Какими бывают теплообменники газовых котлов
Теплообменник в газовом котле отвечает за получение тепла для того, чтобы в дальнейшем передать его воде. Если речь идет о двухконтурном котле и его принципе работы, то имеет место наличие первичного и вторичного теплообменника. Первый размещается над горелкой и представлен трубочкой с рёбрами, изогнутой змейкой. Нагретая до нужной температуры вода в теплообменнике продвигается в трёхходовой клапан, после чего поступает в отопительную систему. Вторичный теплообменник представлен целой системой изогнутых волнами пластин, все они совмещены в едином блоке, на котором также располагаются 4 отверстия. Через 2 из них осуществляется проток воды, ещё 2 ответственны за перемещение теплоносителя, который подается в отопительный контур.
Систему двух теплообменников называют сдвоенной. На рынке представлены отопительные приборы, в которых применяется битермический теплообменник. Для него характерна усложненная конфигурация. Для его изготовления применяется медь, сам элемент представлен расположенными друг в друге трубками: по внешней перемещается теплоноситель, внутренняя служит для движения воды, с помощью которой обеспечивается поставка горячей воды.
Оснащенные подобными теплообменниками газовые котлы отличаются сложностью эксплуатации, последняя заключается в затруднительном очищении от накипи. Однако подобные приборы отопления пользуются спросом, так как отличаются небольшими габаритами и очень быстро нагревают воду.
Основные модификации
Модели двухконтурных газовых котлов различаются в зависимости от ряда решений конструкций и их сочетаний.
Принцип нагрева воды
Двухконтурные газовые котлы подразделяются на проточные и накопительные модели. Нагрев воды в проточных устройствах осуществляется в реальном времени – непосредственно при открытии крана горячей воды.
Фото 1. Двухконтурный накопительный газовый котел синего цвета с бойлером, вода в нем нагревается заранее.
Накопительные котлы оснащаются встроенными бойлерами объемом от 30 до 100 литров, в которых вода предварительно прогревается.
Важно! Когда накопленный запас горячей воды подходит к концу, дальнейшая работа контура ГВС в котле накопительного типа осуществляется по проточному принципу, вплоть до закрытия горячего крана, после чего встроенный бойлер снова наполняется
Тип теплообменника
Современные двухконтурные газовые котлы оснащаются дуотермическими либо битермическими теплообменниками. Дуотермический элемент представляет собой тандем двух теплообменников, отвечающих за отдельные функции – отопление и ГВС.
Битермический теплообменник работает и на нагрев теплоносителя, и на ГВС – в зависимости от того, открыт ли соответствующий кран. В большинстве случаев оптимально использование котла, оснащенного дуотермическим пластинчатым теплообменником.
Конвекционные и конденсационные котлы
В конвекционных (традиционных) моделях продукты горения утилизируются через дымоход, при этом теряется некоторая часть вырабатываемой тепловой энергии.
В конденсационных аналогах температура продуктов горения снижается до «точки росы», после чего побочные продукты переходят из газообразного в жидкое состояние.
При этом дополнительный теплообменник улавливает тепловую энергию, выделяющуюся при изменении агрегатного состояния отработанных газов.
Конвекционные котлы дешевле, но для конденсационных аналогов характерен больший КПД.
Важно! При использовании конденсационных котлов в отопительных системах, оснащенных чугунными радиаторами старого образца, эффективность отопления в значительной степени снижается
Тип камеры сгорания
Для работы любого котла требуется постоянный приток воздуха, а также выведение продуктов горения.
В моделях, оснащенных открытыми камерами сгорания, реализован принцип естественной тяги: воздух для работы берется непосредственно из помещения, в котором установлен котел, а отработанные газы выводятся через традиционный вертикальный дымоход. Установка подобных конструкций допускается только в отдельных, специально оборудованных помещениях.
В агрегатах с камерой сгорания закрытого типа реализован принцип принудительной тяги – циркуляция воздуха осуществляется через коаксиальный дымоход, выводящийся на улицу через стену. Встроенная турбина нагнетает в камеру сгорания уличный воздух. Аналогичным образом продукты горения выводятся наружу.
Фото 2. Камера сгорания закрытого типа с принудительной тягой, циркуляция воздуха в ней происходит через коаксиальный дымоход.
