Принцип работы газовых котлов: полезная информация для владельцев

Газовый котел — основной элемент автономной системы отопления. Оборудование преобразует энергию, полученную в ходе сжигания газа, в тепло. Тепловая энергия далее передается водяному теплоносителю, который циркулирует по трубам отопительной сети.

Основная задача устройства — обеспечение эффективной, надежной, бесперебойной и безопасной работы теплоснабжающей системы в авторежиме без участия пользователя.

Содержание

• Как устроен газовый котел
• Одно- и двухконтурные котлы: принципиальные отличия
• Как устроена газовая горелка
• Принцип работы установки
• Конденсационный котел: отличия, особенности, преимущества
• Дополнительное оснащение
• Правила эксплуатации

Как устроен газовый котел

Котельное оборудование отличается от газовой колонки более сложным устройством и наличием дополнительных комплектующих. Схема устройства и принцип работы газовых котлов различных модификаций почти всегда идентичны.

Газовое оборудование, предназначенное для систем отопления и горячего водоснабжения, обычно состоит из следующих блоков:

Газовые котлы выпускают в напольном и настенном исполнении. Модели, которые монтируют на стену, обычно отличаются компактными габаритами. Напольные устройства часто комплектуются накопительным баком для горячей воды, имеют большие мощность и массу.

Одно- и двухконтурные котлы: принципиальные отличия

Конструкция двухконтурного газового котла включает два теплообменника. Первичный теплообменный аппарат находится в зоне сгорания газового топлива и подогревает отопительный теплоноситель. Вторичный работает на подогрев воды для системы водоснабжения.

Двухконтурный котел в обязательном порядке оснащается трехходовым клапаном. Данный элемент отвечает за направление теплоносителя в нужный контур. При повороте ручки или вентиля на смесителе сантехники клапан направляет горячую воду в контур водоснабжения. Работать синхронно, одновременно в двух режимах, двухконтурный котел не может.

Запуск горелки аппарата на два контура отличается длительным пусковым периодом. Это связано с необходимостью увеличить температуру циркулирующего теплоносителя до рабочих показателей. Приток топлива на горелку прекращается в момент, когда вода в контуре согреется до нужной температуры.

Как устроена газовая горелка

Горелочное устройство газового котла отопления — один из основных элементов установки. Горелки в котлах могут быть:

• одноуровневыми — могут работать только в одном режиме, востребованы благодаря простейшей конструкции и низкой цене, отличаются небольшим сроком эксплуатации;
• двухуровневыми — способны обеспечить работу котельного оборудования в половину мощности и в режиме 100%-ной нагрузки, удобны в эксплуатации, позволяют снизить расходы на эксплуатацию газового котла весной и осенью, когда нет необходимости использовать всю мощность отопительной системы;
• модулируемыми — «умные» горелки, позволяющие настроить мощность отопления в диапазоне от 20 до 100%, обеспечивают максимально эффективную, продолжительную и экономичную эксплуатацию котельного оборудования, стоят на порядок дороже одно- и двухуровневых аналогов.

Камера сгорания, в которой расположена горелка, может быть открытой или закрытой. В установку открытого типа воздух поступает из помещения, где установлено котельное оборудование. В закрытое устройство воздух нагнетается вентилятором из атмосферы через коаксиальный дымоход.

Принцип работы установки

В автономных системах отопления вода циркулирует непрерывно. Остывший теплоноситель снова и снова поступает через обратный трубопровод сети циркуляционным насосом, греется в теплообменнике и вновь подается на контур.

Низкая температура теплоносителя запускает движение электромеханического клапана, выполняющего функцию подачи газа на форсунку и запуск зажигания.

В двухконтурных котлах контур ГВС запускается только при включении горячей воды на одном из смесителей в доме. В летний период, когда отопительный контур отключен, двухконтурный котел функционирует как газовая колонка и отвечает только за подогрев воды для водоснабжения.

Конденсационный котел: отличия, особенности, преимущества

Модели, в которых реализована технология производства тепловой энергии путем модификации агрегатного состояния конденсата из пара, получили название «конденсационные».

