Как работает газовый котел: устройство, схема, режимы

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:

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.

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:

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.

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.

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 газового котла отопления и принцип работы

Как известно, основным нагревательным элементом в большинстве современных отопительных систем выступает котел. Именно благодаря ему топливо преобразуется в тепловую энергию, которая передается теплоносителю и поступает в нагревательные приборы, такие как радиаторы. Важно понимать устройство газового котла отопления, изучить принцип его работы.

Принцип работы газового котла отопления, как становится понятно из его названия, основан на использовании газа как основного источника топлива. При этом идеальное устройство газовых котлов отопления должно быть таким, чтобы функционирование оборудование проходило с минимальными затратами, а вмешательство человека было минимальным.

О том, как работает газовый котел отопления и из каких элементов он состоит, далее и пойдет речь.

Разновидности и устройство газового котла

Перед тем как говорить непосредственно обо всех составляющих газового котла, требуется рассмотреть то, какие существует варианты этих отопительных устройств. Безусловно, все они имеют схожее строение, но, тем не менее, некоторые модели оснащены индивидуальными, характерными лишь для них особенностями.

Классификация котлов, функционирующих с помощью газа, является следующей:

образцы напольного и настенного типа. Если говорить об удобстве, то более приемлемым будет настенное оборудование, которое более характерно для частных построек. Основное достоинство напольного агрегата заключается в его гораздо большей мощности, вследствие чего с его помощью можно обогреть помещение с весьма существенной площадью. Такие модели очень часто эксплуатируются на производстве;
газовые котлы атмосферного и турбированного типа. Чтобы понять, как работает газовое отопление с атмосферным котлом, можно вспомнить принцип функционирования стандартной печи, где воздух из помещения поступает в специально предназначенный дымоход благодаря естественной тяге. Турбированные аппараты оснащены вентилятором, который входит в конструкцию, а камера сгорания топлива является полностью закрытой, поэтому все необходимое количество воздуха поступает с улицы (подробнее: «Как устроен турбированный газовый котел – принцип работы, преимущества и недостатки»);
механизмы с одним и двумя контурами. Устройство газового котла с одним контуром рассчитано так, чтобы это оборудование использовалось исключительно для обогрева комнат, в то время как приборы с двумя контурами способны также играть важную роль в системе водоснабжения, обеспечивая помещение горячей водой;
котлы, оснащенные обычной горелкой или горелкой модулируемой (детальнее: «Какие бывают газовые горелки для котлов отопления – виды, различия, правила использования»). Во втором случае мощность работающего оборудования регулируется автоматическим образом, благодаря чему можно значительно уменьшить расходы на топливо;
устройства, имеющие электронный или пьезокерамический поджиг. Первый вариант является более удобным, так как зажечь топливо в камере сгорания можно и без непосредственного участия хозяев, а во втором случае обязательно нужно при каждом запуске включать аппарат, нажимая определенную кнопку. Читайте также: «Что такое термопара для газового котла отопления – как работает, преимущества оборудования».

Конструкция и принцип работы газового котла отопления

Как уже говорилось выше, по образу устройства большинство нагревательных котлов схожи между собой. Но для того чтобы понять, как пользоваться газовым котлом правильно, требуется, конечно же, знать, из каких структурных частей состоит это оборудование.

Основу стандартного котла на газу составляют следующие элементы:

прямоугольная газовая горелка. Эта конструкция включает в себя форсунки, которые и служат местом проведения газа внутрь камеры сгорания. Благодаря этим элементам пламя распределяется равномерно, что делает сгорание теплоносителя внутри системы наиболее эффективным;
теплообменник. Это устройство представляет собой короб из металла, оборудованный встроенной батареей. Внутри этого короба проходят трубы, по которым циркулирует теплоноситель. Нагрев воды происходит из-за того, что теплообменник, нагреваясь от сгорающего внутри камеры газа, передает ей тепло. Если в котле одноконтурного типа теплообменник может быть только один, то в двухконтурных аппаратах их может быть и два (первичный и вторичный);
циркуляционный насос. С помощью этого устройства регулируется давление, возникающее в системе с циркуляцией, работающей по принудительному принципу. Далеко не все котлы оснащены подобной деталью;
расширительный бак . Основное назначение данного элемента – временный отвод теплоносителя, что необходимо в случае нагрева и расширения воды. Такой бачок оснащен специальной емкостью, которая сможет подойти для любого котла на газу. Если планируется использовать отопительное оборудование на больших участках, то можно смонтировать еще один расширительный бак;
прибор, отвечающий за отвод продуктов сгорания топлива. В котлах атмосферного типа этот элемент присоединяется к отдельной дымовой трубе, имеющей естественную циркуляцию, а в турбированных механизмах в наличии уже есть двойная труба отвода коаксиального типа, вывод продуктов горения в которой осуществляется посредством вмонтированного вентилятора;
автоматическая система, которая служит центром управления котлом. Основным его элементом является электронная схема, позволяющая установить желаемый режим работы котла исходя из данных, отображаемых на установленных датчиках.

