Строение настенных котлов с закрытой камерой сгорания

Сегодня практически каждый, кто решил обустроить свое жилище индивидуальной системой отопления, знает, что отопительные котлы не одинаковы. Основные различия котлов в топливе, которое используется для нагрева теплоносителя, способе его сгорания, исполнении, степени защиты и автоматизации, системе забора воздуха и дымоудаления, схеме подключения, а также некоторых конструктивных особенностях данных аппаратов. От этого зависит не только качество и стоимость отопления, но и то, как часто и дорого придется делать ремонт оборудования.

Далее, более подробно будет рассмотрен принцип работы, конструкция, а также основные достоинства и проблемы настенных котлоагрегатов с закрытой топочной камерой.

Устройство газовых котлов настенного исполнения

Современные настенные газовые котлы – это достаточно компактные приборы, предназначенные для отопления жилых и производственных помещений, которые состоят из следующих элементов:

• корпуса;
• газовой горелки;
• теплообменника;
• циркуляционного водяного насоса (в зависимости от модели и схемы подключения устройства);
• расширительного бачка;
• датчиков, обеспечивающих корректную работу устройства;
• системы автоматики и безопасности;
• системы дымоудаления.

В зависимости от схемы подключения, количества контуров и принципа работы, в конструкцию настенного отопительного оборудования включается дополнительный теплообменник, вентилятор, запорный клапан и система коаксиального забора воздуха и удаления продуктов сгорания газа.

Наиболее востребованными среди наших соотечественников являются одно- или двухконтурные настенные отопительные установки с закрытой камерой сгорания газа.

Принцип действия и классификация

Принцип действия всех настенных приборов отопления достаточно прост: газ поступает в камеру сгорания посредством горелки и нагревает теплоноситель в теплообменнике до определенной температуры. После чего он поступает в отопительную систему дома или отдельного помещения, где и распределяется между радиаторами в зависимости от способа подключения к основной магистрали.

Все настенные газовые котлы с закрытой топкой можно классифицировать:

• по функциональному назначению;
• по КПД.

Суммируя вышесказанное, можно определить разновидности котлов для отопления производственных помещений, частного или многоквартирного дома.

Современные отопительные приборы настенного исполнения могут быть одно- или двухконтурными, конвекционными или конденсаторными, с повышенным КПД.

Конструктивные отличия отопительных устройств в зависимости от топочной камеры

Для того чтобы понять различия между отопительными устройствами, следует более подробно рассмотреть конструктивные особенности котлов, работающих по принципу естественной тяги и турбированных установок с камерой сгорания закрытого типа.

Особенности газовых котлоагрегатов с естественной тягой

Отопительный котел с естественной тягой (открытой камерой сгорания) использует необходимый для горения топлива воздух из помещения, в котором аппарат установлен. Именно поэтому специалисты рекомендуют устанавливать такой тип котлоагрегатов в отдельном помещении, оборудованном естественной или механической приточной вентиляционной системой, что можно реализовать только в условиях частного дома.

Достаточно часто в нетурбированных отопительных настенных системах можно наблюдать явление «опрокидывания» естественной тяги, что может привести к нарушению отведения дыма, остановке работы котлоагрегата, наполнению помещения угарным газом и пр.

К достоинствам таких агрегатов можно отнести сравнительно невысокую стоимость самого изделия, достаточно простой ремонт и сервисное обслуживание.

Особенности газовых турбированных котлоагрегатов

В отличие от отопительного оборудования с открытой камерой горения, турбированные установки (закрытой камерой сгорания топлива) осуществляют забор воздуха и вывод продуктов сгорания газа посредством коаксиального дымохода.

Коаксиальный дымоход есть не что иное, как труба в трубе. Принцип действия этого устройства заключается в одновременном выводе отработанных газов и забор атмосферного воздуха, необходимого для процесса сгорания газа. Турбированными такие отопительные котлы называют за счет установленного в них мощного вентилятора, с помощью которого происходит как вывод отработанных газов, так и забор необходимой воздушной смеси. Основными достоинствами приборов отопления такого типа являются:

• безопасность при монтаже в жилом помещении;
• большая производительность устройства за счет теплообмена между приточным воздухом и отработанными газами;
• повышенный уровень комфорта в помещении.

Кроме всего, турбированные котлы менее требовательны к установке и системе вентиляции. Их смело можно ставить как в условиях частного дома, так и на кухне многоквартирного. Но потребителю, остановившему свой выбор на котлоагрегатах такого типа, следует быть готовым к высокой стоимости устройства и значительно большим затратам на его ремонт и обслуживание.

