Устройство газового котла и классификация оборудования

Разновидностей отопительных приборов придумали не одну и не две, но лидерские позиции по востребованности и по уровню продаж давно и прочно закрепились за газовыми котлами.

Хорошо разбираться в этих агрегатах следует как потенциальным покупателям, так и уже состоявшимся владельцам — чтобы уметь выполнить посильный ремонт и хорошо понимать суть профилактического обслуживания.

Читателю предлагается изучить устройство газового котла и ознакомиться с назначением всех его компонентов.

Принцип работы газового котла

Данное оборудование работает по предельно простой схеме. Природный газ смешивается с воздухом, превращаясь в топливно-воздушную смесь, которая поджигается. Пламя и горячие продукты горения топлива нагревают содержимое специального резервуара — теплообменника, который подключен к системе отопления (СО) с жидкостным теплоносителем.

Последний постоянно циркулирует по системе — либо только за счет конвекции (естественная циркуляция), либо еще и за счет работы специального насоса (циркуляция принудительная).

Устройство настенного двухконтурного газового котла

Дымовые газы, отдав часть имеющейся у них энергии теплоносителю, выводятся наружу через дымоход.

Наряду с обычными котлами сегодня выпускаются так называемые конденсационные. Они «умеют» отбирать у дымовых газов больше тепла, так что те остывают до температуры конденсации содержащегося в них водяного пара.

Классификация газовых котлов

Такие приборы подразделяются на несколько групп по следующим признакам:

По способу установки

Доступны два варианта:

1. Настенные: в таком виде выпускают в основном котлы малой и средней мощности, предназначенные для отопления домов или квартир с небольшой площадью. Настенное исполнение весьма удобно, потому что весь пол остается свободным для размещения мебели или другого оборудования.
2. Напольные. Такой вид имеют мощные модели, имеющие большой вес.

Схема устройства напольного газового котла

Для установки котлов второго типа в помещении придется освободить достаточно большое пространство.

По функциональности

Котлы бывают:

1. Одноконтурными. Это отопители в чистом виде — в их задачу входит только нагрев теплоносителя СО.
2. Двухконтурные. Имеют второй теплообменник, подключаемый к системе водоснабжения, и выполняют дополнительно функцию проточного водонагревателя.

Некоторые модели снабжаются встроенным бойлером.

Двухконтурный напольный газовый котел

По типу камеры сгорания

Здесь также имеется два варианта:

1. С открытой камерой. Топка сообщается с помещением котельной, откуда в нее и поступает воздух (засасывается естественной тягой).
2. С закрытой камерой (турбированные). Топка от котельной изолирована, воздух вентилятором засасывается с улицы.

Основные элементы газового котла

Независимо от принадлежности к той или иной группе, газовые котлы в основе своей устроены одинаково и имеют один и тот же набор основных компонентов:

• газовую горелку;
• теплообменник;
• циркуляционный насос (имеется не во всех моделях);
• расширительный бачок;
• систему автоматики.

Ниже можно ознакомиться с каждой из составляющих поближе.

Газовая горелка

Задача горелки — смешать поступающий в нее природный газ с воздухом, приготовив тем самым топливно-воздушную смесь. Далее она распределяется по нескольким соплам, где и сгорает.

Газовые горелки бывают:

Атмосферные

Воздух засасывается в газовую струю за счет имеющегося в ней низкого давления (согласно закона Бернулли давление в движущемся потоке понижается пропорционально его скорости).

Достоинства:

• низкая стоимость;
• простота конструкции;
• бесшумная работа.

Но при этом камеру сгорания приходится делать открытой, а мощность горелки ограничена.

Принцип работы атмосферной горелки

Наддувные

Более сложная конструкция, в которую воздух нагнетается вентилятором. С достоинствами и недостатками картина обратная: горелка стоит дорого и шумит, но зато камера сгорания является закрытой и нет ограничений по мощности.

У котлов с наддувными горелками и, соответственно, закрытыми камерами сгорания есть еще одно преимущество: поскольку дым выводится принудительно, их можно оснащать горизонтальной трубой, выходящей на улицу через стену.

Обычно используется коаксиальная труба, сечение которой разделено на две части: по внутренней отводятся продукты сгорания, по внешней — поступает воздух в топку.

Кроме того, газовые горелки делятся на следующие разновидности:

1. Одноступенчатые: обладают фиксированной теплопроизводительностью и работают в режиме «старт-стоп». Дешевы, но элементы котла с такой горелкой работают в условиях значительных и резких температурных перепадов, из-за чего срок их службы сокращается.
2. Двуступенчатые: могут работать в двух режимах: с максимальной мощностью и с 40-процентной. Промежуточная ступень обеспечивает плавный запуск горелки и позволяет реже ее выключать, так что в конечном итоге режим работы котла становится более щадящем.
3. Модулированные: самые дорогие горелки, теплопроизводительность которых можно плавно менять в диапазоне от 10% до 100%. Вместо режима «старт-стоп» такая горелка работает постоянно с нужной мощностью, так что элементы котла не подвергаются тепловым перегрузкам, а температурные перепады полностью исключаются. Котел, соответственно, служит дольше. Кроме того, модулированная горелка оптимизирует расход топлива, так что теплогенератор становится еще и более экономичным.

Горелка оснащается устройством розжига одного из двух типов:

1. Пьезорозжиг: при запуске котла пользователь однократно нажимает кнопку пьезомеханизма, от искры которого загорается запальник или фитиль (дежурная горелка). Впоследствии от запальника загорается основная горелка.
2. Электронный. Устройство генерирует искру самостоятельно, без участия пользователя.

Теплообменник

Долговечность теплообменника зависит от его материала. В основном пользователям приходится выбирать из двух вариантов:

Чугун

Литой чугунный теплообменник имеет толстые стенки, потому он прочен и не прогорает.

Кроме того, он мало подвержен коррозии.

Соответственно, данный вариант является наиболее долговечным — он служит порядка 25-ти лет.

Недостатков два:

• хрупкость, причем лопнуть может не только при сильном ударе, но и при резком изменении температуры;
• большой вес.

Последнее обстоятельство не позволяет применять чугунные теплообменники в настенных котлах.

Сталь

Стальной теплообменник сравнительно быстро прогорает (имеет тонкие стенки) и сильно подвержен коррозии. Кроме того, он имеет слабые места в виде сварных швов. Как результат — срок службы составляет всего 15 лет. Но зато дешев, пластичен и весит немного.

Более долговечными являются теплообменники из нержавеющей термоустойчивой стали, которые устанавливаются в моделях премиум-класса.

Тем же покупателям, кому такой котел пока не по карману, можно порекомендовать обратить внимание на стальные теплообменники с антикоррозионной защитой в виде медного покрытия внутри и особой термоустойчивой краски снаружи.

Циркуляционный насос и гидравлическая группа

Сравнительно небольшая СО в масштабах частного дома может функционировать и без циркуляционного насоса, но его применение обеспечивает целый ряд преимуществ:

• можно сократить диаметр труб;
• за время движения по контуру теплоноситель не успевает сильно остыть, поэтому котел работает в щадящем режиме;
• появляется возможность эксплуатировать систему отопления в низкотемпературном режиме.

Характеристики насоса увязаны с мощностью котла, так что покупателю остается сосредоточить свое внимание только на производителе данного компонента. Желательно, чтобы это была известная компания с достойной репутацией — Grundfos, Wilo, Vortex и т.п.

Расширительный бачок

Чтобы теплоноситель не издавал журчания, система отопления должна быть полностью заполнена.

Но при этом должна быть предусмотрена возможность свободного расширения рабочей среды при нагреве. Для этого и устанавливается расширительный бачок.

Котлы оснащаются бачками мембранного типа, которые не имеют сообщения с атмосферой (закрытые). Такой бачок разделен эластичной мембраной на две части, одна из которых подсоединена к системе отопления, а другая содержит воздух при некотором давлении.

Объем первой части должен составлять примерно 10% от объема всего теплоносителя в СО. Во второй части нужно поддерживать давление на 0,2 атм меньше того, которое наблюдается в СО при работающем циркуляционном насосе.

Системы автоматики

Современные газовые котлы оснащаются автоматикой двух видов:

Рабочая

Управляет работой котла (регулирует мощность либо осуществляет включение/выключение) с целью поддержания на заданном пользователем уровне температуру теплоносителя или воздуха в помещении (зависит от того, где установлен температурный датчик).

Самой «продвинутой» является погодозависимая автоматика, которая учитывает наружную температуру и потому корректирует режим работы котла более своевременно.

При этом контроллер системы постоянно «учится», запоминая, как меняется температура в помещении при тех или иных теплопроизводительности котла и наружной температуре.

Автоматика безопасности

Состоит из электромагнитного клапана на вводе газа в горелку и подключенных к нему датчиков:

• тяги;
• перегрева теплоносителя;
• пламени на горелке.

Если котел имеет запальник, то к клапану подключается еще и термопара, которая блокирует его при затухании запальника.

Прочие датчики блокируют подачу газа в случае аварийных ситуаций — ухудшения тяги, перегрева теплоносителя или затухания пламени на основной горелке.

Видео на тему