системе отопления достиг заданного температурного режима, горелка постепенно затухает, а потом газ и вовсе не поступает. Далее двухконтурный газовый котел находится в режиме ожидания, до новой команды термостата.

Что касается второй функции двухконтурного агрегата – подача горячей воды, то она осуществляется с помощью трехходового клапана. Он перекрывает путь теплоносителю в систему отопления, при этом вода попадает во вторичный теплообменник, который рассчитан на ГВС. Этот теплообменник находится над первичным. Трехходовой клапан срабатывает во время открытия водопроводного крана, а после его закрытия двухконтурный котел дальше работает на подогрев теплоносителя для радиаторов.

Розжиг газовых котлов может быть двух видов:

  • Электрический – этот вид розжига есть в приборах, которые работают от электричества. Благодаря узлу управления такой розжиг происходит в автоматическом режиме;
  • Пьезорозжиг – этим типом розжига оснащены недорогие котлы, это энергонезависимая система. Розжиг происходит от нажатия кнопки на корпусе. При этом запальник постоянно горит.

Устройство двухконтурного газового котлаРис. 3 Напольный двухконтурный
котел

Работа контура ГВС

Устройство двухконтурного котла заключается в том, что в летнее время его можно использовать как газовую колонку. Как работает двухконтурный газовый котел летом? Котел активируется из режима ожидания после открытия водопроводного крана. Это происходит из-за замыкания реле давления.

Расход воды для этого нужен не более 2,5 литров. В результате команды автоматики происходит розжиг и постепенно увеличивается подача газа. На открытие крана также реагирует трехходовой клапан, перекрывая отопительный контур. Далее из первичного теплообменника вода подается во вторичный, где и нагревается.

После того как вода в теплообменнике нагрелась до нужной температуры, оборудование начинает работать на меньшей мощности и просто регулирует плавное нагревание. Газовая горелка активируется, если температура понизилась на 1 градус.

Конденсационные и конвекционные приборы

Двухконтурные газовые котлы могут работать по двум принципам:

Принцип работы газового конвекционного агрегата заключается в выделении пара от сгорания газа, который в дальнейшем выводится через систему отвода продуктов сгорания. А вот конденсационные модели работают иначе. Они имеют дополнительную камеру сгорания, в которую поступают отработанные пары от горения топлива. Там они еще подогреваются до определенной температуры, а далее нагревают вторичный теплообменник. Вторичный теплообменник предназначен для контура горячего водоснабжения.

Что касается, конвекционного принципа работы котла то он проще и легче в управлении. Так как пар выходит в дымоход, то конденсат не образуется внутри, а значит и минимальные шансы образования коррозии. Конденсационные котлы имеют показатель КПД выше, так как есть в комплектации дополнительная камера сгорания.

Конструкция двухконтурного прибора

Устройство двухконтурного газового котла (рис. 4) заключается в трех основных узлах, которые есть во всех видах прибора:

Также неизменной частью газового отопительного агрегата является корпус со слоем теплоизоляции.

Устройство двухконтурного газового котлаРис. 4 Конструкция двухконтурного газового котла

Газовая горелка – это конструкция с перфорацией вдоль всего корпуса, а внутри находятся форсунки. Форсунки подают и распределяют газ, для равномерного пламени. Горелка может быть нескольких видов:

  • Одноступенчатая – эта горелка устроена, так что ее нельзя регулировать, она работает в одном режиме;
  • Двухступенчатая – это устройство имеет 2 позиции регулировки мощности;
  • Модулированная – мощность такой горелки можно регулировать, за счет этого котлы экономнее расходуют топливо.

Теплообменник. В двухконтурных газовых приборах есть 2 теплообменника:

  • Первичный – в нем нагревается теплоноситель для отопительного контура. Изготавливается из стали или чугуна;
  • Вторичный – это теплообменник, в котором нагревается вода для контура горячего водоснабжения. На него обычно влияет температура несколько меньше чем на первичный, поэтому он может быть изготовленным из таких материалов как медь, нержавеющая сталь и т.д.

