Котлы отопления — принцип работы и классификация

Котлы отопления — принцип работы и классификация

Содержание

При строительства частного дома возникает вопрос: «А как обогревать дом и нагревать горячую воду?».

Для отопления коттеджа используют различные котлы отопление, работающие как правило на природном газе. Возможно использование и другого топлива, но газ на сегодняшний день самый дешёвый вид топлива.

Также большую популярность набирают многоэтажные жилые дома с индивидуальным отоплением.

Принцип работы котла

Нагрев здания происходит за счет нагрева теплоносителя в теплообменнике котла, потом вода перетекает по трубам в радиаторы. Передав тепло воздуху, вода (или антифриз) возвращается обратно в теплообменник котла и заного подогревается до указанной температуры. Нагревание теплоносителя осуществляется пламенем в результате сгорания топлива.

Теплоноситель(вода или антифриз) может двигаться по трубам самостоятельно (естественным путем) из-за разности давления между холодной и горячей жидкостями или механическим (принудительным) методом с применением циркуляционного насоса.

Газовые котлы бывают одноконтурными и двухконтурными.

В рамках данной статьи поговорим о Одноконтурных котлах отопления.

Классификация газового устройства

Котлы подразделяют по следующим признакам:

1. место установки — напольные и настенныее
2. тип горелки — атмосферная или наддув (турбинного типа)
3. материал теплообменника — чугунные, стальные и др.
4. способ движения теплоносителя — естественное или принудительное
5. способ отведения продуктов сгорания — естественная тяга или принудительная
6. тип камеры сгорания — открытая или закрытая
7. наличие или отсутствие автоматических датчиков контроля и безопасности

По месту установки

Котлы отопления могут быть настенными и напольными.

Напольные котлы отопления — это более мощные устройства, чем настенные, способные обогревать большие площади. В отличие от настенных, они требуют специального помещения котельной с оборудованным дымоходом, вентиляцией и отдельным входом.

Дымоход выводится через перекрытие на кровлю здания, его высота должна быть выше уровня конька на 0,5м. В напольных котлах применяются чугунные теплообменники, что значительно увеличивает срок службы этого котла.

Материал теплообменника

Теплообменники котлов изготавливаются из разных материалов — сталь, чугун или медь. Эти материалов имеют свои достоинства и недостатки.

Стальной теплообменник

Сталь сильнее подвергается коррозии. Толщина стенок теплообменника из стали, невелика, поэтому они быстрее выходят из строя в результате прогорания.

Срок эксплуатации котла со стальным теплообменником составляет не более 20 лет, в то время как чугунный функционирует более 50 лет.

Чугунный теплообменник

В теплообменнике из чугуна некоторые детали взаимозаменяемы, что служит большим преимуществом при ремонте по отношению к стальному.

Чугун устойчив к коррозии.

В современных газовых котлах используется новая модификация — серый чугун, имеющий лучшие качествами по стойкости к коррозии.

Но несмотря на множество плюсов чугунных котлов, у них есть и минусы:

1. Большой вес, что усложняет монтаж.
2. Хрупкость — При монтаже или транспортировки от сильного удара могут появиться микротрещины, которые в дальнейшем снизят срок его службы или приведут к аварии.
3. Нельзя допускать резкого перепада температуры теплоносителя в чугунных теплообменниках, поскольку это приводит к растрескиванию материала.
4. Необходимо следить за жёсткостью воды. От этого образуется накипь на внутренних стенках теплообменника, приводящая к растрескиванию чугуна.
5. Преимущество, которое является и недостатком — чугунный одноконтурный газовый котел отопления имеет большую тепловую инерционность.

При отключении отопления дольше будет сохраняться тепло, потому что вода в чугунном теплообменнике будет остывает медленнее. Это немного замедляет регулирование теплового режима в помещении, когда автоматика выключает котел при достижении определенной температуры, но теплоноситель продолжает оставаться горячим еще некоторое время.