В любых газовых установках при сгорании топлива создается водяной пар. В обычных газовых котлах пар испаряется и выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу вместе с другими продуктами горения. Конструкция газового котла конденсационного типа отличается наличием экономайзера. В котлах, оснащенных водяным экономайзером, пар превращается в конденсат с преобразованием некоторого количества тепла, которое впоследствии передается в теплоноситель.

Преобразование конденсата в тепловую энергию возможно только в случае, если температура поступающей через обратный трубопровод воды соответствует уровню точки росы — около +55 °C. Если температура будет выше +60 °C, процесс конденсации не запустится, КПД конденсационного котла снизится, он будет работать как традиционный.

Стоит знать, что конденсат создает агрессивную среду, поэтому перед тем как поступить в городскую или автономную канализационную систему, он должен пройти очистку в системе нейтрализации.

Один из недостатков конденсационного котла — высокая стоимость. Одно из главных преимуществ — экономичность эксплуатации. За счет производства дополнительной теплоэнергии примерно на 20% снижается количество потребляемого газа. Средний срок окупаемости такой установки за счет экономии на топливе составляет около пяти лет.

Дополнительное оснащение

Некоторые модели газовых котлов комплектуют:

• температурным датчиком, который автоматически регулирует нагрев теплоносителя и запускает подачу газа при снижении температурных показателей;
• автоматической погодозависимой системой, анализирующей уличную температуру воздуха и запускающей процесс увеличения температурных показателей греющей воды;
• датчиками и системами безопасности, способными без участия пользователя перекрыть подачу газа при возникновении риска повышения концентрации продуктов сгорания в котельной, при отсутствии тяги, утечках, повышении давления топлива или теплоносителя, в других случаях;
• системами оповещения о внештатных ситуациях.

Правила эксплуатации

Использование газового котла для подачи теплоносителя в отопительную систему и сеть водоснабжения абсолютно безопасно, если оборудование исправно и эксплуатируется с соблюдением стандартных правил и рекомендаций производителя установки.

Газовый котел открытого типа может эксплуатироваться только в условиях подачи достаточного для полного сжигания газа количества воздуха. При несоблюдении этого правила установка будет работать со сниженным КПД. Кроме того, есть риск возможного выброса несгоревшего газа в помещение котельной.

При эксплуатации закрытой топки важно следить за работоспособностью и эффективностью вентилятора, обеспечивающего подачу воздуха через дымоход.

При появлении запаха газа в котельной или других признаках нарушений в работе газового котельного оборудования необходимо:

1. Перекрыть подачу топлива в горелку.
2. Проветрить помещение.При наличии системы принудительной вентиляции запустить ее.
3. Сообщить о ситуации в аварийную газовую службу.

При возникновении аварийной ситуации нельзя пользоваться спичками, зажигалками, другими устройствами, запускающими процесс горения, электровыключателями.

Современные котельные установки оснащаются автоматическими системами, призванными минимизировать риск возникновения опасной ситуации. Приобретение качественного котла оптимальной мощности с подходящим функционалом, соблюдение правил эксплуатации, регулярное техническое обслуживание оборудования, контроль за работоспособностью всех элементов газового котла помогают обеспечить эффективную и безаварийную работу автономной сети отопления, функционирующей на газовом топливе.

Как работает газовый котел: принцип работы, устройство и типы оборудования

Чтобы понять, как работает газовый котел, нужно узнать о том, из чего он состоит и как им управлять. Как работают отдельные части оборудования, способы его подключения к системам тепла и горячей воды, как осуществляется работа котла в летний период.

Схема газового котла

Устройство газового котла

Схема газового котла любого типа включает в себя следующие элементы:

• корпус;
• теплообменник;
• камера сгорания;
• горелка;
• система отвода дыма;
• блок управления.

В устройство газового котла дополнительно входит несколько датчиков управления и контроля и циркуляционный насос.

Типы газовых котлов

Вся линейка современных моделей делится на группы в зависимости от определенных показателей.

