Принцип работы двухконтурного газового котла
Теперь мы приступим к разбору принципа работа газового двухконтурного котла. Назначение отдельных узлов и модулей мы выяснили, теперь эти знания помогут нам понять, как работает все это оборудование. Рассматривать принцип работы будем в двух режимах:
- В режиме обогрева;
- В режиме генерации горячей воды.
В режиме обогрева котел обеспечивает ваш дом теплом.
Сразу отметим тот факт, что работа в двух режимах сразу невозможна – для этого в двухконтурных котлах предусмотрен трехходовой клапан, направляющий часть теплоносителя в контур ГВС. Давайте рассмотрим принцип работы при обогреве, а потом узнаем, как работает техника в режиме горячего водоснабжения.
В режиме обогрева двухконтурный котел работает так же, как и самый обычный проточный нагреватель. При первом включении горелка работает довольно долго, поднимая температуру в контуре отопления до заданной отметки. Как только будет достигнут необходимый температурный режим, подача газа отключится. Если в доме установлен датчик температуры воздуха, то автоматика будет учитывать его показания.
На работу газовой горелки в двухконтурных котлах может влиять и погодозависимая автоматика, контролирующая температуру уличного воздуха.
Тепло от работающей горелки нагревает теплоноситель, который гоняется по отопительной системе в принудительном режиме. Трехходовой клапан находится в таком положении, чтобы обеспечить нормальное прохождение воды через основной теплообменник. Продукты сгорания удаляются двумя способами – самостоятельно или с помощью специального вентилятора, располагающегося в верхней части двухконтурного котла. Система ГВС при этом находится в отключенном состоянии.
Работа в режиме подачи горячей воды
Что касается контура горячего водоснабжения, то он запускается в тот момент, когда мы поворачиваем ручку водопроводного крана. Появившийся ток воды приводит к срабатыванию трехходового клапана, который отключает отопительную систему. Одновременно с этим происходит розжиг газовой горелки (если на тот момент она была отключена). Спустя несколько секунд из крана начинает течь горячая вода.
При переходе в режим подачи горячей воды, контур отопления полностью отключается.
Давайте разберем принцип работы контура ГВС. Как мы уже говорили, его включение приводит к отключению работы отопления – здесь может работать только что-то одно, или ГВС или отопительная система. Управляет всем этим трехходовой клапан
Он направляет часть горячего теплоносителя во вторичный теплообменник – обратите внимание, что никакого пламени на вторичке нет. Под действием теплоносителя теплообменник начинает греть протекающую через него воду
Схема несколько сложноватая, так как здесь задействуется малый круг циркуляции теплоносителя. Подобный принцип работы нельзя назвать самым оптимальным, зато двухконтурные газовые котлы с раздельными теплообменниками могут похвастаться нормальной ремонтопригодностью. Каковы особенности котлов с комбинированными теплообменниками?
- Более простая конструкция;
- Высока вероятность образования накипи;
- Более высокий КПД у ГВС.
Как мы видим, недостатки плотно переплетаются с достоинствами, но раздельные теплообменники ценятся больше. Конструкция несколько усложняется, зато здесь отсутствует накипь
Обратите внимание, что в момент работы ГВС протекание теплоносителя по отопительному контуру останавливается. То есть, его длительная работа способна нарушить тепловой баланс в помещениях
Как только мы закрываем кран, происходит срабатывание трехходового клапана, и двухконтурный котел переходит в режим ожидания (или сразу же включается подогрев чуть остывшего теплоносителя). В таком режиме оборудование будет находиться до тех пор, пока мы снова не откроем кран. Производительность некоторых моделей достигает до 15-17 л/мин, что зависит от мощности используемых котлов.
Принцип работы двухконтурного газового котла отопления. ГВС
Схема действия двухконтурного газового котла выглядит так. Прогретая газовой горелкой отопительная жидкость двигается в теплообменнике, прогревая теплом пластинчатый контур с бытовой водой.
