Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла

Здесь вы узнаете:

Двухконтурные отопительные котлы получили большое распространение за счет удобства и компактности. Они согревают дома и одновременно служат источниками горячего водоснабжения. То есть, необходимость покупать отдельный водонагреватель и отдельный отопительный прибор полностью отпадает. Каков принцип работы двухконтурного газового котла и из каких частей состоит это устройство? Об этом мы расскажем в нашем обзоре.

Устройство двухконтурного газового котла

Для того чтобы понять принцип работы газового двухконтурного котла, необходимо разобраться в его устройстве. Он состоит из множества отдельных модулей, которые нагревают теплоноситель в отопительном контуре и выполняют переключение на контур ГВС. Слаженная работа всех составляющих позволяет рассчитывать на беспроблемную эксплуатацию оборудования. Зная устройство двухконтурного котла, можно разобраться и в его принципе действия.

Мы не будем рассматривать устройство двухконтурных котлов с точностью до винтика, так как нам достаточно разобраться в назначении основных узлов. Внутри котла мы найдем:

Устройство моделей с двумя контурами: отопительным и контуром ГВС.

• Горелку, располагающуюся в открытой или закрытой камере сгорания – это сердце любого отопительного котла. Она нагревает теплоноситель и генерирует тепло для работы контура ГВС. Для обеспечения точной поддержки заданной температуры она наделяется системой электронной модуляции пламени;
• Камеру сгорания – в ней располагается вышеуказанная горелка. Она может быть открытой или закрытой. В закрытой камере сгорания (а точнее, над ней) мы найдем вентилятор, отвечающей за нагнетание воздуха и за удаление продуктов сгорания. Именно он и является источником тихого шума при включении котла;
• Циркуляционный насос – обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя по отопительной системе и при работе контура ГВС. В отличие от вентилятора камеры сгорания, насос не является источником шума и работает максимально бесшумно;
• Трехходовой клапан – именно эта штука отвечает за переключение системы в режим генерации горячей воды;
• Основной теплообменник – в устройстве двухконтурного настенного газового котла он располагается над горелкой, в камере сгорания. Здесь происходит нагрев теплоносителя, используемого в контуре отопления или в контуре ГВС для нагрева воды;
• Вторичный теплообменник – именно в нем происходит подготовка горячей воды;
• Автоматику – она контролирует параметры работы техники, проверяет температуру теплоносителя и горячей воды, управляет модуляцией, включает и отключает различные узлы, контролирует наличие пламени, фиксирует ошибки и выполняет прочие полезные функции.

В нижней части корпусов располагаются патрубки для подключения отопительной системы, труб с холодной водой, труб с горячей водой и с газом.

Можно заметить, что устройство газовой колонки отличается только отсутствием контура отопления.

Мы выяснили устройство двухконтурного настенного газового котла – оно кажется немного сложным, но если разобраться в назначении тех или иных узлов, то сложности исчезнут. Здесь мы можем отметить схожесть с газовым проточным водонагревателем, от которого здесь осталась горелка с теплообменником. Все остальное взято от настенных одноконтурных котлов. Несомненным плюсом является наличие встроенной обвязки – это расширительный бачок, циркуляционный насос и группа безопасности.

Разбирая принцип работы и устройство газового двухконтурного котла, следует отметить тот факт, что вода из контура ГВС никогда не смешивается с теплоносителем. В отопительную систему теплоноситель заливается через отдельную трубу, подключенную к отоплению. Горячая вода подготавливается за счет части теплоносителя, циркулирующего через вторичный теплообменник. Впрочем, об этом мы расскажем чуточку позже.

Принцип работы двухконтурного газового котла

Теперь мы приступим к разбору принципа работа газового двухконтурного котла. Назначение отдельных узлов и модулей мы выяснили, теперь эти знания помогут нам понять, как работает все это оборудование. Рассматривать принцип работы будем в двух режимах:

• В режиме обогрева;
• В режиме генерации горячей воды.

В режиме обогрева котел обеспечивает ваш дом теплом.

Сразу отметим тот факт, что работа в двух режимах сразу невозможна – для этого в двухконтурных котлах предусмотрен трехходовой клапан, направляющий часть теплоносителя в контур ГВС. Давайте рассмотрим принцип работы при обогреве, а потом узнаем, как работает техника в режиме горячего водоснабжения.

В режиме обогрева двухконтурный котел работает так же, как и самый обычный проточный нагреватель. При первом включении горелка работает довольно долго, поднимая температуру в контуре отопления до заданной отметки. Как только будет достигнут необходимый температурный режим, подача газа отключится. Если в доме установлен датчик температуры воздуха, то автоматика будет учитывать его показания.