Для того чтобы срок службы газового котла был максимально долгим, важно, чтобы каждый его элемент функционировал надежно и исправно (прочитайте также: «Какой газовый котел самый надежный»). Добиться этого можно, лишь изучив особенности работы и строения каждой из основных функциональных частей котла.

Устройство газовой горелки

Исходя из вида конкретного котла, конструкция горелки может быть атмосферного или надувного типа. Первый вариант горелки работает с меньшим шумом, однако, и эффективность их более низкая по сравнению с надувным оборудованием.

Эти образцы, в свою очередь, имеют существенную мощность и делятся на следующие разновидности:

с одной ступеней;
с двумя ступенями;
модулированные надувные горелки.

Как работает теплообменник

Основной показатель, влияющий на качество работы этого функционального элемента газового котла – материал, из которого он произведен.

Наиболее долговечными считаются чугунные теплообменники. Кроме того, этот материал хорошо сохраняет тепло и может быть смонтирован как на одноконтурной, так и на двухконтурной системе (прочитайте также: «Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла – особенности конструкции»). Среди отрицательных сторон чугуна – его большая масса и вместе с тем низкая устойчивость к механическим повреждениям.

Сегодня популярностью пользуются теплообменники, изготавливаемые из стали. Этот материал не подвержен частым поломкам, он стойко переносит высокие температуры и перепады давления. Современные модели, где применяется сталь высокого качества, могут составить достоянную конкуренцию чугунным агрегатам в плане срока службы. Порой, чтобы увеличить этот показатель, изнутри на стальной теплообменник наносится слой меди, а сверху – устойчивая к высокой температуре краска.

Работа циркуляционного насоса

Принцип работы расширительного бака

Это устройство оказывает существенно более серьезное влияние на работу газового котла. Предназначен этот прибор для того, чтобы в случае избытка теплоносителя в системе, который обычно возникает вследствие перегрева теплоносителя, лишняя вода сохранялась и впоследствии использовалась вновь. Примерные расчеты показывают, что общий объем такого бака должен составлять около 10% от всей воды в отопительной системе, поэтому для монтажа такого оборудования важно иметь данные касательно длины труб и вместимости системы теплоснабжения.

Чтобы подробнее разобраться с особенностями монтажа газового котла, всегда можно изучить дополнительные фото всех его структурных частей и посмотреть видео по их установке, которые всегда можно найти у специалистов, занимающихся подключением такого оборудования.

Видео об устройстве газового котла отопления:

Принцип работы газового котла отопления

В отопительной системе главным элементом считается котел, который служит для нагревания теплоносителя, который, в свою очередь, распространяясь по трубам, отапливает дом. Сегодня газовые котлы наиболее распространены по довольно простой причине – именно газ является самым доступным, самым недорогим типом топлива, да и кпд газовых котлов отопления — приемлем. Сегодня практически в каждом, даже достаточно небольшом селении или дачном поселке есть возможность подключения к центральному газопроводу. А вот использование баллонов с газом делает эксплуатацию отопительной системы экономически невыгодным. Каков же принцип работы газового котла отопления?

Типы устройств и их строение
Отвод дыма
Горелки газового котла
Система защиты

Типы устройств и их строение

Газовый котел любой модификации имеет три обязательных элемента:

арматура, посредством которой осуществляется подача топлива (газа);
газовая горелка;
теплообменник.

Следует отметить, что наиболее распространённым материалом для создания теплообменника является медь. Однако довольно часто встречаются модели газовых котлов, в которых данный элемент сделан из чугуна или стали.

