Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла отопления

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.

На работу газовой горелки в двухконтурных котлах может влиять и погодозависимая автоматика, контролирующая температуру уличного воздуха.

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?

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

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.

Преимущества и недостатки оборудования

Обе разновидности газовых котлов отличаются простотой в управлении, эффективностью и долговечностью. А еще они обладают привлекательным внешним видом.

Конструкция каждого вида газового котла разработана с целью удовлетворить потребности различных категорий пользователей, что наглядно демонстрируют их достоинства и недостатки. А также они дают возможность разобраться в отличиях одноконтурного газового котла от его двухконтурного аналога, помогая потенциальному покупателю сделать правильный выбор.

Плюсы и минусы одноконтурных агрегатов

Такие изделия способны обеспечить стабильный обогрев помещений любой площади, этажности, удаленности от теплообменника.

А, кроме того, одноконтурные котлы:

более надежны, чем их двухконтурные аналоги, конструкция которых более сложная, что и приводит к несколько большему количеству поломок;
проще в обслуживании, что также вызвано конструктивными особенностями;
дешевле.

Важным преимуществом является и то, что одноконтурные агрегаты могут стать базой для подключения другого оборудования. Что позволит расширить их функциональность и повысить комфортность проживания.

Всегда следует помнить о том, что при необходимости обеспечить в помещениях горячее водоснабжение вместе с одноконтурным котлом придется покупать накопительный бойлер. А это приведет к немалым дополнительным расходам. А еще комплект перечисленного оборудования займет немало места, что может быть критичным для небольших квартир

Подключение накопительных бойлеров позволит обеспечить помещения горячим водоснабжением. Причем вода в любой момент будет подаваться горячей, чего не всегда можно добиться от двухконтурных аналогов

У такой разновидности оборудования при отсутствии необходимости в горячем водоснабжении ярко выраженных недочетов нет. Но в противном случае сразу же сказывается отсутствие универсальности. Которая приводит к необходимости покупки дополнительного электронагревательного прибора.

В результате его совместная эксплуатация с одноконтурным котлом приводит к:

большим затратам на покупку, монтаж, обслуживание;
ограниченному объему воды для бытовых нужд – для совместного использования с одноконтурными агрегатами чаще всего покупаются бойлеры, поэтому может возникнуть вопрос о рациональном расходе воды, объем которой зависит от вместительности накопителя;
большей нагрузке на проводку.

Последний недостаток актуальный в случаях, если в доме или квартире старая проводка или параллельно используется мощное электротехническое оборудование. Так, может понадобиться модернизация электропроводки и подбор кабеля большего сечения.

Следует знать и о том, что комплект из одноконтурного котла и бойлера занимает ощутимо больше места, чем один двухконтурный котел. И при ограниченном пространстве это может быть существенным недостатком.

Достоинства и недостатки двухконтурных котлов

Агрегаты, которые относятся к указанному виду с некоторыми ограничениями, но все же способны обеспечивать горячей водой сразу две системы (отопления, горячего водоснабжения). А также они занимают меньше места, чем их аналоги с бойлерами. В результате двухконтурные котлы более удобные при использовании.

Обе разновидности газовых котлов отличаются простотой в управлении, эффективностью и долговечностью. А еще они обладают привлекательным внешним видом

Кроме того, конкурентная борьба производителей привела к тому, что разница в стоимости обоих разновидностей агрегатов постепенно нивелируется.

Поэтому сегодня можно найти двухконтурный котел цена которого превышает аналогичный показатель одноконтурного изделия незначительно. Что в ряде случаев также можно считать преимуществом.

Если говорить о минусах двухконтурных котлов, то самым важным считается невозможность моментально обеспечить горячей водой одинаковой температуры все точки водопотребления в доме или квартире.

Так, в их теплообменниках нагревается такое количество воды, которое нужно прямо сейчас. То есть запас не создается. В результате температура воды может отличаться от ожидаемой или меняться по ходу ее использования. Так случается при изменении давления, напора, к примеру, после открытия/закрытия второго крана.

При использовании двухконтурного котла нередко температура воды отличается в двух разных точках водозабора — горячая вода может доставляться к нужной точке с опозданием, причем существенным. Что неудобно и приводит к дополнительным расходам

Что касается установки, то монтаж двухконтурных котлов — это более сложная процедура, особенно на стадии проектирования. Так как придется соблюсти многочисленные рекомендации производителя

Особенности подключения

Бойлер косвенного нагрева – это накопительная емкость, внутри которой расположен один или несколько трубчатых теплообменников. Горячий теплоноситель от котлоагрегата циркулирует по змеевику и нагревает воду в достаточном объеме для бытовых и хозяйственных нужд.

Принцип работы водонагревателя прост, сложности возникают при монтаже и обвязке теплового оборудования.

