Как устроен газовый котел отопления?

Как работает газовый котел, как устроен

Все чаще для отопления и горячего водоснабжения в домах используются котлы. Они компактны, мощны, удобны в эксплуатации. Газ на сегодняшний день обходится дешевле, чем другие виды топлива. Если вы задумываетесь об установке такого оборудования у себя дома, важно понять, как работает газовый котел. Это поможет вам быстрее разобраться в управлении техникой и успешно ее эксплуатировать.

Как устроен газовый котел

Из чего состоит техника? Ответ на этот вопрос важно знать каждому пользователю, потому что при работе могут возникать разные ситуации. Кроме того, знания об устройстве газового котла и его составляющих помогут выбрать ту модель, которая подходит именно для вашего помещения.

Основные узлы

Горелка. Прямоугольная конструкция оборудована форсунками. Через них газ попадает в горелку и распределяется. Так поверхность радиатора равномерно прогревается по всей поверхности.

Существует две разновидности горелки:

  • Атмосферная. Устанавливается возле дымохода. Принцип работы прост: воздух для поддержания пламени забирается из помещения. В этом случае обязательно наличие окна и нормальной вентиляции. Преимущество атмосферного типа — независимость от электроэнергии. Чаще встречается в моделях напольного типа.

  • Турбированная. Работа такого котла не зависит от наличия тяги в дымоходе и вентиляции, так как встроенный вентилятор принудительно выводит продукты сгорания через коаксиальный дымоход. Вывод может быть сделан в стене. Встречается в котлах настенного размещения. Основной недостаток – энергозависимость.

Теплообменник представляет собой короб, внутри которого расположены трубки. По ним циркулирует вода. Узел может состоять из разных сплавов, что сказывается на сроке его эксплуатации. Двухконтурный прибор оснащен двумя радиаторами, одноконтурный — одним. Разновидности:

  • Стальной. Самый простой и дешевый вариант. Материал устойчив к перепадам температур, однако обладает низкой теплопроводностью и недолговечностью.

  • Медный. Это стойкий к коррозии и перепадам температур сплав. Медь в семь раз лучше стали проводит тепло, поэтому радиатор обходится дороже. Имеет ограниченную температуру нагрева.

  • Чугунный. Устойчив к коррозии и высоким температурам. Хорошо проводит тепло, но обладает большим весом. Поэтому чаще используется для напольных котлов в виде разборной конструкции.

Циркуляционный насос создает давление в системе для постоянной циркуляции воды. Не во всех моделях есть насос. Но если вы выбираете технику для газового отопления, он должен присутствовать в конструкции.

Расширительный бак. При нагреве теплоноситель расширяется, поэтому бак принимает его излишки во избежание аварийной ситуации.

Дымоотвод. В атмосферных моделях труба соединяется с патрубком корпуса и выводится к дымоходу. В турбированных типах котлов создается коаксиальный дымоотвод, другой конец которого присоединяется к отверстию в стене.

Электроника и модуль управления включает датчики, проводки, схемы: все, что позволяет устройству стабильно функционировать.

Автоматика безопасности. Это сенсоры, которые защищают прибор от таких неполадок:

  • отсутствие тяги;
  • перегрев;
  • отсутствие пламени в горелке.

Если система дает сбой, датчики посылают сигнал модулю управления и работа изделия прекращается.

Принцип работы

По магистрали в систему поступает холодная вода. Через насос циркуляции она подается в теплообменник. Открывается газовый клапан, и в горелку через форсунки поступает топливо. Срабатывает электрод розжига, от чего газ загорается.

Котел работает на отопление или обеспечение горячего водоснабжения (ГВС). Переключение происходит с помощью трехходового клапана. В процессе работы продукты сгорания выводятся через дымоход. При достижении установленной температуры пламя гаснет. Некоторые модели имеют наружный термостат, поэтому при понижении температуры сразу включают нагрев.

Ниже представлена схема работы:

Разновидности и классификация

Как должен работать котел? Это зависит от его разновидности.

По способу установки техника делится на два типа:

  • Настенные. Небольшие приборы малой и средней мощности. Часто устанавливаются в квартирах и домах с небольшой площадью. Размещение на стене экономит свободное пространство.
  • Напольные. Габаритные конструкции, для размещения которых понадобится много места. Зато они способны одновременно отапливать и обеспечивать ГВС большие площади.

По строению дымоотвода, типу отвода продуктов сгорания:

  • атмосферные;
  • турбированные.

Режимы их работы мы описывали выше.

