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:

Котлы для индивидуального отопления в квартире и их монтаж

В квартирах многоэтажных домов индивидуальное отопление ставится по причине неудовлетворительного обогрева от центральной сети. Технически выполнить идею несложно, и многие владельцы жилплощади обращаются в инстанции для отказа от услуг местной организации, снабжающей теплом многоквартирный сектор.

Соблюдение законности при установке

Легальность использования автономного агрегата для подачи тепла в отдельной квартире порождает множество споров. В 2010 году отключение от общей теплоснабжающей магистрали запрещено правительством России. А также попадает в черный список установка индивидуальных комплексов для нагрева помещений в многоэтажных домах.

Но в 2012 году новым постановлением о регламенте подсоединения обогревательных систем приведен список тепловых источников, запрещенных в квартире. Сертифицированные отопительные котлы не обозначены в этом перечне. С этого времени разрешена установка на собственной жилплощади индивидуального отопления. Ограничения затрагивают технические характеристики агрегатов.

Не допускается свободное самостоятельное размещение отопительных устройств и переоборудование системы существующих труб. Для получения разрешительного документа обращаются в местный муниципалитет. Иногда в качестве препятствия для выписки используется ст. 14 Федерального Закона «О тепловом снабжении». В таком случае владелец квартиры имеет право обратиться в судебные инстанции.

В данном видео рассмотрим газовый котел в квартире:

Подключение индивидуального нагревания

Если в жилье холодно, то этот факт документируется с привлечением представителей ЖЭКа или поставщика тепла. Перед тем как сделать индивидуальное отопление в квартире, для исследования факта неудовлетворительных услуг подают заявление в санэпидстанцию или контору отопительной сети. Фиксация нарушения температурного режима поможет в случае отказа и при обращении в суд.

Разработка проекта

Совместно с техническим работником определяется вид индивидуальной схемы нагревания и по силе подбирается отопительный агрегат. Мощность принимается по 100 Вт на квадрат площади. Этого достаточно, т.к. даже квартира в угловом расположении сообщается с соседними отапливаемыми помещениями посредством общих стен, которые препятствуют снижению температуры.

В проектных документальных разработках рассматриваются такие вопросы:

1. Вид разводки определяется от общей квадратуры жилья. Для маленьких помещений подойдет однотрубная схема по типу ленинградки, в больших квартирах монтируется двухтрубная нижняя разводка. Поскольку чаще всего ставят настенные электрические или газовые агрегаты со встроенной помпой и расширительным резервуаром, то система труб будет закрытого типа с принудительным движением энергоносителя.
2. Способ демонтажа старой разводки отопительных коллекторов. Информация касается подсоединения к батареям и самих нагревательных элементов. Трогать коллекторы общего стояка не разрешается, а вместо демонтированного байпаса приваривается прямой отрезок соединительной трубы. По правилам для оставшихся участков делают теплоизоляцию.
3. Чертеж нового расположения всех элементов системы с указанием места радиаторов, терморегулируемых вентилей, прокладки труб, установки котла, вывода сожженных продуктов. Если есть дымовая шахта, то выбирают генератор с открытым типом горения. При отсутствии вывода применяют турбированный агрегат с установкой коаксиальной трубы сквозь стеновое ограждение.

Двухконтурный тепловой источник позволит отказаться от централизованно подачи горячей воды и реализовать идею подогрева пола. Если перекрытие позволяет, то трубы закладывают в стяжку. В другом варианте их монтируют между лагами и кладут основу под декоративное покрытие.

Последовательность действий

Чтобы внезапное отключение электричества не нарушало нагревание, предусматривают устройство бесперебойной подачи. Монтажные работы по разводке системы внутри квартиры можно делать самостоятельно. Не разрешается подсоединять котел к общим электрическим или газовым магистралям. Порядок последовательных мероприятий следующий:

• оформление отказа от общего теплоснабжения и разрешение на разборку старых труб и батарей;
• получение документального одобрения на монтаж индивидуального котла соответствующими службами города;
• выбор типа аппарата и системы подключения коллекторов;
• разработка проекта с учетом технических нормативов;
• согласование бумаг с поставщиком топлива и получение разрешения;
• монтаж агрегата и всех элементов системы на месте.

Выбор генератора тепла

Индивидуальный котел отопления в квартире бывает одноконтурный и двухконтурный. Первый вид агрегатов применяют только для отопления помещения в холода. Второй тип дополнительно подогревает воду для использования в ванной или на кухне.

Способ установки делит котлы на два вида:

1. Напольные агрегаты, отличающиеся долгим сроком эксплуатации и большими показателями мощности.
2. Навесные аппараты, пользующиеся повышенным спросом из-за встроенного оборудования, компактности и низкой стоимости.

Электрические источники предлагают по невысокой цене, аппараты практически безопасны в использовании. Для их установки нет жестких требований, они размещаются на различных участках жилья. Отрицательным в применении электрических устройств является то, что требуется качественная проводка. Иногда для использования аппаратов меняют кабели во всей квартире и устанавливают дополнительные приборы контрольного отключения.

Газовые агрегаты имеют более высокую стоимость, которая быстро окупается в ближайшее время эксплуатации. В установках присутствуют герметичные камеры для сгорания газа и вывода чада на улицу, поэтому неудобства жильцы не испытывают.

