Наличие горячей воды в доме такая же необходимость современной реальности, как и отопление. Но, согласитесь, что затраты на подогрев воды электрическим водонагревателем наносят существенный урон бюджету. И каким бы объемным не был его бак, на большую семью горячей воды не хватает.
Если вы планируете отапливать дом газом проблема решается просто. Принцип работы двухконтурного газового котла позволяет получать нагретый теплоноситель и горячую воду без установки дополнительного оборудования.
Устройство прибора с двумя контурами
Внешне котел ничем не отличается от одноконтурного отопительного. В нем нет никакого накопительного бака для постоянного подогрева воды. В его конструкции такая же горелка в камере открытого или закрытого горения. Для поступления воздуха в камеру закрытого горения устанавливается вентилятор.
Движение теплоносителя в системе обеспечивает циркуляционный насос. Вода в системы поступает через кран подкачки, отработанные газы удаляются через простой или коаксиальный дымоход.
В конструкции оборудования только два отличия. Первое, это два отдельных теплообменника. На первичном нагревается теплоноситель, а на вторичном горячая вода. Второе отличие — трехходовой клапан, переключающий подачу воды на первичный или вторичный теплообменник.
Управляет процессом автоматика, на основе данных, получаемых с датчиков и контрольных приборов.
Виды горелок
В газовом оборудовании используется четыре вида горелок.
Атмосферные — представляющие собой простую трубку с отверстиями, в которую поступает газ. Устанавливаются на котлы малой мощности и используются в камерах открытого сгорания.
Надувные — устанавливаются в котлах большой мощности. А В настенных котлах с камерой закрытого горения. Воздух подкачивается с помощью вентилятора.
Диффузные и комбинированные — используются в мощных промышленных котлах.
В котлах бытового назначения используются горелки только двух первых типов. Режим работы может быть различным. Одноуровневый, при котором доступны только две операции включить и остановить. Двухуровневый режим с возможностью использовать две схемы работы (с полной и половинной мощностью). Модулируемый — с плавной регулировкой мощности.
При этом режиме расход газа получается самый экономичный. Все настройки выполняются с учетом изменения температуры окружающей среды.
Виды теплообменников
Теплообменник в котле по форме напоминает змеевик. Проходя по нему вода нагревается от нагретых газов, поднимающихся над горелкой. Устройство простое, но работает безотказно.
В некоторых моделях газовых котлов используется сдвоенный теплообменник. По форме и устройству он не отличается. Увеличена только площадь нагрева.
Более сложные по конструкции битермические теплообменники пока не получили широкого распространения. Возможно, из-за сложности в обслуживании и достаточно высокой цены, а может из-за незначительного увеличения эффективности нагрева. По сути это два теплообменника разного диаметра. В одном из них вода нагревается напрямую, а во втором за счет высокой температуры теплоносителя в первом.
Особенности и принципы работы двухконтурного газового котла
Одним из наиболее популярных типов базового отопительного оборудования считаются двухконтурные газовые котлы. Они имеют относительно небольшие габариты, просты в эксплуатации и универсальны – без проблем справляются с основной функцией, выступают надежным источником горячего водоснабжения. Двухконтурные газовые системы экономят средства и полезную площадь в небольших частных домах, поскольку владельцу такого оборудования не нужно приобретать два отдельных прибора (водонагреватель и котел).
Базовое устройство оборудования
Двухконтурные котлы, работающие от газа, имеют достаточно сложное строение. Отдельные его модули отвечают за нагрев теплового носителя, циркуляцию носителя в системе, а также синхронизированное переключение на контур горячего водоснабжения. Базовые компоненты:
- Горелка. Располагается в камере сгорания закрытого или открытого типа. Представляет собой основу любого котла, поскольку напрямую отвечает за нагрев теплового носителя и фактическую выработку энергии, от которой работают контуры. Современные двухконтурные газовые агрегаты снабжаются горелкой с системой модуляции пламени – этот электронный модуль позволяет задавать и поддерживать выбранный температурный режим в режиме реального времени на постоянной основе.