Каждый современный настенный газовый котел дополнен циркуляционным насосом, предназначенным для перемещения теплоносителя, специальным предохранительным клапаном, расширительным баком, электронной системой управления. Помимо этого, устройство газовых котлов отопления оснащено также системами контроля и самодиагностики. Такое обилие специального и вспомогательного оборудования делает газовые котлы достаточно близкими к мини-котельным. А расчет мощности газового котла отопления, производимый перед установкой системы – показывает, что некоторые из этих дополнений способны увеличить эффективность.

При запуске котла в первую очередь начинает работать аппаратная часть. То есть, автоматически проверяется уровень температуры в помещениях – определяется, какое количество тепла необходимо системе.

Далее автоматикой запускается газовая арматура – топливо подается в систему. Одновременно зажигается искра в камере сгорания, и от нее загорается топливо. В теплообменнике происходит нагрев теплоносителя до нужного уровня. При помощи циркуляционного насоса нагретая вода перемещается по системе к радиаторам – где и отдает свое тепло. Так кратко можно описать принцип работы газового котла отопления с одним контуром.

Однако в некоторых случаях котел может служить не только для отопления, но и для подачи горячей воды. Для того чтобы наладить в доме работу сразу двух систем, необходим двухконтурный газовый котел. Его основным отличием является наличие второго контура, который вполне может удовлетворять необходимости в горячей воде.

Следует отметить, что контуры котла данного типа не могут работать одновременно. То есть, если вам понадобилось прогреть помещение, то в этот момент нагрев воды для ГВС будет приостановлен или будет производиться более слабо. Однако, по словам владельцев двухконтурных котлов, такие условия работы оборудования и схема не доставляют каких-либо неудобств.

Отвод дыма

Важно учитывать, что отопительная система, работающая на газу, вне зависимости от того, какие типы газовых котлов отопления установлены, требует непрерывного отвода дыма. Во многом организация отвода дыма зависит от того, какой именно камерой сгорания оснащен котел.

В случае если камера открытая и у вас газовые котлы отопления дымоходные – дым покидает камеру через специально смонтированную дымовую трубу.

Особенность камер такого типа – они для поддержания горения используют воздух непосредственно из помещения. Такая особенность работы оборудования требует качественной вентиляции.

Закрытая камера сгорания работает несколько иначе. Дым выводится в трубу принудительно – при помощи мощного вентилятора, который установлен непосредственно в котле. В подобных системах труба для отведения дыма чаще всего делается из стали или чугуна. Наружу она выходит через наружную стену дома. Газовые котлы отопления без дымохода – хороший выбор.

Горелки газового котла

Горелка – важный элемент, без которого схема отопления от газового котла просто невозможна. Сегодня на рынке можно найти модели котлов, оснащенные модулируемой горелкой, при помощи который вы сможете сэкономить некоторую сумму. Особенность такой горелки – в возможности регулирования уровня мощности пламени. То есть, вы сами контролируете, насколько интенсивным будет процесс горения.

Процесс кон6троля может быть как ручным, так и автоматическим. В последнем случае газовые котлы отопления, принцип работы их сам поддерживает горение на определенном уровне. Конечно, многим покажется расточительным тот факт, что при модулируемой горелке горение должно быть постоянным. Однако, поскольку пламя поддерживается на заданном уровне (необходимом для поддержания определенной температуры), то в результате экономия топлива все же является весьма существенной. Примечательно, что модулируемая горелка может быть использована как в одноконтурных, так и в двухконтурных котлах.

Система защиты

Практически все модели современных газовых котлов обладают высокоэффективной системой защиты нескольких уровней. Прежде всего, в случае прекращения подачи газа происходит автоматическое закрытие электромагнитного клапана, который отвечает за поступление топлива в котел. Однако весомым недостатком является то, что клапан не открывается автоматически при восстановлении подачи газа. В таком случае повторный запуск котла следует выполнять вручную. Если же произошло отключение электропитания, то после его восстановления система запускается самостоятельно.

Современные модели имеют продолжительный ряд защитных функций. Одной из наиболее важных является предохранение системы от замерзания.