Поэтому не лишним будет еще до начала работ выяснить особенности подключения водогрейного устройства:

Чем ближе бойлер расположен к котлу, тем эффективней происходит теплообмен от системы отопления.
Монтаж водонагревателя должен быть выполнен в соответствии с рекомендациями производителя – настенные модели крепятся к стене, напольные устанавливаются на полу.
Поток холодной воды должен подаваться через нижний патрубок, а забор горячей – через верхний, тогда точка рециркуляции будет в центре самой емкости.
Патрубки для входа и выхода теплоносителя должны «смотреть» в сторону отопительного устройства. Движение горячей воды или антифриза по змеевику должно быть сверху вниз.

Соблюдение этих простых правил гарантирует эффективную работу системы котел-бойлер, КПД нагревателя достигнет своего максимума и горячей воды хватит для всех потребителей.

Схемы отопления

Двухконтурные котлы работают только с закрытыми системами отопления с принудительной циркуляцией воды.

Фото 2. Схема подключения двухконтурного котла к системе отопления. Указаны основные элементы.

Такие системы состоят из:

Котла.
Расширительного бака мембранного типа. Он держит всю систему под определённым давлением — 1.2—2 атмосферы.
Группы безопасности. Она состоит из клапана и штуцера сброса пара. При закипании теплоносителя или слишком большом давлении излишки теплоносителя сбрасываются в систему канализации. Устанавливается в самом высоком месте системы, и служит для развоздушивания при заполнении теплоносителем.

Внимание! Отсутствие клапана сброса может привести к разрыву системы отопления, выходу из строя дорогостоящего котла

Системы труб и батарей для распределения тепла по всему дому.

Принципы работы разных видов систем

Выделяют три популярных вида компоновки:

Однотрубная. Батареи подключаются к одной трубе последовательно. Один конец трубы — подача, второй — приходит к котлу в виде обратки. Однотрубная система позволяет без труда отопить небольшой одноэтажный дом.
Двухтрубная. Нагретый в котле теплоноситель поступает в батареи отопления через трубу подачи, а остывшим возвращается по трубе обратки. Такая система уместна, если дом состоит из нескольких этажей или логически разделяется на секции по комнатам.
Тёплый пол. Эта система набирает популярность. Длинные трубки из тонкого пластика равномерными спиралями уложены в толщине стяжки пола. По трубкам циркулирует теплоноситель с невысокой температурой, и вся площадь пола постепенно греет помещение. Подключение разных комнат происходит через коллектор-гребёнку с терморегулирующими кранами. Если есть необходимость подключения тёплых полов и батарей, в систему ставится трехходовой клапан подмеса горячей воды.

Параметры

Планируя отопление частного дома, стоит обратить внимание на следующие характеристики систем отопления:

Мощность. Она рассчитывается с учётом теплопотерь здания и объёма воздуха.
Возможность регулировки температуры. Газовые двухконтурные котлы способны держать температуру теплоносителя в точно заданных пределах.
Энергонезависимость. Минус двухконтурных котлов — их зависимость от электричества. Работа блока управления, датчиков и насоса требует подключения тока с определёнными параметрами. Нивелировать этот минус способны автономные системы электроснабжения: блоки бесперебойного питания, солнечные панели, автономные генераторы с двигателями внутреннего сгорания.

Конденсационный и конвекционный тип

Конвекционный котел имеет теплообменник простой геометрической формы, нагрев теплоносителя осуществляется в один этап: горелка разогревает емкость с водой.

Кроме этого существуют котлы конденсационные: внутри емкости расположена замкнутая стальная спираль с небольшими отверстиями, через которые внутрь поступает пар. Пар отводится в коллектор, подсоединенный обратке, и конденсируется с отдачей тепла.

Конденсат стекает на поддон и оттуда выводится из системы. Эффективность такой модели выше, чем конвекционной, за счет вторичной отдачи тепла. У качественного конвекционного котла КПД достигает 95%, у конденсационного 98.

Еще одна особенность котлов этого типа – наличие механизма обогащения газа кислородом, за счет которого топливо прогорает с большей эффективностью.

Вторая функция этой горелки – минимизировать воздействие на теплообменник агрессивных компонентов пара, используемого для конденсации.

Рабочее ограничение конденсационных котлов – пониженные температуры на подаче и обратке. Такие модели с успехом применяются при устройстве теплых полов, работающих в низкотемпературном режиме (до 50 градусов). Для радиаторов, которые рассчитаны на более интенсивный нагрев, этот котел – не самый подходящий вариант.

Видео о двухконтурных газовых котлах.

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.

В некоторых моделях газовых двухконтурных котлов используются сдвоенные теплообменники. Но принцип работы остается практически тем же самым.

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.

Как устроен газовый котел

Принцип работы газового котла отопления в самых общих чертах можно описать следующим образом: тепло, образующееся за счет сгорания газа, передается жидкости, которая затем перемещается по системе отопления, нагревая помещение.

Схема любого газового отопительного устройства обычно предусматривает наличие нескольких основных узлов:

Горелка;
Теплообменник;
Расширительный бак;
Газовый клапан;
Система автоматики.