- Циркуляционный насос. Устройство осуществляет принудительное перемещение теплового носителя под давлением по всей системе отопления. Современные качественные насосы практически бесшумны и не создают звукового дискомфорта даже в небольших частных домах.
- Камера сгорания. Локализация размещения горелки. Бывает открытой и закрытой. Первый вариант более простой и предопределяет самостоятельный выход продуктов сгорания, а также приток свежих воздушных масс. Второй обязательно снабжается мощными вентиляционными модулями принудительного нагнетания воздуха и вывода сгоревшей газовой продукции.
- Трехходовой клапан. Предназначен для точной регуляции теплового потока и его распределения между контуром отопления и генератором горячей воды.
- Базовый тепловой обменник. Конструкционно располагается над горелкой и проходит через камеру сгорания. Внутри его производится непосредственный нагрев теплового носителя.
- Вторичный тепловой обменник. Необходим для подготовки рабочей жидкости для горячего водоснабжения.
- Аппаратно-электронная автоматика. Представляет собой ряд компонентов, синхронизированных в рамках единого модуля. Входными данными для неё выступают показания с сенсоров и термостатов. Базовый алгоритм определяет количественную нехватку тепловой энергии для обеспечения заданного рабочего режима, после чего активирует газовую арматуру. Жидкий теплоноситель, присутствующий в тепловом обменнике, нагревается до необходимого значения, после чего перегоняется циркуляционными насосом в отопительный контур. Аппаратно-электронная автоматика функционирует в режиме реального времени, параллельно отвечает за фиксацию параметров работы оборудования, выполняет включение, выключение и регулировку всех узлов двухконтурного газового котла.
- Патрубки. Функциональные компоненты, расположенные в нижней части корпуса оборудования. Предназначены для подключения к оборудованию труб с водой, газовых и отопительных линий.
Одним из популярных видов двухконтурных газовых котлов являются модели со сдвоенным тепловым обменником. Несмотря на отличающуюся от классического оборудования компоновку, принцип работы такой техники абсолютно идентичен.
Двухконтурные котлы, работающие на газе – достаточно сложное оборудование, включающее в себя помимо стандартных компонентов также расширительный бак, интегрированный циркуляционный насос и группы безопасности.
Принцип работы агрегата
Подавляющее большинство моделей двухконтурных газовых котлов имеет два основных режима работы:
- Обогрев;
- Генерация горячей воды.
Параллельная работа сразу в двух режимах одновременно невозможно из-за конструкционных особенностей оборудования и принципов экономичности. Соответственно необходимое распределение энергии через тепловой носитель осуществляется с помощью трехходового клапана.
Режим отопления
Стандартный режим обогрева без подогрева воды идентичен функционированию классического проточного нагревателя. После включения горелки, последняя работает достаточно долго, подогревая носитель в отопительном контуре. При достижении выставленной температуры подача газа останавливается и возобновляется на непродолжительный период времени в рамках алгоритма поддержки климатических показателей.
Непосредственная работа газовой горелки в котлах двухконтурного типа зависит не только от основного оборудования, но и внешней погодозависимой автоматики, на основании показаний которой корректируется процесс подогрева с учетом температур снаружи помещения.
Выделяемое горелкой тепло нагревает носитель, принудительно движущийся по системе отопления благодаря циркуляционному насосу. При этом трехходовой клапан при бездействии модуля горячего водоснабжения свободно пропускает тепловой носитель через базовый обменник. Такая простая схема изменяется в случае активации режима подачи горячей воды.
Режим горячего водоснабжения
При открытии пользователем крана с горячей водой включается соответствующий контур водоснабжения. Ток жидкости приводит к активации работы трехходового клапана, временно отключающего функционирование отопительной системы. Автоматика при необходимости зажигает горелку для нагрева, а в краны поступает горячая вода.
