Принцип действия, устройство и разновидности газовых котлов

Для отопления жилых помещений (квартир, загородных домов) устанавливают систему радиаторов, по которым циркулирует горячая вода или нагретый воздух из распределительного котла. Одним из наиболее дешевых видов топлива, необходимого для работы данного устройства, является газ. Поэтому в данной статье речь пойдет именно о газовых котлах отопления и их устройстве.

Оглавление:

Принцип действия

Принцип действия устройства заключается в нагреве воды посредством тепловой энергии, образующейся при горении природного газа (пропан-бутана, метана):

  • Газ под высоким давлением проходит через форсунки в горелку, на электрод розжига которой автоматически подается искра, и возгорается.
  • Пламя и продукты сгорания, смешиваясь с воздухом, нагревают теплообменник и находящуюся внутри него холодную воду.
  • Горячая жидкость циркулирует по системе отопления за счет конвекции или принудительно, с помощью специального насоса.
  • В случае увеличения температуры воды, свыше указанного уровня, термодатчик перекрывает клапан подачи топлива. Так само – если температура понизилась, термопара открывает клапан, и горелка автоматически разжигается. В устаревших моделях котлов регулировку осуществляют вручную.

Продукты сгорания газа, отдав часть своей тепловой энергии жидкости, выходят наружу через дымоход.

к оглавлению ↑

Разновидности

В зависимости от функциональных возможностей газовые котлы могут быть одноконтурными и двухконтурными. По месту размещения агрегаты классифицируют на напольные устройства (размещают на специальной платформе или на полу) и настенные (установку выполняют непосредственно на стену или в специальную раму).

По функциональности

Одноконтурные

В теплообменнике агрегата проходит один контур с водой. Газовый котел производит тепло, необходимое для нагрева жидкости для системы отопления. Достоинства одноконтурных агрегатов:

  1. оснащены автоматической системой безопасности;
  2. экономичность – существует возможность настройки приемлемого режима расхода газа, работы котла;
  3. разнообразие вариантов крепления – напольные, настенные конструкции;
  4. длительный срок эксплуатации, высокая надежность, простота управления;
  5. на базе котлов создают каскадную систему отопления с разводкой по нескольким помещениям.

Одноконтурные устройства обладают невысокой стоимостью, по сравнению с двухконтурными моделями. Если в доме необходимо оборудовать горячее водоснабжение котел может нагреть жидкость только при дополнительном подключении бойлера.

к оглавлению ↑

Двухконтурные

Двухконтурные котлы осуществляют нагрев воды для системы отопления и горячего водоснабжения. Приборы оснащены бойлером косвенного нагрева.

В конструкции котлов предусмотрен битермический (совмещенный: во внутренней трубке находится жидкость для горячего водоснабжения, во внешней – для отопления) или раздельный теплообменник (первичный и вторичный).

Достоинства:

  1. компактные размеры, что обеспечивает возможность установки в маленьких квартирах, домах;
  2. простота в эксплуатации;
  3. двухконтурный агрегат не чувствителен к образованию солевых отложений, накипи и изменению напора воды;
  4. прибор обладает высокой мощностью, что делает целесообразным его использование в помещениях с большой площадью.
к оглавлению ↑

По способу установки

Настенный

Данный тип приборов отопления обладает компактными размерами и небольшим весом, что позволяет устанавливать их в небольших помещениях (площадью до 200 м2).

Все конструктивные элементы котла доступны для профилактического осмотра и ремонта – в случае неисправности прибора просто демонтируют лицевую панель. Также к достоинствам моделей относят:

  • невысокую стоимость;
  • эргономичный дизайн – на коробе настенных котлов, как правило, отсутствуют острые углы, форма – обтекаемая;
  • на некоторых моделях возможно применение коаксиальной трубы, что значительно упрощает обустройство отопления в доме и не требует затрат времени и средств на строительство дымохода;
  • если необходимо отопление только в одной комнате, с помощью запорной арматуры сокращают контур, и система автоматически подстраивается под новые параметры.
Важно. Настенные агрегаты способны работать в условиях пониженного давления газа в трубопроводе.
к оглавлению ↑

Напольный

Достоинства газовых котлов, устанавливаемых на пол:

  • высокая производительность, максимальная теплоотдача;
  • оснащенность средствами контроля работы агрегата, безопасность в эксплуатации;
  • большинство моделей оборудовано встроенной системой диагностики неисправностей, поэтому котлы просты в обслуживании;
  • низкий уровень шума во время работы;
  • длительный срок службы.