То есть, температура теплоносителя постоянно контролируется специальными датчиками. И в случае если она снизится до критической температуры – система самостоятельно запускает котел для прогрева теплоносителя. Еще одной крайне важной и полезной функцией является то, что для обеспечения качественной работоспособности система автоматически раз в определенный промежуток времени запускает циркуляционный насос и «прогоняет» теплоноситель. Таким образом — все элементы поддерживаются постоянно в рабочем состоянии.

Если же в системе возникла неисправность – информация об этом сразу же будет выведена на специальный экран, расположенный на блоке управления. Обнаружив неисправность и вызывая специалиста сервисного центра, следует непременно назвать ему код ошибки, который высветился на табло. Таким образом, мастер приедет, заранее зная о поломке – и сможет восстановить работоспособность системы в самое короткое время.

Газовые котлы являются достаточно экономичными – специальное оборудование позволяет сократить не только расход топлива, но и расчет газового котла отопления, расход электроэнергии, потребляемой системой, а кпд газового котла отопления – имеет приемлемый показатель.

Как работает газовый котел

Газовые котлы устанавливаются в коттеджах и в современных многоквартирных зданиях. Они пользуются спросом при строительстве частных домов. Это оборудование позволяет организовать обогрев помещений и снабжение ГВС. Нужно только подвести газовую магистраль, электричество и холодную воду. Это гораздо дешевле, чем строить котельную с полноценным центральным обогревом. Чтобы безопасно использовать такую систему, нужно представлять принцип работы газового котла. Это позволит избежать нежелательных ситуаций.

Как работает газовый котел: принципиальная схема

В быту используются 2 вида топлива: метан и сжиженная пропан-бутановая смесь. Оборудование снабжено датчиками, которые обеспечивают его правильную работу и контролируют процесс.

Функционирование нагревателя начинается с включения горелки. Розжиг может быть пьезо- или электрическим. Горелка снабжена распределительными форсунками, обеспечивающими равномерный нагрев поверхности теплообменника.

Турбированная схема отличается наличием вентилятора, который предназначен для вывода продуктов сгорания наружу.

Пламя нагревает корпус теплообменника, где по трубчатым каналам циркулирует вода. Ее температура повышается до нужной отметки, которая контролируется термостатом.

Постоянный круговорот воды в отопительной системе поддерживает циркуляционный насос.

Излишки теплоносителя, который увеличивается при нагревании, выводятся в расширительный бачок. Его наличие помогает регулировать давление в трубах и не допускать аварий.

Нужный режим работы устанавливает автоматическая электронная система. Ее функционирование опирается на показания сенсоров. Когда температура воды достигает нужного значения, срабатывает автоматика и горелка отключается. Отопительный котел некоторое время находится в режиме паузы. При падении температуры теплоносителя до заданной величины, от датчиков в центр управления поступает соответствующий сигнал. Подается команда на включение горелки и цикл повторяется.

Атмосферный вариант воздухозабора характерен для напольных моделей нагревателей. Турбированная схема – для конструкции настенных модификаций. Устройство газового котла обеспечивает полную автоматизацию процесса функционирования. Вручную задаются только необходимые начальные параметры.

Старый и новый образец

Отопительные газовые котлы используются в быту давно, около 100 лет.

Для современных аппаратов подходит следующая неформальная классификация:

настенные или стационарные (напольные) модели;
с 1 или 2 контурами;
с ручным или автоматическим регулированием;
атмосферные или турбированные;
конвекционные или конденсационные.

Производители освоили выпуск сотен моделей агрегатов, подходящих для всех видов сооружений и строений, для любых условий эксплуатации и работы во разных режимах. Старые образцы подобной техники не могут похвастаться множеством видов. Они изготавливались только в напольном исполнении. Автоматическая регулировка температуры воды отсутствовала. Приходилось постоянно следить за непрерывной подачей топлива и интенсивностью горения. Нужно было вручную регулировать высоту языка пламени.

Примером старого образца отопительной техники может служить модель АГВ-80. Она производилась с 1939 г. Жуковским машиностроительным заводом. Это был стальной герметичный бак на 80 л в виде цилиндра. Сверху располагался дымовыпускной отвод. Внутри цилиндра проходила т. н. «жаровая труба», под которой была устроена атмосферная горелка. Комплект включал термометр и предохранитель тяги. Они позволяли определить момент перекрытия подачи газа, при достижении нужной температуры воды.

