Устройство и принцип работы двухконтурных газовых котлов: схема и критерии выбора

Двухконтурные напольные газовые котлы

Напольные агрегаты по условиям монтажа не имеют ограничений в весе. Это позволяет устанавливать в них более массивные и прочные детали, использовать узлы большей прочности и производительности.

Большинство напольных котлов демонстрирует гораздо более высокие эксплуатационные показатели за счет своей надежности, способности испытывать повышенные нагрузки без потери работоспособности.

Общая конструкция и принцип работы не отличаются от базовых конструкционных вариантов, вся разница сосредоточена в области увеличения мощности и эффективности основных узлов:

Теплообменника.
Газовой горелки.
Циркуляционного насоса и т.д.

Помимо этого, широко используются энергонезависимые модели, которые гарантированно обеспечивают обогрев дома независимо от состояния электросетей и их возможностей.

В условиях России внезапное отключение электропитания даже на несколько часов грозит перемерзанием трубопроводов в системе, что означает полный вывод отопительного контура из строя.

Энергонезависимые котлы полностью исключают такую возможность, не нуждаясь ни в чем, кроме подачи воды и газа.

Отличие от одноконтурного

Отличие моделей — обогрев в двухконтурной системе совмещается с организацией горячей воды.

Одноконтурные системы включают:

теплообменник;
горелку;
контролирующую систему.

Двухконтурные модели устроены сложнее. Узлы нагрева:

дополнительный теплообменник;
циркуляционный насос;
трехходовой клапан;
датчики;
электроника для автоматизации работы.

Работает котел в 2-х режимах:

Нагрев теплоносителя, чтобы включить отопление. В горелке сжигается газ, греющий теплоноситель. Поджиг, силу огня регулирует несложная механика, электрика. Теплоноситель качается насосом.
ГВС режим. После включения крана, теплоноситель циркулирует, включается датчик давления. Автоматически подключается трехходовой клапан. Когда кран перекрывают, подача прекращается.

При условии, что в доме установлен одноконтурный котел, поступление воды организуется дополнительным бойлером косвенного нагрева. Использовать двухконтурный обогрев дешевле, системы помогают нагревать любой объем, с поддержанием постоянной заданной температуры.

Принцип действия котла с двумя контурами – синим выделено движение холодной воды, красным – горячей

Двухконтурный котел или бойлер косвенного нагрева?

Перед владельцем частного дома или коттеджа практически всегда встает проблема в отношении получения горячей воды.

Ранее для этих целей широко использовались различные системы получения горячей воды, но самыми популярными, с точки зрения практичности и экономии, были примитивные газовые колонки или, в лучшем случае, громоздкие самодельные бойлеры косвенного нагрева.

Что изменилось?

Газовые колонки по своей конструкции, надежности и удобству сильно шагнули вперед. И, более того, в некоторых случаях они изменились до неузнаваемости, превратившись в настенные газовые котлы, с открытой камерой сгорания, использующей для горения воздух из помещения, или даже с закрытой, с забором воздуха снаружи и принудительным дымоудалением через коаксиальный дымоход. Великолепные котлы, работающие в полностью автоматическом режиме.

Чем отличается двухконтурный газовый котел от газовой колонки? Тем, что в двухконтурном котле имеется два теплообменника, один из которых нагревает теплоноситель системы отопления, а другой – воду для хозяйственных нужд. Или они собраны в один теплообменник, в котором вода системы отопления и бытовая горячая вода двигаются во встречных направлениях, тогда этот единый теплообменник называется битермическим.

Такие котлы сейчас очень популярны, они просты, дешевы и надежны. Но в каждом, кажущемся идеальным варианте, всегда имеется подвох.

Двухконтурные газовые котлы имеют откровенно слабые показатели по части генерации горячей воды. В зависимости от мощности, двухконтурный котел способен нагреть в непрерывном режиме от 6-7 до 10-12 л горячей воды в минуту в лучшем случае. Если в доме установлены кухонная мойка и душ – этого вполне достаточно. А если семья большая, душей два и имеется еще и ванна – тут уже стоит задуматься, двухконтурный котел может и не справиться. Нет, так или иначе требуемую горячую воду он за какое-то время выдаст, но за это время вода в системе отопления может успеть остыть. Кроме того, если теплообменник битермический, при переключении котла на отопление остывшая вода из системы отопления попадет в сильно разогретый приготовлением горячей воды теплообменник. Автоматика заметит чрезмерно большой перепад температуры и отключит котел, переведя его в аварийный режим до тех пор, пока теплообменник не остынет, а некоторым моделям газовых котлов потребуется и ручное включение.