  • Одноконтурные. Обеспечивают оптимальную работу на отопление.
  • Двухконтурные. Оснащены двумя радиаторами, поэтому могут обеспечивать систему отопления и наполнять краны горячей водой.
  • Модулируемая. Плавная автоматическая регулировка силы пламени.
  • Обычная. Без какой-либо регулировки.

По типу поджига:

  • Пьезорозжиг. Запуск проводится путем нажатия кнопки и деформации пьезоэлемента. Преимущества розжига в энергонезависимости. Недостатки: постоянный ручной запуск, большой расход топлива.
  • Электронный. Срабатывает встроенный трансформатор, который управляется автоматикой.

По принципу работы:

  • Конвекционные. Обычная схема, по которой тепло при сгорании переходит к теплоносителю (воде).
  • Конденсационные. Кроме обычного нагрева устройство использует тепло водяного пара. Конденсат скапливается в дополнительном теплообменнике. Поэтому модели Аристон Class Premium Evo обладают высоким КПД.

Обычные котлы энергозависимы, но встречаются устройства, которые работают по другому принципу. Они устанавливаются в помещениях с наличием дымохода и обладают открытой камерой сгорания. Зажигание происходит при помощи пьезоэлемента. Некоторые из них (например, «Конорд») имеют чугунный радиатор.

Техника может работать на природном и сжиженном газе, а крепится на стену или устанавливается на пол. Существует вариант парапетной установки — газовый котел крепится на внешней стене, обладает закрытой камерой сгорания и подключается к коаксиальной трубе.

Рассмотрев устройство и особенности водонагревательной техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для своего жилища. Видео поможет вам лучше разобраться в теме:

Конструкция современного настенного, напольного и двухконтурного газового котла

В разное время актуальным для людей остается вопрос отопления. Пожалуй одним из самых популярных источников тепла являются газовые котлы — устройства для получения тепловой энергии в помещениях различного назначения. Для начала следует разобраться в принципе работе и устройстве газовых котлов разных видов: настенных, напольных, двухконутрных.

Газовые котлы используются для двух целей:

  1. Отопление (помещений, объектов различного назначения);
  2. Нагрев воды (для приема ванной, мытья посуды и т.д.).

По принципу работы и в зависимости от целей газовые котлы подразделяются на:

  • Одноконтурные;
  • Двухконтурные.

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:

  1. Первичный теплообменник
  2. Газовая горелка
  3. Насос
  4. Газовая арматура
  5. Вторичный теплообменник
  6. Трехходовой клапан
  7. Турбина (дымосос)

Рассмотрим принцип работы газового котла, подробно разбирая каждый элемент внутреннего устройства:

Первичный теплообменник

теплообменник газового котла

Является определяющим элементом в работе котла, служит для передачи тепла от огня отопительной жидкости далее в систему отопления. Устройство теплообменника, как правило, одинаково для всех типов газовых котлов производителей. Внешне это труба из меди, внутри которой протекает отопительная жидкость. Подобные теплообменники называются «медными». Так как теплообменник расположен над пламенем горелки, тепло огня нагревает медную трубу, которая передает тепло отопительной жидкости. Примечательно, что именно медь была выбрана в качестве металла, успешно справляющего с задачей удержания тепла и при необходимости достаточно быстрой его потерей, т.к. обладает высоким коэффициентом теплопередачи. Также медь не быстро ржавеет, за счет чего срок ее функциональности является достаточно высоким. Помимо медной трубы теплообменник оснащен специальными пластинами, которые помогают плавно распределить все тепло от огня, тем самым способствуя равномерному нагреву теплообменника.

Газовая горелка

горелка газового котла

Принцип устройства горелки настенного газового котла подобен горелке газовой плиты с разницей лишь в габаритах и внешнем виде. Как и в газовой плите, чем больше мощность котла, тем больше по размеру горелка. Примечательно, что размеры горелки напрямую совпадают с размерами теплообменника, что позволяет котлу быть эргономичным. Такой тип горелки называется «инжекционным». Принцип работы его заключается в том, что в горелку подается газ и первичный воздух. Внутри нее происходит смешение и образование газовоздушной смеси. Далее приготовленная смесь выходит через отверстия в горелке, смешивается со вторичным воздухом и попадая в камеру сгорания, поджигается с помощью электроподжига, имеющегося у каждого котла. Камера сгорания, как правило, закрыта специальными крышками и защищена от утечки тепла и перегрева корпуса асбестовыми пластинами. При горении газа происходит образование огня и дыма.

Теплообменник и горелка газового котла

Насос

Насос в газовом котле

Служит для предания движения теплоносителю. Это устройство заставляет циркулировать отопительную жидкость от нагретого первичного теплообменника в радиаторы, нагревать их и двигаться обратно для нагрева. Насос, как правило, имеет несколько скоростей и настраивается сервисным инженером, исходя из размеров вашей системы отопления.

