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:

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:

1. Простоту и надежность устройства.
2. Отсутствие потери мощности.
3. Подключение внешнего бойлера для нагрева воды.
4. 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.

1. Получение тепла и горячей воды от одного агрегата.
2. Высокий КПД, компактность.
3. 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.