Что такое газовые котлы: устройство и принцип работы

Содержание

1. Еще раз о популярности газового оборудования

Газовый котел предназначен для нагрева воды за счет передачи энергии от продуктов горения. Оборудование создано для обеспечения отопления и горячего водоснабжения и, по сути, представляет миниатюрную котельную для частных домов в городе и дачных поселках. Индивидуальное газовое отопление возможно и в многоквартирных домах при условии прохождения многих инстанций для получения разрешения на установку такого оборудования. Несмотря на рост цен на природный газ, такие агрегаты остаются самыми востребованными по ряду причин. Во-первых, газ – это все-таки самое дешевое топливо. Во-вторых, современные газовые котлы оснащаются несколькими уровнями безопасности и способны поддерживать необходимую температуру в помещении. В-третьих, отличаются бесшумной работой, небольшими габаритами и невысокой ценой. О параметрах выбора лучшего варианта отопления для своего жилья читайте далее.

2. Основные технические характеристики

Мощность

Чтобы определить этот ключевой параметр, стоит принять во внимание удельную мощность котла (УМК). Она приходится на каждые 10 кв. м помещения и для каждого региона устанавливается отдельно. Так, например, для обогрева 10 кв. м дома в средней полосе требуется 1 – 1,2 кВт, в южных регионах страны – от 0,7 до 0,9 кВт, а в северных – до 2 кВт. Для дома типового проекта формула расчета мощности газового котла выглядит следующим образом: мощность котла = S*УМК/10, где S – площадь помещения (кв. м). При этом стоит понимать, что высота потолка в таком доме не превышает 3 м, а теплоизоляция максимально исключает теплопотери. Если дом выполнен не по типовому проекту, формула подсчета мощности будет иная, как и величина теплопотерь. Как правило, производители газового оборудования на своих сайтах приводят сервисы для расчета этого параметра. Если газовый котел для частного дома покупают для отопления и горячего водоснабжения, учитывают общий расход воды. В этом случае мощность оборудования увеличивают на 25 – 50%. Идеальным вариантом считается модель с функцией модуляции мощности, которая позволяет регулировать количество генерируемого тепла в зависимости от текущих потребностей системы отопления и ГВС.

Число контуров

Одноконтурные предназначены только для отопления в доме, двухконтурные используются для системы отопления и ГВС. При этом важно учитывать, что последние не могут одновременно и нагревать воду, и обогревать дом. Если включен подогрев воды, отопление выключается. Однако это не сказывается на общей температуре в помещении и объемах водозабора. Сегодня производители учитывают этот момент и выпускают проточные газовые котлы и модели с встроенным бойлером для обеспечения запаса горячей воды.

Тип камеры сгорания

Открытая поддерживает процесс горения газа естественной тягой. Чтобы котел эффективно работал, необходимо правильно устроить дымоход. Это требует определенных условий, прежде всего отдельного помещения, так как забор воздуха происходит именно из него. Кроме того, в помещение могут попадать продукты горения. Закрытая камера не нуждается в специальном помещении, так как воздух для сгорания топлива нагнетается при помощи вентилятора, т.е. принудительной тяги. Котлы газовые с такой камерой подключаются к коаксиальному дымоходу. Он представляет собой наружную трубу для засасывания воздуха с улицы, внутри которой находится другая – для вывода продуктов горения. Безусловно, такое оборудование стоит дороже и требует подключения к электричеству.

Тип монтажа

Настенные занимают немного места в помещении и не требуют серьезного монтажа. Габариты, например, одной из популярных моделей нашего магазина составляют 730х400х299 мм – ее легко можно вешать на любой кухне, даже маленькой. Напольные мощнее, а значит, имеют большие размеры. Габариты напольной модели, пользующейся спросом у наших покупателей, составляют 1095х600х788 мм. Как правило, такие котлы надежнее благодаря чугунному теплообменнику и стоят в несколько раз дороже настенных.

3. Устройство

Оборудование состоит из нескольких основных узлов: газовая горелка, циркуляционный насос, теплообменник, система отвода продуктов горения, программируемая электроника, которая контролирует процесс работы и обеспечивает безопасность.

Газовая горелка – это камера с пьезо- или электророзжигом. Здесь происходит поджигание и процесс горения газа, в результате которого тепло поступает к теплообменнику. Главная функция газовой горелки заключается в выработке тепловой энергии. В процесс работы продукты горения поднимаются вверх, передают свое тепло воде, охлаждаются и выводятся наружу по дымоходу.