Еще один недостаток настенных газовых котлов, приготавливающих воду в теплообменниках это то, что теплообменник греется непосредственно пламенем горелки. Для теплообменника отопления в этом нет ничего страшного, так как из воды уже удален кислород, находящиеся в воде при первоначальной заливке соли и минералы осели, циркулирует одна и та же подготовленная, «пустая» вода. А вода из системы водоснабжения, используемая для приготовления горячей воды, несет все новые и новые соли и минералы. Накипь неизбежна. Со временем теплообменнику требуется промывка, причем в некоторых регионах это время может быть очень коротким. Профессиональная промывка теплообменника специальными химическими средствами недорога и мы такие услуги успешно предоставляем, но делать ее необходимо практически каждый год, и со временем может накопиться приличная сумма потраченных на промывку денег.

Что же делать?

Идеальным средством получения больших объемов горячей воды является бойлер косвенного нагрева.

Снимая тепло с контура отопления, запитываясь отдельной веткой от распределительного коллектора, бойлер косвенного нагрева, в щадящем для котла режиме, создает большой запас горячей воды, всегда готовой к использованию. Качественная теплоизоляция, выполненная из твердого пенопласта или пенополистирола, предохраняет воду от остывания долгое время. Благодаря мощным и длинным теплообменникам, встроенным в бак бойлера, они чрезвычайно эффективны и способны готовить действительно большие объемы воды – души, ванны, и даже джакузи – все это будет наполняться большим, свободным напором, не перегружая котел. Кроме того, в бойлере косвенного нагрева, вода водоснабжения нагревается водой контура отопления, а не пламенем, не создается зон перегрева на стенках трубок теплообменника, и накипи образуется намного, намного меньше!

Также, очень часто бойлеры косвенного нагрева оборудуются дополнительным тэном и способны работать вообще без котла, во время регламентных работ с котлом или при другой необходимости. Бойлер косвенного нагрева – горячая вода всегда. Если у Вас большая семья, несколько санузлов, ванная, то бойлер косвенного нагрева – это Ваш выбор!

www.teplomir-nsk.ru

Правила установки оборудования

Монтаж и подключение котла к системе следует начинать после прохождения этапа проектирования, когда для агрегата подготовлено место в доме. Если установить его с нарушением требований, специалисты газораспределительной компании не подсоединят оборудование к газовой магистрали.

Общие требования на этапе проектирования

Основные нормы установки газового оборудования прописаны в СНиП 42-01-2002. Вспомогательная информация содержится и в уже недействительном, но полезном СНиП 2.04.08-87.

Обычно все правила учитываются инженером-проектировщиком, но и для себя их знать полезно. Помещением для расположения котла может быть кухня, если мощность прибора колеблется в диапазоне до 60 кВт. Отдельная или пристроенная топочная актуальна для агрегатов с показателем мощности до 150 кВт.

Дополнительные нормы по монтажу газового оборудования приведены в СНиП о котельных установках, а также об отоплении, вентиляции, кондиционировании

Требования к помещению следующие:

Минимальное значение высоты комнаты — 2 м, объема — 7,5 м3. Если газовых приборов два и более, параметры меняются на 2,5 м и 13,5 м3 соответственно.
Не подходят для установки: подвалы, балконы, санузлы, коридоры, комнаты без форточек.
Стены помещения должны быть покрыты негорючими материалами или защищены специальными панелями.
Освещение: на 10 м3 комнаты приходится минимум 0,3 м2 окна. При взрыве газа окна представляют собой легкосбрасываемую конструкцию, что повышает безопасность эксплуатации оборудования.
Обязательно наличие заземления, трубопровода холодной воды.
Сечение дымохода соответствует мощности устанавливаемого оборудования.
Оставлено пространство вокруг прибора: спереди — от 1,25 м, по бокам (если необходимо обслуживание) — от 0,7 м.
Соблюдено расстояние от вертикального дымохода до агрегата — не больше 3 м.

Должна предусматриваться и вентиляция. Естественная рассчитывается в размере 3-х объемов комнаты за час. При организации приточной к этому значению добавляется воздух на горение (параметр указывается в паспорте котла).

Требования касаются не только помещений. Регламентируется и расстояние от навесного прибора до ближайших конструкций. Эти сведения указываются производителем в инструкции к оборудованию.