Трехходовой клапан перенаправляет некоторое дозированное количество горячего теплового носителя во вторичный тепловой обменник, разогревающий проходящую через него воду – задействуется малый круг циркуляции. Такой принцип работы с точки зрения термодинамики не является оптимальным, однако полностью решает поставленную задачу. Более того, двухконтурные котлы, имеющие раздельные тепловые обменники, очень надежны при необходимости ремонтопригодны. Альтернатива данному типу систем – агрегаты с комбинированной схемой.
Специфика газовых котлов с комбинированной схемой тепловых обменников
- Максимально простая конструкция;
- Хорошая производительность;
- Сложность в ремонте и обслуживании;
- Высокие риски образования накипи.
Несмотря на очевидные преимущества, у котлов с комбинированной схемой есть и много недостатков, поэтому большую популярность приобрело оборудование с раздельными тепловыми обменниками.
При очень длительном использовании горячего водоснабжения в рамках работы газовых двухконтурных котлов основное движение теплового носителя в системе отопления прекращается, что может привести к нарушению теплового баланса в доме!
При закрытии крана с горячей водой клапан сбрасывается, после чего восстанавливается принудительный ток носителя в системе отопления. Соответствующий компонент вновь находится в режиме ожидания до очередного включения горячего водоснабжения.
Для того чтобы минимизировать риски нарушения теплового баланса в помещениях из-за слишком интенсивного использования горячей воды, необходимо ориентировочно просчитать потенциальную нагрузку на горячее водоснабжения и подобрать нужный котел. Отдельные модели двухконтурных газовых котлов могут производить до 12-17 литров горячей воды (40 градусов) в минуту без вреда основной функции (отопления).
Принцип работы двухконтурного газового котла отопления и особенности его подключения
Все вопросы организации автономного теплоснабжения и подготовки горячей воды решаются приобретением одного котла, способного обслужить обе системы. Не зная принцип работы двухконтурного газового котла отопления, было бы нелогичного не только совершать покупку, но и эксплуатировать агрегат. Согласны?
Мы расскажем о схеме работы отопительного прибора, рассмотрим все его слабые и сильные стороны. Понимая основу действия оборудования, можно без труда пользоваться всеми его преимуществами. А в случае необходимости получится вовремя выявить сбои в работе, понять и устранить причины их происхождения.
Устройство котла для обслуживания двух контуров
Двухконтурный газовый генератор тепла отличается от одноконтурного аналога тем, что вместо одного теплообменника, имеет два, именуют их в технической терминологии первичным и вторичным.
Первый, т.е. первичный теплообменник, расположен непосредственно в зоне горения пламени. Его задача заключается в нагреве теплоносителя для функционирования отопительной сети. Вторичный теплообменник отвечает за работу ГВС.
Стабильная работа отопительного прибора возможно при слаженной работе всех его составляющих. Информация об основных функциональных узлах поможет понять принцип работы оборудования
В конструкцию любого двухконтурного агрегата входят следующие стандартные элементы:
- Камера сгорания с горелочным блоком;
- Теплообменники;
- Устройства управления и защиты оборудования.
Чтобы разобраться в особенностях устройства газовых котлов двухконтурной разновидности, остановимся подробно на каждом из его конструктивных элементов.
Виды газовых горелок для двухконтурных котлов
Горелка газового котла отвечает за получение достаточного объема тепла, необходимого для функционирования отопления и контура поставки горячей воды. Тепловая энергия получается за счет сжигания топлива. Помещают горелку в камеру сгорания, в которую кроме газа нагнетается воздух. Он нужен для процесса горения.
В зависимости от рабочих режимов горелки можно классифицировать по следующим видам:
- Одноуровневая горелка. Агрегат с подобной горелкой может работать всего в двух режимах – «Стоп» и «Пуск». Подобные котлы, несмотря на низкую экономичность и сниженный ресурс эксплуатации пользуются популярностью благодаря простоте конструкции и невысокой стоимости.