Для установки данных агрегатов не требуется выделение котельной, но для помещений, допускающих монтаж подобных устройств, имеется ряд законодательно установленных требований. Кроме того, котлы с закрытой камерой сгорания энергозависимы – для их работы необходимо постоянное подключение к электросети.
Способ монтажа
По этой характеристике двухконтурные делятся на настенные и напольные модели. Первые крепятся непосредственно на стену, напольные аналоги устанавливаются на пол либо на предварительно подготовленное основание.
Настенные котлы более компактны, однако, обладают меньшей по сравнению с напольными аналогами мощностью – эффективный обогрев возможен только для помещений площадью не более 200 м2, а средняя скорость нагрева воды ГВС – 14 литров в минуту. Кроме того, срок службы настенных моделей меньше по сравнению с напольными вариантами.
Важно! Кроме вышеназванных модификаций, двухконтурные газовые котлы отличаются по типу горелки (обычная либо модулированная) и способу розжига (ручной либо автоматический)
Устройство конструкции
Конструкция прибора включает в себя такие элементы:
- Горелка. Является главным модулем отопительного котла. Местом ее размещения выступает камера сгорания. Задачей горелки является нагревание теплоносителя и высвобождение тепловой энергии для контура ГВС. Чтобы точно поддерживать необходимую температуру, этот элемент оснащается системой автоматического управления горением.
- Камера сгорания. Место установки горелки. Бывает открытого или закрытого типа. Закрытые конструкции комплектуются вентилятором, производящим подачу воздуха и отвод дыма. Благодаря ему достигается эффект тихого шума при работе оборудования.
- Циркуляционный насос. Отвечает за создание принудительного движения теплоносителя внутри отопительных труб и за эффективность работы ГВС. В отличии от вентилятора, при работе насоса почти не возникает никакой шум.
- Трехходовой клапан. Благодаря этому устройству котел имеет возможность переключаться на функцию подогрева воды для горячего водоснабжения.
- Основной теплообменник. Устройство двухконтурного газового котла настенного типа предусматривает его размещение поверх горелки, внутри камеры сгорания. Благодаря этому обеспечивается подогрев воды, которая впоследствии поступает в отопительные трубы или в систему ГВС.
- Вторичный теплообменник. Отвечает за погрев воды для ГВС.
- Автоматические приборы. Обеспечивают контроль параметров работы оборудования, следя за уровнем нагрева теплоносителя и воды. Это дает возможность наладить корректировку работы горелки, управлять различными узлами, поддерживать пламя, фиксировать возникающие неполадки и пр.
Пространство внизу корпуса предназначается для установки отводов коммутации отопительного контура, горячего и холодного трубопровода и газовой подводки. Некоторые модификации газовых двухконтурных котлов комплектуются спаренными теплообменниками: принцип работы двухконтурного котла при этом не изменяется.
Принцип работы
Двухконтурный газовый котел, схема его работы, зависит от конкретной модели. Весь процесс работы агрегата основан на функционировании первичного теплообменника. Теплоноситель, попадая в первичный теплообменник, нагревается и приобретает нужную температуру за счет пламени газовой горелки. Горелка в конструкции системы совмещена с первичным теплообменником, расположена она в самом низу, что обеспечивает максимально эффективную работу котла.
Из первичного теплообменника теплоноситель сразу попадает во вторичный. Стоит отметить, что чем меньше путь передачи теплоносителя, тем меньше будут теплопотери, а значит выше эффективность работы котла. В этот момент теплоноситель теряет часть тепла и попадает в трехходовый клапан. Здесь производится окончательная регулировка температуры, после чего теплоноситель попадает в отопительный контур. Циркуляционный насос при этом играет особую роль, он обеспечивает регулярную подачу теплоносителя и стабильный режим работы всей системы. Вентилятор турбонаддува удалит все продукты горения.
Установка газового котла
Двухконтурные газовые котлы устанавливаются несколькими способами:
- На стену. Подобные модели достаточно компактны, они не занимают много пространства и подходят для любого интерьера помещения. Монтаж производится просто, также они имеют надежную систему безопасности. Котел имеет небольшую мощность, поэтому подходит для домов небольшой площади. Двухконтурный настенный агрегат помимо отопления снабдит жилище горячей водой.