Слишком высокая скорость насоса может создать дополнительный шум и снизить КПД котла. А слишком малая – приведет к неравномерному нагреву радиаторов. Поэтому для правильной настройки очень важно обращаться к квалифицированным инженерам сервисных служб.

Читайте также  Как убрать завоздушивание системы отопления?

Газовый клапан

Управляется автоматикой котла и отправляет в камеру сгорания столько газа, сколько необходимо сжечь в конкретный момент. Позволяет при смене параметров управлять мощностью котла. От правильного принципа работы арматуры зависит экономичность газового котла, поэтому хотелось бы лишний раз отметить, что для ее успешной настройки необходимо обращаться именно в сервисный центр.

Вторичный теплообменник

Отвечает за нагрев воды для хозяйственных нужд. Рассматривая устройство газового котла, стоит отметить, что данный элемент сделан из пластин пищевой нержавеющей стали. С одной стороны по теплообменнику движется нагретая отопительная жидкость, а с другой – холодная вода. Встречаясь, отопительная жидкость через тонкий слой металла передает свое тепло холодной воде. Таким образом вода нагревается, попадая затем в краны потребителей. При этом отопительная жидкость теряет свою температуру, поступая в первичный теплообменник для последующего нагрева. Такой теплообменник имеет от 8 до 30 чередующихся слоев и позволяет нагревать достаточно большое количество воды.

Трехходовой клапан

трехходовой клапан газового котла

Это устройство, с помощью которого отопительная жидкость вообще имеет возможность изменять свое направление. Либо оно пускает ее в систему отопления для нагрева радиаторов, либо – в пластинчатый теплообменник для нагрева воды.

Турбина (дымосос)

Основной элемент в современных настенных газовых котлах. По устройству похож на турбину в машине. Служит для наполнения камеры сгорания воздухом. Таким образом газ в котле прогорает полностью и КПД котла устанавливается на максимально возможном уровне.

Устройство напольного газового котла

Если быть откровенными, то каких-то особых различий между настенными и современными напольными котлами нет. Что внутри, что снаружи – они выполнены идентично. Разница лишь в габаритах. Напольные котлы тяжелее, мощнее и больше (вес такого котла может достигать 100 килограммов, в то время как настенные не достигают и 50). Так что, не задерживаясь на нём долго, перейдём к следующему типу газовых котлов.

Конструкция двухконтурного газового котла

Здесь уже в самом устройстве есть небольшое отличие. В двухконтурных газовых котлах теплообменник не один, а два – первичный и вторичный:

  • Первичный теплообменник выполняет ту же роль, что и теплообменник настенного и напольного котлов – служит для отопления помещения и представлена трубкой из меди или стали. Правда, последнюю использовать менее выгодно из-за того, что она склонна к коррозии. Медь лишена такого недостатка.
  • Вторичный теплообменник как раз-таки нужен для прогрева воды для хозяйственных нужд. Его могут изготавливать из стали. На него оказывает воздействие температура, несколько меньшая, чем температура, которая достигает первичного теплообменника. Дело в механизме работы самого вторичного теплообменника. По теплообменнику движутся две жидкости: одна – теплоноситель котла, другая – та самая вода, которую владелец планирует использовать для мытья, к примеру. Когда две эти жидкости встречаются, то через тонкий слой металла теплоноситель делится теплом с хозяйственной водой, а затем вновь поступает в первичный теплообменник (восстановить прежнюю температуру). В то время как хозяйственная вода, нагревшись, достигает кранов раковин и ванн. Так и происходит её нагрев. Вторичный теплообменник чаще всего имеет довольно много чередующихся слоёв, что и помогает хорошо прогревать внушительное количество воды.

Так как двухконтурные газовые котлы имеют такую разницу в устройстве по сравнению с одноконтурными, то и их принцип работы несколько отличается.

Слева из латуни исполнен трехходовой клапан. Справа с синей головкой установлен газовый клапан. Сзади блестит вторичный теплообменник.

