Устройство газового котла

Потребляемая мощность настенного газового котла

Мощность настенного газового котла отопления в Ваттах

Полезная мощность — главный технический параметр котла, который должен перекрывать полные теплопотери вашего дома.

Строго говоря, расчет тепловых потерь дело сложное и его должен делать специалист с теплотехническим образованием.

Но у нас в стране таких спецов мало, поэтому их услуги стоят дорого и к ним прибегают только владельцы больших коттеджей.

А для случая обычного сельского дома используют приближенное соотношение — для обогрева 1 квадратного метра площади требуется от 100 до 150 Вт мощности котла.

Последняя цифра берется если у вас плохая теплоизоляция конструкций или суровая и долгая зима.

Если вам хочется иметь более точные данные о тепловых потерях своего жилища, то я рекомендую вам воспользоваться специальным калькулятором, который делает расчет методом «укрупненных данных»

Тип тяги

Настенные и напольные котлы бывают с разными видами тяги.

Естественная тяга требует обустройства дымохода. Воздух затягивается непосредственно из помещения, благодаря этому поддерживается процесс горения в камере котла.

Вытяжение происходит, когда в дымоходе падает давление воздуха.

Технические параметры:

• высокочувствительная автоматика;
• датчик тяги;
• антиблокировка насоса;
• средний диапазон мощности — от 11 до 35 кВт;
• чугунный или медный теплообменник.

Котлы с такой тягой имеют в своей конструкции камеру сгорания открытого типа. Для переработки газа применяются атмосферные горелки. Котлы могут быть сделаны из самых разных материалов: от чугуна до меди с алюминиевым слоем.

Внимание! Устройства с естественной тягой менее зависимы от электроэнергии. По своей стоимости котлы с такой системой обходятся дешевле тех, где тяга принудительна

Но в помещении могут накапливаться продукты отходов (угарного газа), что требует периодического проветривания.

Принудительная тяга предусмотрена в котлах с закрытой камерой сгорания, не привязанных к дымоходу (для отвода переработанного газа достаточно небольшой трубы). Подобные устройства называют турбокотлы. Тяга в этом случае обеспечивается за счет дополнительного вентилятора — дымососа. Отходы выводятся на улицу через коаксиальную трубу, вмонтированную в ближайшую стену.

Технические параметры котла:

• коаксиальная труба;
• средний диапазон мощности — до 24 кВт;
• битермальный теплообменник;
• закрытая камера сгорания;
• компактные размеры.

В котле есть датчики тяги, а также газовые вентиляторные горелки. За счет более современной системы котлы с принудительной тягой стоят дороже и имеют более высокий КПД. К тому же турбокотлы менее затратны в установке, так как всего лишь требуется вывести трубу на улицу.

Атмосферные котлы, принцип работы

Этот тип устройств с естественной тягой подразумевают наличие атмосферной горелки в виде набора сопел, через которые выходит газ.

Воздух поступает в котел из помещения и усиливает пламя, расходуя меньше топлива, чем обычные модели.

Технические параметры котла:

• высокий уровень КПД (более 90%);
• возможность работы на пониженном давлении газа;
• низкий уровень шума;
• простая установка и обслуживание;
• функционирование при низких модулируемых температурах.

Наиболее предпочтительны модели котлов мощностью до 100 кВт, так как это позволяет им работать в широком диапазоне. Атмосферные котлы более доступны по стоимости, но срок их эксплуатации мал. Часто такие устройства делают с чугунными теплообменниками, в том числе из литого эвтектического чугуна.

Атмосферные котлы зависимы от тяги и приточно-вытяжной вентиляционной системы. При регулярных профилактических работах оборудование служит не менее 10—20 лет.

Как работает турбированное устройство

Турбированные котлы работают за счет принудительной тяги. В них обязательна закрытая камера сгорания, в которую воздух подаётся через вентилятор. Важный элемент устройства такого котла — коаксиальный дымоход, сделанный из двух труб разного диаметра. Камера сгорания в котле обычно облицована медью или чугуном.

Фото 3. Коаксиальный дымоход, выведенный снаружи здания. Подобное устройство используется для котлов турбированного типа.

Технические параметры котла:

• КПД на уровне 93%;
• средняя мощность — 6—25 кВт;
• массовый выход продуктов сгорания (G20) — 56 кг/ч;
• легкий вес (от 30 кг);
• расход газа — 2,4 м³/час.