Если двухконтурный котел устанавливается на деревянную стену, к ней крепится лист кровельной стали (0,8 – 1 мм) или плита минерита. При условии расположения оборудования не в кухне возможен и асбест

Напольные модели котлов устанавливаются на негорючие основания. Если поверхность деревянная, обязательна металлическая подложка.

Рекомендуется размещать прибор как можно ближе к газовой трубе. Использование специальных шлангов допустимо, но они не должны быть большой длины. В продаже встречаются сильфонные шланги до 5 м, они разрешены к установке, но по европейским стандартам длина ограничивается двумя метрами.

Процесс подготовки документации

После общего ознакомления с тем, как технически правильно подключать двухконтурные газовые котлы, можно приступить к подготовке документации. Первый этап — получение ТУ. Необходимо обратиться в районную газовую службу с заявлением, где указан предполагаемый объем потребления голубого топлива в час.

Технические условия выдаются через 1-2 недели. Документ является разрешением на подключение жилья к газовой магистрали.

Второй этап — согласно ТУ разрабатывается проект установки оборудования. Третий — утверждение подготовленной документации инженерами обслуживающей газораспределительной компании.

Проект включает как схему установки самого котла, так и прокладку газопровода от точки подключения до магистрали. Если речь о частном доме, добавляется чертеж проведения коммуникаций по участку

В контролирующую организацию подается техпаспорт котла, инструкция по эксплуатации, сертификаты, заключение экспертизы о соответствии прибора всем нормам. Необходимые бумаги предоставляются производителем двухконтурного котла.

Согласование документации может произойти за неделю или продлиться до 3 месяцев, все зависит от сложности проекта. В случае отказа инспекция обязана предоставить список правок для устранения недостатков. Если все требования соблюдены, проставляются печати и можно приступать к подключению оборудования.

Схема и устройство котлов отопления

Схема двухконтурного котла включает: автоматику, горелку и теплообменник.

Автоматика – узел котла, обеспечивающий установленные режимы включения и выключения двухконтурного котла, как в целом, так и по отдельности, независимо каждого контура.

Горелка – элемент котлам, обеспечивающий сгорание топлива (газа) для получения нужного количества тепла и отвода продуктов сгорания. Существуют схемы горелок открытого и закрытого типа, с различными видами розжига электрическим (работает автономно) или пьезорозжигом (запускается нажатием кнопки, запальник горит постоянно). Горелки могут быть одноступенчатыми, работа в одном режиме, без возможности его регулирования. Или двухступенчатыми, поддерживают два режима регулировки подачи топлива. А также модульными. Последний вид позволяет регулировать и настраивать мощность, когда она возрастает или падает. Это обеспечивает наилучшую экономию топлива. Открытый вид предусматривает забор воздуха из помещения, где установлен котел. Желательно устанавливать в отдельном помещении или иметь хорошие вытяжки. При нехватке воздуха, процесс горения падает, и котел выделяет углекислый газ. Закрытый вид предусматривает принудительную подачу воздуха. В таком случае необходимо наличие вентилятора или коаксильный дымоход.

Коаксильный дымоход – конструкция, которая по схеме содержит две трубы по принципу одна в другой. По одной (внутренней) удаляются продукты переработка газа, там температура возрастет. По другой (внешней) идет забор воздуха и температура падает. Из-за разницы температур воздуха и сгоревшего газа, создается давления и естественным способом улучшается подача воздуха.

Теплообменник – два независимых элемента содержащие теплоноситель (вода, антифриз). Первый элемент обеспечивает непосредственно отопление. Второй элемент отвечает за обеспечение горячего водоснабжения нужного давления. В зависимости от модификаций котельного оборудования существуют: битермические и пластинчатые (сдвоенные) теплообменники.

Битермический теплообменник устроен из двух труб. Одна находится внутри другой. Наружная труба (внешний контур) обеспечивает отопление помещения. Внутренняя труба (внутренний контур) отвечает за горячее водоснабжение. Плюсы: данный вид более экономичен, (КПД) выше. Минусы: в процессе эксплуатации на внутреннем контуре образуется накипь и падает КПД работы котла, при выходе из строя (поломке) одного из контуров, требуется дорогостоящий ремонт и замена обоих контуров.

Пластинчатый (сдвоенный) теплообменник – устройство из двух независимых контуров, по схеме работы один отвечает за обогрев помещения, другой за подогрев воды для бытовых нужд. Плюсы: контуры герметичны, независимы, теплоносители не смешиваются. При перепадах температур пластины испытывают на себе дополнительное давление. Что в процессе эксплуатации не позволяет образовываться накипи. При поломке, выходе из строя одного из контуров, ремонтируется только он. Минусы: немного ниже КПД и сложнее в монтаже.