Размещение газового котла

Для обвязки агрегата выполняют все предписания, заложенные в проекте. Отклонение от нормативов приведет к сложностям при приемке работ. Специализированные организации разрешают размещение в квартире газового котла при соблюдении следующих правил:

• помещение установки не должно быть меньше 4 м² по площади пола;
• предусматривается достаточное естественное освещение, по нормам на каждые 10 м² комнаты нужно остекление 0,3 м²;
• обязательно устройство форточки в оконном проеме или отдельно в стене, распашные створки окна не учитываются;
• вход в помещение по ширине не меньше 0,8 м, высота потолка не ниже 2,5 м, требуется присутствие холодного водопровода;
• устраивается вывод заземляющего контура, есть вентиляция помещения;
• поверхность стен ровная, отделанная штукатуркой.

Если место установки соответствует правилам, то приступают к монтажным работам. Газовый генератор для квартиры может быть с гравитационным передвижением теплоносителя и с принудительным перемещением с помощью воздушного нагнетателя. Горелка встраивается стандартная или выполняется по принципу модуляционного элемента. Второй тип регулирует величину пламени и температуру антифриза в системе или водопроводе.

Схема обвязки

При гравитационном передвижении энергоносителя действуют физические законы, поток обусловлен разницей в плотности нагретого и охлажденного антифриза. Обвязка гравитационной схемы открытого действия включает в себя:

• разгонный коллектор на участке после котла;
• открытый расширитель (бачок);
• перекрывающие вентили на входе и выходе.

Принудительная циркуляция дает напор при помощи электрической помпы. Такой контур удобно эксплуатируется, т. к. предусмотрена автоматическая регулировка всех параметров обогревательной системы. Преимущества выражены в быстром повышении температуры жидкости, экономии энергии, возможности организации теплого пола. В навесных газовых аппаратах все нужные элементы контура установлены в конструкции и не требуют отдельной покупки и подсоединения.

Особенности монтажа

Установка настенного газового агрегата двухконтурного типа для городской квартиры относится к приемлемым вариантам. Аппарат обеспечивает одновременно отопление и нагревание воды. Размещение на стеновом ограждении экономит пространство. В кухне всегда есть оборудованная вентиляция, водопровод, подводка газа (плита). При малых площадях городского жилища размещение котла на кухне соответствует большинству нормативных требований.

Для двухконтурных агрегатов в частном доме предусматривают резервную электростанцию, в многоэтажной постройке такое не позволительно, но используется бесперебойный накопитель питания, как для ноутбука, только большей мощности. Его хватает для работы на время устранения неполадок с питанием на линии.

Расширительный резервуар служит для компенсации объема жидкости при нагревании. Энергоноситель увеличивается, излишки попадают в сосуд, после остывания снова возвращаются в контур.

Монтаж газового оборудования не разрешается в случаях размещения:

• недалеко от горючих систем и предметов;
• в ванной из-за влажности воздуха;
• в коридоре по причине малой подачи свежей атмосферы;
• в комнатах общежитий, совместных подвалах и выносных балконах;
• в замкнутом пространстве, где нет форточек.

В помещениях на уровне цокольного этажа допускается ставить только после индивидуального разрешения контролирующих служб.

При размещении в городском жилье оборудуют отдельные дымовые трубы и нормальный воздухообмен для получения тяги и улучшения горения. Газовый аппарат парапетного типа использует бо́льшая часть населения. Для печи не нужно сооружать громоздкий дымовой канал.

Чтобы доставлять кислород для сгорания делают горизонтальную трубу двойного типа. Коаксиальный дымоход обеспечивает одновременно подачу атмосферы и вывод чадного газа. Поступает воздух по наружной камере, а отводится посредством внутреннего хода. Изделие ставят горизонтально и выводят за стену. Материалом внутренней камеры служит медь с высоким показателем теплопроводности, а КПД парапетных аппаратов достигает 90%.

Электрический котел

Чтобы выбрать агрегат с использованием в работе электричества, знакомятся с техническими параметрами и останавливаются на наиболее приемлемых показателях. Одноконтурные котлы используются в качестве дополнительной отопительной схемы, в отличие от двухконтурных устройств, которые имеют 2 функции. Общим в конструкции всех отопительных электроприборов является их полная укомплектованность, устройства монтируют самостоятельно, без участия мастеров.

Внутреннее содержимое агрегатов различается в зависимости от вида нагревательных элементов. Это могут быть электроды, катушки индукции, ТЭНы и др. Именно тип нагревателя обеспечивает требуемую мощность и определяет оптимальный выбор. Двухконтурные устройства имеют накопительные элементы, что позволяет экономить энергию. Для квартиры чаще приобретают приборы с пропускной способностью 8 л в минуту. Есть агрегаты отечественного производства, для которых дополнительно приобретают помпу, группу разводки труб и кабель.

Нормы и правила установки

Для монтажа стандартного котла на электрическом топливе мощностью 220 вольт не переоборудуют помещение, но учитывают некоторые рекомендации относительно последовательности действий:

• перед размещением на стене вымеряют высоту и выпиливают борозды для прокладки провода и распределительного щитка или коробки;
• котел крепят на ограждении в соответствии с инструкцией, убирают в канавки кабели и отделывают раствором область разводки;
• агрегат подсоединяют к выходным патрубкам отопительной системы и электропроводке;
• чтобы обеспечить рентабельность обогревателя (стоимость месячной эксплуатации), нужно предусмотреть потребление электричества в размере лимитированного предела, прописанного в договорных обязательствах;
• это осуществляется после приобретения и установки программатора или контролирующего термостата для уменьшения нагревания ночью или в пустом жилье.

Двухконтурный электрический агрегат пользуется спросом для отопления квартир многоэтажного сектора, т.к. не требует больших затрат, безопасен в работе, рентабелен, не требует особых навыков при установке.