- Двухуровневая горелка. Отопительный прибор с такой горелкой может работать на полной и половинной мощности. Его преимущества ощутимы в теплое время года, когда для подогрева не слишком холодной воды нет необходимости эксплуатировать прибор на полной мощности.
- Модулируемая горелка. Умная система котла с подобной горелкой позволяет производить настройку и регулировку мощности. Такой котел характеризуется высоким сроком службы и экономичностью, но при этом и стоит на порядок выше агрегатов с одноуровневыми и двухуровневыми горелками.
Горелки делятся на конструкции открытого и закрытого типа. При открытом виде горелки воздух, необходимый для сжигания топлива, поступает непосредственно из помещения, в котором находится котел. Для отведения продуктов сгорания необходим дымоход, который должен обеспечивать достаточную естественную тягу.
Атмосферные отопительные агрегаты оборудуют, как правило, обычной металлической трубой, турбинированные — коаксиальным дымоходом. В зависимости от технических условий помещения дымовой канал ставят вертикально или сооружают под углом. Угловые варианты выводят через стену на улицу или подключают к общественной дымоотводной шахте.
Газовая горелка является основным элементом двухконтурного газового котла, она отвечает за сжигание топлива и получение тепловой энергии в необходимом количестве
Турбинированные котлы оборудованы закрытыми камерами сгорания, в которые воздух не может поступать самопроизвольно. Они безопасней и надежней в эксплуатации, но дороже и сложнее в работе. Котлам с закрытыми горелками кроме дымоотвода нужен канал, по которому в камеру подается требующийся для горения кислород.
Потому и оборудуют турбинированные котлы коаксиальными трубами, ведь помимо вывода дыма они еще и втягивают с улицы свежий воздушный поток. Бывает, что для нормальной работы к закрытой камере сгорания подсоединяют два коаксиальных дымохода. Вдобавок всю конструкцию дополняют трубой для подачи воздуха.
Все подобные модели котлов оборудованы вентиляторами, обеспечивающими движение дыма, многоуровневыми системами защиты, автоматикой. Для работы перечисленных приборов и систем нужна электроэнергия. Их минусом считается энергозависимость, увеличивающая эксплуатационные расходы.
Разновидности теплообменников газовых агрегатов
Если с помощью горелки производится сжигание топлива с целью получения тепла, то теплообменник обеспечивает получение этого тепла для дальнейшей передачи воде. Как уже упоминалось, в конструкции двухконтурника присутствуют первичный и вторичный теплообменники.
Первичный теплообменник располагается непосредственно над горелкой и представляет собой оребренную трубку, изогнутую в виде змейки. Под действием пламени вода в теплообменнике нагревается и движется через трехходовой клапан далее в разводку отопительной системы.
Вторичный теплообменник собой представляет систему волнистых пластин, которые собраны в единый блок с двумя парами отверстий. Каждой паре отверстий отведены свои функции.
Через одну из пар протекает вода из водопровода, а через вторую движется теплоноситель, поступающий в отопительный контур. Подобная система из пластинчатого и трубчатого теплообменников именуется сдвоенной.
Первичный и вторичный теплообменник объединены в одну систему, правильность работы которых обеспечивает специальных трехходовой клапан
Существуют отопительные приборы, в которых вместо сдвоенной системы используется битермический теплообменник сложной конфигурации. Такой теплообменник изготавливают из меди, он представляет собой пару трубок, расположенных одна в другой. По внешней трубке движется теплоноситель, а по внутренней – вода для обеспечения работы ГВС.
Битермический теплообменник нагревателя теплоносителя и воды отличается сложной конфигурацией, когда трубка одного контура помещается в трубку другого контура
Котлы с битермическим теплообменником более сложны в эксплуатации, так как оба теплообменника представлены единым блоком, что затрудняет его очистку от накипи. Но такие отопительные приборы пользуются спросом, так как отличаются малыми габаритными размерами и высокой скоростью нагрева воды.