Специфика двухконтурного котла часто предполагает некоторые особенности его внутреннего устройства. Так, например, многие модели оснащаются двумя теплообменниками, каждый из которых отвечает за подогрев «своего» участка. Кроме того, двухконтурный агрегат всегда имеет специальный трехходовой клапан, который переключает его режимы работы (с отопления на горячее водоснабжение и наоборот).

Горелка

Это прямоугольная конструкция с расположенными в определенном порядке отверстиями, через которые подается газ от расположенных снизу форсунок. В зависимости от типа и производительности, газовый котел может оснащаться двумя видами горелок:

Атмосферные. Газ подается в камеру сгорания исключительно за счет давления в магистрали. Такая горелка работает практически бесшумно и стоит дешевле, поэтому применяется чаще, но ее КПД обычно не превышает 90%;
Наддувные. Принцип ее работы иной — воздух подается в камеру сгорания при помощи вентилятора. Обычно такие горелки не встраиваются внутрь газового тракта, а устанавливаются при помощи специального внешнего подключения. Их основные преимущества — более высокий КПД и устойчивая работа при нестабильной подаче газа.

По возможности регулировки мощности горелки делятся на три класса:

Одноступенчатые — пламя всегда горит одинаково. Понятно, что это негативно сказывается как на сроке службы, так и на экономичности приборва;
Двухступенчатые. Такие горелки немного лучше. Они позволяют использовать агрегат в двух режимах: 50 и 100% мощности;
Модулируемые. Здесь встроена плавная схема регулировки мощности в широких пределах. Газовый котел с такой горелкой будет максимально экономичным и прослужит дольше других.

Теплообменник

Как мы уже отмечали, двухконтурный котел может использовать один или два теплообменника.

Схема с двумя теплообменниками предполагает монтаж первичного устройства в виде медных труб с пластинчатым оребрением непосредственно над горелкой. Такой конструктивный принцип позволяет передавать тепло газового пламени непосредственно теплоносителю с максимальной эффективностью. Вторичный теплообменник обычно выполняется в виде набора тонких металлических пластин, проходя через которые проточная вода нагревается от горячего теплоносителя.

Если же в котле отопления используется единый теплообменник, то он называется битермическим и представляет собой конструкцию из двух соосных труб. По внутренней трубе проходит сантехническая вода, а внешняя поверхность нагревает теплоноситель.

Преимущества подключения двух теплообменников для двухконтурного котла достаточно очевидны:

При выходе из строя вторичного теплообменника газовый котел продолжает работать в режиме отопления;
Первичный теплообменник не подвергается избыточной коррозии из-за постоянно меняющегося состава циркулирующей жидкости;
Монтаж вторичного теплообменника при выходе его из строя значительно проще и дешевле, чем замена битермического целиком.

Расширительный бак

При нагревании теплоносителя происходит его расширение и увеличение объема. Ввиду этого схема отопления должна предусматривать специальную емкость, в которую будут отводиться излишки жидкости. Обычно требуемый размер бачка можно оценить как 10% от всего объема теплоносителя в системе. Иногда может возникнуть ситуация, когда встроенного бачка не хватит, и потребуется монтаж внешнего.

Газовый клапан

Наличие газового клапана – обязательное условие для подключения системы к магистральному газу. Он регулирует степень подачи топлива, а управляет им схема автоматики. В случае каких-либо поломок подача газа в двухконтурный котел сразу же отключается.

Система автоматики

Схема автоматического регулирования режимов работы двухконтурного теплового агрегата представляет собой набор датчиков, которые анализируют состояние узлов и мест подключения к входным и выходным трассам, и исполнительного устройства, вырабатывающего необходимые сигналы управления:

Датчики температуры (по их показаниям регулируется модулируемая горелка);
Датчики газового блока — контролируют давление в топливной магистрали;
Датчики электроснабжения — включают и выключают котел при перебоях с электричеством.
Средства самодиагностики.

Тип розжига

Розжиг может быть ручным (пьезо) или автоматическим (электронный). В первом случае котел включается нажатием кнопки, далее фитиль горит постоянно. Во втором агрегат запускается сам в соответствии с заданными пользователем настройками.

Постоянно горящего запальника нет, искра появляется только при подаче на горелку газа. Второй вариант экономит и топливо, и ресурс горелки, но зависит от электричества: в случае сетевых перебоев котел запускаться не будет.

Кроме того чувствительная электронная автоматика (в особенности импортная) легко выходит из строя из-за скачков напряжения (виды автоматики для газовых котлов отопления). Электронное управление само по себе обойдется дороже ручного, плюс к этому вам придется приобрести какое-либо защитное устройство – стабилизатор или фильтр.

Пьезорозжиг от сети не зависит, хотя тоже работает от электричества: источником энергии является сменная батарейка.

Принцип работы двухконтурного газового котла отопления и особенности его подключения