Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла отопления

Подготовительные работы

Монтаж газового котла.

Для установки газового котла нам потребуются:

котел;
шаровые краны;
труборез;
ножовка;
анкеры;
американки;
фильтры (газовый, магнитный, грубой очистки воды);
прокладки;
фум-лента;
герметик;
хомуты;
болты с шайбами граверами;
дрель;
трубы;
напильник;
зубило;
рулетка;
уровень;
горелка;
набор ключей (гаечные, торцовые и разводной);
отвертки.

Схема обвязки двухконтурного газового котла.

Сначала разрабатывается схема подключения настенного газового котла. Предварительная обвязка оборудования сможет помочь сделать монтаж оборудования своими руками. Схема отопления, основанная на принципе принудительной циркуляции, учитывает ряд следующих объективных критериев:

местонахождение котла;
параметры совместимости соединений по размерам;
расположение систем водоснабжения, отопления и газоснабжения.

Шаровые краны и фильтры – неотъемлемые элементы газового котла Котел не подключается напрямую к трубам отопления. В качестве своеобразного посредника выступают разборные гайки-американки.

Схема гидравлической обвязки газового котла.

Чтобы котел в доме работал эффективно на протяжении длительного периода, необходимо правильно установить шаровые краны. Они должны быть во всех магистральных соединениях:

на холодной и горячей воде;
на подаче, “обратке” и сливе труб отопления;
сгонах и фильтрах.

Схема соединения кранов с трубопроводами (ИЗОБРАЖЕНИЕ 3) осуществляется с использованием различной резьбы: как с двумя внутренними (ВВ), так и с наружной и внутренней (ВН). Помимо основных функциональных “обязанностей” (подача теплоносителя), шаровые краны помогают:

сбрасывать давление в системе водоснабжения;
проводить проверку и промывку магистралей;
осуществлять слив воды в зимнее время при ремонте.

Устройство газового котла.

Обвязка котла шаровыми кранами фактически решает одну задачу – позволяет отсечь котел и фильтры от системы отопления. При закрытии кранов можно без проблем осуществлять очистку этих элементов.

Создание фильтрационной системы необходимо для предотвращения попадания различных частиц, которые могут привести к выходу оборудования из строя. Обвязка настенного газового котла в обязательном порядке предусматривает монтаж фильтра грубой очистки. На пути к котлу он задерживает крупные частицы песка, ржавчины и окалины, которые поступают вместе с водой из водопроводной системы.

Монтаж фильтра грубой очистки осуществляется на обратной трубе отопления гайкой вниз. Многие зададутся вопросом: а почему установка фильтра происходит на “обратке”, а не трубе подачи? Это поясняется тем, что циркуляционный насос находится в котле как раз на этой трубе. Вследствие этого устанавливаемый фильтр защищает одновременно и насос, и котел.

Схема монтажа двухконтурного котла отопления включает установку еще двух фильтров: магнитного и газового. Магнитный фильтр защищает теплообменник оборудования от возникновения накипи, которая во время нагревания воды является причиной перерасхода газа. Очень часто накипь выводит из строя и сам котел. Монтаж фильтра осуществляется перед отопительным оборудованием на трубу с холодной водой.

Обвязка системы газовым фильтром помогает очищать газ от пыли, окалины, ржавчины и частиц смолы. Установить нужно два фильтра с обеих сторон котла. Данная процедура в значительной мере увеличивает эксплуатационной срок газового оборудования.

Работа с накопительным бойлером

Накопительный бойлер — это емкость, внутри которой проходит змеевик с горячим теплоносителем. Отличие от стандартного теплообменника в объеме и способе нагрева — здесь жидкость статична, она получает тепловую энергию в постоянном режиме.

По мере водоразбора объем вода пополняется и вновь нагревается. При этом, температура ГВС намного ровнее, а количество горячей воды со стабильными параметрами гораздо больше, чем у конструкций с пластинчатыми теплообменниками.

Чаще всего используют внешние накопители, но есть двухконтурные агрегаты со встроенными емкостями. Они эффективны, обладают максимальными возможностями и сроком службы.