Автоматика или блок управления котла
Автоматика котла отвечает за безопасную и стабильную работу. Она осуществляет контроль температуры воды в компонентах ГВС, поддерживает температуру теплоносителя в линиях теплоснабжения. Автоматика газового котла не допускает работу отопительного прибора в случае опасных ситуаций.
Агрегат прерывает работу или не включается в таких случаях:
- Сниженное давление в газовой системе;
- Отсутствие тяги;
- Отсутствие или критический перегрев теплоносителя.
Блок управления, контролирующий работу устройств защиты и автоматизации процесса, представлен набором переключателей, микросхем или их комбинацией. Помимо обеспечения безопасности и контроля температурного режима он следит за работой циркуляционного насоса и вентилятора.
Современные газовые котлы отличаются наличием интеллектуального управления, в программном обеспечении которых присутствуют различные режимы эксплуатации.
Принцип работы и специфика
Многие владельцы газового оборудования даже не задумываются о том, как реально работает газовый котел двухконтурного типа. Они ошибочно полагают, что нагрев воды и отопительного контура происходит одновременно. На самом деле все выглядит не так радужно.
Двухконтурный газовый котел не может одновременно работать в двух режимах, обеспечивая работу систем отопления и ГВС. Это и подтверждается наличием в его устройстве трехходового клапана
В нормальном режиме котел постоянно работает лишь для нагрева теплоносителя, циркулирующего в системе. При этом частота включения и интенсивность горения пламени контролируются датчиком температуры. Одновременно с горелкой производится и запуск циркуляционного насоса, если действие отопительной системы не основано на естественной циркуляции теплоносителя.
Пространство в нижней части настенного котла предназначено для подводки газа, подключения холодной воды, а также отводов системы ГВС и отопительного контура
По сути, когда температура теплоносителя достигнет заданной величины, датчик посылает сигнал о снижении активности горелки. До тех пор, пока температура не опустится до заданной величины, котел будет находиться в пассивном режиме. Потом снова поступает команда от датчика автоматике на активизацию клапана подачи топлива.
Схема действия двухконтурного котла
Наличие системы ГВС немного усложняет схему работы газового котла двухконтурного типа. Нагретый горелкой теплоноситель, двигаясь по теплообменнику, обеспечивает нагрев пластинчатого теплообменника, по которому движется вода из водопровода.
Конструктивная схема двухконтурного газового котла с и битермическим и двумя обычными теплообменниками. В первом варианте нет необходимости в использовании двух теплообменников
Одновременное использование двухконтурной модели в режиме отопления и горячего водоснабжения невозможно. При активизации крана горячего водоснабжения благодаря трехходовому термостатическому клапану прекращается циркуляция теплоносителя по магистралям отопления. Котел переходит в режим перемещения воды по контуру с пластинчатым теплообменником, которым производится нагрев воды для бытовых нужд.
При значительном потреблении горячей воды на длительное время может быть парализована работа котла с ориентацией на отопление. Решить проблему можно двумя путями – предусмотреть установку более мощного отопительного прибора или включить в схему обустройства бойлер косвенного нагрева.
При активном использовании системы ГВС возможно установка двухконтурного котла со встроенным бойлером. В этом случае немного увеличивается расход топлива за счет того, что в паузе между циклами работы отопительной системы энергия горелки используется для поддержки температуры воды в дополнительном газовом водонагревателе.
Определенный запас горячей воды во встроенном бойлере позволяет использовать систему ГВС без отключения контура отопления. В результате обе системы работают поочередно, при этом отсутствует фактор перегрева жидкости и продлевается срок жизни теплообменника.
Котел со встроенным штатным бойлером не только обеспечивает достаточный запасной объем горячей воды, но и помогает избежать длительного отключения контура отопления
Встроенный штатный бойлер позволяет в любое время получить горячую воду нужной температуры, запас которой обеспечивается в автоматическом режиме. В то время, как проточной системе ГВС требуется несколько минут для нагрева воды до требуемой температуры.
