Устройство газового котла отопления

Конструктивное устройство газового котла – важный критерий выбора теплогенератора для системы отопления и нужд ГВС. Газовые котлы имеют общий принцип устройства, но существует несколько конструктивных особенностей. Конфигурации конструкции зависят от мощности агрегата, возлагаемых на него задач, сложности системы управления.

Принцип работы газового котла отопления

Алгоритм работы котла состоит из цепи последовательных этапов:

1. Готовность котла к работе – система заполнена теплоносителем, подан природный газ, подключено электричество (для энергозависимых моделей);
2. При отсутствии давления газа, напряжения электрической сети и отсутствии протока автоматика котла не даст разрешение на пуск;
3. При выполнении условий готовности по сигналу блока управления открывается газовый клапан, подается газ на горелку;
4. При подаче газа производится розжиг пламени электрическим устройством или пьезоэлементом;
5. На панели управления котла задается требуемая температура теплоносителя на выходе с котлоагрегата;
6. В процессе горения пламя нагревает теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель;
7. При достижении заданной температуры закрывается газовый клапан, прекращается процесс горения;
8. При снижении температуры теплоносителя датчик температуры дает команду на повторное включение котла;
9. Набор действий повторяется в циклическом режиме.

Данный принцип работы верен для котла с полным набором встроенного оборудования и наличием качественного блока автоматики. Алгоритм работы немного видоизменяется в зависимости от вида котла.

Виды газовых котлов отопления    

Газовые котлы делятся на две основные группы:

1. Настенные;
2. Напольные.

Разделение обусловлено тепловой мощностью оборудования. Настенные котлы обычно имеют производительность не выше 30 – 35 кВт. Увеличение производительности влечет повышение общей массы изделия, установить которое настенным способом проблематично.

Поэтому котлы с увеличенной мощностью выпускаются в напольном исполнении. Они могут иметь мощность до нескольких сот кВт.

Настенные котлы, в свою очередь, делятся на два подвида:

1. Одноконтурные;
2. Двухконтурные.

Одноконтурные устройства работают только на систему отопления, для них верен алгоритм работы, описанный в предыдущем разделе. Двухконтурные модели имеют два теплообменника – системы отопления и комплекса производства горячей воды.

При этом теплоноситель перестает двигаться по системе отопления. Контур ГВС обладает средними показателями мощности, при большом и постоянном потреблении горячей воды остывание радиаторов становится ощутимо.

Следующий важный конструктивный принцип газовых котлов – система удаления дыма. Она бывает двух видов:

1. Принудительное дымоудаление;
2. Удаление дыма за счет естественной тяги.

Принудительное дымоудаление присуще в основном настенным моделям котлов. Реализуется удаление дыма и забор воздуха с помощью встроенного вентилятора через коаксиальный или раздельный дымоход.

Диаметр труб системы удаления дыма не превышает обычно 100 – 125 мм, комплект имеет компактные габаритные размеры. Котлы с такой системой называют теплогенераторами с закрытой камерой сгорания.

Удаление продуктов сгорания естественной тягой производится с мощных напольных моделей. Для этого требуется сооружение дымовой трубы. Котлы с такой системой называют атмосферными, с открытой камерой сгорания. Воздух для процесса горения эти котлы забирают из помещения котельной. Для качественной работы оборудования необходима система вентиляции.

Напольные котлы отличаются уровнем сложности системы автоматики. Современные модели оборудованы качественными блоками автоматики, являются в основном энергозависимыми.

Некоторые модели напольных котлов имеют механическую автоматику, основанную на работе биметаллической пластины. При нагреве теплоносителя до заданной температуры пластина изгибается от прогрева и закрывает подачу газа, при остывании – открывает. Такие напольные модели полностью энергонезависимы.

Кроме атмосферного принципа дымоудаления напольные котлы оборудуются вентиляторными (наддувными) горелками. Процесс горения за счет увеличения избытка воздуха происходит более интенсивно. Такие котлы обладают повышенной мощностью и КПД, являются агрегатами с закрытой камерой сгорания. Чаще всего наддувом оборудуются промышленные паровые котлы.