Специалисты и рядовые пользователи отзываются о подобных конструкциях как о наиболее предпочтительных вариантах.

Устройство двухконтурных котлов с закрытой камерой сгорания

Конструкция двухконтурного агрегата с закрытой топкой имеет такие основные элементы:

газовая горелка;
циркуляционный насос;
трехходовый клапан;
расширительный бак;
теплообменник системы отопления;
пластинчатый контур ГВС;
коаксиальный дымоход.

Двухконтурные газовые котлы закрытого типа работают по следующему принципу:

через наружную трубу коаксиального дымохода воздух для процесса горения поступает к горелке, где сгорает вместе с газом;
тепло от горелки подогревает теплообменник и теплоноситель, находящийся в нем, а циркуляционный насос в свою очередь перегоняет жидкость по системе отопления;
горячая вода производится следующим образом: при открытии крана ГВС трехходовый клапан перекрывает систему отопления, благодаря чему нагретая в первом контуре вода начинает поступать во второй контур, нагревая его; при попадании холодной воды из трубопровода в теплообменник ГВС она нагревается и выходит из крана уже теплой;
продукты сгорания газа принудительно выходят через внутреннюю трубу коаксиального дымохода с помощью специального вентилятора.

После закрытия крана ГВС трехходовый клапан снова перенаправляет теплоноситель в систему отопления.

Обвязка двухконтурного газового агрегата включает следующие соединения:

1 – подача теплоносителя для системы отопления;
2 – выход подготовленной горячей воды из крана;
3 – газ;
4 – подача холодной воды из трубопровода;
5 – выход (обратка) отопления;

Обратите внимание! Для продления срока службы вторичного теплообменника рекомендуется на подачу холодной воды поставить фильтрующую систему

Что представляет собой битермический теплообменник?

Двухконтурное газовое отопительное устройство вместо двух контуров может быть оснащено одним битермическим теплообменником. Находится он над горелкой и состоит из двух трубок, одна из которых помещена в другую – трубка ГВС расположена внутри трубки отопления. Движение потоков теплоносителя и горячей воды выполняются попутно. Такая конструкция позволяет обойтись без пластинчатого контура и повышает КПД агрегата.

Обратите внимание! Недостатком битермического теплообменника является образование накипи на стенках трубок, в результате чего он быстрее выходит из строя. Работа битермического контура выполняется следующим образом:

Работа битермического контура выполняется следующим образом:

газовая горелка нагревает теплоноситель системы отопления, протекающий в наружной трубке, до заданного значения; при достижении необходимой температуры горелка выключается;
при открытии крана горячей воды циркуляция жидкости во внешней трубке прекращается, и теплоноситель начинает движение во внутреннем элементе, тем самым, нагревая воду, поступающую из трубы холодного водоснабжения; горелка при этом работает постоянно;
после закрытия крана горячей воды теплоноситель снова возвращается в контур системы отопления.

Материал изготовления

У напольных моделей (напольные газовые котлы для отопления дома) теплообменники чаще всего изготавливаются из чугуна. Их достоинства – устойчивость к коррозии, чугун долго держит тепло. Минусы – относительная хрупкость и большой вес.

Теплообменники для настенных котлов производятся чаще всего из стали: такие котлы гораздо меньше весят. Теплоотдача высокая. Минус – подверженность коррозии, и, как следствие, меньше ресурс. В последнее время сталь хромируют, это существенно продлевает эксплуатацию.

Кроме этого емкости для теплоносителя могут изготавливаться из меди и алюминия. Теплоотдача обоих металлов на высоте, стойкость к коррозии тоже, высокая прочность на излом.

Минусы: легкоплавкость (подходят только для маломощных бытовых котлов) и дороговизна.

Одноконтурный, двухконтурный? В чем разница?