Тепло от работающей горелки нагревает теплоноситель, который гоняется по отопительной системе в принудительном режиме. Трехходовой клапан находится в таком положении, чтобы обеспечить нормальное прохождение воды через основной теплообменник. Продукты сгорания удаляются двумя способами – самостоятельно или с помощью специального вентилятора, располагающегося в верхней части двухконтурного котла. Система ГВС при этом находится в отключенном состоянии.

Работа в режиме подачи горячей воды

Что касается контура горячего водоснабжения, то он запускается в тот момент, когда мы поворачиваем ручку водопроводного крана. Появившийся ток воды приводит к срабатыванию трехходового клапана, который отключает отопительную систему. Одновременно с этим происходит розжиг газовой горелки (если на тот момент она была отключена). Спустя несколько секунд из крана начинает течь горячая вода.

При переходе в режим подачи горячей воды, контур отопления полностью отключается.

Давайте разберем принцип работы контура ГВС. Как мы уже говорили, его включение приводит к отключению работы отопления – здесь может работать только что-то одно, или ГВС или отопительная система. Управляет всем этим трехходовой клапан. Он направляет часть горячего теплоносителя во вторичный теплообменник – обратите внимание, что никакого пламени на вторичке нет. Под действием теплоносителя теплообменник начинает греть протекающую через него воду.

Схема несколько сложноватая, так как здесь задействуется малый круг циркуляции теплоносителя. Подобный принцип работы нельзя назвать самым оптимальным, зато двухконтурные газовые котлы с раздельными теплообменниками могут похвастаться нормальной ремонтопригодностью. Каковы особенности котлов с комбинированными теплообменниками?

• Более простая конструкция;
• Высока вероятность образования накипи;
• Более высокий КПД у ГВС.

Как мы видим, недостатки плотно переплетаются с достоинствами, но раздельные теплообменники ценятся больше. Конструкция несколько усложняется, зато здесь отсутствует накипь. Обратите внимание, что в момент работы ГВС протекание теплоносителя по отопительному контуру останавливается. То есть, его длительная работа способна нарушить тепловой баланс в помещениях.

Как только мы закрываем кран, происходит срабатывание трехходового клапана, и двухконтурный котел переходит в режим ожидания (или сразу же включается подогрев чуть остывшего теплоносителя). В таком режиме оборудование будет находиться до тех пор, пока мы снова не откроем кран. Производительность некоторых моделей достигает до 15-17 л/мин, что зависит от мощности используемых котлов.

Разобравшись с принципом работы газового двухконтурного котла, вы сможете понять назначение отдельных узлов и даже сможете самостоятельно разобраться в вопросах ремонта. На первый взгляд, устройство кажется очень сложным, а плотная внутренняя компоновка вызывает уважение – все-таки разработчикам удалось создать почти идеальное отопительное оборудование. Двухконтурные котлы, таких фирм как Vaillant, активно используются для обогрева зданий различного назначения и для генерации горячей воды, заменяя собой сразу два прибора. А их компактность позволяет сэкономить место и избавиться от необходимости приобретения напольного котла.

Двухконтурный котел принцип работы

Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла – особенности конструкции

Разобраться в принципе работы двухконтурного газового котла поможет знание особенностей его конструкции.

В ее состав входит целый ряд узлов, способствующих нагреванию теплоносителя и отвечающих за переключение на контур ГВС.

Бесперебойное функционирование агрегата возможно только в том случае, если все составляющие модули будут работать слаженно. Общей информации об основных узлах будет достаточно для понимания принципа работы двухконтурного газового котла отопления.

Устройство конструкции

Конструкция прибора включает в себя такие элементы:

1. Горелка. Является главным модулем отопительного котла. Местом ее размещения выступает камера сгорания. Задачей горелки является нагревание теплоносителя и высвобождение тепловой энергии для контура ГВС. Чтобы точно поддерживать необходимую температуру, этот элемент оснащается системой автоматического управления горением.
2. Камера сгорания. Место установки горелки. Бывает открытого или закрытого типа. Закрытые конструкции комплектуются вентилятором, производящим подачу воздуха и отвод дыма. Благодаря ему достигается эффект тихого шума при работе оборудования.
3. Циркуляционный насос. Отвечает за создание принудительного движения теплоносителя внутри отопительных труб и за эффективность работы ГВС. В отличии от вентилятора, при работе насоса почти не возникает никакой шум.
4. Трехходовой клапан. Благодаря этому устройству котел имеет возможность переключаться на функцию подогрева воды для горячего водоснабжения.
5. Основной теплообменник. Устройство двухконтурного газового котла настенного типа предусматривает его размещение поверх горелки, внутри камеры сгорания. Благодаря этому обеспечивается подогрев воды, которая впоследствии поступает в отопительные трубы или в систему ГВС.
6. Вторичный теплообменник. Отвечает за погрев воды для ГВС.
7. Автоматические приборы. Обеспечивают контроль параметров работы оборудования, следя за уровнем нагрева теплоносителя и воды. Это дает возможность наладить корректировку работы горелки, управлять различными узлами, поддерживать пламя, фиксировать возникающие неполадки и пр.

Пространство внизу корпуса предназначается для установки отводов коммутации отопительного контура, горячего и холодного трубопровода и газовой подводки. Некоторые модификации газовых двухконтурных котлов комплектуются спаренными теплообменниками: принцип работы двухконтурного котла при этом не изменяется.

Сходство с другими конструкциями

Хотя конструкция двухконтурного настенного газового котла далека от простоты, но при более пристальном изучении работы входящих в ее состав узлов все оказывается не так страшно. Оборудование этого типа напоминает газовый проточный водонагреватель (особенно это касается наличия горелки и теплообменника). Все другие детали позаимствованы у одноконтурного котла настенного типа. Значительную позитивную роль играет встроенная обвязка, состоящая из расширительной емкости, циркуляционного насоса и группы безопасности.

Изучая принцип работы газового двухконтурного котла, важно иметь в виду, что смешивание воды из системы ГВС с теплоносителем не должно допускаться ни в коем случае. Для заливания жидкости внутрь отопительной системы имеется отдельная труба, являющаяся частью контура. Чтобы подготовить горячую воду, используется определенный объем теплоносителя, который двигается внутри вторичного теплообменника.

Принцип работы

Оборудование данного типа рассчитано на два режима:

1. Отопление.
2. Нагревание воды для дома.

Следует сразу отметить, что работать одновременно в двух режимах оборудование данного типа не может. Это объясняет наличие в его конструкции трехходового клапана, направляющего определенную часть теплоносителя в систему ГВС.

Режим отопления

Функционирование двухконтурного котла в режиме обогрева ничем не отличается от работы простейшего проточного нагревателя.

Начальное включение горелки сопровождается достаточно длительным промежутком работы, что позволяет поднять температуру в контуре отопления до нужных значений.

По достижению оптимального режима подача газа прекращается.

При наличии в жилище датчика температуры воздуха, автоматика сама будет следить за его показаниями.

Режимы газовой горелки двухконтурного котла могут переключаться специальной погодозависимой автоматикой, наблюдающей за температурой снаружи дома.

Работающая горелка постепенно повышает температуру теплоносителя, движение которого внутри трубопровода поддерживается циркуляционным насосом. Благодаря принципу работы трехходового клапана в газовом котле вода получает возможность проходить внутри основного теплообменника в нормальном режиме.

Удаление продуктов сгорания может осуществляться самопроизвольно или с помощью специального вентилятора (им, как правило, оснащается верхняя область двухконтурного аппарата).

Контур ГВС в этом случае пребывает в неактивном состоянии.

Подача горячей воды

Система горячего водоснабжения включается только при непосредственном повороте вентиля водопроводного крана.

Возникновение потока провоцирует срабатывание трехходового клапана: таким образом осуществляется запуск отопительной системы.

Параллельно появляется пламя в газовой горелке, если она еще пребывала в отключенном состоянии.

Как правило, до появления горячей воды из крана проходит несколько секунд.

Также важно разобраться, как греет воду двухконтурный котел.

Как указано выше, при его включении система отопления отключается.

Регулировка всей этой процедуры осуществляется благодаря трехходовому клапану, перенаправляющему определенный объем нагретой воды внутрь вторичного теплообменника (пламя на вторичке полностью отсутствует).

Поступивший теплоноситель начинает обогревать циркулирующую в теплообменнике воду.

Несмотря на некоторую сложность схемы из-за малого циркуляционного круга теплоносителя двухконтурные газовые котлы, имеющие раздельные теплообменники, отличаются простотой обслуживания и ремонта.

Популярны также котлы ОГВ, позволяющие эффективно подавать горячую воду.

Характеристики теплообменников комбинированного типа

Комбинированные теплообменники сообщают котельному оборудованию следующие преимущества:

• Высокий КПД в системе ГВС.
• Простота внутреннего устройства.