Типы турбированных котлов

Все котлы настенного исполнения с закрытой камерой сгорания можно разделить на одноконтурные и двухконтурные. Кроме количества контуров все отопительные приборы, по принципу своей работы могут быть конвекционными или конденсаторными.

Эти устройства отличаются между собой конструкцией, принципом действия и стоимостью. Рассмотрим каждый из них более подробно.

Одноконтурные котлоагрегаты

Одноконтурные отопительные устройства предназначены исключительно для отопления жилых помещений, производственных цехов и площадок, а также создания необходимых температурных условий в подсобных и бытовых помещениях частного домовладения.

Принцип действия этого аппарата основывается на нагреве теплоносителя при сгорании газа. В качестве теплоносителя чаще всего выступает водопроводная вода.

Для обеспечения дома горячим водоснабжением в паре к одноконтурному котлу необходим электрический бойлер.

Двухконтурные отопительные приборы

В котлы такого типа установлено два контура: один для отопления, другой для горячего водоснабжения помещения. Всем, кто решил остановить свой выбор на двухконтурных котлах, следует знать, что в этих устройствах не предусмотрен одновременный нагрев теплоносителя для нужд отопления и водоснабжения.

Схема работы котлоагрегата такая: при открытии крана ГВС клапан перекрывает путь теплоносителю к отопительной системе и горячая вода поступает в систему водоснабжения. Когда использование горячей воды прекращается, клапан переключается в положение отопления.

Когда внимательно рассматривается схема работы двухконтурного агрегата, многие делают вывод, что при пользовании горячим водоснабжением система отопления остывает. Это действительно так, но, как правило, при кратковременном использовании горячей воды теплоноситель не успевает остыть.

Зная эту особенность, некоторые производители выпускают модели отопительных котлоагрегатов настенного типа, где для подогрева теплоносителя в отопительном контуре конструкцией котла предусмотрен дополнительный теплообменник. Горячая вода из контура водоснабжения нагревает теплообменник отопительного контура по принципу рекуперации (возвращения части тепловой энергии).

Конвекционные и конденсаторные котлы отопления

Продукты сгорания газа включают в себя до 20% разогретого водяного пара, который в конвекционных настенных отопительных установках выбрасывается вместе с отработанными газами в атмосферу.

В конденсаторных агрегатах предусмотрен дополнительный теплообменник, предназначенный для охлаждения водяного пара, находящегося в продуктах сгорания газа. При конденсации влаги происходит выделение дополнительной тепловой энергии, что влияет на повышение КПД котлоагрегата. Часть продуктов сгорания, в которые входят углекислота, угарный газ, оксиды серы и еще несколько химически активных элементов, растворяются в воде и выводятся в канализационную систему.

Основными достоинствами конденсационных отопительных аппаратов являются:

• экономичность;
• высокий КПД;
• значительное сокращение выброса вредных веществ.

Несмотря на большое количество достоинств, недостатки у этих аппаратов тоже есть, а именно высокая стоимость котла и достаточно сложный его ремонт, который должен проводиться только сертифицированными специалистами в условиях сервисного центра.

Приобретение двухконтурных турбированных агрегатов оправдано в случае установки их в многоквартирном или частном доме с отсутствием централизованного горячего водоснабжения. Эти устройства полностью обеспечат отоплением и горячим водоснабжением.

Но следует понимать, что система автоматики требовательна к перепадам напряжения, которые могут вывести всю электронную начинку из строя. Ремонт электроники делается, как правило, в заводских условиях, а замена может потянуть до 30% от стоимости устройства. Кроме того, такие аппараты требовательны и к качеству теплоносителя. Жесткая вода с высоким содержанием кальция способна достаточно быстро забить тонкостенные трубки, что приведет к неминуемому выходу агрегата из строя.

Ремонт системы в таком случае является достаточно затратным мероприятием, которое включает в себя полную замену забившихся трубок.

Газовый котел закрытого типа

Выбираемое для отопления дома газовое отопление отличается большим числом параметров. Выбрать нужный котел среди предлагаемых моделей с учетом климатических особенностей местности проживания достаточно сложная инженерная задача. Прежде всего, надо выделить среди выбираемого оборудования группы, принципиально отличающиеся друг от друга параметрами. Среди них выделяются две большие группы котлов:

1. С открытой камерой сгорания,
2. С закрытой камерой сгорания.

