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.

Решаем главную проблему газовых котлов с горячей водой

В процессе эксплуатации двухконтурного газового котла каждый пользователь столкнётся с определёнными проблемами, связанными с работой контура горячего водоснабжения. Эти проблемы неизбежны. Они появляются всегда, вне зависимости от фирмы-производителя котла и от его теплообменника, от особенностей конструкции котла; неважно, является ли котёл настенным или напольным. Часто котел начинает плохо греть горячую воду или не греть ее совсем. Особенно когда вы используете несколько точек одновременно. Поговорим в этом материале, как избавиться от этой проблемы навсегда.

Проблемы, возникающие у пользователя

В любом помещении, где установлен двухконтурный газовый котёл, будь то квартира, загородный дом или офис, непременно присутствуют несколько мест, являющихся точками забора воды: умывальник в туалете, душ в ванной комнате, мойка на кухне. Все эти точки подсоединены к контуру горячего водоснабжения котла.

Что происходит, когда включают горячую воду на одной точке забора

Двухконтурный котёл выставлен на поддержание определённой температуры в контуре горячего водоснабжения. При включении горячей воды на одной из точек:

• некоторое время из крана продолжает идти холодная вода, которая до его открытия стояла в трубе,
• включается подогрев котла, при этом требуется определённое время для того, чтобы он вышел на заданную температуру,
• через несколько секунд подогретая вода поступает в трубу и начинает движение к точке забора,
• ещё несколько секунд необходимы для того, чтобы горячая вода дошла до точки забора,
• дополнительные несколько секунд необходимы в связи с тем, что поступившая вода кажется потребителю слишком горячей, и он регулирует подачу воды смесителем.

Таким образом, от момента открытия крана горячей воды и до момента начала подачи воды, имеющей комфортную температуру, проходит как минимум несколько секунд. Чем дальше расположена точка забора воды от котла, тем больше этот промежуток времени.

Всё это время пользователь не может полноценно использовать воду и он будем, что котел не греет нормально горячую воду. Он ожидает момента поступления воды, имеющей комфортную температуру. Между тем вода, имеющая не комфортную для пользователя температуру, просто уходит в канализацию.

Непроизводительный расход воды может составлять от нескольких литров до десятка литров в зависимости то того, как далеко находится точка забора воды от котла.

Что происходит, когда включают горячую воду одновременно на двух точках забора

Схема усложняется, если во время использования горячей воды на одной точке забора, возникает необходимость её включения на другой точке, например: при включенном душе в ванной комнате появилась необходимость помыть руки в умывальнике туалета. В этом случае:

• скорость использования горячей воды резко увеличивается, её расход возрастает,
• появляется слабый напор горячей воды;
• приход холодной воды в котёл увеличивается,
• падение температуры теплообменника котла приводит к тому, что температура воды на первой точке забора перестаёт быть комфортной,
• несколько секунд необходимы для включения автоматики котла на нагрев,
• еще несколько секунд — на то, чтобы оба пользователя на двух точках забора смогли пользоваться водой, имеющей комфортную температуру.

Всё это время оба пользователя не могут полноценно использовать горячую воду. Она поступает с перебоями. Непроизводительный расход воды, бесполезно уходящей в канализацию, резко увеличивается.

А вдруг один из пользователей выключил воду? В этом случае расход горячей воды резко падает. На обогревателе двухконтурного газового котла происходит скачок температуры. Как следствие, резко возрастает температура горячей воды на той точке забора, которая продолжает работать. Пользователь не может полноценно использовать воду, она уходит в канализацию до тех пор, пока на котле не сработает автоматика, и вода нужной температуры станет поступать к пользователю в стабильном режиме.

Поскольку подобные ситуации повторяются по несколько раз каждый день, то непроизводительный расход горячей воды нарастает с каждым днём. При этом не следует забывать и о дискомфорте, который испытывают пользователи в моменты нестабильной подачи горячей воды.