Устройство газового котла отопления по способу установки:

1. Настенные – модели небольшой мощности для квартир и домов малой площади.
2. Напольные – устанавливают там, где позволяет площадь помещения. Могут быть любого размера. Устройство напольного газового котла может быть дополнено встроенным бойлером.

Конструкция газового котла отличается в зависимости от количества контуров:

1. Одноконтурные. Одноконтурные модели нагревают воду только для системы отопления.
2. Двухконтурные. Схема двухконтурного газового котла позволяет ему наполнить горячей водой не только отопительные батареи, но систему ГВС. Но контуры не могут работать одновременно.
3. Со встроенным бойлером косвенного нагрева. Введение бойлера косвенного нагрева в схемы моделей позволяет расширить их функции.

Купить газовый котел и необходимые для него принадлежности можно в нашем интернет-магазине.

Схема работы газового котла с БКН

По типу горелки:

1. Модулируемая. Применение такой горелки позволяет регулировать подачу газа для управления температурой выходящей воды. Работа газового котла с такой горелкой дает возможность сэкономить на отоплении.
2. Обычная. Не предусматривает возможностей регулировки.

Принцип работы газового котла отопления по типу розжига:

1. От пьезоэлемента. Розжиг газа в камере сгорания происходит после нажатия на кнопку. Запуск такого типа считается ручным и приводит к незначительному перерасходу топлива.
2. От трансформатора. Розжиг газа происходит автоматически, по заданной заводом программе.

Работа котла по типу нагрева:

1. Конвекционные. Принцип работы котла такого типа обычный – нагрев воды происходит за счет нагрева теплоносителя.
2. Конденсационный. Устройства такого типа используют не только обычный нагрев, но и тепло нагретого пара. Конденсат, скопившийся в дополнительном теплообменнике, подогревает входящую или выходящую воду.

Схема работы котла конденсационного типа

Как устроен газовый котел по типу дымоудаления:

1. Атмосферные. Устройство котла с атмосферным удалением продуктов сгорания включает в себя обычную выхлопную трубу, работающую по принципу печной тяги.
2. Турбированные. Конструкция турбированного газового котла подразумевает наличие выхода сгоревшего газа через трубу с двойными стенками под давлением встроенного вентилятора.

Схема работы котла зависит от его зависимости или независимости от электричества:

• Энергозависимые. Большая часть современных газовых моделей энергозависимая. Без электричества эти устройства работать не смогут. Конструкция энергозависимого газового котла включает в себя целый набор датчиков, управляющих его работой.
• Энергонезависимые. Человек самостоятельно контролирует, как работает котел отопления такого типа. Эти котлы чаще всего являются одноконтурными. Предназначаются для работы в местах, удаленных от электричества либо с нестабильным энергоснабжением.

Заказать установку котла отопления в Москве и Московской области можно в нашей компании. Чтобы связаться со специалистом, перейдите в раздел «услуги».

Энергонезависимый газовый котел напольного типа

Принцип работы одноконтурного и двухконтурного котла

Как работает одноконтурный газовый котел

Принцип работы котла отопления основан на работе системы встроенных датчиков. Она посылает сигнал в блок управления котла. Электроника блока выдает электрический импульс и одновременно открывает подачу газа. Включившаяся горелка начинает нагревать воду, а блок управления включает циркуляционный насос. Подталкиваемая насосом вода начинает циркулировать в системе, равномерно прогреваясь и отдавая тепло батареям отопления.

После достижения установленной температуры воды на выходе автоматика отключает горелку, и нагрев воды прекращается. Циркуляционный насос продолжает «гонять» горячую воду по системе до тех пор, пока она не остынет до нижнего порога. Как только температура воды переходит это значение, горелка снова включается и круг повторяется.

Напольный тип одноконтурного устройства

Устройство двухконтурного котла

Выше рассмотрено, как работает газовый котел отопления одноконтурный. Теперь необходимо разобраться, как работает и как устроен газовый котел отопления двухконтурный. Они отличаются от одноконтурных устройств наличием второго нагревательного контура, работающего отдельно от первого. Второй контур позволяет системам такого типа работать не только в режиме отопления, но и в режиме ГВС.