Над горелкой установлен бак с водой – теплообменник. Он обеспечивает эффективную передачу тепла от продуктов горения теплоносителю. Охлаждаясь, продукты горения отдают тепловую энергию, нагревая воду до температуры от 35 до 80 ºС. Если котел отопительный двухконтурный, в конструкции присутствует вторичный теплообменник. В нем воду нагревает уже горячий теплоноситель. Конструктивно это узел может быть двух видов. Сдвоенный теплообменник имеет два совмещенных контура, представляющих систему медных труб и пластин со специальным антикоррозийным напылением. В трубах происходит передача тепла для контура отопления, а пластины осуществляют нагрев воды для контура ГВС. Битермический теплообменник – это трубы, встроенные одна в другую. Внутренняя используется для ГВС, внешняя – для отопления. Главный недостаток такого теплообменника состоит в низкой ремонтопригодности: в случае выхода его из строя придется менять весь узел.

Система автоматики является одним из важнейших элементов, так как контролирует работу всех узлов агрегата. Современные модели полностью автономны за счет микропроцессорных систем, которые можно запрограммировать на несколько дней и даже недель. Пользователю достаточно выбрать программу – работа будет выполняться автоматически. Температурные датчики устанавливаются на контуры отопления и горячего водоснабжения. Предоставляют возможность более разумно использовать водные ресурсы и электроэнергию, поддерживая выбранный пользователем режим. Функция автоматического выключения – встроенная система защиты, которая срабатывает при отключении электроэнергии или резких скачках напряжения в сети. В случае аварийной или потенциально опасной ситуации система автоматически гасит пламя и прекращает подачу газа при помощи электромагнитного клапана, который полностью исключает возможность его утечки. Самодиагностика – автоматическая система, которая анализирует состояние 90% рабочих узлов котла и в случае неисправности выдает на дисплей информацию об ошибке.

4. Принцип работы

При схожем устройстве газовые котлы имеют разный принцип работы, который определяет их энергоэффективность и производительность. Традиционные или конвекционные работают по принципу нагрева теплоносителя за счет сгорания газа. Вода нагревается быстро, но в процессе работы часть тепловой энергии вместе с продуктами горения попадает в дымоход, т.е. растрачивается впустую. Поэтому традиционные котлы при 100% потреблении топлива дают КПД 80 – 90%. Конденсационные исключают потерю тепловой энергии благодаря прогонке водяного пара и продуктов горения дополнительно через теплообменник. В нем они охлаждаются, отдавая тепло теплоносителю. КПД газового котла для дома конденсационного типа максимально приближено к 100%, и газ на отопление и нагрев воды расходуется более экономично.

5. Популярные производители

Одними из самых известных являются итальянские газовые котлы Baxi. Оснащены автоматизированной системой управления и контроля. Отличаются длительным сроком службы в российских условиях благодаря плавному электронному запуску. Он зажигает горелку в несколько этапов, выходя на полную мощность в течение 30 – 40 секунд. Таким образом, минимизируется образование нагара и гарантируется тихая и плавная работа оборудования.

Немецкие газовые котлы турецкой сборки Bosch представлены в широкой модельной линейке, которая уже более 50 лет занимает лидирующие позиции на российском рынке. Одно из ключевых преимуществ газовых котлов Бош – широкий выбор вариантов с плоским корпусом и настенной установкой на кухне, в ванной комнате или туалете.

Если рассматривать ключевые моменты в устройстве оборудования, становится понятно, что установка такого оборудования выгодна и экономична в плане энергосбережения и обслуживания. Так, например, газовые котлы отопления двухконтурные даже при выходе из строя вторичного контура могут еще много лет использоваться для отопления дома. На сайте нашего интернет-магазина вы найдете полезную информацию о выборе и подключении оборудования. Если у вас остались вопросы по конкретной модели, можете обратиться к менеджеру-консультанту по телефону или электронной почте.

Автономное газовое отопление частного дома: варианты устройства и обзор лучших решений

Отопительные системы, использующие в качестве топлива газ, отличаются высокой эффективностью и надежностью. Генераторы тепловой энергии в них обладают внушительным КПД, безопасны в эксплуатации. Организовать газовое отопление частного дома можно несколькими способами.

Есть решения как бюджетные в исполнении, так и более дорогие с максимальной экономичностью и стабильностью в работе. Мы готовы поделиться с вами проверенными на практике вариантами устройства газовой отопительной системы. Использование наших рекомендаций гарантирует сооружение безотказно действующей и безопасной сети.