Параллельно с этим возрастает вероятность появления накипи. Однако достоинств все-таки больше у раздельных теплообменников, что объясняет их высокую популярность. За счет усложнения конструкции достигают практически полного исчезновения накипи. Пока работает ГВС, циркуляция теплоносителя внутри отопительных труб прекращается. Если этот процесс затянется надолго, это может привести к нарушению теплового баланса в доме. В этом случае работает двухконтурный газовый котел, как летом, когда в отоплении нет необходимости.

После закручивания вентиля срабатывает трехходовой клапан, после чего двухконтурный котел переходит в режим ожидания. В некоторых моделях охладившийся теплоноситель начинает подогреваться сразу. Работа двухконтурного котла только на отопление будет продолжаться до момента следующего открывания крана. Уровень производительности отдельных модификаций может достигать 15-17 л/мин: на это напрямую влияет мощность котельного оборудования.

Устройство двухконтурных котлов

Устройство газового котла состоит из нескольких деталей. Так, разные котлы с одинаковой скоростью могут отопить маленькое или большое помещение. Различаются еще по энергопотреблению. Из чего состоит котел и для чего нужны его составляющие будет подробно описано ниже.

Летом с ним не будет проблем. Один из контуров можно отключить в любой момент, чтобы он не работал в тот период времени, когда это не нужно. Подключение не особо отличается от одноконтурного. Различие в том, что нужно подключить трехходовой клапан вместо двух- и одноходового.

Автоматика

Автоматика, помимо энергосберегающих функций имеет ряд положительных характеристик:

• отсутствие перегрева;
• увеличение срока службы;
• уменьшение шанса взрыва газа;
• экономия электричества;
• автоматизация работы агрегата;
• краткий цикл работы;
• отключение в случае непредвиденных ситуаций.

Горелка

Горелка является основой для нагревания воды. Она сжигает топливо и тем самым генерирует тепло. При выборе горелки для двухконтурного газового котла обращают внимание на следующие характеристики:

• КПД — насколько эффективно сжигается газ;
• низкая токсичность;
• работоспособность датчика тепла;
• бесшумность работы.

Коаксиальный дымоход

Дымоход необходим для выведения продуктов горения, в основном углекислого газа из котла. Плохая работа дымохода может привести к накоплению отходов в доме и к отравлению угарным газом.

Коаксиальный дымоход — это две трубы разного диаметра, находящиеся одна в другой. Пока одна труба с помощью специальных вентилятором вытягивает продукты горения, другая с помощью того же вентилятора втягивает воздух в необходимом количестве, чтобы происходило горение. Вывод такого дымохода может быть прямо в стене и занимать мало места. Такой дымоход исключает попадание продуктов горения в помещение, а также использует кислород исключительно за пределами здания.

Теплообменник

Теплообменник — это тот самый механизм, с помощью которого идет нагревание водяной отопительной системы. Несмотря на то, что тепло излучается именно горелкой, принцип действия направлен на сохранение и отдачу тепла во внешний ресурс. Грубо говоря, это механизма нагревания и сохранения тепла, высвобождаемого горением.

Циркулярный насос

Предназначен для равномерной передачи тепла. Чтобы было более понятно, в обычных системах отопления у источника тепла температура в комнате больше выше. Т. е в дальней комнате от котла должно быть холоднее, чем в прилегающих к нему. Этот насос гонит тепло в самые дальние участки, чтобы при его возвращении ушло меньше времени для нагрева и нового запуска по трубам.

Расширительный бак

Это дополнительное устройство для котла было выявлено и сконструировано с учетом физических свойств нагретых тел. Бак предусмотрен как увеличенная емкость для воды, а точнее ее нагрева. Каждое физическое тело при нагревании увеличивается, и, чтобы трубы не взорвались при большем объеме поступаемой энергии, был придуман отдельный резервуар для воды.

Технические характеристики

Котлы подразделяются на вид потребляемого топлива. Это может быть, как бутан, так и метан. Обе элемента прекрасно горят и выделяют тепло. Также идет различие в энергопотребляемости. Разные виды с одинаковой выработкой тепла разняться в потреблении газа.

Котлы различаются по мощности вентиляции. Одним хватает естественной вентилируемости, другим необходим специальный агрегат. Также есть резервный коллектор, в котором теплая вода уже нагрета и в нужный момент продвигается по трубам и классический, нагревающий ее по факту до нужной температуры.