Принцип работы газового котла в частном доме двухконтурного построен на возможности переключения режимов действия. При работе в режиме отопления вода циркулирует так же, как и в одноконтурной модели. При открывании крана горячей воды срабатывает датчик протока, и электроника с помощью трехходового клапана перекрывает подачу воды в систему отопления, перенаправляя ее на нагрев второго контура. В результате усиленного нагрева вода, подаваемая в систему ГВС, очень быстро нагревается, и из крана течет уже горячей. После закрытия крана горячая вода снова начинает поступать в систему отопления.

В ролике рассказывают об устройстве и принципе работы газовых котлов

Принцип работы газового котла летом

Летом нет необходимости в работе системы отопления, поэтому работа двухконтурного устройства заключается только в обеспечении горячей водой. Одноконтурные по своей конструкции не могут работать в этом режиме.

Как работает газовый котел в частном доме летом в режиме ГВС: датчик температуры воды в системе отопления не позволит автоматике включить горячую воду для нагрева радиаторов.

Мощность двухконтурного газового котла

Отопительную систему частного дома лучше всего построить на основе двухконтурного котла. Немного большие затраты из-за разницы в цене окупятся за счет экономии на отоплении и ГВС. Отопление газом дает реальную экономию, потому что в данный момент газ является самым недорогим видом топлива. Наличие собственного котла отопления защитит от возможных неудобств, связанных с авариями в системах централизованного теплоснабжения.

При просмотре видео можно узнать, как устроить систему отопления и ГВС на базе двухконтурного котла

Основным принципом организации системы отопления и ГВС частного дома при условии применения двухконтурных газовых котлов является расчет его мощности. Существует приблизительная, но вполне рабочая формула расчета мощности: 10 м2 площади = 1 КВт тепловой энергии + 40% на запас и нагрев воды.

Таким образом, для отопления и ГВС жилого дома площадью 100 м2 потребуется котел мощностью 14 КВт.

В паспортах всех агрегатов указывается значение полезной тепловой мощности, поэтому потребителю остается только подобрать котел по своей площади. Приведенный расчет является ориентировочным, для более точного результата нужно учитывать множество дополнительных факторов и коэффициентов и применять более сложную формулу.

Схема конденсационного котла

Другим важным фактором при расчете отопления частного дома является обеспечение бесперебойного снабжения электричеством. Для этого вполне достаточно применить источник бесперебойного питания.

Для расчета мощности подключаемого ИБП необходимо посмотреть в паспорте котла его электрическую мощность. Не путать с тепловой мощностью самого котла.

Когда искомое значение будет найдено, для обеспечения запаса прочности к нему нужно будет прибавить еще 20-25% от паспортного значения. Полученный результат будет тем значением электрической мощности, на которую должен будет рассчитан ИБП. Учитывая, что основным источником нагрева воды будет газ, можно рассчитывать на небольшое значение – электроника много энергии не потребляет.

Источник БП, подходящий для работы с любым газовым котлом

Например, электрическая мощность котла составляет 165 Вт, при этом его полезная тепловая мощность составляет 31 КВт. Для обеспечения бесперебойного электрического питания этой модели достаточно ИБП мощностью 200 Вт.

Экономия при использовании газового котла

Главное правило для серьезной (от 30%) экономии – максимальное устранение теплопотерь. Щели в окнах и дверях, плохо утепленные потолок и подвал, неподходящие по климату стеклопакеты в окнах – все это активно крадет тепло. Еще один важный фактор – централизованное газоснабжение. Обогревать дом, используя баллоны, очень дорого. Факторы, которые Влияют на экономию:

• Необязательно поддерживать одинаковую температуру во всех помещениях – температура в кладовке может быть ниже температуры в спальне.
• Индивидуальные регуляторы на каждом отопительном приборе – в теплое время дня температуру батареи в комнате с солнечной стороны можно уменьшить.

Регулятор температуры батареи отопления

• Установка теплого пола снижает температуру в батареях.
• Выбор котла оптимальной мощности – слишком мощный котел будет расходовать много топлива даже на минимальном уровне, слишком слабый будет включаться чаще и быстрее износится.
• Своевременная очистка газовой арматуры – накипь в теплообменнике увеличивает длительность нагрева, а нагар на горелке увеличивает расход топлива.