Типы исполнения газовых котлов на два контура
Особенности работы газового оборудования во многом определяется вариантом исполнения отопительного прибора. Современные котлы выпускаются в двух форм-факторах – напольные и настенные.
При выборе варианта исполнения нужно ориентироваться на размер отапливаемой площади, активность использования системы ГВС. Нужно понимать, что настенные котлы являются более компактными, но при этом имеют гораздо меньшую мощность.
Настенный газовый котел двухконтурного типа отличается компактными размерами и современным дизайном, но эффективен только при отоплении помещений небольшой площади при умеренном потреблении горячей воды
Выбор настенного двухконтурного котла может быть оправданным, если отапливаемая площадь не превышает 200 кв.м, а суммарная производительность системы ГВС не более 14 л/мин.
Малогабаритные размеры настенного котла хоть и кажутся достоинством, на самом деле скрывают в себе много минусов. Компактность достигается за счет использования более тонких трубок теплообменника. Помимо того, что они имеют меньший срок службы, есть вероятность их засорения.
В напольных установках применяются более массивные и надежные чугунные теплообменники. Это не только увеличивает степень надежности работы отопительного прибора, но и продлевает срок его службы.
Достоинства и недостатки двухконтурных приборов
Достоинства двухконтурного отопительного агрегата состоят в следующем:
- Экономичный расход топлива. Направлением для сравнения является использование двухконтурного котла или одноконтурного с бойлером косвенного нагрева.
- Компактные размеры. Подавляющая часть двухконтурных котлов представлена настенными отопительными приборами. Их легко разместить как в подсобных помещениях, так и в малогабаритной кухне.
- Универсальность. Нет необходимости покупать дополнительное оборудование и решать вопросы с его совместимостью с котлом.
В одном агрегате уже удачно объединены в единую автоматизированную систему проточный водонагреватель, отопительный прибор и циркуляционный насос.
Очевидно, что наряду с достоинствами, присутствуют и свои недостатки:
- Невозможность одновременного действия отопления и контура ГВС. В связи с этим значительное потребление горячей воды может стать причиной снижения температуры в доме.
- Ограничения мощности настенных моделей. Компактные настенные котлы из-за минимальных размеров горелки не в состоянии обеспечить требуемый температурный режим при максимальном напоре. Подобный недостаток наблюдается при удаленном размещении точек водозабора.
- Чувствительность к качеству воды. Вторичный пластинчатый теплообменник требователен к качеству потребляемой воды. Наличие примесей становится причиной использования средств снижения ее жесткости, и проведения очистки теплоносителя.
Еще одним критерием оценки двухконтурного котла является его стоимость. Цена двухконтурного отопителя выше цены одноконтурного аналога.
Однако если рассматривать наличие системы ГВС и пути решения вопроса в случае установки одноконтурного котла, то при включении в схему сборки бойлера косвенного нагрева цена двухконтурника будет ниже.
Выводы и полезное видео по теме
С конструктивными составляющими и принципом действия газового нагревательного оборудования ознакомит следующий ролик:
Обвязку двухконтурного газового котла представит автор видео:
Детальное знакомство с особенностями и принципом действия двухконтурных газовых агрегатов дает возможность определить достоинства их эксплуатации. Приобретение таких отопителей поможет сэкономить на покупке дополнительного оборудования, необходимого для организации системы ГВС.
При поломке одного из контуров возможно эксплуатация другого, а замена контура всегда обойдется дешевле ремонта отдельной нагревательной установки. Двухконтурный котел можно использовать и в теплое время года, эксплуатируя его лишь в режиме нагрева воды для бытовых нужд, в чем и заключается удобство и экономичность в сравнении с покупкой отдельных агрегатов.
Расскажите о том, как выбирали двухконтурный котел на газу для обустройства собственного дома/квартиры/дачи. Что для вас стало решающим критерием в выборе? Делитесь, пожалуйста, полезными сведениями по теме, фотоснимками в расположенном ниже блоке, задавайте вопросы.