Способы решения проблемы

Проблема может быть решена способами, требующими значительных вложений средств, например:

• использование бойлера косвенного нагрева вместе с котлом,
• покупка нового котла с встроенным бойлером.

Однако есть способ менее затратный, но весьма продуктивный – врезка электрического накопительного нагревателя в контур горячего водоснабжения. Причём, для этой цели, вполне подходит любой стандартный нагреватель объёмом 30 л, вне зависимости от фирмы-производителя.

Используйте водонагреватель

Водонагреватель, врезанный в контур горячего водоснабжения, выступает в роли буферной ёмкости. Его предназначение – выравнивание температуры горячей воды и сглаживание возможных скачков температуры. Водонагреватель накопителя и нагреватель газового котла выставляют на одну и ту же рабочую температуру.

Даже в случае одновременного включения кранов горячей воды на разных точках её забора, все пользователи в первое время будут получать воду из накопителя. Снижаются затраты времени, связанные с ожиданием комфортной температуры воды. Снижается непроизводительный расход воды.

Включение и выключение подачи горячей воды на любой точке забора вызывает перепад температуры воды на выходе из газового котла. Однако эта вода попадает в нижнюю часть водонагревателя, а при её выходе из верхней части температурный скачок полностью сглаживается.

Подключение водонагревателя через шаровый кран позволяет в любой момент перейти на обычную систему работы газового котла, что может обеспечить бесперебойное горячее водоснабжение в случае поломки водонагревателя.

Использование байпас перемычки с краном в непосредственной близости к котлу позволяет исключить котёл из системы горячего водоснабжения. В случае нахождения котла на техническом обслуживании, использование имеющегося водонагревателя позволит обеспечить бесперебойную работу системы горячего водоснабжения.

Используйте расширительный бак

В зимний период, когда у котла задействован контур отопления, любое включение горячей воды приводит к тому, что контур отопления отключается для того, чтобы мог включиться контур горячего водоснабжения. В летний период, когда у котла не задействован контур отопления, каждое включение горячей воды приводит к включению газового котла.

Зачастую пользователь открывает кран горячей воды для того, чтобы просто ополоснуть руки. Котёл включается или переключается, горячая вода идёт по трубам. Но пользователь может её просто не дождаться, помыв руки холодной водой.

Между тем частые и бесполезные включения и переключения котла «съедают» его ресурс работы. Возможный выход – установка небольшого расширительного бака. Его устанавливают перед водонагревателем. При наличии такого бака, в первое время после включения крана горячая вода поступает в трубу исключительно из водонагревателя благодаря росту давления в баке. Таким образом, в случае непродолжительного использования горячей воды, отпадает необходимость включения и переключения котла.

Рекомендуют использовать бак, предназначенный для горячего водоснабжения. Использование бака, предназначенного для отопления, приведёт к появлению запаха, поскольку его мембрана изготовлена из резины.

Используйте рециркуляционный насос

Оптимальный вариант – водонагреватель расположен в непосредственной близости от точек забора горячей воды. Чем он ближе, тем быстрее горячая вода поступит в кран, тем эффективнее она используется. Если такой вариант установки водонагревателя невозможен, то рекомендуют установить рециркуляционный насос.

Насос устанавливают на отрезке между водонагревателем и точками забора горячей воды, обеспечивая медленное движение горячей воды по трубам. Кроме того, если врезать на этом отрезке полотенцесушитель, то он будет выполнять свою прямую функцию в любое время года вне зависимости от работы обогревательного контура котла.

Эффективность предложенного способа

При сравнительно небольших денежных затратах установка водонагревателя, расширителя и насоса позволяет:

• сэкономить до 25 тыс. литров воды в год, если в квартире живёт семья из четырёх человек,
• использовать воду комфортной температуры даже в случае одновременной работы нескольких точек забора воды,
• снизить расход газа и электроэнергии,
• продлить срок службы двухконтурного котла.