Как работает двухконтурный котел

Одинаковый способ нагрева воды делает это по-разному. Как бойлеры разной мощности нагревают определенный объем воды за разное время, так и разнообразные виды котлов подогревают проточную воду, отапливают помещение и выделяют угарный газ по-разному.

С битермическим теплообменником

Битермический теплообменник схож по своей структуре с коаксиальным дымоходом. Для такой конструкции не требуется трехходовой клапан. Явным плюсом такой схемы является не только ее экономичность, но и малогабаритность.

Важно! Есть огромный минус в поступаемой воде, так как двухходовой клапан имеет больше шансов быть закупорен при взаимодействии с водой, содержащей много соли. Т. е., если вода очень сильно хлорируется, шанс ее закупорки и выхода из системы намного выше, чем при трехходовой. Хотя, грубо говоря, это просто отсрочка времени, так как необходимо периодически тщательно прочищать трубы, желательно 1 раз в полгода.

С проточным нагревателем

Проточный нагреватель — перманентное нагревание воды в период пользования. Чтобы получить теплую воду из крана, необходимо подождать несколько секунд, пока холодная вода стечет. Время такая схема не экономит, зато экономия газа при этом колоссальная.

Обратите внимание! Вода в такой системе водоснабжения нагревается только тогда, когда она нужна для этого.

С проточным нагревателем и штатным бойлером

Проточный нагреватель и бойлер — это уникальный тандем. Один предназначен для экономии энергии и нагревания воды в нужный момент, другой нагревает воду постоянно. Такая система годится только в том случае, когда горячая вода требуется постоянно. У нее мало плюсов, да тем перекрывают существенные финансовые расходы.

Принцип подключения двухконтурного котла

На схеме выше условно показан сам котел (поз. 1) и подведенная к нему линия энергоснабжения (поз. 2) – газовая магистраль или же силовой кабель, если речь идет об электрическом агрегате.

Один замкнутый в котле конур работает исключительно на систему отопления – из агрегата выходит труба подачи разогретого теплоносителя (поз. 3), который отправляется на приборы теплообмена – радиаторы, конвекторы, теплые полы, полотенцесушители и т.п. Поделившись своим энергетическим потенциалом, теплоноситель возвращается в котел по трубе обратки (поз. 4).

Второй контур – это обеспечение горячей водой для бытовых надобностей. Этот конур постоянно подпитывается, то есть котел подключен трубой (поз. 5) к холодному водопроводу. На выходе же труба (поз. 6), по которой разогретая вода передается на точки водопотребления.

Контуры могут быть в очень тесной компоновочной взаимосвязи, но нигде не пересекаются своим «содержимым». То есть теплоноситель в системе отопления и вода в водопроводной системе не смешиваются, и могут даже представлять совершенно разные с точки зрения химии субстанции.

Схема работы котла только в режиме отопления

Желтая стрелка показывает поток газа к газовой горелке (поз. 1), над которой располагается первичный теплообменник (поз. 3). Циркуляционный насос (поз. 5) обеспечивает движение теплоносителя по трубам от обратки контура отопления через теплообменник — к трубе подачи и обратно в контур (синие стрелки с переходом в красные). Движение теплоносителя через вторичный (поз. 4) теплообменник не происходит. Так называемый «клапан приоритета» —- электромеханическое клапанное устройство или трёхходовой кран с сервоприводом (поз. 7), перекрывает «малый круг», открывая «большой», то есть через контур отопления со всеми его радиаторами, теплыми полами, конвекторами и т.п..

На схеме, помимо упомянутых узлов, обозначены цифрами и другие важные части конструкции котла: это группа безопасности (поз. 9), которая обычно включает манометр, предохранительный клапан и автоматический воздух отводчик, и расширительный бак (поз. 8). К слову, эти элементы хоть и обязательны для любой закрытой системы отопления, но могут конструктивно и не входить в устройство котла. То есть часто они просто приобретаются отдельно и «врезаются» в общую систему.

Изменения, происходящие при пуске горячей воды

Если отрыли кран горячей воды, то по трубе началось перемещение воды (голубые стрелки), на что сразу реагирует турбина датчика потока (поз. 6). Сигнал этого датчика обрабатывается блоком управления, откуда на трехходовой кран (поз. 7) передаётся команда на смену положения клапанов. Теперь открыт «малый» круг и «закрыт» большой, то есть теплоноситель устремляется через вторичный теплообменник (поз. 4). Там происходит отбор тепла у теплоносителя и передача его горячей воде, уходящей к открытой точке потребления. Циркуляция теплоносителя в системе отопления на это время приостанавливается.