Представленная нами информация опирается на строительные нормативы. Предложенные к ознакомлению сведения дополняют наглядные фото-иллюстрации, схемы и видео-руководства.

Централизованное или автономное газоснабжение?

Без сжигаемого горючего толку от любого варианта внутридомовой отопительной системы в автономном исполнении будет ноль. Газ – это первое о чем необходимо подумать при планировании в загородном доме газового отопления.

Далеко не все населенные пункты в России газифицированы. Однако “голубое топливо” можно получать не только из трубы или баллона со сжиженным топливом, но и из газгольдера.

Природный газ, состоящий в основном из метана, в частные дома подается по трубам. Сжиженный его аналог – это пропан-бутановая смесь, которую для транспортировки и хранения закачивают в емкости. Давление в таких баллонах и газгольдерах около 15–18 атмосфер.

При организации отопления в частном доме с помощью баллонных емкостей в 50 литров последние зимой придется менять каждые 2-3 дня. Если для загородного коттеджа выбрано автономное газоснабжение, то лучше всего предпочесть газгольдер, который объемом может быть до 20 кубометров.

Выбор емкости по кубатуре зависит от уровня потребления сжиженных углеводородных газов (СУГ). Здесь необходимо учесть не только водогрейный котел, но и камин и газовую плиту, если они используются в доме.

Для коттеджа в 150 кв.м. рекомендуется газгольдер устанавливать объемом в 2000–3000 литров. А для загородного жилища в 300 кв.м. потребуется вариант на 8000–9000 литров.

По стоимости подключения газопровод в большинстве случаев более выигрышен, нежели резервуар в земле. Но только, когда населенный пункт уже газифицирован.

Возможны и ситуации, при которых установка газгольдер обойдется дешевле, нежели подсоединение к магистральному трубопроводу. Все зависит от конкретных условий подключения в регионе и удаленности поселка от большой газовой магистрали.

При использовании газгольдера не придется беспокоиться о наличии давления в трубе. Он предельно прост в эксплуатации. Надо лишь регулярно вызывать специалистов для его проверки на безопасность, а также не забывать производить заправку. Для монтажа всей системы потребуется не более трех дней.

Если выбран автономный вариант газификации, то газовый котел следует приобретать тот, который предназначен для работы на СУГ. В продаже есть модели, рассчитанные на функционирование исключительно на магистральном природном газе.

Но большинство газовых генераторов тепла приспособлены для сжигания обоих разновидностей этого топлива. Придется только поменять жиклеры, а также перенастроить на иной режим клапана и электронику.

О правилах и специфике газификации загородных домов подробно рассказано в одной из популярных статей нашего сайта.

Выбор отопительного газового котла

Современное теплогенерирующее оборудование на газу имеет разнообразную автоматику и в состоянии работать в нескольких режимах. Оно может быть напольным и настенным.

Второй вариант более компактен, но имеет ограничения по мощности. Если модель выбирается для большого по площади частного дома, то придется приобретать мощный агрегат в напольном исполнении.

Принцип функционирования газового котла предельно прост – горючие поджигается в горелке при помощи пьезоэлементов или электронного розжига, далее в результате прогорания топлива образуется тепловая энергия, которая посредством теплообменника передается воде.

Последняя уже используется в качестве теплоносителя в системе отопления либо расходуется в ГВС.

Теплообменник в газовом котле может быть выполнен:

Наиболее распространены варианты из стали. Этот металл дешев и пластичен, благодаря чему трещины от постоянного нагрева/остывания в нем появляются реже.

Но стальные элементы при постоянном взаимодействии с водой системы газового отопления, обустроенной в загородном доме, быстро начинают коррозировать.

Чугун меньше подвержен коррозии, но он довольно тяжел. Большинство моделей котлов с чугунными теплообменниками напольные. На стене такое тяжеловесное и габаритное оборудование смонтировать проблематично.

Если нужен компактный и максимально легкий нагревательный агрегат, то наилучший вариант – с медным змеевиком. Однако стоит он дороже всего среди аналогов из иных металлов.

От количества контуров в водонагревательном котле на газу зависит схема обвязки и принцип его использования. Один теплообменник изначально предназначен для организации в частном доме системы газового отопления. Для ГВС необходимо устанавливать еще один котел либо сразу подбирать двухконтурную модель.