- На пол. Размеры этих моделей намного больше, но при этом они обладают высокой мощностью и КПД. Обычно оборудование выполнено из стали или чугуна, что увеличивает их вес.
Как выбрать двухконтурный газовый котел теперь стало понятно. Перед покупкой стоит внимательнее ознакомиться с особенностями такого оборудования. Любая техника, несмотря на ее преимущества имеет и свои небольшие недостатки. Перед покупкой опираться стоит не только на бюджет, но и на задачи, которые будут решать агрегат.
Сходство с другими конструкциями
Хотя конструкция двухконтурного настенного газового котла далека от простоты, но при более пристальном изучении работы входящих в ее состав узлов все оказывается не так страшно. Оборудование этого типа напоминает газовый проточный водонагреватель (особенно это касается наличия горелки и теплообменника). Все другие детали позаимствованы у одноконтурного котла настенного типа. Значительную позитивную роль играет встроенная обвязка, состоящая из расширительной емкости, циркуляционного насоса и группы безопасности.
Изучая принцип работы газового двухконтурного котла, важно иметь в виду, что смешивание воды из системы ГВС с теплоносителем не должно допускаться ни в коем случае. Для заливания жидкости внутрь отопительной системы имеется отдельная труба, являющаяся частью контура
Чтобы подготовить горячую воду, используется определенный объем теплоносителя, который двигается внутри вторичного теплообменника.
Котлы газовые для отопления дома настенные двухконтурные
О преимуществах настенных газовых котлов
Далеко не в каждом частном доме есть возможность выделения отдельного помещения под котельную, хотя это и очень рекомендуется в целях безопасности. Производители давно задумывались о небольших и настенных газовых котлах, и они стали появляться примерно в середине XX века. Пионерами в их разработке и производстве явились ведущие компании из Европы. В этой части света одна плотность населения одна из самых высоких на планете, что отражается на размерах среднестатистических частных домов – обычно они небольшие или средние. Дом, общей площадью 200 м² и более уже считается там большим, а средние показатели находятся в диапазоне от 75 м² до 150 м². Для целей отопления таких домов вполне подойдут котлы мощностью от 8 кВт до 20 кВт, а они имеют небольшие габариты. Широкое внедрение систем двухтрубных закрытых систем отопления, да и еще с принудительной циркуляцией, позволило сильно уменьшить объем теплообменника и камеры сгорания, что также сказалось на размерах котлов – они стали еще компактнее.
Потом пришла еще идея «упрятать» в котел циркуляционный насос, различные датчики, клапаны, расширительный бак и автоматику. И это получилось без ущерба для габаритов. Но и на этом не остановились, так как появилась еще идея встроить в котел и блок приготовления горячей воды. И это тоже с успехом было воплощено. В итоге в распоряжении человека появились настенные газовые котлы для отопления и горячего водоснабжения.
В настоящее время практически все известные мировые производители газового оборудования занимаются в том числе и настенными двухконтурными котлами. И, несмотря на обилие брендов и моделей, все они имеют в целом сходную конструкцию, которую подробно мы рассмотрим ниже. Мало того, кроме высокотехнологичной «начинки», производители еще и задумываются о дизайне, чтобы котел не только не нарушал интерьер, но и в некоторых случаях мог быть его украшением. В мире известны таланты итальянцев и французов, которые из любого, даже самого строгого технического прибора еще и сделают арт-объект, которым будут восхищаться люди с высоким художественным вкусом. А если спрятать все подводимые трубы, то иногда нельзя будет догадаться, что висящая на стене красивая «коробка» отапливает дом и готовит горячую воду.
Настенный газовый котел прекрасно вписывается в современный интерьер
Преимуществ у настенных газовых котлов много и о них мы обязательно упомянем:
- Настенные двухконтурные газовые котлы, по сути, являются мини-котельными, где смонтировано все оборудование и для отопления, и для приготовления горячей воды. Для большинства случаев этого достаточно и ничего дополнительно приобретать не надо.
- Для настенных газовых котлов не надо выделять отдельное нежилое помещение – котельную, к которой предъявляется внушительный набор требований.
- Для настенных газовых котлов с закрытой камерой сгорания не нужен отдельный вертикальный дымоход. Приток наружного воздуха для сгорания газа и выход продуктов сгорания обеспечивают через коаксиальный дымоход, который выводят на улицу через ближайшую к котлу стену.