Использование двухконтурного газового оборудования сразу как котла и как водонагревателя не представляется возможным. Во время забора горячей воды через систему водоснабжения, теплоноситель (регулируемый автоматическим блоком управления) перестает перемещаться по большому кругу отопления. Он переходит на схему движения по малому, пластинчатому, контуру для прогрева используемой воды.
Это значит, что на время пользования горячей водой дом перестает отапливаться. Такая ситуация не критична, если забор воды кратковременный. После закрытия крана автоматически теплоноситель возобновляет циркуляцию по контуру отопления, дом снова прогревается.
Более неприглядна ситуация, когда забор воды длителен по времени (например, прием ванной, душа). Комнаты остаются без отопления на долгий промежуток времени в холодное время года. Здесь рекомендуется устанавливать в дополнение к котлу косвенный наливной водонагреватель. Теплообменник при этом находится внутри емкости для бытовой воды, а циркулирует в нем теплоноситель системы отопления. Вода внутри бака прогревается теплом газового котла.
Такая схема работы позволяет пользоваться необходимым объемом горячей воды без прекращения отопления дома.
Выгодное газовое отопление распространено везде, куда можно проложить газовые коммуникации без дополнительных затрат. Установка котла требует определенного согласования проекта. Монтаж газового оборудования производится только специалистами. Причем при необходимости провести обвязку котла нужные комплектующие приобретаются отдельно.
Но несмотря на материальные затраты по установке, напольный или настенный газовый котел оправдает потраченные силы, время, финансы своей энергоэффективностью, простотой эксплуатации, надежностью, гибкой и поэтому экономной схемой функционирования.
Основная конструкция настенного газового котла
Внешнее устройство такого газового котла включает в себя:
Корпус, защищающий сам котел от огня и от посторонних вмешательств для его качественной работы
- Панель управления для ввода определенных команд, регулирующих температуру в отоплении, соответственно, и температуру нагрева воды. По дизайну панель управления может состоять как из каких-либо поворотных ручек, так и из сенсорных кнопок
- Дисплей, наглядно отображающий ту температуру, которую мы задали с помощью панели управления, на какой стадии в текущий момент находится отопление, возможные ошибки и сбои в системе, с помощью чего можно определить, какие именно неполадки возникли с котлом
- Манометр (механический или электронный), с помощью которого мы можем увидеть давление жидкостей в системе отопления.
Стоит отметить, что современные котлы работают только в замкнутых системах с созданием давления воды в этой системе от 1 до 2 атм.
Внутреннее устройство газового котла включает:
- Первичный теплообменник
- Газовая горелка
- Насос
- Газовая арматура
- Вторичный теплообменник
- Трехходовой клапан
- Турбина (дымосос)
Рассмотрим принцип работы газового котла, подробно разбирая каждый элемент внутреннего устройства:
Преимущества и недостатки двухконтурного газового котла
Такие газовые установки обладают весьма внушительными достоинствами:
- пользователь может с помощью единого агрегата и обогреть дом, и нагреть воду для каких-либо целей;
- не надо отдельно покупать бойлер;
- установка довольна компактна;
- настенный вариант вообще идеально вписывается в интерьерную картину коридора или кухни;
- значительная экономия на счетах за коммунальные услуги;
- удобная регулировка температуры воды.
Но, несмотря на эти преимущества, недостатки все-таки имеются, и их следует учитывать:
- если одновременно использовать горячую воду на нескольких точках выхода жидкости, то эффективность нагрева основного теплоносителя значительно снизится на короткое время;
- объем горячей воды будет зависеть от размера бойлера;
- необходимо ставить фильтры на входе жидкости внутрь теплообменника, потому что если вода низкого качества, то сами отверстия в теплообменнике довольно быстро загрязняются и ломаются.
Работа с накопительным бойлером
Накопительный бойлер — это емкость, внутри которой проходит змеевик с горячим теплоносителем. Отличие от стандартного теплообменника в объеме и способе нагрева — здесь жидкость статична, она получает тепловую энергию в постоянном режиме.