Нагревать горячую воду для бытовых нужд лучше всего в накопительном бойлере. Потоковые модели менее экономичны. Газа они расходовать на нагрев будут больше.

Какая камера сгорания лучше?

Чтобы газ в топке котла горел, ему необходима постоянная подача кислорода. Берется он непосредственно из помещения котельной либо втягивается с улицы. Первый вариант подразумевает естественный приток воздуха, а второй – принудительный с помощью вентилятора.

Газовые котлы оборудуются камерами сгорания двух типов:

1. Закрытыми – подпитка кислородом производится через зазор между спаренными трубами разного диаметра. Продукты горения отводятся по внутреннему каналу.
2. Открытыми – воздух в топку поступает из комнаты с нагревательной установкой через приточный клапан. Продукты горения выводятся круглым в сечении дымовым каналом.

Первый вариант независим от площади помещения. Пригоден для комнат любого размера. Выводить коаксиальный вид дымохода от агрегата с закрытой топкой можно через стену или верхнее перекрытие с кровлей.

Во втором случае придется устанавливать высокую в 5–6 метров дымоходную трубу, иначе тяги для засасывания в камеру сгорания необходимых объемов кислорода будет недостаточно.

Но зато газовым котлам с атмосферной горелкой не требуется подключение к электросети. Вентилятора в них нет, все происходит естественным образом без принудительной циркуляции.

Водонагреватели на газу с открытой топкой рекомендовано ставить в специальных помещениях с хорошей вентиляцией. Если смонтировать их в жилых комнатах, то они сильно уменьшат объем кислорода в оных.

Без принудительной вентиляционной системы здесь уже будет не обойтись. А это дополнительные траты на монтаж и последующую эксплуатацию оборудования для вентилирования воздуха.

Характеристика конденсационных моделей

В обычных газовых котлах водяной пар, образующийся при сгорании газа, вылетает в дымоход. В процессе горения его образуется немного, но он все же несет в себе достаточно значимый объем тепловой энергии. Чтобы не тратить попусту это тепло, были разработаны конденсационные котлы.

Принцип работы этих установок основан на том, что при охлаждении пар отработанных газов отдает тепло воде из обратки системы отопления. Температура теплоносителя при этом повышается незначительно, но в качестве дополнительного источника тепловой энергии рекуператор вполне пригоден.

Конденсируемая вода из конденсационного котла отводится через специальный патрубок в канализацию либо отдельную емкость. Здесь стоит четко уяснить один нюанс – образующийся конденсат фактически является слабоконцентрированной кислотой. Причем в час его может натекать до 4–6 литров.

Если эту жидкость вылить в септик, то все живущий в нем микробы будут уничтожены. При наличии в загородном доме станции очистки сливать в канализационную систему конденсат из котла нельзя. С конструкцией дымохода все проще, достаточно взять тот, что предназначен для котлов с закрытой камерой.

Камин для газового отопления дома

По стоимости оборудования камины на газу сравнимы с электрическими или дровяными аналогами. Но газовое топливо значительно дешевле.

И, в отличие от дров, газовое отопление с помощью камина в загородном доме предполагает отсутствие проблем с золой. Плюс, не придется постоянно следить за работой топки и заботиться о колке поленьев.

По типу установки камины на газу бывают:

По общей конструкции и внутреннему наполнению (горелки, автоматика, устройство камер сгорания) они полностью повторяют газовые котлы. В обоих случаях технология подключения к сетям идентична. Различия существуют лишь в принципе обогрева помещений.

Водогрейный котел изначально предназначен для нагрева воды, а обычный камин – для конвекции воздуха от корпуса и лицевого экрана, за которым происходит горение топлива.

Схемы организации водяного отопления

Для обогрева коттеджей обустраиваются отопительные системы с водой в качестве теплоносителя, состоящие из:

• котла водонагревательного (одноконтурного либо двухконтурного);
• трубопроводов и фитингов (металлических или полипропиленовых);
• байпасов, позволяющих отключать отдельные обогреватели от сети;
• батарей (чугунных, алюминиевых, стальных и биметаллических);
• расширительного бака.

Газовые отопительные агрегаты оснащаются специфической системой безопасности, включающей электромагнитный клапан и термопару. Устройства соединены между собой проводами.

Если отопительный агрегат функционирует нормально, спай термопары нагревается запальником. В это время по обмотке электроклапана свободно течет ток, который обеспечивает открытое положение клапана.