Каждая из этих групп имеет свои плюсы и минусы, определенные требования к месту размещения.

Рассмотрим преимущества и недостатки котлов с закрытой камерой сгорания.

Плюсы и минусы котлов с закрытой камерой сгорания

Такие котлы — очень удобное оборудование, требующее минимума внимания владельца при повседневном использовании.

• Для установки настенного или напольного котла не требуется отдельного помещения. Они компактны, эстетичны, просты в обслуживании, недороги. Их можно установить в ванной комнате, на кухне, даже в прихожей. Площади в несколько квадратных метров (а для настенных котлов и того меньше) вполне достаточно для того, чтобы разместить оборудование, которое обеспечит в доме тепло, а в кранах горячую воду.

Это качество очень ценно для небольших квартир и домов, где жизненное пространство ограничено. Естественно, минимальные противопожарные требования к помещениям для размещения таких котлов существуют.

• Для удаления отработанных газов не нужен вертикальный дымоход. Достаточно горизонтальной коаксиальной трубы. В котле оборудован вентилятор, работающий от электричества. Вентилятор создает принудительную тягу, удаляет результаты горения и осуществляет приток свежего воздуха.

Забор воздуха производится с улицы из помещения через коаксиальную трубу, отработанные газы выводятся вентилятором на улицу через ту же трубу и попутно в трубе начинают остужаться. Поэтому не требуется никакого дополнительного вентиляционного оборудования. Использование котлов такого типа абсолютно безопасно.

• За счет забора воздуха для горения с улицы котлы с закрытой системой имеют более высокий КПД, более экономно расходуют топливо, чем открытые системы.

Обратите внимание!
Единственным недостатком котлов с закрытой системой является зависимость от электричества, поскольку от него работают вентиляция и поджиг пламени горелки. При отключении или неполадках в сети есть опасность быстро заморозить дом, если на улице лютая стужа.

Избавиться от этого недостатка можно двумя способами:

• предусмотреть возможность отопления дровами на время отсутствия электричества с помощью печки или камина, который может быстро нагреть небольшое помещение;
• купить бензогенератор или ИБП;

Конструкция коаксиального дымохода

Для нормального функционирования котла с закрытой системой сгорания обязателен коаксиальный дымоход. Такой дымоход состоит из труб разного диаметра, вставленных одна в другую, и называется “труба в трубе”. Через большую трубу к котлу поступает с улицы свежий воздух, через трубу меньшего диаметра отработанные газы выводятся на улицу. Горячие газы, окруженные уличным воздухом с низкой температурой, быстро охлаждаются.

Удачное инженерное решение позволило обойтись без установки дополнительной вентиляции в помещении, где располагается котел. Поскольку воздух не забирается для сгорания топлива из помещения, а отработанные газы тут же выводятся, то продукты сгорания не портят атмосферу в доме, обеспечивается эффективное сгорание топлива.

Теплообменники

Основным элементом отопительных котлов являются теплообменники. Именно теплообменники призваны передавать энергию от сгоревшего топлива к теплоносителю. Естественно для выполнения этой функции используется металл:

• Сталь – теплообменники из стали просты в изготовлении, следовательно, недороги. Однако сталь ржавеет, поэтому срок службы стальных изделий невелик, а вес большой. КПД уступает всем прочим материалам. Стальные изделия предпочитают отечественные производители котлов;
• Медь – очень удобный материал для теплообменника, не поддается коррозии, быстро нагревается и остывает. Медные теплообменники чаще всего используют в импортных котлах;
• Чугун – также не подвержен коррозии, но из-за хрупкости и при недостаточно осторожной эксплуатации на нем появляются трещины. Трещины могут появиться и из-за неравномерного прогрева при образовании накипи во время длительной эксплуатации.

Узнайте — как установить автономное газовое отопление в квартире, насколько велика экономия при установке газового котла

Одноконтурные и двухконтурные котлы

Функция у одноконтурных моделей одна – отопление дома. Двухконтурная модель кроме отопления поставляет домовому хозяйству горячую воду. Главное преимущество одноконтурных котлов в значительно меньшей цене. Можно докупить дополнительное оборудование для получения горячей воды, но в этом случае стоимость дополнительного оборудования и бойлера, сложность монтажа уравновешивает или даже превышает стоимость двухконтурных котлов. Дополнительное оборудование включается в обвязку и становится его частью.