Напольные агрегаты походят для обогрева как небольших помещений, так и сооружений больших размеров.

к оглавлению ↑

По типу камеры сгорания

В зависимости от способа подачи воздуха в зону горения газа, котлы бывают с открытой или закрытой камерой.

Открытая

Процесс горения возможен только при наличии кислорода. В отопительных установках с открытым типом камеры забор воздуха происходит непосредственно из помещения, в котором установлен котел, выход отработанных газов – через дымоход, выходящий в окно или на крышу.

Тяга образуется в дымоходе вследствие разницы температур, плотности горячих продуктов горения и холодного воздуха Преимущества агрегатов с открытой камерой:

  1. незначительный уровень шума во время работы, вследствие отсутствия вентилятора принудительной подачи воздуха;
  2. простота обслуживания и упрощенный монтаж агрегата (канал воздуховода не нужен, за пределы здания выводят только трубу дымохода);
  3. возможность работы в случае отсутствия электричества;
  4. стоимость устройств ниже, чем у котлов с закрытым типом камеры.

Агрегаты подходят для использования в больших помещениях, оборудованных дымоотводом (с длиной не менее 4 м).

к оглавлению ↑

Закрытая

Подача кислорода к горелке и выход продуктов сгорания осуществляется принудительно, с помощью вентилятора, по коаксиальному дымоходу – конструкции «труба в трубе» (по трубе меньшего диаметра отработанный газ выходит на улицу, по большей трубе свежий воздух поступает извне).Забор воздуха возможен непосредственно из помещения, в котором стоит котел, и с улицы.

Преимущества агрегатов с закрытой камерой:

  1. безопасность и экологичность – газ сжигается практически полностью, что значительно снижает количество вредных выбросов в атмосферу;
  2. высокая производительность оборудования;
  3. при обустройстве системы подачи воздуха фильтрующими элементами вероятность «замусоривания» форсунок горелки и камеры остатками продуктов горения отсутствует.

Котлы с закрытым типом камеры подходят для поквартирного отопления, но оборудование энергозависимо – при отключении электричества происходит остановка вентилятора.

к оглавлению ↑

Конструкция

Стандартные модели представляют собой устройства, оснащенные газовой горелкой, теплообменником, расширительным баком, циркуляционным насосом и специальным каналом для отведения отработанных газов.Отдельные виды котлов оборудованы турбинами.

Устройство горелки

В прямоугольный центральный узел котла подается газ и первичный воздух, образующие газо-воздушную смесь.Полученная масса выходит через форсунки в камеру сгорания, где происходит ее насыщение вторичным воздухом и возгорание посредством электро- или пьезоподжига.

Во избежание утечек тепла и перегрева корпуса котла, камера закрыта специальными асбестовыми пластинами и крышками.

Функции горелки:

  • обеспечение смешивания газа и воздуха в оптимальных пропорциях;
  • равномерное воспламенение и стабильное, равномерное горение.

В зависимости от типа камеры газовые горелки бывают:

  • Атмосферные – применяют в системах с открытой камерой. Данный тип имеет низкий уровень пожаробезопасности и характеризуется способностью снижать производительность котла.
  • Дутьевые – обеспечивающий горение кислород подается принудительно через коаксиальный дымоход, благодаря чему нет непосредственного контакта с холодным воздухом извне, и коэффициент полезного действия отопительного агрегата высокий. Дутьевыми горелками оборудуют котлы с закрытыми камерами.

По конструктивным особенностям устройства делятся на:

  1. Вихревые (форсунки имеют круглые отверстия).
  2. Прямоточные (форсунки имеют вид узкой щели круглого или прямоугольного сечения).

    Конструкция этого вида включает узлы:

    • двигатель;
    • вентилятор;
    • редуктор;
    • реле давления воздуха;
    • смеситель топлива;
    • блок автоматического управления.
к оглавлению ↑

Как работает теплообменник?

В одноконтурных котлах устройство представляет собой изогнутую трубу из нержавеющей стали или меди, расположенную в одной плоскости. Во избежание коррозии металла, теплообменник снаружи покрыт защитным слоем краски. Узел расположен над газовой горелкой.