Другие материалы теплообменника

Теплообменники изготавливают также из нержавеющей стали. Коррозия будет поражать стенки теплообменника очень медленно. Но толщина стенок теплообменника небольшая, поэтому будет легко прогорать.

Срок службы такого устройства значительно меньше стальных и чугунных теплообменников.

В современных газовых устройствах теплообменники изготавливают из стали с различными добавками. Это увеличивает их стойкость и к коррозии, и к температуре.

Сейчас появились конденсационные котлы, в которых конденсат, образованный при сгорании газа, преобразуется в тепловую энергию, что оказывает положительное действие на длительность эксплуатации котла и увеличивает его КПД.

По типу горелки

Горелки котла условно подразделяют на два вида — атмосферную и наддувную горелку, иногда называемую турбинированной, навесной, или вентиляторной.

Атмосферная горелка — самая простая по конструкции и обслуживанию. Такая горелка поставляется в комплекте с котлом, и её стоимость уже включена в цену газового оборудования. Атмосферная горелка использует воздух, которое находящийся в помещении.

Недостатки: при снижении или повышении давления в газопроводах увеличивается или уменьшается высота пламени, что может привести к прогоранию теплообменника или самой горелки.

Можно отрегулировать ее под определенное давление. Но для этого потребуется вызывать специалиста, что не всегда удобно. Ведь давление в газопроводах может меняться время от времени.

В тех регионах, где давление газа в магистральном газопроводе не всегда стабильное, лучше воспользоваться котлами с наддувными горелками.

Наддувные устройства не входят в комплектацию газового оборудования и покупаются отдельно. При их применении котел может работать на различных видах топлива:

газообразном — природном газе;

жидком — мазут, солярка;

твердом — дрова, уголь, пеллеты;

Данный тип горелок работает с помощью встроенного вентилятора, поэтому присутствует некоторый шум. Преимущество заключается в том, что они справляются с перепадами давления в газопроводе. Все виды горелок могут иметь функцию модуляции пламени и быть одно- или двухступенчатыми. Модуляция пламени — горелка автоматически регулирует мощность горения газа в зависимости от температуры теплоносителя в теплообменнике.

В одноступенчатой горелке пламя автоматически не регулируется — пламя либо горит, либо не горит. Двухступенчатая горелка может регулировать мощность пламени в автоматическом режиме, что сокращает расход газа и повышает КПД котла. При этом увеличивается время между включением и отключением горелки, что положительным образом влияет на длительность её эксплуатации.

По количеству контуров

Котлы могут быть одноконтурными и двухконтурными.

Особенность конструкции котла с одним контуром предусматривает одну горелку и работу только на подогрев воды для системы отопления. Одноконтурные агрегаты могут быть на твердом топливе, газу, электричестве и на жидком топливе.

Двухконтурный газовый котел устроен так, что может работать в двух режимах: отопления и горячего водоснабжения. При отоплении нагревается теплообменник с теплоносителем. Он может прогреваться до температуры в интервале от 35 до 80° в зависимости от настроек.

У каждого производителя своя конструкция внутренней начинки описываемого оборудования. Но есть у них одинаковое решение — внутри корпуса помещаются два контура. Первый отвечает за отопление и работает по замкнутой схеме. Вода в нем циркулирует по кругу, обходя все точки обогрева, установленные в помещениях дома. Теплоноситель, который движется по замкнутой схеме, во второй контур не попадает. За это отвечает отдельный клапан.

Когда в смесителях в кухне и ванной комнате открывается кран с водой, клапан перекрывает доступ теплоносителя в систему отопления, нагревает холодную воду и подаёт горячую воду в контур ГВС. Когда краны на кухне или в ванной закрываются, происходит обратное действие.

Практически все газовые котлы имеют одинаковые технические узлы, а модели от разных производителей отличаются лишь несколькими деталями.

Способ отведения продуктов сгорания

Котлы делятся на устройства с естественной или принудительной тягой. Во-первых обязателен монтаж дымоходной трубы. Во-вторых отведение продуктов сгорания происходит принудительным способом — благодаря встроенному в дымоходную трубу вентилятору.