Устройство двухконтурного газового котлаРис. 5 Первичный теплообменник для
двухконтурного газового прибора

Автоматика – это узел, который управляет работой газового устройства. Он включает электронную схему и систему датчиков. Датчики подают показания работы двухконтурного котла в электронную схему, которая задает режим функционирования либо же отключает прибор.

Циркуляционный насос – это устройство нужно для системы отопления с принудительной циркуляцией. Это комплектующая деталь для энергозависимой системы. Такой насос обеспечивает нужный показатель давления.

Система отведения продуктов горения может быть с:

  • естественной тягой. В этом случае продукты горения выводятся в дымоходную трубу, которая должна возвышаться над крышей минимум на 1 метр;
  • принудительной тягой. Котлы с такой системой имеют в конструкции вентилятор для вывода продуктов горения в коаксиальный дымоход (труба в трубе). Такие котлы называют турбированными.

Расширительный бак. Когда теплоноситель нагревается до высокой температуры, то он расширяется, и его излишки временно попадают в расширительный бак. Объем бака может быть разным, это зависит от объема теплоносителя в системе и мощности котла.

Камера сгорания выглядит как емкость из металла с теплоизоляцией. Именно над ней находится первичный теплообменник, а на ее дне расположена горелка. Камера сгорания газового устройства может быть:

Газовый двухконтурный прибор с открытой камерой – это устройство, которое может быть энергонезависимым, так как воздух для горения он берет прямо из помещения, в котором установлен. Рекомендуется устанавливать такие агрегаты в отдельно отведенных помещениях – котельных. Они должны быть устроены по всем правилам, а именно иметь хорошую вентиляцию и окно. Если двухконтурному котлу с открытой камерой горения не хватает воздуха, он будет выделять углекислый газ.

Газовый двухконтурный прибор с закрытой камерой – это устройство, которое воздух для горения берет с улицы через коаксиальный дымоход. Принцип коаксиальной системы отведения газов заключается в ее особенной конструкции – «труба в трубе» (рис. 6). То есть труба с меньшим диаметром находится в трубе большего диаметра. Через маленькую трубу выходят продукты горения, а через большую происходит забор воздуха в газовый котел. Преимуществом коаксиального дымохода является то, что его можно устанавливать как горизонтально, так и вертикально.

Устройство двухконтурного газового котлаРис. 6 Труба для коаксиального дымохода (труба в трубе)

Энергозависимые и энергонезависимые котлы

Принцип работы двухконтурного газового котла энергозависимого типа практически не отличается от энергонезависимых котлов. Они функционируют благодаря комплектующим, которые работают от электричества. Это циркуляционный насос, автоматика (полная регулировка роботы агрегата), вентилятор для отвода продуктов горения. В работе энергозависимых двухконтурных агрегатов есть такие недостатки:

  • такое оборудование чувствительно к перепадам напряжения в сети, поэтому нужно дополнительно приобрести стабилизатор напряжения;
  • если возникнут, какие либо аварии на линии электросети и света не станет, то котел не будет функционировать. На этот случай нужно обзавестись генератором или же блоком бесперебойного питания.

В энергонезависимых моделях котлов теплоноситель циркулирует естественным образом, по принципу конвекции. Для нормальной работы такого агрегата трубы в системе отопления должны быть большего диаметра. А также в этом случае расширительный бак должен быть открытым. Также для хорошей циркуляции трубопровод системы отопления проектируется под наклоном. Система отвода продуктов горения работает по принципу естественной тяги. Для этого устанавливается дымоходная труба, которая должна быть не менее 4 метров в высоту.

Энергонезависимым приборам нужно постоянное поступление воздуха, так как они оборудованы открытой камерой горения. А значит, в помещение должно происходить регулярное проветривание. Но конечно, несомненным преимуществом этого двухконтурного котла является то, что отсутствие электроэнергии никак не влияет на его работу.

Устройство двухконтурного газового котла Газовый котел Бакси: неисправности и их устранение

Источники: http://1poteply.ru/kotly/princip-raboty-dvuxkonturnogo-gazovogo-kotla.html, http://cotlix.com/opisanie-raboty-dvuxkonturnogo-gazovogo-kotla, http://kotlomaniya.ru/gazovye/princip-raboty-dvuhkonturnogo-gazovogo-kotla.html

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here