Принцип работы: передача тепловой энергии, образующейся при сгорании газа, жидкости в трубе теплообменника. Аналогично устроен первичный конструктивный элемент в двухконтурных котлах.

Вторичное устройство (обеспечение горячего водоснабжения) состоит из соединенных между собой пластин из нержавеющей стали.

Принцип действия: после нагрева теплоносителя в первичном узле, жидкость спускается на вторичный элемент для приготовления горячей воды. Мощность данного устройства зависит от количества пластин.

к оглавлению ↑

Когда использовать циркуляционный насос?

Конструктивный элемент предназначен для принудительной, быстрой разгонки теплоносителя по коммуникациям системы отопления, вследствие чего жидкость возвращается обратно в котел теплой. Нагрев воды в котле происходит до определенной температуры, поэтому следующий цикл подогрева теплоносителя будет значительно короче. Таким образом, циркулярный насос позволяет снизить расход топлива и повысить производительность котла.

Без данного устройства можно обойтись в том случае, если площадь помещения меньше 100 м 2 . В домах, где отопительная система состоит из труб большого диаметра, насос необходим, также принудительная подача воды требуется для обогрева больших площадей – более 150 м2, так как естественная конвекция не обеспечивает равномерный прогрев всех приборов отопления.

Внимание. Если модель газового прибора уже оснащена насосом, дополнительная установка этого устройства не нужна.
к оглавлению ↑

Принцип работы расширительного бака

Во время эксплуатации в системе отопления нередко возникают воздушные пробки – жидкость, проходя по трубам, охлаждается и сжимается; в контур отопления проникает воздух, и циркуляция теплоносителя становится невозможной.

Решение проблемы – регулярное спускание воздуха с последующим добавлением воды в систему.

Данное решение затратное, поскольку происходит увеличение цикла работы котла при нагреве холодной жидкости.

Для временного содержания избытка воды, который возникает вследствие увеличения объема горячего теплоносителя, предназначен расширительный бак, подключаемый к системе одной трубой.

После охлаждения (и, как следствие, уменьшения объема теплоносителя) вода из резервуара поступает обратно в систему. Расширительная емкость состоит из двух частей, разделенных эластичной мембраной:

  1. одна подключена к системе отопления (объем должен составлять не менее 10 % всего количества воды, находящейся в системе);
  2. другая содержит воздух под высоким давлением.
Внимание. Перед монтажом устройства важно выяснить данные, касающиеся длины труб и вместимости инженерных коммуникаций отопления.
к оглавлению ↑

Нужна ли турбина?

Конструктивный узел способствует повышению производительности отопительного агрегата за счет принудительного отведения отработанных газов. Скорость вращения лопастей турбины можно регулировать, что делает ее установку целесообразной в помещениях, где бывают случаи перепадов давления в подводящем газопроводе.

В котлах с открытым типом камеры сгорания также устанавливают нагнетающее устройство, если в доме оборудована недостаточно качественная вентиляция. С помощью регулировки вращения турбины получают оптимальное соотношение газа и кислорода в смеси, которая поступает на горелку: масса полностью сжигается, выделяя максимальное количество тепловой энергии.

к оглавлению ↑

Необходимость в дымоходе

Отопительные приборы с открытой камерой сгорания работают по принципу естественной тяги, качество которой напрямую зависит от длины дымохода и показателей температуры, влажности и атмосферного давления окружающей среды.

Также в помещении, где находится котел, должна быть хорошая вентиляция – в противном случае может произойти накапливание продуктов горения (угарного газа).

Вещество попадает в организм человека и образует, взаимодействуя с молекулами гемоглобина, карбоксигемоглобин. Данное соединение препятствует насыщению кислородом органов человека.

В случае сильного отравления угарным газом возможен летальный исход, поэтому при обустройстве системы отопления и установке газового котла следует обращать пристальное внимание на правильное проектирование и монтаж дымохода.

Принципиального отличия в эффективности различных видов котлов нет. Выбирать оборудование следует, исходя из необходимой мощности агрегата, наличия места для его установки, конструктивных особенностей (количество контуров), удобства монтажа и возможности обустройства дымохода.

Нет комментариев

Добавить комментарий