По мере водоразбора объем вода пополняется и вновь нагревается. При этом, температура ГВС намного ровнее, а количество горячей воды со стабильными параметрами гораздо больше, чем у конструкций с пластинчатыми теплообменниками.
Чаще всего используют внешние накопители, но есть двухконтурные агрегаты со встроенными емкостями. Они эффективны, обладают максимальными возможностями и сроком службы.
Специалисты и рядовые пользователи отзываются о подобных конструкциях как о наиболее предпочтительных вариантах.
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:
- 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.
- 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.
- Циркуляционный насос служит для принудительного движения греющей воды в контуре отопления. Устройство присутствует только в моделях котлов с принудительной циркуляцией.
- Расширительный бачок — защитное устройство, сбрасывающее лишний теплоноситель, который образуется во время нагрева контура отопления.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
Особенности и типы
Главная особенность 2-контурного котла заключается в неспособности работать одновременно на 2 контура, то есть подавать тепло и в СО, и в горячий водопровод. Однако, это не всегда означает, что во время пользования горячей водой отопление не работает.
Режимы работы
Все дело в том, что существует два типа 2-контурных котлов:
- проточные;
- со встроенным бойлером.
Оба варианта стоит рассмотреть подробно.
С проточным нагревателем
В сущности, работа этого отопителя уже была описана: когда открывается кран горячей воды, 3-ходовой клапан перенаправляет теплоноситель из первичного теплообменника на вторичный. Преимущество такого решения — экономичность: никаких теплопотерь, выработанное тепло сразу направляется к потребителю.
Но есть и серьезные недостатки:
- во время пользования горячей водой СО не получает тепла. Соответственно, если вода требуется часто, температура в жилище снижается;
- для более-менее приемлемой производительности по горячей воде требуется внушительная мощность. Так, многие пользователи не рекомендуют приобретать 2-контурные котлы проточного типа мощностью ниже 20 кВт, иначе горячей воды с трудом хватает даже на одну водоразборную точку, не говоря уже о 2-х или 3-х;
- если во время пользования одной водоразборной точкой открывают кран на 2-й, температура воды резко падает. Это особенно неприятно, когда один из пользователей принимает душ.
Аналогично, если были открыты два крана, затем один из них закрыли, температура воды существенно возрастет.
2-контурный котел проточного типа фактически предназначен для обслуживания в текущий момент времени одной водоразборной точки, даже если его мощности хватает на две.
С битермическим теплообменником
Это разновидность котлов с водонагревателем проточного типа. Только первичный и вторичный теплообменники совмещены в одном — его и называют «битермическим». Конструктивно каждая секция представляет коаксиальную трубу (труба в трубе): в наружной циркулирует теплоноситель СО, во внутренней — подогреваемая вода централизованной подачи.
Преимущества данного решения:
- компактность;
- упрощение конструкции;
- низкая стоимость.
Недостаток: при зарастании накипью вторичного теплообменника приходится выбрасывать всю конструкцию, тогда как при раздельном исполнении пришлось бы заменить только 2-й контур.
Вывод: 2-контурные котлы с битермическим теплообменником подходят для регионов с умеренно жесткой водопроводной водой.
С проточным нагревателем и накопительным встроенным бойлером
Этот агрегат помимо перечисленных выше узлов имеет емкость для хранения запаса горячей воды. Приготовление последней осуществляется автоматически в моменты, когда теплоноситель в СО достаточно разогрет и она, соответственно, не нуждается в тепле. В таких случаях горелка проточного котла гаснет.
Здесь же она продолжает гореть, но 3-ходовой клапан переключает подачу теплоносителя на вторичный теплообменник. За счет нагрева проходящей по нему воды повышается температура во встроенном бойлере.
Преимущества очевидны:
- когда СО нуждается в тепле, она получает его бесперебойно;
- горячая вода подается в достаточном количестве независимо от мощности котла. Правда, ограниченное время (зависит от емкости бойлера);
- температура воды не зависит от расхода на других водоразборных точках.