 Ряд моделей напольных котлов имеют вторичный контур производства горячей воды или встроенный бойлер ГВС. К другим моделям возможно подключение бойлера косвенного нагрева. 

Выбор вида (соответственно и устройства) газового котла во многом зависит от способа циркуляции теплоносителя в системе отопления.

Циркуляция теплоносителя в системе отопления

Существует два типа циркуляции теплоносителя:

1. Принудительная;
2. Естественная — за счет разницы плотностей холодного и горячего теплоносителя.

Настенные котлы имеют диаметры подключения ¾ дюйма (20 мм). Малый диаметр становится серьезным препятствием для беспрепятственного движения теплоносителя.

Принудительная циркуляция в системе реализуется работой циркуляционного насоса. Данная схема универсальна для всех видов газовых котлов. В настенные модели насос обычно встроен, с напольными котлоагрегатами он монтируется отдельно.

Внутренние устройства газового котла

Внутренние устройства котельного оборудования можно разделить на две группы:

1. Обязательные;
2. Дополнительные.

К обязательным конструктивным элементам газового котла относятся:

1. Горелочное устройство;
2. Теплообменник;
3. Наружная обшивка (кожух);
4. Элемент управления температурой теплоносителя;
5. Газовый клапан.

Горелочное устройство состоит из группы труб с перфорацией по диаметру, воздухозаборной решеткой (атмосферные горелки). В закрытые камеры сгорания воздух нагнетается вентилятором. Наддувные горелки оборудованы вентилятором повышенной производительности.

Теплообменный аппарат – трубчатый змеевик с пластинами оребрения. Выполняется из чугуна или стали.

Стальные теплообменники отличаются высокой прочностью, более высокими показателями теплопередачи. Сталь несколько легче чугуна, поэтому все настенные агрегаты имеют теплообменник из этого материала. Сталь более подвержена коррозии, срок службы изделий из нее меньше чугунных аналогов.

Наружная обшивка выполняется из стали или пластика, под ней иногда оборудуется слой тепловой изоляции.

Элемент управления температурой имеет различные модификации – от механической до дистанционного управления режимом работы.

Газовый клапан осуществляет процесс подачи газа, регулирует величину объема подаваемого на горение топлива. Работа его напрямую зависит от терморегулятора температуры теплоносителя.

К дополнительным элементам относятся:

1. Циркуляционный насос;
2. Расширительный бак (экспанзомат);
3. Вентилятор системы удаления дыма и забора воздуха;
4. Теплообменник ГВС;
5. Трехходовой клапан ГВС;
6. Система управления и автоматики.

Циркуляционные насосы всегда приблизительно соответствуют по производительности тепловой мощности котла. Объем встроенного расширительного бака довольно мал, рекомендуется проводить проверочный расчет его соответствия смонтированной системе отопления.

Вентиляторами оборудуются настенные котлы с закрытой камерой сгорания. Система ГВС входит в состав двухконтурного котла, как настенного, так и напольного типа.

Системы управления отличаются степенью сложности и наполненности функциями. Простейшие системы осуществляют управление температурой, имеют ряд блокировок безопасности (от закипания, наличие протока и так далее).

Более сложные системы обладают возможностями самодиагностики, интегрирования с системами погодозависимой автоматики, программирования режимов работы, дистанционное управление.

Выбор газового котла для отопления

Выбор газового котла зависит от следующих критериев:

1. Расчетная мощность;
2. Возлагаемые задачи;
3. Функциональность системы управления;
4. Материалы изготовления;
5. Зачастую – страна-производитель.

Комплексное сопоставление этих показателей ложится в основу подбора вида газового котла, а соответственно и его конструкции. Основы знаний устройства газовых котлов для отопления помогут выбрать более рациональный вариант теплогенератора.