Соблюдение даже 3-4 пунктов из этого списка уменьшит расход топлива на 15-20%.

Коротко о главном

Работа газового котла является основой для работы всей системы отопления и горячего водоснабжения всего помещения. Как работает котел – так работает и вся система отопления в целом.

Какой газовый котел вы выбрали и почему? Столкнулись ли вы в процессе его эксплуатации с какими-либо сложностями?

Как устроен газовый котел – основные элементы конструкции

Газовые котлы стали стандартным оборудованием для частных домохозяйств. Им отдают предпочтение за простоту и удобство эксплуатации, мощность, экологичность, энергоэффективность. Перед выбором отопительного оборудования этого типа стоит узнать, как устроен газовый котел, для правильной его эксплуатации.

Устройство газового котла

Знакомство с основными узлами оборудования поможет выявить причины неисправностей и сделает выбор более объективным.

Горелка

Главный узел газовых котлов – поверхность с размещенными форсунками. Новейшие модели оборудования поставляются в моделируемом исполнении. Горелка использует лишь необходимый объем топлива, что уменьшает потребление газа на 15%. В процессе розжига сокращается топливоподача, что обеспечивает постепенный нагрев.

В последующем потребление газа планомерно увеличивается для достижения и сохранения комфортных условий. После определения датчиком нужной температуры топливо вновь подается сокращенно. Так экономится газ и продлевается период эксплуатации котла. Встроенный электропривод активирует газовый клапан, обеспечивающий топливоподачу. Пользователю достаточно выставить комфортную температуру на панели управления.

• Турбированные – оснащаются электровентилятором, отводящим продукты сгорания. Обычно присутствуют в настенных моделях.
• Атмосферные – размещаются вблизи дымоходов. Используют воздух из помещения. В основном монтируются в напольные котлы.

Теплообменник

Представляет собой объемную конструкцию с трубками, между которыми расположены пластины для повышения полезной площади и ускорения нагрева жидкости. Внутри трубок перемещается вода, нагреваясь от их стенок.

В зависимости от модели узел производится из следующих материалов:

• Медь – сочетает приличную теплоотдачу с малым весом и небольшими размерами, имеет хорошие антикоррозийные свойства, но менее долговечна, чем чугун.
• Сталь – наиболее дешевый материал с небольшой теплопроводностью и ограниченным периодом службы. Среди недостатков – появление трещин и деформаций вследствие колебаний температуры.
• Алюминий – наиболее легкий материал, но неустойчив к коррозии. В процессе эксплуатации появляется осадок, сокращающий эффективную площадь теплообменника.
• Чугун – надежный материал, отлично проводит тепло, без проблем эксплуатируется много лет, не подвержен коррозии. Но чувствителен к резким изменениям температуры. Чугунные теплообменники обычно массивные и тяжелые, нередко устанавливаются в напольных дорогих моделях.

Котлы в двухконтурном исполнении комплектуются первичным и вторичным теплообменником. Первый размещается над горелкой и включен в отопительный контур. Второй применяется для быстрого нагрева жидкости после открытия водопроводного крана.

Конструкция подобного теплообменника включает пластины с циркулирующей между ними жидкостью. Открытие крана с нагретой водой приводит к перемещению рабочего потока из первого во второй контур. Такая схема исключает одновременный нагрев жидкости и отопление помещений. Однако при незначительных объемах водопотребления радиаторы не успевают охладиться.

Когда расход воды высок, лучше выбирать котлы с битермическим теплообменником. Он представляет собой трубу внутри трубы, находящейся непосредственно над горелкой. Благодаря нагреву лишь одного теплообменника, гарантируется тепло в помещении и наличие горячей воды. Среди недостатков таких котлов – появление накипи, которую требуется периодически удалять.

Циркуляционный насос

Устаревшие отопительные системы отличались присутствием естественной циркуляции жидкости. При повышении температуры теплоноситель становится шире, а вода, выходящая из котла, имеет малый вес и плотность. Это свойство позволяет ей без труда двигаться вверх по стояку в расширительную емкость, откуда жидкость под углом направляется в радиаторы для отдачи тепла.