Дымоотвод подсоединялся к дымоходу, длиной не менее 5 м с естественной вытяжкой для выведения продуктов сгорания. Принцип работы сохранился в современных АОГВ и 2-контурных АКГВ. Они оснащены продвинутой автоматикой, которая позволила увеличить КПД до 89%.

Ретро-котлы и сейчас в строю. Они обладают надежно сваренным корпусом из хорошего металла с минимумом деталей. Их можно использовать в качестве временного решения проблемы отопления, до приобретения нового оборудования. Допустимо установить на старые модели современную автоматику и дать изделиям вторую жизнь.

Как происходит отвод продуктов сгорания

Этот процесс реализуется 2 способами. Используется естественная тяга или принудительная. Если вытяжка недостаточно сильная, то существует опасность попадания в помещение угарного газа с соответствующими последствиями.

Устройство дымохода для котлов должно происходить согласно описанию в СНиП 2.04.05-91 и ДБН В.2.5-20-2001. Непосредственно к нему подсоединяется патрубок котла, если используется естественная тяга. Для этого хороши изделия из стальных сэндвич-труб, кирпича или керамики, которые выводятся через крышу. Они жароустойчивы и создают сильную тягу, обеспечивая выброс продуктов сгорания топлива в атмосферу. Такая выводящая конструкция характерна для открытой схемы.

Если котел оснащен вентилятором для принудительного удаления вредных соединений, то применяется коаксиальный дымоход. Он устроен в виде 2 патрубков разного диаметра, вложенных друг в друга. Во внутренней полости создается содержащий вредные примеси поток отработанного воздуха, который подлежит удалению.

Одновременно свежий поступает по внешнему контуру в топочную камеру для поддержания горения. Поскольку вывод газов осуществляется механически, коаксиальную трубу достаточно разместить на улице через отверстие в стене.

Работа системы автоматики

Электронная система состоит из блока управления, который представлен платой с набором микросхем, переключателей или их комбинацией. Она обеспечивает бесперебойное функционирование устройства и безопасность. Под контролем находится температура воды, работа вентилятора и циркуляционного насоса.

Отопительный газовый котел отключится в случаях:

снижения давления газа;
низкой тяги;
перегрева теплоносителя.

Программируемые термостаты позволяют установить требуемый режим работы и его изменение на заявленный период времени.

При покупке оборудования лучше обратить внимание на модели со встроенной электроникой, жидкокристаллическим дисплеем, пультом ДУ и возможностью включения дополнительной защиты. Есть агрегаты, которые управляются на расстоянии, через интернет с использованием GSM-модуля.

Отличия одноконтурного и двухконтурных котлов

Первый тип используется только для обогрева. Циркуляция воды в отопительной системе чаще всего происходит естественным образом.

К достоинствам этих моделей относят:

Простоту и надежность устройства.
Отсутствие потери мощности.
Подключение внешнего бойлера для нагрева воды.
Относительно низкую цену.

Двухконтурные модели обеспечивают как функцию отопления помещений, так и горячую воду. От односложных конструкция отличается наличием вторичного теплообменника и циркуляционного насоса. Используется турбированная схема.

Получение тепла и горячей воды от одного агрегата.
Высокий КПД, компактность.
Возможность отключения как ГВС, так и отопления, если в них нет необходимости.

Недостаток: нельзя одновременно использовать функции обогрева и получения горячей воды.

Невозможно однозначно сказать, какой котел лучше. Нужно выбирать модель, которая будет оптимально соответствовать условиям эксплуатации. Следует учитывать площадь помещений и особенности климата, количество проживающих и их потребности. Необходимо рассмотреть и другие факторы, влияющие на качество жизни, ведь основное назначение подобных устройств состоит в создании комфортных условий.

Устройство газового котла и классификация оборудования

Разновидностей отопительных приборов придумали не одну и не две, но лидерские позиции по востребованности и по уровню продаж давно и прочно закрепились за газовыми котлами.

Хорошо разбираться в этих агрегатах следует как потенциальным покупателям, так и уже состоявшимся владельцам — чтобы уметь выполнить посильный ремонт и хорошо понимать суть профилактического обслуживания.

Читателю предлагается изучить устройство газового котла и ознакомиться с назначением всех его компонентов.