Также двухконтурные котлы отопления могут содержать в себе схемы различных, дополнительных элементов. Циркуляционный насос – повышая давление в теплообменнике, осуществляет принудительную циркуляцию воды в системе. Расширительный бак – принимающий излишки теплоносителя при его высокой температуре, и излишнее давления в теплообменнике падает. Бойлер – обеспечивает хранение горячей воды в большом объеме, после остановки работы котла. Устройство котлового оборудования может быт дополнено другими дополнительными элементами, позволяющим повысить его КПД, снизить расход газа, более автоматизировать и обеспечить бесперебойной работой.

Принцип действия двухконтурного котла. Отопление

Схема работы устройства довольно проста, основана на прогреве теплоносителя с помощью теплообменного элемента, установленного в камере горения. Регулируется автоматическим блоком управления.

О том, что нужно обогреть помещение, система узнает через комнатный датчик температуры. Когда показатель снижается, сигнал от датчика поступает системе. В работу включается циркуляционный насос, который начинает отводить воду из обратного патрубква, образуя тем самым область пониженного давления в системе. При этом прогретый теплоноситель начинает поступать в трубы, замещая недостаток воды и компенсируя разреженное давление.

Если требуется жидкость в теплообменнике подогреть, включается горелка автоматически. Она находится в камере сгорания внизу. Над ней расположен теплообменник из медных труб. Сама камера хорошо теплоизолирована. Одновременно с включением горелки начинает работать насос, который отвечает за движение жидкости по патрубкам отопительного устройства.

Когда вода в системе прогрелась до конкретного уровня, датчики температуры посылают сигнал о снижении активного функционирования горелки. Подача газа уменьшается автоматически, а котел остается в ждущем режиме.

Когда же температура опять снизится, автоматическое управление снова даст сигнал на открытие клапана подачи топлива. Агрегат возобновит обогрев помещений.

Следует знать, что теплоноситель движется по замкнутому контуру, поэтому там не образовывается налет. По-другому дело обстоит с малым контурным кругом, в котором вода пополняется постоянно за счет притока из водопроводной системы. Такая вода содержит определенный процент примесей, которые оседают в патрубках системы. В этом случае рекомендуется устанавливать фильтры очистки воды.

С битермическим теплообменником

Битермический теплообменник устроен по принципу «труба в трубе». Внутреннее устройство может быть разным — фирмы стараются усовершенствовать свои изделия и пробуют различные варианты. Неизменным остается одно: одна большая труба поделена на части — вдоль. Они разделены металлическими перегородками, герметичны и не сообщаются.

Один из вариантов битермического теплообменника для двухконтурных газовых котлов отопления

Как работает двухконтурный котел с битермическим теплообменником? По одной части трубы — внешней — циркулирует теплоноситель, который подается в систему отопления. Во второй части — внутренней — вода появляется только после того, как где-то открыли кран горячей воды. Работавший до этого контур отопления перекрывается (сигналом от платы управления), все тепло идет на подготовку горячей воды. Все это время циркуляционный насос не работает.

Устройство двухконтурного котла с битермическим теплообменником

Когда прекращается расход горячей воды (закрыли кран), включается циркуляционный насос, снова подогревается теплоноситель, который циркулирует по трубам отопления. Как видите, устройство двухконтурных котлов с битермическими теплообменниками проще — меньше деталей, датчиков, соответственно, проще управление. Это отражается на цене — они немного дешевле. В то же время КПД таких котлов в режиме нагрева воды несколько выше (в среднем 93,4%, против 91,7%).

Есть и минусы — битермические теплообменники чаще забиваются. В режиме нагрева воды для ГВС нет циркуляции в контуре теплоносителя. Это не страшно, если система герметична (она такой и должна быть) и не требует постоянной подпитки.

Вот так зарастает битермический теплообменник

Но если где-то есть утечка и для поддержания рабочего давления в системе отопления необходимо постоянно добавлять воду, происходит постепенное зарастание просвета той части трубы, по которой циркулирует теплоноситель. Когда этот просвет оказывается забит солями, активнее греется та часть, которая проводит воду для ГВС. Это приводит к тому, что начинает забиваться солями и эта часть, котел просто перестает работать.

Оба контура битермического теплообменника подверглись отложению накипи