Подобная схема при явных преимуществах (энергоэффективность, простота, стабильность работы, низкий уровень шума) обладает рядом значительных недостатков:

• возможность замерзания жидкости;
• затрудненная установка;
• недостаточный нагрев радиатора в отдаленных сегментах;
• появление воздуха в системе.

Исключить эти уязвимости в новых моделях котлов помогает циркуляционный насос. Он обеспечивает нужное давление для постоянного перемещения рабочей среды. Это гарантирует постоянный нагрев радиаторов, хотя исчезает энергонезависимость.

Расширительный бак

Теплая вода расширяется, что требует поддержания баланса в контуре отопления. Эту роль выполняет расширительная емкость, включающая три элемента:

• резервуар для излишков жидкости;
• мембрана;
• емкость с азотом.

Принцип функционирования – резервная вода находится в баке, мембрана вызывает изменение показателей давления в системе.

Дымоотвод

Любой котел имеет систему дымоотведения, которая может быть:

1. С открытой камерой сгорания. Вывод газов обеспечивается посредством воздуха, что требует обустройства дымохода и создания надежной вентиляции.
2. С закрытой камерой. Продукты сгорания выводятся посредством вентилятора, использующего уличный воздух. В таком случае дополнительная вентиляция не нужна.

Средства автоматики и электронный блок управления

Этот блок котла включает различные датчики, отслеживающие характер протекания рабочих процессов и контролирующие состояние системы. Они защищают оборудование от перегрева, отсутствия тяги или пламени. По сигналу приборов работа котла блокируется.

Принцип работы

По принципу работы котлы делятся на два вида.

Одноконтурный котел

При наличии температурных датчиков во время запуска оборудования определяется температура в помещении. Система автоматически рассчитывает объем необходимого тепла. Активируется насос, закачивающий в теплообменник холодную воду. Далее открывается клапан и через форсунки в горелку направляется газовая смесь. Она загорается от электрода и нагревает теплообменник.

Насос нагнетает теплую воду по магистрали к радиатору. Здесь рабочая жидкость отдает тепло, после чего направляется обратно в котел.

Дым отводится через дымоход. После достижения заданной температуры горелка деактивируется и отопительное устройство переводится в режим ожидания. Когда вода станет холодной, запускается новый цикл.

Двухконтурный котел

Двухконтурный котел работает по аналогичной схеме с одноконтурным с одним отличием – после открытия крана с нагретой водой активируется датчик протока. Он сигнализирует о необходимости перевода трехходового клапана в режим нагрева рабочей среды. Жидкость прекращает нагнетаться в батареи и начинает перемещаться во вторичном теплообменнике, температура которого быстро повышается. Закрытие крана переводит трехходовой клапан в первоначальный режим, позволяющий воде перетекать в контур отопительной системы.

Котлы также бывают конденсационные и конвекционные. Принцип работы первых устройств связан с трансформацией пара в конденсат, скапливающийся на стенках дополнительного теплообменника. Во время этого процесса высвобождается тепло, нагревающее жидкость. По завершении обработки и нейтрализации конденсат удаляется в канализационную трубу, что обеспечивает высокую эффективность работы. В конвекционных моделях образовавшийся водяной пар просто выводится через дымоход.

Способы экономии при эксплуатации газового котла

Расходовать меньше топлива поможет соблюдение несложных правил:

• в темное время суток опускать жалюзи;
• правильно устанавливать оборудование;
• не ставить рядом предметы, закрывающие терморегулирующие элементы и радиаторы;
• контролировать расход нагретой жидкости;
• при полностью закрытых терморегуляторах на короткое время открывать окна на максимум;
• включать циркуляционный насос исключительно при использовании;
• выполнять правильную настройку терморегулирующих элементов.

Также нужно производить периодическое техобслуживание, чистку и небольшой ремонт оборудования. И не допускать перегрева, поддерживая постоянную комнатную температуру +20+21 о С.