Конструкция дымохода

Устройство дымохода газового котла крайне важно для работы котла, так как именно благодаря ей выводятся продукты сгорания из аппарата. Правда, представляет он из себя трубку, и в нём нет каких-то особенных приспособлений. Однако они бывают разных типов:

  • Металлические. Представляют собой сэндвич-панели из магистралей разного диаметра, выполненные из нержавеющей стали. Пустоты между ними обычно заполняют базальтовым термоизоляционным слоем. Они отличаются высокой надёжностью. Они многослойные и обладают высокими теплоизолирующими свойствами. Но они собираются из большого количества деталей, что не совсем удобно.
  • Керамические. Более простые, но не менее прочные модели. Противостоят даже воздействию веществ химического состава. Представляют из себя керамические трубы, обёрнутые минеральной ватой. Однако для них необходимо дополнительно устанавливать конденсаторосборники.
  • Коаксиальные дымохода. Прост в эксплуатации и выглядит великолепно. Не требует установки каких-то дополнительных устройств. Не скапливает конденсат, что также является его преимуществом. А представляет из себя что-то вроде конструкции трубы в трубе. Может быть использована для котлов закрытого типа (те, что берут воздух с улицы. Открытые системы берут воздух из дома). То есть по внешней трубе воздух поступает в котёл, а по внутренней – выходит, будучи отработанным.

Ранее довольно популярным был кирпичный дымоход. Но их достаточно трудно установить, да и они довольно громоздкие.

Принцип работы котлов

Итак, одноконтурные котлы работают по следующему принципу:

  1. В котёл подаётся вода, которая и выступит в роли теплоносителя.
  2. Насос подаёт воду в теплообменник, который, нагреваясь при помощи горелки, передаёт тепло поступившей воде.
  3. Теплоноситель двигается дальше, обогревая помещение.
  4. Теплообменник нагревается до заданной температуры. Потом система постепенно тушит горелку и переходит в режим ожидания новой команды от термостата.
  5. Система выводит продукты сгорания газа.

Двухконтурные же работают по более сложному механизму. Конечно, обогрев дома происходит так же, как и у одноконтурных котлов. Однако тут ещё присутствует обогрев воды для бытовых нужд. Помогает в этом трёхходовой клапан:

  1. Если необходимо греть воду, то клапан перекрывает ток теплоносителя к системе отопления. Срабатывает клапан во время открытия крана раковины или ванны.
  2. Тогда вода попадает во вторичный теплообменник.
  3. Далее трёхходовой клапан перенаправляет воду в первичный или вторичный теплообменник по необходимости.

Вот и всё, что хотелось донести. Надеемся, эта статья была полезной для Вас.

Как устроен газовый котел отопления

Газовый котел — источник тепла для систем теплоснабжения. Это устройство, предназначено для преобразования энергии полученной от сжигания газа в тепло для нагрева водяного теплоносителя системы отопления.

Устройство газового котла обеспечивает реализацию главной задачи — эффективность и надежность автономных систем теплоснабжения, при минимальном участии со стороны пользователя.

  • 1 Как устроены газовые котлы
    • 1.1 Двухконтурный котел
    • 1.2 Устройство газовой горелки для котла
  • 2 Принцип работы
    • 2.1 Как работает конденсационный котел
    • 2.2 Принцип работы двухконтурного газового котла
  • 3 Правила эксплуатации

Как устроены газовые котлы

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Циркуляционный насос служит для принудительного движения греющей воды в контуре отопления. Устройство присутствует только в моделях котлов с принудительной циркуляцией.
  4. Расширительный бачок — защитное устройство, сбрасывающее лишний теплоноситель, который образуется во время нагрева контура отопления.
  5. 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.

В закрытых топках — дымоотвод осуществляется через коаксиальную трубу. По центральной части трубы движутся дымовые газы, а по кольцеобразному сечению, с помощью с принудительной вентиляции, воздух из атмосферы нагнетается в топку.

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.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
Читайте также  Пеллетное отопление что это такое?

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.

Принцип работы

Принцип работы газового котла отопления довольно прост. По обратному трубопроводу из отопительной внутридомовой сети остывшая вода циркуляционным насосом подается на вход теплообменника контура отопления.

Контур ГВС начинает функционировать при открытии крана на смесителе. Такая тепловая схема работы котла в летнее время делает его похожим на работу обычной газовой колонки.

Как работает конденсационный котел

Наименование «конденсационные», котлоагрегаты приобрели ввиду того, что в них реализована технология получение дополнительной тепловой энергии при модификации агрегатного состояния конденсата из пара, находящегося в уходящих газах.

В ходе горения природного газа в конденсационном газовом котле создается водяной пар, который в традиционных агрегатах испаряется, и выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу.

Специалисты разработали дополнительное устройство в котле — водяной экономайзер, в котором пар в уходящих газах, превращается в конденсат, при этом высвобождая дополнительное количество тепла, которое в экономайзере передается теплоносителю.

Температура с которой совершается преобразование конденсата, называется точкой росы +55 С, а технологический процесс конденсацией. Эта температура соответствует параметрам обратной сетевой воды, поступающей в котел из системы отопления. Если она будет больше +60 С, то конденсатный котел, будет работать, как традиционное устройство с низким КПД.