Одноконтурный котел:

• Независимость от водопроводного давления;
• Постоянная подача горячей воды;
• Нет ограничений в количестве потребляемой горячей воды во всех кранах.

Двухконтурный котел

• Стоимость двухконтурного ниже, чем одноконтурного с бойлером;
• Занимает очень мало места, компактный;
• Не требуется докупать дополнительное оборудование;
• Простота монтажа;
• Экономичность – нагревается только то количество воды, которое требуется.

• Непостоянство температуры горячей воды. При открывании вентиля начинается нагрев воды. Так как вода проточная, то нагревание происходит постепенно от холодной до горячей. На температуру воды влияет давление в водопроводных трубах. Чем оно ниже, тем холоднее течет вода из крана;
• Температура воды сразу падает, если одновременно открыты несколько кранов;
• Чем дальше от котла находится кран, тем дольше приходится ждать, когда вода станет горячей. Следовательно, текущая вода просто выливается в канализацию, пока не нагреется до нужной температуры;
• Второй контур включается только в том случае, когда поток воды значителен. Иначе второй контур при маленькой струйке может и не включиться. Из-за этой особенности двухконтурных модулей воду трудно экономить.

Не имеют подобного недостатка устройства с накопительным баком до 60 литров или бойлером послойного нагрева. У них вода подается с постоянной температурой независимо от давления в водопроводе.

Напольные котлы

Для размещения напольных котлов может потребоваться дополнительное помещение, так как они имеют большую мощность и больше по размерам, чем настенные.

Напольные котлы, плюсы:

• Теплообменники в них выполняются из чугуна, который увеличивает вес изделия, но отличается длительным сроком службы – до 30 лет. Другие недорогие детали в процессе эксплуатации несложно заменить;
• Не требуется дымоход с усиленной тягой.

• Из-за чугунного теплообменника он занимает много места на полу, так как вес и габариты не позволяют повесить котел на стену;
• Требуется приобретать и устанавливать расширительный бачок, делается обвязка отопителя;

Настенные котлы

Настенные обогревательные котлы – идеальный вариант для отопления городских квартир и отдельных коттеджей. Монтаж настенных котлов обоих видов (одно или двухконтурных) не составляет труда. Также несложно и их обслуживание.

Источник бесперебойного питания или электрогенератор?

Главный недостаток настенного котла – невозможность работать без электричества можно легко устранить двумя способами:

• Купив электрогенератор (бензиновый или дизельный). Но надо иметь в виду, что для импортных котлов с закрытой системой не подходит электричество, вырабатываемое обычными генераторами. Чтобы котел подружился с генератором, требуется еще стабилизатор, который преобразует вырабатываемое напряжение в нужный вид синусоидальной формы с соблюдением стабильных стандартных величин.
• Купив источник бесперебойного питания (ИБП). Поскольку настенные котлы потребляют, как правило, незначительную электрическую мощность для поджига пламени горелки и работы вентилятора, то при отключения напряжения в сети можно использовать источник бесперебойного питания, а не покупать для этого генератор.

• бесшумная работа,
• простота подключения,
• отсутствие эксплуатационных расходов,
• возможность обеспечить автономный режим работы длительное время,
• отсутствие необходимости в расходных материалах.

Если ИБП выполнен по технологии “onlain” (двойной преобразователь), то он выдает “чистый синус” не только в режиме аккумулятора, но и от сетевого напряжения.

ВАЖНО!
Для того чтобы обеспечить работу отопления в течение десятков часов надо выбирать аппарат конфигурации LongTime (LT). Он не имеет внутренней батареи и снабжается зарядным устройством повышенной мощности. Аккумуляторы выбранной емкости подсоединяются к ИБП.

Емкость аккумуляторов подбирается в зависимости от времени, в течение которого с помощью ИБП будет поддерживаться работа отопительного котла.

На практике мощность домашних настенных котлов колеблется от 50 до 300 Ватт. Это соответствует силе тока от 70 до 400 вольт-ампер.

Установка и обслуживание котлов с закрытой системой несложно.

Поэтому большинство потребителей при выборе системы отопления для своих загородных домов склоняются к выбору настенных котлов с закрытой камерой сгорания

Ниже указана ссылка на видео, рассказывающее о выборе котла для индивидуального отопления. Рассматривается различие между котлами с открытой и закрытой камерой сгорания, объясняется устройство коаксиального дымохода.