Это довольно тихий котел, который легко впишется в любой интерьер за счет скромных габаритов. Труба может продаваться в комплекте, а может быть заказана отдельно. Коаксиальный дымоход состоит из внутренней трубы, которая выводит дым, и наружной с большим диаметром. Оборудовать дымоход можно вертикально, горизонтально и по наклонной плоскости. Благодаря этому устройству топливо расходуется экономно. Все отходы сразу выводятся, а не накапливаются в помещении.

Объем расширительного бака в такой системе на уровне 6—15 литров. Максимальная температура отопления может достигать 85 градусов.

Поломки и неисправности

Газовый котел — это сложная система, и основная опасность состоит в применении взрывоопасного топлива. Для контроля работы котла включается специальная автоматика, которая регулирует оптимальную работу агрегата. Если ваш котел не работает при включении, то нужно убедиться, что кто-то случайно не переключил термостат. Нужно его включить, установить температуру и подождать подъема до этой температуры. Следует проверить, включается ли сигнальная лампа, и отключить подачу газа.

Если ваш агрегат плохо работает из-за перегрева, то в данном случае ремонт котлов АОГВ будет заключаться в чистке теплообменника. Если у вас срабатывает датчик перегрева, то следует сразу выключить котел и вызвать ремонтника. Профилактика, ремонт и безопасность При использовании котлов для нагрева воды рекомендуется соблюдать следующие правила:

• для того чтобы в теплообменнике накипь образовывалась не так быстро, следует пользоваться водой при температуре не выше 45°С;
• производить чистку теплообменника раз в 2-5 лет, в зависимости от жесткости воды, температуры нагрева и от количества используемой воды;
• установить фильтр на входе холодной воды, который периодически чистить и заменять.

Что касается безопасности, то рекомендуем приобретать газовый котел для нагрева воды с дополнительными элементами безопасности. Это могут быть:

• блокировочный термостат, который отключает подачу газа, если вода перегревается;
• датчик пламени при затухании огня, отключает подачу газа;
• датчик, контролирующий тягу;
• устройство отключения при недостаточном уровне жидкости;
• блокираторы, срабатывающие при перепадах электропитания, при отключении подачи газа, при отключении подачи воды.

Особенности поджига

По этой характеристике газовые котлы разделяются на те, что зажигаются при помощи электричества и на модели с пьезокерамическим поджигом.

Электронный поджиг. Подобный тип поджига котла считается более легким, чем пьезовый. Устройство работает за счет сетевого напряжения. Микропроцессором подаётся рабочее напряжение в зону горения, и котел переходит в рабочий режим.

Чтобы запустить котел, требуются считаные секунды. Дорогие модели могут быть мгновенно запущены сразу после выключения (без продувки). В котлах установлен датчик, который поджигает газ при необходимости.

Котлы с пьезокерамическим поджигом. Этот тип устройств зажигается самостоятельно: при помощи кнопки. Без участия человека розжиг невозможен. Это не значит, что этот вид устройства не удобен, просто у него иной механизм действия. Больше всего пьезокерамический поджиг похож на работу зажигалки, которая часто используется для розжига газовой плиты.

Разновидности и устройство газового котла

Перед тем как говорить непосредственно обо всех составляющих газового котла, требуется рассмотреть то, какие существует варианты этих отопительных устройств. Безусловно, все они имеют схожее строение, но, тем не менее, некоторые модели оснащены индивидуальными, характерными лишь для них особенностями.Классификация котлов, функционирующих с помощью газа, является следующей:

• образцы напольного и настенного типа. Если говорить об удобстве, то более приемлемым будет настенное оборудование, которое более характерно для частных построек. Основное достоинство напольного агрегата заключается в его гораздо большей мощности, вследствие чего с его помощью можно обогреть помещение с весьма существенной площадью. Такие модели очень часто эксплуатируются на производстве;
• газовые котлы атмосферного и турбированного типа. Чтобы понять, как работает газовое отопление с атмосферным котлом, можно вспомнить принцип функционирования стандартной печи, где воздух из помещения поступает в специально предназначенный дымоход благодаря естественной тяге. Турбированные аппараты оснащены вентилятором, который входит в конструкцию, а камера сгорания топлива является полностью закрытой, поэтому все необходимое количество воздуха поступает с улицы (подробнее: «Как устроен турбированный газовый котел – принцип работы, преимущества и недостатки»);
• механизмы с одним и двумя контурами. Устройство газового котла с одним контуром рассчитано так, чтобы это оборудование использовалось исключительно для обогрева комнат, в то время как приборы с двумя контурами способны также играть важную роль в системе водоснабжения, обеспечивая помещение горячей водой;
• котлы, оснащенные обычной горелкой или горелкой модулируемой (детальнее: «Какие бывают газовые горелки для котлов отопления – виды, различия, правила использования»). Во втором случае мощность работающего оборудования регулируется автоматическим образом, благодаря чему можно значительно уменьшить расходы на топливо;
• устройства, имеющие электронный или пьезокерамический поджиг. Первый вариант является более удобным, так как зажечь топливо в камере сгорания можно и без непосредственного участия хозяев, а во втором случае обязательно нужно при каждом запуске включать аппарат, нажимая определенную кнопку.