Газовые котлы, работающие на естественной тяге, называют еще устройствами с открытой камерой сгорания. Необходимый для горения газа кислород забирается из помещения — в этом их недостаток. Необходим доступ наружного воздуха в помещение с котлом. Из-за чего получается небольшой сковзняк. Недостаток кислорода отрицательно влияет на здоровье.

Некоторые котлы оборудованы коаксиальным дымоходм. Их называют газовыми котлами с закрытой камерой сгорания.

Продукты сгорания отводятся через коаксиальный дымоход, называемое «труба в трубе». Это две трубы разных диаметров, вставленных одна в другую. Через трубу меньшего диаметра удаляются продукты сгорания газа. А в пространство между труб поступает свежий воздух с улицы, который нагревается внутренней трубой. В итоге увеличивается КПД котла.

Преимущества такого дымохода очевидны:

1. Кислород забирается с улицы.
2. Небольшой размер дымохода, так как коаксиальный дымоход можно устраивать в наружной стене, расположенной рядом с газовым оборудованием.
3. Такой дымоход может устанавлен в любом месте помещения и быть горизонтальным, наклонным или вертикальным, что позволяет .
4. Котлы с коаксиальным дымоходом более экономичными, хотя их стоимость выше.

Энергозависимость котла

Большинство современных котлов имеют в комплектации различные датчики для безопасности работ: термостаты, поддерживающие нужную температуру в помещении и регулирующие подачу топлива в котел, циркуляционные насосы и вентиляторы. Все они работают при условии постоянного подключения к электрической сетия.

Обычно используют Источники Бесперебойного Питания (ИБП), также в качестве резервного источника электроэнергии можно использовать другие устройства, например, дизельные или бензиновые генераторы. Однако их применение в загородном доме нецелесообразно. Но иногда необходимо.

Как работает газовый котел, как устроен

Все чаще для отопления и горячего водоснабжения в домах используются котлы. Они компактны, мощны, удобны в эксплуатации. Газ на сегодняшний день обходится дешевле, чем другие виды топлива. Если вы задумываетесь об установке такого оборудования у себя дома, важно понять, как работает газовый котел. Это поможет вам быстрее разобраться в управлении техникой и успешно ее эксплуатировать.

Как устроен газовый котел

Из чего состоит техника? Ответ на этот вопрос важно знать каждому пользователю, потому что при работе могут возникать разные ситуации. Кроме того, знания об устройстве газового котла и его составляющих помогут выбрать ту модель, которая подходит именно для вашего помещения.

Основные узлы

Горелка. Прямоугольная конструкция оборудована форсунками. Через них газ попадает в горелку и распределяется. Так поверхность радиатора равномерно прогревается по всей поверхности.

Существует две разновидности горелки:

• Атмосферная. Устанавливается возле дымохода. Принцип работы прост: воздух для поддержания пламени забирается из помещения. В этом случае обязательно наличие окна и нормальной вентиляции. Преимущество атмосферного типа — независимость от электроэнергии. Чаще встречается в моделях напольного типа.

• Турбированная. Работа такого котла не зависит от наличия тяги в дымоходе и вентиляции, так как встроенный вентилятор принудительно выводит продукты сгорания через коаксиальный дымоход. Вывод может быть сделан в стене. Встречается в котлах настенного размещения. Основной недостаток – энергозависимость.

Теплообменник представляет собой короб, внутри которого расположены трубки. По ним циркулирует вода. Узел может состоять из разных сплавов, что сказывается на сроке его эксплуатации. Двухконтурный прибор оснащен двумя радиаторами, одноконтурный — одним. Разновидности:

• Стальной. Самый простой и дешевый вариант. Материал устойчив к перепадам температур, однако обладает низкой теплопроводностью и недолговечностью.

• Медный. Это стойкий к коррозии и перепадам температур сплав. Медь в семь раз лучше стали проводит тепло, поэтому радиатор обходится дороже. Имеет ограниченную температуру нагрева.