Кроме того конденсат — создает весьма агрессивную среду, с содержанием кислот. Поэтому для его сбора и отвода потребуется специальная система нейтрализации, которую жидкость должна пройти, перед тем, как ее можно будет сбросить в городскую канализацию.

В целом конвекционный газовый котел дорогостоящее устройство, однако, экономия топлива до 20 %, позволяют окупить его в течение пяти лет.

Принцип работы двухконтурного газового котла

Принцип деятельности двухконтурного котлоагрегата рассчитан на 2 тепловых режима:

  • отопление;
  • ГВС.

В отопительном режиме работа котла практически не отличается от однокотурного котла. Запуск горелки сопрягается с довольно продолжительным пусковым периодом, для того чтобы увеличить температуру в отопительном контуре до рабочих показателей. При достижении основного режима, приток топлива на горелку останавливается.

Температурный датчик внутреннего воздуха, позволяет автоматически регулировать температурный режим и подает сигнал на открытие газа при снижении допустимого уровня.

Современные двухконтурные котлы Бакси, кроме внутреннего температурного датчика оборудуются особенной погодозависимой автоматической системой, которая регулирует работу котла по температуре наружного воздуха за окном здания.
Горелка увеличивает температуру греющей воды, циркуляцию которой по трубопроводам системы отопления обеспечивает циркуляционный электронасос. Встроенный в систему трехходовой клапан переключает движение теплоносителя по отопительному контуру или в систему ГВС.

Сегодняшние нагревательные двухконтурные котлы оборудованы автоматическими системами регулирования и безопасности. Датчики по пламени и тяге в аварийных ситуациях способны перекрыть подачу газа на котел через электромагнитный клапан, тем самым не допустив созданию повышенной концентрации газа, в помещении котельной.

Этот механизм не только перекрывает подачу газа, но и сообщит окружающим об опасности, с использованием звуковой и световой сигнализации, а также запустит вытяжную вентиляцию, чтобы уменьшить содержания метана и угарного газа в воздухе.

Правила эксплуатации

Во время эксплуатации газового котлоагрегата открытого типа нужно гарантировать достаточную подачу воздуха, для того чтобы обеспечить полноту сжигания газа.

В противном случае КПД агрегата будет низким, а объем несгоревшего газа большим, с возможным выбросом в помещение. В топках закрытого типа, также важно следить за достаточностью воздуха и работоспособностью дутьевого вентилятора.

Основные правила по безопасной эксплуатации отопительного котла, работающего на газовом топливе при возникновении запаха газа:

  • немедленно перекрывают газовый кран на горелочное устройство;
  • открывают окна для проветривания;
  • в котлах закрытого типа включают принудительную вентиляцию в системе дымохода газового котла;
  • не пользуются электровыключателями и спичками;
  • немедленно перекрывают открытое пламя;
  • сообщают об аварийной ситуации в газовую службу.

Автономное отопление набирает популярность, для многих домовладельцев оно стало такой же необходимостью в холодный период года, как система кондиционирования летом – доступный уровень комфорта в жилых помещениях, обеспечивающий нормальную жизнедеятельность.

Главную функцию в этом выполняют современные котельные установки – технологичные, инновационные агрегаты способные решать многоуровневые тепловые задачи.

Принцип работы газового котла отопления

Сегодня многие частные дома отапливаются газовыми котлами. Владельцы выбирают их за экономичность, удобство в работе, мощность, компактность и чистоту. Если вы задумались о покупке подобного агрегата, то будет полезным изучить принцип работы газовых котлов. Это не только поможет сделать верный выбор, но и упростит его эксплуатацию.

В этой статье мы выясним как устроены газовые котлы, основные узлы устройства и рассмотрим схемы работы различных видов и типов.

Как устроен газовый котел

Первое, в чем нужно разобраться: из каких основных узлов состоит оборудование. Это не только поможет вам разобраться в причинах неполадок при работе, но и поможет сделать верный выбор при покупке.

Горелка

Основной элемент газового котла. Представляет собой прямоугольную поверхность с установленными форсунками. Современные производители встраивают моделируемый вариант: такая горелка способна потреблять только необходимое количество газа на разных этапах работы, экономя до 15% топлива. Так, при розжиге уменьшается подача газа, чтобы нагрев теплообменника происходил постепенно. Затем подача топлива постепенно увеличивается, приближаясь к заданной температуре и поддерживая ее. После нагрева подача газа вновь уменьшается. Это не только позволяет сэкономить «голубое» топливо, но и положительно сказывается на сроке службе устройства.

За подачу топлива отвечает газовый клапан, который регулируется встроенным электродвигателем. Такое устройство позволяет пользователю самостоятельно задать нужную температуру с помощью электронной платы и панели управления.

Горелки бывают атмосферные и турбированные:

  • Атмосферные устанавливаются около дымохода и забирают воздух из помещения. Такие горелки независимы от электричества и часто устанавливаются в напольных моделях.
  • Турбированные не зависят от тяги в дымоходе, потому что за работу отвечает вентилятор, который и выводит все продукты сгорания. Для его работы необходимо электричество, поэтому наиболее часто можно встретить в настенных котлах.

Еще в горелке находится электрод розжига (вырабатывает искру, которая поджигает газ) и датчик контроля пламени (если пламя по каким-то причинам потухнет, автоматика перекроет подачу топлива и оповестит об ошибке).

Теплообменник

Короб с трубками, между которыми находятся пластины (или «ребра», для увеличения полезной площади и скорости нагрева воды). Именно по этим трубкам и циркулирует вода, забирая тепло от нагретых стенок.

Теплообменники изготавливают из разных сплавов, от которых и зависят их срок службы:

  • Алюминий. Самый легкий металл, поэтому котлы с таким теплообменником имеют компактные размеры. Подвержен коррозии, при работе образуется осадок, который уменьшает эффективную площадь теплообмена.
  • Медь. Небольшие вес и габариты, при хорошей теплоотдаче. Компактны и устойчивы к коррозии, но изнашиваются быстрее чугунных.
  • Сталь. Простой и дешевый вариант. Низкая теплопроводность и малый срок службы. Такие теплообменники могут деформироваться или потрескаться при перепадах температур.
  • Чугун. Долговечны, надежны, устойчивы к коррозии, но чувствительны к перепадам температур. Отлично проводят тепло, но большие и тяжелые, поэтому обычно используются в напольных дорогих котлах.

Если котел двухконтурный, тогда предусматривают два теплообменника: первичный и вторичный. Основной устанавливают над горелкой, его используют системы отопления. Второй необходим для моментального нагрева воды, когда открывается водопроводный кран. Такой теплообменник выглядит как набор пластин, между которыми циркулирует вода. Как только открывается кран с горячей водой, вся вода из первого контура направляется во второй. Именно поэтому двухконтурные котлы не могут одновременно и отапливать, и нагревать воду. При малых объемах потребления горячей воды это незаметно, батареи просто не успевают остывать.

Однако, если расход воды соизмерим с потребностями для отопления, то тут приходит на помощь битермический теплообменник. Это такая «труба в трубе», которая расположена прямо над горелкой. За счет нагрева только одного теплообменника, такой котел может одновременно обеспечить дом и отоплением, и горячей водой. Но стоит помнить: в этом случае очень быстро образуется накипь, которую нужно своевременно удалять.

Циркулярный насос

В старых системах отопления использовалась естественная циркуляция воды. Теплоноситель при нагреве расширяется, поэтому вода на выходе из котла обладает низкой плотностью и весом. За счет этого она легко поднимается по горячему стояку вверх в расширительный бак, а затем под уклоном растекается по радиаторам и отдает тепло. При охлаждении плотность и вес воды увеличиваются, поэтому вновь под уклоном она стекает обратно в котел.

Несмотря на простоту, надежность, энергонезависимость и бесшумность работы такая система имеет серьезные недостатки: сложный и дорогостоящий монтаж, замерзание воды, попадание воздуха в систему отопления, низкую температуру радиаторов в дальних углах.

Читайте также  Электрокотел для отопления дома 150 квадратных метров

Поэтому современные котлы оборудуются специальным циркулярным насосом, который и создает давление для постоянной циркуляции воды. Да, в таком случае пропадает независимость от электричества, зато батареи всегда будут теплыми.

Расширительный бак

При нагреве вода расширяется, поэтому необходимо соблюдать баланс в системе отопления. Именно для этого используется расширительный бак, состоящий из 3 частей:

  • емкость для излишка воды;
  • мембрана;
  • емкость с азотом.

Принцип работы прост: лишняя вода хранится в бачке, а мембрана балансирует изменение давления в системе отопления.

Отвод дыма

Любой газовый котел обязательно нуждается в отводе продуктов сгорания. Если камера сгорания открытая, тогда для работы используется воздух из помещения, поэтому здесь нужна хорошая вентиляция и оборудуется дымоход.

Если котел с закрытой камерой сгорания, тогда используется воздух с улицы (с помощью вентилятора) и прогревается продуктами сгорания. Такие устройства не требуют дополнительной вентиляции.

Автоматика безопасности, электроника и модуль управления

В эту категорию входят различные датчики по контролю происходящих процессов в работе котла и мониторинг состояния системы отопления. Система безопасности позволяет защитить агрегат от отсутствия тяги, перегрева или отсутствие пламени в горелке. В этих случаях датчики сообщают о неисправности и модуль управления прекращает работу котла.

Принцип работы

Если температурные датчики установлены, тогда при запуске котла измеряется температура в помещениях – автоматика рассчитывает сколько тепла потребуется. Затем насос закачивает холодную воду в теплообменник. Газовый клапан открывается, через форсунки в горелку поступает газ. Электрод розжига вырабатывает искру, топливо загорается и нагревает теплообменник. Насос перемещает нагретую воду по трубам к радиатору, где вода отдает свое тепло и возвращается в котел. Продукты сгорания выводятся через дымоход. Как только в системе отопления будет достигнута нужная температура, горелка выключается, а котел переходит в режим ожидания. После охлаждения воды горелка вновь запускается. Так работает одноконтурный котел.

Двухконтурные модели работают точно по такой же схеме, за одним исключением: как только открывается кран с горячей водой, срабатывает датчик протока. Он передает сигнал, заставляя систему переключить трехходовой клапан на режим нагрева воды. Вода перестает поступать в батареи и остается в котле, циркулируя во вторичном теплообменнике, который моментально нагревается. После закрытия крана трехходовой клапан возвращается в исходное положение, и вода из первичного теплообменника поступает в систему отопления.

Стоит отметить еще один момент: котлы делятся на конвекционные и конденсационные. В первом случае в результате работы создается также водяной пар, который испаряется и выбрасывается через дымовую трубу.

В конденсационных котлах нашли способ его использовать. В таких устройствах водяной пар превращается в конденсат, который аккумулируется на стенках экономайзера (по сути, дополнительный теплообменник). При этом освобождается определенное количество тепла, которое уходит на нагрев воды. Сам конденсат после обработки и нейтрализации просто сливается в канализацию. Вот таким образом и достигается максимальная эффективность.

Как сэкономить при использовании газового котла?

Следующие меры позволяют достичь дополнительной экономии топлива:

  • качественный монтаж газового котла;
  • на короткое время полностью открыть окна, закрыв при этом терморегулирующие вентили;
  • не перегревать помещение, стараться поддерживать комнатную температуру на уровне 20 °C;
  • при наступлении темноты опускать на окнах жалюзи;
  • правильно настроить терморегулирующие вентили;
  • не загромождать радиаторы и терморегулирующие вентили;
  • использовать возможности регулирования вашего котла;
  • включать циркуляционный насос ГВС только во время пользования;
  • контролировать расход горячей воды;
  • проводить регулярное сервисное обслуживание: чистку котла и мелкий ремонт.

Устройство и принцип работы газового котла отопления

Газовый котел – устройство, функционирующее на основе выделения тепловой энергии вследствие сгорания газообразного топлива. Полученное тепло в дальнейшем направляется конструкцией на обогрев помещений и нагрев воды. Для запуска процесса используется природный газ — один из наиболее дешевых видов топлива. Качественное устройство действует надежно, чтобы не требовать от владельцев регулярного вмешательства или значительных затрат.

Узнать, как работает газовый котел отопления, достаточно просто: функционирование обеспечивается конструктивными элементами, выполняющими каждый свою задачу.

Разновидности моделей

Все отопительные устройства имеют примерно одинаковое строение, хотя у отдельных моделей могут быть индивидуальные особенности. Существуют следующие разновидности отопительных устройств:

  • напольные или настенные;
  • атмосферные (с открытой камерой сгорания, куда воздух попадает из помещения, а продукты горения удаляются через дымоход) или турбированные (с камерой сгорания замкнутого типа и вентилятором, помогающим воздуху поступать с улицы);
  • одно- или двухконтурные (исключительно для обогрева или для отопления и доступа к ГВС (горячему водоснабжению));
  • с обычной или модулируемой (регулируемой автоматически) горелкой;
  • с электронным (запускается без воздействия владельцев) или пьезокерамическим (требует нажатия кнопки) поджигом.

Все модели газовых котлов представляют собой сложные замкнутые системы, преобразующие энергию природного газа (переработанного) в тепло для достижения и поддержания комфортного уровня температуры в помещениях, а также – при наличии двухконтурной системы – для регулярного снабжения владельцев горячей водой.