Выход коаксиального дымохода на улице нисколько не портит экстерьер дома
Компактные размеры позволяют без ущерба для площади размещать котел в удобном месте. И также это позволяет скрывать его в шкафах и нишах, что нисколько не сказывается на его работоспособности.
Этот «малыш», уютно спрятавшийся в шкафчике, отапливает большой дом и выдает 12 литров горячей воды в минуту
- Современные газовые настенные газовые котлы имеют очень «продвинутую» автоматику, позволяющую поддерживать в помещении постоянную температуру независимо от погоды на улице. А также и приготовление горячей воды идет именно с заданной температурой вне зависимости от напора.
- Настенные двухконтурные котлы имеют высокий КПД, они очень экономичны, как в потреблении газа, так и в электроэнергии.
- Настенные котлы не создают большого шума. В соседних помещениях их неслышно даже при работе на полной мощности.
- Настенные котлы имеют вполне приемлемую цену и длительный срок службы. Сервисное обслуживание и ремонт доступны в любом регионе.
Конечно, котлы газовые для отопления дома настенные двухконтурные имеют и недостатки. Но предлагаем читателям вначале ознакомиться с устройством и принципами работы, а уже потом немного «поругать» эти замечательные отопительные приборы.
Разновидности газовых двухконтурных напольных котлов
В зависимости от выбранного типа камеры сгорания, двухконтурные агрегаты разделяют на:
- Оборудование с открытой камерой сгорания.
- Установка с закрытой камерой сгорания.
Первый вариант котлов, зачастую, требует отдельного размещения. В этом случае оборудуется небольшое помещение – котельная. Открытая горелка чаще всего устанавливается в этих моделях. Основным материалом теплообменников является чугун. Этот сплав отличается особой прочностью и устойчивостью к воздействию коррозии. Таким образом, срок службы таких теплообменников значительно увеличивается.
Закрытая камера сгорания лучший вариант для приобретения оборудования. Такая установка не требует отдельного размещения, а монтируется в удобном месте. В тоже время котел с закрытой камерой самое дорогостоящее оборудование со всех видов.
Виды газовых котлов
Отопительные агрегаты имеют индивидуальные параметры, которые помогут подобрать идеальный вариант. При выборе оборудования важную роль играет площадь отапливаемого помещения.
В зависимости от этого следует рассматривать конкретные модели.
Одноконтурные и двухконтурные
Отопительные приборы одноконтурного типа сконструированы специально для небольших помещений. Тепловое оборудование рассчитано на подогрев теплоносителя при автономном отоплении. Большое преимущество – настенные модели занимают мало места. Система выполняет две важные функции:
- обогрев частного дома;
- нагрев воды.
Благодаря наличию таких возможностей в одном приборе двухконтурный котел пользуется большим спросом и считается самым продаваемым устройством. По форме это компактное оборудование, не занимающее много места.
Настенные и напольные
Газовые отопительные двухконтурные котлы встречаются в двух видах:
- настенные;
- напольные.
Они отличаются параметрами, а функции остаются практически одинаковыми. Настенные котлы двухконтурного типа имеют небольшие размеры, вместительны и обладают хорошей способностью нагревать и жилье, и воду. Однако такой прибор больше подходит для квартиры или уютного коттеджа.
Напольные конструкции представляют собой крупногабаритные агрегаты, требующие установки в отдельном помещении. Само подключение котла несложное, как и эксплуатация. Обычно напольное оборудование применяется только для отопления большого частного дома, где нагрев воды осуществляется при помощи дополнительного бойлера.
Конденсационные и конвекционные (традиционные)
Конденсационный двухконтурный котел – это сравнительно новое оборудование. Принцип работы заключается в намеренном образовании конденсата. Влага переходит в газообразное состояние, а выделяемая при этом тепловая энергия затрачивается на нагрев теплоносителя. Таким образом, значительно сокращаются затраты на образование энергии за счет сгорания топлива.
Конвекционное устройство работает по простому принципу: сколько газа сгорело, столько энергии выделилось. В отличие от конденсационного котла в этой модели выделение даже незначительного количества влаги может повредить все оборудование.