Принцип работы газового котла

Данное оборудование работает по предельно простой схеме. Природный газ смешивается с воздухом, превращаясь в топливно-воздушную смесь, которая поджигается. Пламя и горячие продукты горения топлива нагревают содержимое специального резервуара — теплообменника, который подключен к системе отопления (СО) с жидкостным теплоносителем.

Последний постоянно циркулирует по системе — либо только за счет конвекции (естественная циркуляция), либо еще и за счет работы специального насоса (циркуляция принудительная).

Устройство настенного двухконтурного газового котла

Дымовые газы, отдав часть имеющейся у них энергии теплоносителю, выводятся наружу через дымоход.

Наряду с обычными котлами сегодня выпускаются так называемые конденсационные. Они «умеют» отбирать у дымовых газов больше тепла, так что те остывают до температуры конденсации содержащегося в них водяного пара.

Классификация газовых котлов

Такие приборы подразделяются на несколько групп по следующим признакам:

По способу установки

Доступны два варианта:

Настенные: в таком виде выпускают в основном котлы малой и средней мощности, предназначенные для отопления домов или квартир с небольшой площадью. Настенное исполнение весьма удобно, потому что весь пол остается свободным для размещения мебели или другого оборудования.
Напольные. Такой вид имеют мощные модели, имеющие большой вес.

Схема устройства напольного газового котла

Для установки котлов второго типа в помещении придется освободить достаточно большое пространство.

По функциональности

Одноконтурными. Это отопители в чистом виде — в их задачу входит только нагрев теплоносителя СО.
Двухконтурные. Имеют второй теплообменник, подключаемый к системе водоснабжения, и выполняют дополнительно функцию проточного водонагревателя.

Некоторые модели снабжаются встроенным бойлером.

Двухконтурный напольный газовый котел

По типу камеры сгорания

Здесь также имеется два варианта:

С открытой камерой. Топка сообщается с помещением котельной, откуда в нее и поступает воздух (засасывается естественной тягой).
С закрытой камерой (турбированные). Топка от котельной изолирована, воздух вентилятором засасывается с улицы.

Основные элементы газового котла

Независимо от принадлежности к той или иной группе, газовые котлы в основе своей устроены одинаково и имеют один и тот же набор основных компонентов:

газовую горелку;
теплообменник;
циркуляционный насос (имеется не во всех моделях);
расширительный бачок;
систему автоматики.

Ниже можно ознакомиться с каждой из составляющих поближе.

Газовая горелка

Задача горелки — смешать поступающий в нее природный газ с воздухом, приготовив тем самым топливно-воздушную смесь. Далее она распределяется по нескольким соплам, где и сгорает.

Газовые горелки бывают:

Котлов отопления на рынке представлено великое множество. В чем преимущества газового котла Беретта перед остальными производителями, читайте на нашем сайте.

О преимуществах двухконтурных котлов отопления читайте тут.

Инструкция по изготовлению дизельной горелки представлена здесь.

Атмосферные

Воздух засасывается в газовую струю за счет имеющегося в ней низкого давления (согласно закона Бернулли давление в движущемся потоке понижается пропорционально его скорости).

Достоинства:

низкая стоимость;
простота конструкции;
бесшумная работа.

Но при этом камеру сгорания приходится делать открытой, а мощность горелки ограничена.

Принцип работы атмосферной горелки

Наддувные

Более сложная конструкция, в которую воздух нагнетается вентилятором. С достоинствами и недостатками картина обратная: горелка стоит дорого и шумит, но зато камера сгорания является закрытой и нет ограничений по мощности.

У котлов с наддувными горелками и, соответственно, закрытыми камерами сгорания есть еще одно преимущество: поскольку дым выводится принудительно, их можно оснащать горизонтальной трубой, выходящей на улицу через стену.

Обычно используется коаксиальная труба, сечение которой разделено на две части: по внутренней отводятся продукты сгорания, по внешней — поступает воздух в топку.