• Чугунный. Устойчив к коррозии и высоким температурам. Хорошо проводит тепло, но обладает большим весом. Поэтому чаще используется для напольных котлов в виде разборной конструкции.

Циркуляционный насос создает давление в системе для постоянной циркуляции воды. Не во всех моделях есть насос. Но если вы выбираете технику для газового отопления, он должен присутствовать в конструкции.

Расширительный бак. При нагреве теплоноситель расширяется, поэтому бак принимает его излишки во избежание аварийной ситуации.

Дымоотвод. В атмосферных моделях труба соединяется с патрубком корпуса и выводится к дымоходу. В турбированных типах котлов создается коаксиальный дымоотвод, другой конец которого присоединяется к отверстию в стене.

Электроника и модуль управления включает датчики, проводки, схемы: все, что позволяет устройству стабильно функционировать.

Автоматика безопасности. Это сенсоры, которые защищают прибор от таких неполадок:

• отсутствие тяги;
• перегрев;
• отсутствие пламени в горелке.

Если система дает сбой, датчики посылают сигнал модулю управления и работа изделия прекращается.

Принцип работы

По магистрали в систему поступает холодная вода. Через насос циркуляции она подается в теплообменник. Открывается газовый клапан, и в горелку через форсунки поступает топливо. Срабатывает электрод розжига, от чего газ загорается.

Котел работает на отопление или обеспечение горячего водоснабжения (ГВС). Переключение происходит с помощью трехходового клапана. В процессе работы продукты сгорания выводятся через дымоход. При достижении установленной температуры пламя гаснет. Некоторые модели имеют наружный термостат, поэтому при понижении температуры сразу включают нагрев.

Ниже представлена схема работы:

Разновидности и классификация

Как должен работать котел? Это зависит от его разновидности.

По способу установки техника делится на два типа:

• Настенные. Небольшие приборы малой и средней мощности. Часто устанавливаются в квартирах и домах с небольшой площадью. Размещение на стене экономит свободное пространство.
• Напольные. Габаритные конструкции, для размещения которых понадобится много места. Зато они способны одновременно отапливать и обеспечивать ГВС большие площади.

По строению дымоотвода, типу отвода продуктов сгорания:

Режимы их работы мы описывали выше.

• Одноконтурные. Обеспечивают оптимальную работу на отопление.
• Двухконтурные. Оснащены двумя радиаторами, поэтому могут обеспечивать систему отопления и наполнять краны горячей водой.

• Модулируемая. Плавная автоматическая регулировка силы пламени.
• Обычная. Без какой-либо регулировки.

По типу поджига:

• Пьезорозжиг. Запуск проводится путем нажатия кнопки и деформации пьезоэлемента. Преимущества розжига в энергонезависимости. Недостатки: постоянный ручной запуск, большой расход топлива.
• Электронный. Срабатывает встроенный трансформатор, который управляется автоматикой.

По принципу работы:

• Конвекционные. Обычная схема, по которой тепло при сгорании переходит к теплоносителю (воде).
• Конденсационные. Кроме обычного нагрева устройство использует тепло водяного пара. Конденсат скапливается в дополнительном теплообменнике. Поэтому модели Аристон Class Premium Evo обладают высоким КПД.

Обычные котлы энергозависимы, но встречаются устройства, которые работают по другому принципу. Они устанавливаются в помещениях с наличием дымохода и обладают открытой камерой сгорания. Зажигание происходит при помощи пьезоэлемента. Некоторые из них (например, «Конорд») имеют чугунный радиатор.

Техника может работать на природном и сжиженном газе, а крепится на стену или устанавливается на пол. Существует вариант парапетной установки — газовый котел крепится на внешней стене, обладает закрытой камерой сгорания и подключается к коаксиальной трубе.

Рассмотрев устройство и особенности водонагревательной техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для своего жилища. Видео поможет вам лучше разобраться в теме: