Принцип работы котлов отопления

Printsip raboty kotlov otopleniya

Котел – базовый элемент любой системы водяного отопления. Основной классификацией котельных агрегатов является разделение устройств по виду используемого топлива. От него зависит общее устройство теплогенератора и реализуемый алгоритм работы. В материале публикации мы расскажем о конструктивных отличиях котлоагрегатов водяного отопления и принципах работы оборудования.

Общий принцип работы котлов

Основной принцип работы котлов отопления заключается в нагреве жидкого теплоносителя за счет использования теплотворной способности топлива. Подавляющая группа теплогенераторов (газовые, твердотопливные и жидкотопливные) реализует эту способность за счет сгорания топлива, отдельной группой идут электрические котлы – они реализуют для нагрева воды свойства электрической энергии – сопротивление материалов и воздействие электромагнитного поля на проводники.

Теплоноситель нагревается в котле и перемещается по трубопроводам к отопительным приборам (радиаторам, конвекторам, регистрам) и отдает тепло их материалу. Отопительные приборы передают тепло воздуху помещения, остывший теплоноситель перемещается снова в котел, где приобретает новую порцию теплоты. Движение теплоносителя осуществляется естественным (гравитационным) способом или принудительно – с помощью насоса.

Но каждый вид котлов отопления имеет в работе свои особенности. О них мы расскажем далее – о принципах работы котлов отдельных типов (по виду топлива).

Работа газовых котлов отопления

Rabota gazovyh kotlov otopleniya

Газовые котлы – наиболее распространенный и популярный вид отопительного оборудования. Работа теплогенераторов характеризуется минимальными затратами на топливо, высокой надежностью и длительным сроком службы. В качестве топлива газовые агрегаты используют природный газ.

Газовые котлы относятся к котлам горения – они нагревают теплоноситель за счет теплоты сгорания топлива. Топливо сжигается с помощью горелки в камере сгорания, сопряженной с теплообменным аппаратом – через него движется нагреваемый теплоноситель. По принципу организации горения газовые котлы делят на 2 типа:

  1. С открытой камерой сгорания – атмосферные;
  2. С закрытой камерой сгорания – турбированные.

Атмосферные агрегаты забирают воздух для процесса горения непосредственно из помещения установки – поэтому для их эффективной работы требуется постоянный приток свежего воздуха. Удаление дымовых газов производится через дымовую трубу посредством естественной тяги.

Турбированные модели оборудованы встроенным вентилятором – с его помощью по коаксиальным или раздельным трубам производится забор воздуха извне и выброс дыма. Котлы с принудительной подачей воздуха/удалением дыма имеют более высокий КПД, но сложнее в устройстве и дороже.

По целевому назначению газовые котлы делятся на 2 подвида – одноконтурные и двухконтурные. Первый тип агрегатов предназначен для работы на отопление, двухконтурные устройства оборудованы вторичным теплообменником для производства горячей воды.

Отдельная модификация газовых котлов – конденсационные устройства. Они реализуют свой принцип работы на более качественном отборе теплоты от продуктов сгорания – теплота отходящих дымовых газов используется для подогрева остывшего теплоносителя перед нагревом в основном теплообменнике.

Отдельно следует сказать о котлах, работающих на сжиженном газе. Они сходны по принципу работы с обычными котлами, но для их работы требуется создание запаса топлива – сооружение газгольдера или хранения определенного количества баллонов. Многие модели газовых котлов являются двухтопливными – при замене горелки агрегаты могут работать на втором виде топлива (природном или сжиженном газе).

Еще одна отдельная модификация газовых котлов – паровые агрегаты – об их устройстве и принципе работы вы можете прочитать здесь.

Принцип работы твердотопливных котлов

Printsip raboty tverdotoplivnyh kotlov

Твердотопливные по своему устройству и принципу работы делятся на 2 вида:

  1. Классические;
  2. Агрегаты длительного горения (в том числе пеллетные).

Классические твердотопливные котлы в основе своей имеют топочную камеру, которую окружает стальная или чугунная рубашка, пересекают пучки труб – по ним циркулирует теплоноситель системы отопления. Нижняя часть топки оборудована колосниковой решеткой – через нее осуществляется приток воздуха на горение и выпадение зольного остатка в зольник (поддувало). Регулирование процесса горения осуществляется дверкой (или заслонкой) зольника и шибером на дымоотводящем патрубке.

Классические модели слабо поддаются регулировке, имеют посредственный КПД. Удаление дыма происходит за счет естественной тяги через дымовую трубу. Тепловой режим агрегатов имеет пикообразный (неравномерный) режим – основная масса теплоты выделяется на пике горения топливной закладки. Обслуживание котлоагрегатов производится вручную – закладка топлива, регулирование и удаление зольного остатка, с определенной периодичностью необходимо производить чистку дымохода.

 Для выравнивания теплового режима твердотопливных котлов в схему их обвязки рекомендуется включать теплоаккумулятор.

Агрегаты длительного горения реализуют несколько иной принцип работы. Здесь горение проходит в тлеющем режиме – при этом выделяются пиролизные газы, обладающие высокой теплотворной способностью. Они сжигаются во вторичной топке, в большинстве моделей производится подогрев приточного воздуха. Эти особенности конструкции котлов длительного горения позволяют более эффективно реализовать тепловой потенциал топлива, устройства обладают более высоким КПД по сравнению с классическими моделями.

Пеллетные устройства и другие модели длительного горения обладают более качественной системой регулирования, требуют менее частого ручного обслуживания, работают в равномерном тепловом режиме. Из-за сложности конструкции котлы длительного горения стоят дороже классических аналогов.

Алгоритм работы электрических котлов

Rabota elektricheskih kotlov

Электрические котлы стоят отдельной группой и не являются агрегатами горения. В своей работе они реализуют другие принципы и имеют 3 типа конструкции:

  1. ТЭНовый;
  2. Электродный;
  3. Индукционный.

В первом случае теплоноситель движется через бак, который оснащен трубчатым электрическим нагревателем. При пропускании электрического тока через проводник, вмонтированный в оболочку, она разогревается и передает тепло проточной воде. По своей конструкции ТЭНы бывают 2-х типов – «мокрые» и «сухие». Мокрые дешевле, но имеют меньший срок службы, сухие не подвержены образованию накипи, более надежны – но стоят дороже.

Электродные устройства в основе своей конструкции несут электрод, вмонтированный в бак, через который циркулирует теплоноситель. Здесь для работы используется свойство проводимости и сопротивления воды – при пропускании тока она нагревается. Поэтому электродные модели могут работать только с водой.

Индукционные агрегаты имеют довольно сложное строение, используют в своей работе свойство электромагнитного поля нагревать проводники. Через металлическую трубу циркулирует теплоноситель, на трубу нанесена обмотка – по своему устройству изделие похоже на индукционную катушку. При пропускании тока через обмотку возникают вихревые токи, которые нагревают стенки трубы – она разогревает циркулирующий теплоноситель. Индукционные котлы могут работать с любым типом теплоносителя, не подвержены образованию накипи, но имеют высокую стоимость.

Работа электрических котлов отличается высокой степенью комфорта – они не имеют побочных продуктов, не требуют строительства дымовых труб и складов, удобны в управлении. Но вместе с этим эксплуатация устройств обходится довольно дорого из-за стоимости электроэнергии и имеет ряд особенностей. Более подробно об устройстве и характеристиках электрических котлов вы можете прочитать в специальной статье.

Жидкотопливные котлы отопления

ZHidkotoplivnyj kotel otopleniya

Жидкотопливные котлоагрегаты выпускаются только в напольном исполнении, по устройству схожи с газовыми котлами. Они оборудуются вентиляторными (надувными) горелками, сжигание углеводородного жидкого топлива (чаще всего солярки или мазута) происходит с определенным избытком воздуха. Устройства отличаются высоким КПД, но имеют ряд особенностей в размещении, условиях эксплуатации, обеспечении работы. Подробнее об этих аспектах жидкотопливных котлов отопления вы можете прочитать в отдельной публикации нашего портала.

Еще один вид котлов отопления – комбинированные устройства. Они основывают свою работу на использовании нескольких энергоносителей, имеют особое устройство и реализуют различные принципы работы (в зависимости от видов топлива). Существует целый ряд моделей комбинированного оборудования, использующего энергоносители в различных сочетаниях. Прочитать об оборудовании комбинированного типа вы можете в подробной статье нашего сайта.

(Просмотров 33 , 2 сегодня)