Система защиты

Практически все модели современных газовых котлов обладают высокоэффективной системой защиты нескольких уровней. Прежде всего, в случае прекращения подачи газа происходит автоматическое закрытие электромагнитного клапана, который отвечает за поступление топлива в котел. Однако весомым недостатком является то, что клапан не открывается автоматически при восстановлении подачи газа. В таком случае повторный запуск котла следует выполнять вручную. Если же произошло отключение электропитания, то после его восстановления система запускается самостоятельно.

То есть, температура теплоносителя постоянно контролируется специальными датчиками. И в случае если она снизится до критической температуры – система самостоятельно запускает котел для прогрева теплоносителя

Еще одной крайне важной и полезной функцией является то, что для обеспечения качественной работоспособности система автоматически раз в определенный промежуток времени запускает циркуляционный насос и «прогоняет» теплоноситель. Таким образом — все элементы поддерживаются постоянно в рабочем состоянии

Если же в системе возникла неисправность – информация об этом сразу же будет выведена на специальный экран, расположенный на блоке управления. Обнаружив неисправность и вызывая специалиста сервисного центра, следует непременно назвать ему код ошибки, который высветился на табло. Таким образом, мастер приедет, заранее зная о поломке – и сможет восстановить работоспособность системы в самое короткое время.

Газовые котлы являются достаточно экономичными – специальное оборудование позволяет сократить не только расход топлива, но и расчет газового котла отопления, расход электроэнергии, потребляемой системой, а кпд газового котла отопления – имеет приемлемый показатель.

Разновидности котлов

Несмотря на общий принцип работы, газовые котлы могут сильно различаться конструктивно. Вот несколько примеров.

Розжиг горелки может быть ручным (с помощью пьезоэлемента) или электронным. Достоинство первого решения — энергонезависимость, полученная ценой заметного уменьшения КПД: при отключении термостатом основной горелки горение поддерживается пилотной (запальником), потребляющей до четверти от общего количества газа.
Электронный розжиг, с другой стороны, позволяет использовать для регулировки мощности котла отопления выносные термостаты, поддерживающие стабильную температуру воздуха, а не теплоносителя;

Электронный розжиг позволяет прибору работать с внешними термостатами и другими периферийными устройствами.

Горелки бывают атмосферными (с естественной тягой) и турбированными (с наддувом воздуха). Первые требуют подключения котла к дымоходу или вентканалу достаточного диаметра, чувствительны к сильным ветрам (вплоть до срыва пламени с горелки при порывах ветра) и расходуют воздух из объема котельной. Вторые могут монтироваться на любой внешней стене дома: продукты сгорания принудительно отводятся через внутренний канал коаксиального дымохода, а внешний канал служит отбору уличного воздуха для работы котла;

На фото — коаксиальные дымоходы котлов с турбированными горелками в одной из новостроек Ялты.

Прерыватель тяги компенсирует ее увеличение при порывах ветра.

Приборы производятся в настенном и напольном исполнении. Для настенного газового котла типична интегрированная в корпус обвязка (циркуляционный насос, группа безопасности и расширительный бак), что превращает его в полноценную котельную.
Зато напольные котлы имеют большую мощность и часто комплектуются более долговечными чугунными теплообменниками;

Циркуляционный насос в корпусе настенного котла.

Элемент группы безопасности — предохранительный клапан.

Встроенный проточный или накопительный водонагреватель (опция). Одноконтурные и двухконтурные котлы различаются тем, что первые в штатной конфигурации предназначены только для обеспечения теплом системы отопления, а вторые могут обеспечить квартиру или дом горячей водой для хознужд.

Принцип работы газового котла отопления: схема нагрева

Основная функция отопительного оборудования заключается в подогреве теплоносителя путем прямой передачи тепловой энергии, которая образуется в ходе горения газообразного вещества. Для наглядности ниже рассматривается процесс работы одноконтурного устройства, неспособного обеспечивать нагрев воды для потребительских нужд.

Газ, подающийся под определенным давлением из магистральной сети, попадает в специальную камеру, где и происходит его возгорание

Важно, чтобы данный процесс был полностью безопасным. Мощность горения контролируется при помощи различных датчиков и системы автоматики

При появлении пламени происходит выделение значительного объема тепла. Оно передается отопительной системе непосредственно через теплообменник, внутри которого циркулирует рабочая жидкость. Нагрев осуществляется снаружи. На теплообменник воздействует струя горящего газа. В качестве материала для этого элемента используется чугун, сталь или медь.