При остывании термопары доступ газа перекрывается электромагнитным клапаном.

По схеме подсоединения батарей они бывают однотрубные и двухтрубные. В первом случае вода подводится и отводится от радиатора при помощи одной трубы. Во втором отопительный прибор подключается к двум раздельным трубопроводным магистралям (подающей и обратной).

Отопительные контуры по принципу движения воды в трубах бывают с естественной и принудительной циркуляцией. При устройстве второго варианта теплоноситель циркулирует в системе за счет конвекции и гравитации. А принудительная схема предполагает установку циркуляционного насоса.

Для обеспечения нормальной работы системы с двумя и более контурами, подсоединенными к коллектору, в ней предусматриваются установка гидрострелки. Гидравлическая стрелка исключает перепады давления и вероятность возникновения гидроудара.

Расширительный бачок может быть открытым и закрытым (разделенным внутри на две части герметичной мембраной). Для гравитационных систем отопления достаточно будет открытого варианта. Закрытый бак предназначен для контуров с принудительной циркуляцией.

Для небольших коттеджей достаточно будет естественного принципа движения воды. Однако если жилое строение имеет два-три этажа, то без насоса не обойтись. Длина циркуляционного контура в первой схеме ограничена 30-тью метрами. На большее расстояние котел воду “продавить” не сможет.

При естественной циркуляции теплоносителя в схеме газового отопления частного дома насос отсутствует. Если котел выбран энергонезависимый, то и вся система обогрева получается не зависящей от электроснабжения. В ней попросту нет потребляющих электричество элементов.

С одной стороны она более стабильна в работе, но с другой – качество отопления в ней ниже (до самых дальних от водонагревателя радиаторов вода доходит сильно остывшей).

Особенно последнее касается трубопроводов и батарей из стали либо чугуна. У этих материалов высокое гидравлическое сопротивление, которое снижает ток теплоносителя.

Возможен и вариант организации комбинированной системы обогрева. В ней циркуляционный насос подключается к магистрали через байпас. При необходимости быстро прогреть воздух в комнатах он включается на ускорение кругооборота воды.

А в остальных случаях отсекается от основной трубы запорными кранами, при этом система продолжает функционировать в естественном (гравитационном) режиме.

Правила обустройства газового отопления

Газификация и построение на основе газа системы обогрева в частном доме производится в несколько этапов:

1. Подготовка и последующее утверждение в надзорных органах проекта газового отопления.
2. Приобретение расходных материалов, котла и иного оборудования.
3. Подключение дома к поселковым газовым сетям.
4. Монтаж газового оборудования и системы трубопроводов с батареями.
5. Заполнение труб теплоносителем.
6. Проверка работоспособности путем пробного запуска.

Самостоятельно подготовить для своего загородного дома проект газового отопления со всеми схемами и расчетами без наличия диплома теплотехника невозможно.

К тому же сформированную документацию еще нужно согласовать у газовиков. Лучше всего все эти процедуры доверить сотрудникам соответствующей проектно-монтажной организации.

Схема обустройства в частном доме газового отопления должна быть просчитана до мелочей. Если котел выбрать слишком мощный, то он будет сжигать лишнее топливо. А при недостаточности мощностей агрегату придется работать на пределе возможностей, в результате чего он раньше срока выйдет из строя.

Для получения разрешения на подключение к централизованной магистрали и на использование оборудования на сжиженном газе необходимо получать разный пакет документов. Перед тем как принять решение об организации газовой системы, нужно изучить не только их, но и взвесить все “за и против”, чтобы определиться с наилучшим вариантом.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик #1. Нюансы организации газового отопление коттеджа:

Ролик #2. Принципы циркуляции теплоносителя в отопительной системе частного дома:

Ролик #3. Самостоятельная сборка различных систем отопление для загородных коттеджей:

Грамотно подготовить для частного дома расчеты и схемы по организации газового отопления в состоянии только опытный теплотехник.

Составление проектной документации и ее согласование лучше всего доверить профессионалам. А вот дальнейший монтаж отопительной системы можно выполнить самостоятельно. Здесь нужны будут лишь навыки монтажных работ, а также четкое следование инструкциям и проекту.

У вас есть полезные советы по поводу организации газового отопления и выбора газового котла? Хотите поделиться собственным опытом или обнаружили спорные моменты в ходе ознакомления с представленным нами материалом? Пишите, пожалуйста, комментарии и задавайте вопросы в расположенном под текстом блоке.