Схема одно и двухконтурного газового котла

Работа двухконтурной системы

Все котлы созданы по одной типичной схеме, хотя могут отличаться устройством отдельных составляющих и их расположением. В конструкцию отопительного устройства двухконтурного типа входит большое количество элементов, всевозможных датчиков и устройств для наблюдения за системой и ее автоматическим режимом функционирования. Данная разновидность устройства может работать одновременно в одном режиме: либо как отопительная система, либо как контур ГВС.

Самыми важными элементами газовой двухконтурной конструкции являются:

  • газовая горелка (в сочетании с системой выведения дыма);
  • теплообменники (основной системы отопления и системы ГВС);
  • расширительный бачок;
  • плата управления.

От правильного функционирования этих частей конструкции зависит долгий срок службы и эффективность работы двухконтурного котла.

Устройство газового котла

Газовая горелка

Газовая горелка – основная часть конструкции, на нее подается топливо через газовый клапан. Этот процесс регулируется электронной платой, а владелец через панель управления использует ее, чтобы задавать желаемую температуру обоих контуров котла. Расположение горелки — в камере сгорания, где производится удаление отработанных газов, а также есть вентилятор и моностат. После подачи топлива и запуска горелка долго работает, поднимая в контуре отопления температуру до заданного уровня. После этого подача топлива прекращается, выработанное тепло нагревает воду, которая далее в принудительном режиме расходится по всей системе. Благодаря трехходовому клапану теплоноситель (вода) перемещается по основному теплообменнику, не затрагивая контур ГВС.

В двухконтурном газовом котле горячее водоснабжение включается тогда, когда задействуется водопроводный кран. При этом действии ток воды переключает трехходовой клапан, вследствие чего отопительная система отключается. В этот же момент разжигается горелка (если она не работала до этого) и горячий теплоноситель направляется в теплообменник ГВС, то есть вторичный. Движение воды через систему горячего водоснабжения происходит через малый круг циркуляции.

Теплообменники

В двухконтурном котле устанавливаются теплообменники для первичного (отопительная система) и вторичного (ГВС) контуров. Основной – первичный – это система медных трубок, располагается над горелкой, в нем прогревается и циркулирует теплоноситель отопительной системы. Вторичный теплообменник используется для контура ГВС – это набор пластин, которые согревают воду до того момента, когда откроется «горячий» кран. После этого на блок управления идет сигнал, трехходовой клапан перекрывается, работа отопления прекращается. Вода, прошедшая через вторичный теплообменник, и течет из крана.

Расширительный бачок

Когда вода разогревается в отопительной системе, выделяется тепло и повышается давление, компенсировать которое помогает расширительный бачок. Конструкция бачка состоит из 3 компонентов:

  • пространства для теплоносителя в системе отопления;
  • мембраны;
  • пространства, накачанного азотом.

Когда отопительная система работает, мембрана в конструкции помогает скомпенсировать повышение давления разогретой воды, благодаря чему котел не подвергается опасности взрыва.

Плата управления

Вся конструкция газового котла находится под контролем платы управления (электронного блока), благодаря которому есть возможность выставлять оптимальные режимы работы отопительного устройства и следить за всеми датчиками. Все установки платы отрегулированы и «вшиты» в блок на заводе, однако владелец может дополнительно подключить наружный датчик температуры, чтобы конструкция автоматически запускалась, если в помещении станет холодно.

Работа одноконтурной конструкции

Одноконтурный котел по строению и принципу действия мало отличается от двухконтурного. В его камере сгорания располагается газовая горелка, на нее подается топливо. В верхней части находится теплообменник, где нагревается вода. Далее с помощью насоса теплоноситель разносится по системе, а его давление компенсируется посредством расширительного бачка. Контроль работы и регулировка температуры производится с помощью автоматического блока.

Хотя данная конструкция отличается от двухконтурной большей простотой, надежностью и доступностью, а также предоставляет владельцу широкий набор функций, настроек и режимов, устройства одноконтурные имеют один недостаток: для необходимости обеспечения ГВС придется докупить оборудование (бойлер) и встроить его отдельно.

Разобраться в том, как работает газовый котел отопления, стоит хотя бы потому, что это знание поможет вовремя выявить неисправность в функционировании устройства и провести простейший ремонт. Любой котел – замкнутая система, задачей которой является обеспечение в помещении необходимого температурного режима и доступа к горячему водоснабжению (если это позволяет конструкция). При этом работает устройство достаточно просто, и для каждой модели этот принцип одинаков.

Выбрать газовый котел для дома поможет видео:

Электрокотёл для отопления дома в 100 кв. м. Об этом можно почитать в одной из наших статей по ссылке.

Евгений Афанасьев главный редактор

Автор публикации 21.06.2020

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!