Схема, устройство и принцип работы газовых котлов

Современный отопительный котел – достаточно сложное оборудование, в состав которого входит множество критически важных узлов. Понимание схемы газового котла и особенностей функционирования такого оборудования необходимо при проектировании автономной системы отопления. Также эти данные позволят выбрать оптимальную модель из большого ассортимента, имеющегося на рынке.

Схема устройства газового котла

К основным узлам газового котла относят:

• Горелку.
• Теплообменник.
• Блок розжига.
• Камеру сгорания.
• Теплообменник.
• Расширительный бачок.
• Циркуляционный насос.

Также в схему газовых котлов отопления входят различные дополнительные узлы, например, фильтры, датчики и электронные блоки управления.

Все комплектующие располагаются в металлическом корпусе. В зависимости от его конструкции и габаритов он может предназначаться для напольного или настенного монтажа.

Особенности работы горелок и системы удаления дыма

Горелка – это основной узел любого газового котла. В новейших агрегатах горелки модулированные, то есть могут гибко менять интенсивность горения, в зависимости от настроек, заданных пользователем, давления газа в системе и других факторов. Когда теплоноситель достигает заданной температуры, модулируемая горелка снижает интенсивность горения до минимума, что обеспечивает значительную экономию топлива (15% и более). Также за счет уменьшения циклов включение/отключение значительно повышается ресурс оборудования.

Также все горелки можно разделить на два типа:

1. Атмосферные (открытые). Отличаются простой конструкцией, воздух для процесса горения поступает из помещения, через специальные отверстия в корпусе котла. Продукты сгорания удаляются за счет естественной тяги в дымоходе. Изделия с открытой горелкой можно размещать только в помещениях с хорошей приточной вентиляцией.
2. Турбированные (закрытые). Такие устройства отличаются более высокой мощностью, экономичностью и не требуют обеспечения качественной приточной вентиляции. Воздух поступает в них по специальному воздуховоду снаружи здания. Удаление продуктов сгорания осуществляется принудительно, для этого в системе устанавливается специальный радиатор.

Дополнительным удобством схемы отопления дома газовым котлом с турбированной горелкой является возможность совмещения воздуховода и дымохода в одной трубе. Для этого внутри коаксиального дымохода размещается еще одна труба, по внутренней трубе воздух поступает в камеру сгорания, по внешней – происходит удаление углекислого газа. 

Как работают теплообменники

Любой теплообменник представляет собой металлический короб, внутри которого проходят трубки. По ним циркулирует нагреваемый теплоноситель. В одноконтурных котлах присутствует один такой узел, в двухконтурных – два. Чаще всего их производят из таких материалов:

1. Сталь. Самый бюджетный вариант. Стальные теплообменники сочетают умеренный вес и среднюю теплопроводность, но чувствительны к коррозии, поэтому срок службы невысок.
2. Чугун. В отличие от стали этот материал может прослужить гораздо дольше, но теплопроводность невысока из-за высокой теплоемкости материала. Также чугунные узлы отличаются большой массой, поэтому обычно используются в котлах для напольного монтажа.
3. Медь. Считается лучшим материалом для теплообменников. Сочетает небольшой вес, высокую теплопроводность и практически нечувствительна к коррозии. Единственный недостаток – достаточно высокая стоимость.

Также необходимо учитывать, что наивысшим качеством отличаются теплообменники из высокоочищенной меди. Решения из обычного металла чувствительны к температурным перепадам из-за наличия примесей, которые приводят к постепенной деформации под воздействием циклов нагрева/остывания.

Для чего нужен расширительный бачок

Это еще один важный узел, входящий во все схемы газовых котлов. Он предназначен для компенсации избытка давления, который возникает при нагреве теплоносителя в отопительной системе.

Бачок представляет собой емкость, разделенную на две части гибкой мембраной. С одной стороны мембраны пространство соединяется с жидкостью системы отопления, с другой – заполнено инертным газом (азотом) или контактирует с атмосферным воздухом.

За счет гибкости мембраны при изменении давления в отопительном контуре происходит расширение пространства, заполненного жидкостью за счет сжатия емкости с газом. В результате давление в отопительной системе остается неизменным.

Принцип работы газового котла

Схема отопления для газового котла практически любой конструкции будет в целом идентична. Самые существенные различия в принципе работы будут между одно- и двухконтурными моделями, так как в их конструкции имеются заметные различия.

Одноконтурные

Схема функционирования таких устройств достаточно проста. В упрощенной форме она выглядит так:

1. По подключенным трубам к котлу поступает холодная вода.
2. За счет работы циркуляционного насоса жидкость подается в теплообменник.
3. Срабатывает газовый клапан и к горелке подается топливо.
4. Практически одновременно срабатывает система розжига, и поджигает топливо в горелке.
5. Образующиеся в процессе работы котла продукты сгорания отводятся через дымоход (за счет естественной тяги или работы специального вентилятора).

В устройствах с модулируемой горелкой интенсивность горения будет регулироваться в зависимости от заданной температуры теплоносителя. Если горелка не обладает такой функцией, горение будет происходить с равномерной интенсивностью, заданной пользователем.

Двухконтурные

Алгоритм работы двухконтурных моделей в целом схожа с одноконтурными. Главное отличие – наличие дополнительной горелки и теплообменника, который подключается к трубопроводу системы горячего водоснабжения.

В зависимости от устройства водонагревательного контура они могут быть:

1. Проточными. Это компактная система, которая подразумевает непосредственный нагрев жидкости, проходящей по трубам теплообменника. Благодаря компактности и низкому весу, такой второй контур используется преимущественно в двухконтурных котлах для настенного монтажа. Еще одно достоинство – вторая горелка включается, только когда необходима горячая вода, но необходимо время для поступления горячей жидкости в кран пользователя. Также сильно ограничена производительность системы, в большинстве случаев она составляет 5–10 л/мин.
2. Накопительными. Подразумевают наличие накопительного бака объемом 50–500 л. Жидкость в баке нагревается до заданной температуры, которая в дальнейшем поддерживается длительное время. За счет качественной термоизоляции бака такая система позволяет существенно экономить топливо. Основной недостаток – большой вес и габариты, поэтому большая часть двухконтурных котлов с накопительным баком предназначены для напольного размещения.

Хотя двухконтурные модели обычно стоят дороже одноконтурных, они пользуются все большей популярностью, так как позволяют сэкономить на размещении дополнительной газовой колонки.

Блок управления и дополнительные узлы

В схеме работы отопительного котла важную роль играет блок управления и разнообразные датчики, подключенные к нему. В современных моделях используются электронные системы управления и цифровые датчики. Они позволяют пользователю выбирать нужную программу работы. При этом система поддерживает выбранные настройки автоматически.

Недостаток электронного управления – энергозависимость. Кроме того, такие системы чувствительны к перепадам напряжения и требуют дополнительной защиты при помощи стабилизатора.

Более простые и надежные – механические системы управления. Хотя на данный момент они считаются устаревшими, их можно встретить во многих бюджетных решениях. Такие системы настройки не требуют электропитания, а нужный режим работы пользователь задает самостоятельно.

Важно помнить, что схема системы отопления дома котлом достаточно сложна. Поэтому важно не только приобрести подходящую модель, но и привлечь специалиста для проектирования всей системы отопления и горячего водоснабжения.