Как управлять настенным газовым котлом?

Управление настенным газовым котлом

Теперь перейдем к системе управления. Она, чаще всего, состоит из пульта (имеет функционал комнатного термостата), на котором потребитель выбирает программу работы, платы, установленной внутри корпуса, а также внешних датчиков для погодозависимой автоматики (есть не на всех моделях).

Последняя подстраивает работу котла под внешние погодные условия, помогая экономить газ когда тепло.

Современные настенные газовые котлы могут управляться дистанционно — через специальные GSM-модули или интернет.

В последнем случае внутри отопительного аппарата имеется Wi-Fi  или другой интерфейс для подключения к всемирной паутине.

Монтаж системы

Все работы по монтажу начинаются после составления и утверждения проекта в соответствующих организациях. Техническое задание на проектирование выдаёт газовое хозяйство. Главные требования в нём предъявляются к помещению, в котором будет находиться котёл.

Особое внимание в ТЗ уделяется общей вентиляции, устройству дымоходов, наличию газоанализаторов. Регламентируются также отступы от стен при установке оборудования. Подключение котла в систему отопления

Подключение котла в систему отопления.

Нужно не только изучить, как работает система до ее покупки, но и проконсультироваться у специалистов, возможна ли установка агрегата в предполагаемом месте.

Где возможна установка

Несмотря на то, что устанавливать АГВ рекомендуется на полу в отдельном помещении, это не исключает возможность монтажа такого котла и в кухне жилого дома, квартиры при условии соблюдения соответствующих требований.

Настенные газовые котлы такого типа применяются очень редко, да и то после значительных переделок, вследствие которых причисление их к традиционным АГВ весьма условно. Выбрать оптимальное место и тип котла вам поможет консультация специалиста.

Разводка трубопроводов

Отопительная система такого типа является открытой, и её монтаж производится с верхней разводкой трубопроводов. При этом она может быть однотрубной или двухтрубной. Какую из них выбрать – решается в каждом конкретном случае индивидуально.

Установка двухтрубной системы позволяет с помощью запорной арматуры отключать тепловые приборы, но тогда резко возрастает сопротивление циркуляции теплоносителя. Без применения насоса это может создавать проблемы при работе системы отопления квартиры или дома.

Нюансы монтажа трубопроводов

Во время монтажа трубопроводов на максимально возможной высоте устанавливается расширительный бак, который примет избыточный объём воды при её нагревании. В него вваривается переливной патрубок.

Диаметр труб для подачи воды и обратного слива должен быть не менее 50 мм. Такое значительное увеличение размера необходимо для снижения сопротивления теплоносителю. Монтаж их производится с уклоном во избежание воздушных пробок.

Параметры уклона

Оптимальная величина уклона –1:100. Направление уклона верхнего (подающего) коллектора – вниз от расширительного бака до первого радиатора. Нижний (обратный) трубопровод должен иметь уклон от последнего радиатора к АГВ. Краны Маевского устанавливаются в верхние пробки отопительных радиаторов, а подпиточный кран – в обратную магистраль.

План-схема системы.

Тип горелки

Горелки в котлах бывают атмосферными или наддувными. Второй вариант считается более мощным и дорогим. От выбора типа горелки зависит мощность техники и ваши расходы на оплату газа.

Атмосферные или обычные горелки не нуждаются в вентиляторе и представляют собой трубку, в которой есть отверстия для выхода газа.

Горелка состоит из сопла, головки, эжекционной трубки и регулятора воздуха. Ими оборудуются как настенные, так и напольные котлы.

Газ, смешиваясь с воздухом в помещении, воспламеняется при помощи разных систем поджига.

Можно выбрать горелки:

• одноступенчатые — с одним режимом работы;
• двухступенчатые — с двумя режимами;
• модулированные — легко подающиеся регулировке.

Важно! Именно благодаря выбору режима работы горелки и достигается энергопотребление. Самый эффективный вариант из предложенных — модулируемая горелка, которая меняется в зависимости от температурной настройки теплоносителя

Агрегаты с такой горелкой обходятся довольно дорого, но затраты полностью оправданы.

Технические параметры котлов с атмосферными (обычными) горелками:

• средний уровень мощности;
• бесшумная работа;
• легкий вес конструкции;
• скромные расходы на покупку и монтаж.