Понятно, что эта идиллия продолжается, пока в бойлере есть горячая вода.
Потому такие котлы подходят для потребителей, пользующихся горячей водой время от времени.
Если горячий кран приходится для каких-то целей открывать надолго, правильнее приобрести котел с проточным водонагревателем достаточной мощности.
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.
Что собой представляют настенные двухконтурные газовые котлы
Современные навесные двухконтурные котлы имеют отличный дизайн, минимум коммуникаций вокруг себя и работают практически бесшумно, поэтому могут быть установлены в любом соответствующем требованиям помещении
Газовые двухконтурные котлы при тех же габаритах и отопительных технических характеристиках объединяют в себе функционал сразу двух приборов — самого котла и проточного (реже — накопительного) водонагревателя. Теплоноситель из контура отопления в двухконтурных моделях не смешивается с санитарной водой контура горячего водоснабжения (ГВС).
Еще одним важным моментом является количество человек, проживающих в доме, а вернее количество точек одновременного потребления горячей воды. Большинство двухконтурных моделей работает по принципу приоритета ГВС, т.е. когда открывается точка потребления, подогрев отопительного контура. Реже, обычно в более дорогих моделях, где распределение производительности реализовано с помощью трехходового клапана, подогрев отопительного контура не прекращается полностью, но производительность все равно снижается.
На практике это означает, что если пользоваться одновременно несколькими точками потребления горячей воды, производительности контура ГВС может быть недостаточно, не говоря уже о контуре отопления. Поэтому общее количество комнат с наличием точек потребления горячей воды (санузел, гостевой санузел, кухня и т.д.) не должно превышать трёх.
Устройство и принцип работы
Наглядный принцип работы двухконтурных котлов с приоритетом горячего водоснабжения (ГВС)
Двухконтурные настенные котлы отличаются от одноконтурных лишь наличием дополнительного теплообменника и органами распределения производительности между контурами. Техническое устройство может варьироваться от модели к модели, но стандартная конструкция проста и понятна: горелка, на которую подается газ и ее запальники — первичный теплообменник, внутри которого находится теплоноситель контура отопления и вторичный теплообменник, внутри которого циркулирует санитараня вода контура ГВС — система отвода продуктов сгорания в дымоход.
Все известные и распространенные модели уже с завода оснащаются всеми необходимыми для системы отопления элементами и узлами: расширительным баком, циркуляционным насосом, автоматическим воздухоотводчиком, предохранительным клапаном, манометром, набором датчиков и т.д. Это значит, что для стандартной схемы отопления достаточно всего лишь подвести к котлу подающие и обратную линии, а также источник воды для контура ГВС (напр. водопровод).
Для наглядного понимания принципа работы двухконтурных моделей, рассмотрим функционал каждого контура отдельно:
- отопительный — базовый контур, в котором непрерывно циркулирует теплоноситель, нагреваясь в теплообменнике и отдавая тепло через радиаторы в отапливаемых помещениях;
- водонагревательный — задействуется только при открытии точки потребления горячей воды, перенаправляет весь или определенную часть теплоносителя отопительного контура на подогрев воды.
После закрытия крана потребления, котел обратно переключается на контур отопления и подогревает его, если теплоноситель успел остыть, или же переходит в режим ожидания (фоновый обогрев), если с температурой все в порядке.
Для традиционных двухконтурных котлов всегда характерна задержка в подаче уже подогретой воды (от 5 до 15 секунд), но существуют модели без такой задержки, со встроенным бойлером, работающие по принципу накопительного нагревателя, о которых мы еще расскажем при описании критериев выбора. В любом случае также присутствует не зависящая от котла задержка в подаче горячей воды, связанная с длиной трубопровода между котлом и точкой потребления, в котором находится остывшая вода.
Устройство на примере известного двухконтурного BAXI ECO-4s 24F: компактная классическая компоновка, оптимальные материалы, все модули для удобства вынесены вниз