С камерой сгорания открытого и закрытого типов
Отопительные приборы с открытой камерой сгорания называют атмосферными горелками. Они нашли применение в котлах мощностью до 70кВт. Теплообменник установлен над камерой сгорания. Современные модели оснащены автоматикой, которая снижает риск возникновения возгорания. Настенные двухконтурные котлы оснащают исключительно атмосферными горелками.
Вентиляторные горелки или с закрытой камерой сгорания могут быть использованы для отопления жилых помещений и промышленных зданий. Вода протекает между стенками резервуара (горелки). Благодаря полной изоляции пламени прибор становится более безопасным. На работу вентилятора затрачивается большое количество энергии, поэтому котлы такого типа увеличат материальные расходы.
Режим отопления
Функционирование двухконтурного котла в режиме обогрева ничем не отличается от работы простейшего проточного нагревателя. Начальное включение горелки сопровождается достаточно длительным промежутком работы, что позволяет поднять температуру в контуре отопления до нужных значений. По достижению оптимального режима подача газа прекращается. При наличии в жилище датчика температуры воздуха, автоматика сама будет следить за его показаниями. Режимы газовой горелки двухконтурного котла могут переключаться специальной погодозависимой автоматикой, наблюдающей за температурой снаружи дома.
Работающая горелка постепенно повышает температуру теплоносителя, движение которого внутри трубопровода поддерживается циркуляционным насосом. Благодаря принципу работы трехходового клапана в газовом котле вода получает возможность проходить внутри основного теплообменника в нормальном режиме. Удаление продуктов сгорания может осуществляться самопроизвольно или с помощью специального вентилятора (им, как правило, оснащается верхняя область двухконтурного аппарата). Контур ГВС в этом случае пребывает в неактивном состоянии.
Характеристики теплообменников комбинированного типа
Комбинированные теплообменники сообщают котельному оборудованию следующие преимущества:
- Высокий КПД в системе ГВС.
- Простота внутреннего устройства.
Параллельно с этим возрастает вероятность появления накипи. Однако достоинств все-таки больше у раздельных теплообменников, что объясняет их высокую популярность. За счет усложнения конструкции достигают практически полного исчезновения накипи. Пока работает ГВС, циркуляция теплоносителя внутри отопительных труб прекращается. Если этот процесс затянется надолго, это может привести к нарушению теплового баланса в доме. В этом случае работает двухконтурный газовый котел, как летом, когда в отоплении нет необходимости.
После закручивания вентиля срабатывает трехходовой клапан, после чего двухконтурный котел переходит в режим ожидания. В некоторых моделях охладившийся теплоноситель начинает подогреваться сразу. Работа двухконтурного котла только на отопление будет продолжаться до момента следующего открывания крана. Уровень производительности отдельных модификаций может достигать 15-17 л/мин: на это напрямую влияет мощность котельного оборудования.
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?
- 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.
Работа устройства в режиме ГВС
В теплое время года, когда отсутствует необходимость обогрева помещения, котел может быть включен на летний режим. В этом случае будет функционировать только контур ГВС.
Проходя через него, холодная вода нагревается и попадает в контур ГВС. Данный процесс запускается при помощи реле давления, которое замыкается при расходе воды, превышающем 2,5 литра.
Сначала автоматически подается команда на розжиг горелки, а затем открывается газовый клапан и постепенно мощность увеличивается до максимальной. Аппарат работает в заданном режиме, пока не произойдет нагрев воды, а потом переходит на этап плавного регулирования.
При эксплуатации в данном режиме контур отопления отключается и тепло от горелки передается неподвижному теплоносителю, а через него в контур ГВС.
Преимущества двухконтурных котлов
Основным преимуществом отопительного оборудования с двумя контурами является их способность выполнять сразу две функции: отопление и горячее водоснабжение, что позволяет сэкономить на покупке бойлера или колонки для нагрева воды. Даже если один контур выйдет из строя и не сможет дальше выполнять свою работу, второй не пострадает, так как работают они автономно. Для решения этой проблемы можно просто поменять контур на новый.
Газовый двухконтурный котел
Двухконтурные котлы просты в эксплуатации, надёжны, компактные. Кроме того, работает оборудование на газе, который считается самым дешёвым топливом на сегодняшний день. На рынке представлен широкий модельный ряд двухконтурных газовых котлов, что позволяет владельцам выбрать наиболее подходящий агрегат в соответствии со своими предпочтениями и финансовыми возможностями.