Кроме того, газовые горелки делятся на следующие разновидности:

Одноступенчатые: обладают фиксированной теплопроизводительностью и работают в режиме «старт-стоп». Дешевы, но элементы котла с такой горелкой работают в условиях значительных и резких температурных перепадов, из-за чего срок их службы сокращается.
Двуступенчатые: могут работать в двух режимах: с максимальной мощностью и с 40-процентной. Промежуточная ступень обеспечивает плавный запуск горелки и позволяет реже ее выключать, так что в конечном итоге режим работы котла становится более щадящем.
Модулированные: самые дорогие горелки, теплопроизводительность которых можно плавно менять в диапазоне от 10% до 100%. Вместо режима «старт-стоп» такая горелка работает постоянно с нужной мощностью, так что элементы котла не подвергаются тепловым перегрузкам, а температурные перепады полностью исключаются. Котел, соответственно, служит дольше. Кроме того, модулированная горелка оптимизирует расход топлива, так что теплогенератор становится еще и более экономичным.

Горелка оснащается устройством розжига одного из двух типов:

Пьезорозжиг: при запуске котла пользователь однократно нажимает кнопку пьезомеханизма, от искры которого загорается запальник или фитиль (дежурная горелка). Впоследствии от запальника загорается основная горелка.
Электронный. Устройство генерирует искру самостоятельно, без участия пользователя.

Теплообменник

Долговечность теплообменника зависит от его материала. В основном пользователям приходится выбирать из двух вариантов:

Чугун

Литой чугунный теплообменник имеет толстые стенки, потому он прочен и не прогорает.

Кроме того, он мало подвержен коррозии.

Соответственно, данный вариант является наиболее долговечным — он служит порядка 25-ти лет.

хрупкость, причем лопнуть может не только при сильном ударе, но и при резком изменении температуры;
большой вес.

Последнее обстоятельство не позволяет применять чугунные теплообменники в настенных котлах.

Сталь

Стальной теплообменник сравнительно быстро прогорает (имеет тонкие стенки) и сильно подвержен коррозии. Кроме того, он имеет слабые места в виде сварных швов. Как результат — срок службы составляет всего 15 лет. Но зато дешев, пластичен и весит немного.

Более долговечными являются теплообменники из нержавеющей термоустойчивой стали, которые устанавливаются в моделях премиум-класса.

Тем же покупателям, кому такой котел пока не по карману, можно порекомендовать обратить внимание на стальные теплообменники с антикоррозионной защитой в виде медного покрытия внутри и особой термоустойчивой краски снаружи.

Циркуляционный насос и гидравлическая группа

Сравнительно небольшая СО в масштабах частного дома может функционировать и без циркуляционного насоса, но его применение обеспечивает целый ряд преимуществ:

можно сократить диаметр труб;
за время движения по контуру теплоноситель не успевает сильно остыть, поэтому котел работает в щадящем режиме;
появляется возможность эксплуатировать систему отопления в низкотемпературном режиме.

Характеристики насоса увязаны с мощностью котла, так что покупателю остается сосредоточить свое внимание только на производителе данного компонента. Желательно, чтобы это была известная компания с достойной репутацией — Grundfos, Wilo, Vortex и т.п.

Расширительный бачок

Чтобы теплоноситель не издавал журчания, система отопления должна быть полностью заполнена.

Но при этом должна быть предусмотрена возможность свободного расширения рабочей среды при нагреве. Для этого и устанавливается расширительный бачок.

Котлы оснащаются бачками мембранного типа, которые не имеют сообщения с атмосферой (закрытые). Такой бачок разделен эластичной мембраной на две части, одна из которых подсоединена к системе отопления, а другая содержит воздух при некотором давлении.

Объем первой части должен составлять примерно 10% от объема всего теплоносителя в СО. Во второй части нужно поддерживать давление на 0,2 атм меньше того, которое наблюдается в СО при работающем циркуляционном насосе.

Системы автоматики

Современные газовые котлы оснащаются автоматикой двух видов:

Рабочая

Управляет работой котла (регулирует мощность либо осуществляет включение/выключение) с целью поддержания на заданном пользователем уровне температуру теплоносителя или воздуха в помещении (зависит от того, где установлен температурный датчик).

Самой «продвинутой» является погодозависимая автоматика, которая учитывает наружную температуру и потому корректирует режим работы котла более своевременно.

При этом контроллер системы постоянно «учится», запоминая, как меняется температура в помещении при тех или иных теплопроизводительности котла и наружной температуре.

Знаете ли вы, что такое гребенка распределительная для отопления и для чего она используется? Подробно об этом читайте в статье.