Теплообменник в атмосферной технике прямоугольный, и горелка повторяет эту форму. Это повышает уровень нагрева и показатель КПД прибора. Недостаток у котлов с атмосферной горелкой только один — у них незначительная мощность, которой может не хватить на обогрев большого дома или квартиры. Если сравнивать КПД, то он также может оказаться меньше, чем у моделей с принудительной тягой.

Наддувные горелки считаются более сложными по своему устройству. Они делаются с вентилятором, который принудительно нагнетает воздух, подающийся порциями. Для них всегда делается закрытая камера сгорания.

Фото 4. Схема устройства наддувной горелки для газового котла от производителя Viessmann.

Технические параметры котлов с наддувными горелками:

• высокий КПД — минимум 95%;
• экологическая безопасность;
• отсутствие зависимости от давления в магистрали;
• возможность выбора модели (горелка обычно покупается отдельно).

Справка. Достоинство этого типа горелки — возможность регулировки мощности потока газа. Это приводит к более высокому КПД, чем в атмосферных моделях.

Наддувные горелки могут покупаться отдельно, в отличие от атмосферных. Недостаток наддувных горелок — большой вес котлов, повышенный уровень шума и весьма высокая цена в сравнении с простейшими атмосферными агрегатами.

Еще немного об особенностях работы

Чтобы предотвратить попадание носителя во второй контур, используют трехходовой клапан. Таким образом удалось добиться подачи нагретой воды из котла в систему через одну линию (подающую) и возврат через другую (обратную)

Стоит обратить внимание на то, что котел газовый настенный двухконтурный устроен таким образом, что носитель движется по кругу, не образуя налет. Но это касается первого теплообменника

Во втором же происходит забор воды из трубопровода. Как показывает практика, качество носителя зачастую оставляет желать лучшего. По этой простой причине имеет смысл перед носителем устанавливать фильтры, которые удалят нерастворимые соединения. Если же контур горячего водоснабжения сломается, то котел может работать в режиме обогрева помещения. Таким образом, вы не будете сидеть в зимнее время в холодной квартире или доме.

Основные узлы

Теперь давайте ближе познакомимся с узлами, необходимыми для работы газового котла.

Горелка

Изображение	Описание
	Атмосферная. Достоинство — возможность энергонезависимой работы. Недостатки: расход воздуха из помещения, чувствительность к порывам ветра, монтаж котла только вблизи дымохода. Атмосферной горелкой комплектуется большая часть напольных котлов.
	Турбированная. Достоинства: гибкая регулировка тепловой мощности, независимость от ветра, возможность монтажа котла на любой внешней стене дома. Недостаток — энергозависимость. Используется в настенных котлах с электронным розжигом.

Теплообменник

Теплообменники одноконтурных котлов различаются, прежде всего, материалом, из которого изготовлены.

Изображение	Описание
	Стальной. Достоинства: дешевизна, стойкость к высоким температурам. Недостатки: недолговечность, низкая теплопроводность.
	Медный. Достоинства: высочайшая теплопроводность (медь по этому параметру превосходит сталь в 7 раз), стойкость к коррозии. Недостатки: высокая стоимость; сравнительно низкая термостойкость, ограничивающая максимальную температуру пламени горелки.
	Чугунный. Достоинства: долговечность (чугун стоек к коррозии), большая тепловая мощность (до сотен киловатт). Недостаток: большой вес. Чугунный теплообменник типичен для напольных котлов высокой мощности и часто делается разборным, состоящим из нескольких секций.

Теплообменник двухконтурного газового котла может быть, кроме того, раздельным и коаксиальным битермическим.

Изображение	Описание
	Раздельный. Достоинства: возможность независимой замены (при этом второй теплообменник во время ремонта может функционировать), более простая чистка от накипи. Недостаток: более сложное устройство двухконтурного котла и, как следствие, его более высокая стоимость.
	Коаксиальный битермический: горячая вода и теплоноситель системы отопления циркулируют через разные каналы в одной трубе. Достоинства: компактность, дешевизна. Недостаток: невозможность раздельной замены теплообменников ГВС и отопления, сложная чистка своими руками от неизбежной в контуре ГВС накипи.

Система розжига

Изображение	Описание
	Пьезорозжиг: деформация пьезоэлемента при нажатии кнопки розжига приводит к высоковольтному разряду, поджигающему пилотную горелку. Достоинство: энергонезависимость. Недостатки: невозможность автоматического включения, высокий расход газа постоянно горящим запальником.
	Электронный: источником высоковольтного разряда становится управляемый автоматикой трансформатор. Достоинства: возможность программирования и подключение внешних устройств (термостатов, модулей GSM). Недостаток — энергозависимость.