Двухконтурные котлы — газовые котлы, могущие работать как на отопление, так и на подогрев воды для горячего водоснабжения. По сути, двухконтурный котел — это газовая колонка, дополненная функцией отопления. По крайней мере у большинства двухконтурных котлов режим горячего водоснабжения (ГВС) является приоритетным. При открытии крана горячей воды отопление выключается и котел начинает нагревать воду, чтобы вы могли принять душ или помыть руки теплой водой.

Одноконтурные котлы — газовые котлы, работающие только на отопление, без функции горячего водоснабжения. Одноконтурные котлы более надежны, ведь у них нет множества электромагнитных клапанов, регулирующих распределение воды и работу газовой горелки; они не закипают накипью, ведь теплоноситель циркулирует по замкнутому кругу. Недостатком одноконтурных автоматизированных котлов является повышенная стоимость, по сравнению с двухконтурными моделями.

Газовые котлы, имеющие два контура, чаще всего выпускают в настенном исполнении. Настенные котлы очень удобны: занимают меньше места, не портят интерьер помещения, не сжигают кислород в помещении, благодаря закрытой камере сгорания. У настенных газовых котлов горячие газы отводятся на улицу через проем в стене, по специальным коаксиальным дымоходам (труба в трубе). Конечно существуют переходные модели с организацией раздельных дымоходов и даже атмосферные, открытые, камеры сгорания в настенных двухконтурных котлах, но без электричества эти газовые котлы работать все равно не будут.

Двухконтурные газовые котлы требуют тщательной водоподготовки и фильтрации воды, предназначенной для горячего водоснабжения. Если вода грязная или жесткая, то необходимо фильтровать ее при помощи фильтров тонкой очистки, а также пропускать через фосфатный фильтр (фильтр, где установлен картридж с полифосфатом натрия) для умягчения воды и защиты котла от окислов железа. Если подавать в двухконтурный котел неподготовленную воду, то вероятность выхода котла из строя возрастает многократно.

С отоплением двухконтурные котлы справляются отлично, благодаря встроенному циркуляционному насосу и расширительному баку, но при каждом открытии крана горячей воды котел перестает работать на отопление и начинает греть воду для нужд ГВС. Поэтому многие проектировщики предлагают дополнять двухконтурные котлы бойлерами и гидроаккумуляторами, чтобы уменьшить частоту переключения режимов котла.

Если газовый котел одноконтурный, то горячую воду можно нагревать в специальных бойлерах, за счет тепла от системы отопления, либо сделать подогрев воды в электрическом водонагревателе накопительного типа на 50, 80 или 100 литров. В остальном, все устройства автоматики, включая расширительный бак, циркуляционный насос и воздухоотводчик имеются в современных одноконтурных котлах в полном объеме.

Часто трудности выбора заключаются в выборе котла с атмосферной горелкой, либо с турбо наддувом (с закрытой камерой сгорания). Атмосферные котлы берут воздух, необходимы для сжигания газа в помещении, а дымовые газы отводят по дымовой трубе без использования вентилятора для наддува. Таким образом, из системы исключается самый ненадежный элемент — вентилятор, что способствует увеличению надежности газового котла. Но есть и минусы, связанные с устройством дымохода, низкой экономичностью и потреблением кислорода из помещений дома.

Газовые котлы, работающие с наддувом, не требуют устройства дымохода (способны обходиться коаксиальным дымоходом), более экономичны по газу, но потребляют больше электроэнергии на работу турбины. Котлы с закрытой камерой сгорания не сжигают кислород в помещении и не способствуют созданию разрежения в комнатах дома. Работа турбины, скорость вращения вентилятора регулируется автоматикой котла, поэтому КПД котлов с закрытой камерой сгорания (95-97%) будет выше, чем у атмосферных котлов с КПД 82-87%. Таким образом, котлы с турбо наддувом экономичнее атмосферных котлов, легче управляются, их не задувает сильным ветром.

Виды газовых горелок

Система отопления.

Двухконтурные котлы настенного типа выпускают с открытым типом газовой горелки и с закрытым. Открытая газовая горелка в котле требует подачу необходимого количества воздуха для сгорания газа из помещения, где установлен газовый котел. Например, привычная схема типовой газовой колонки для нагрева воды.

Устройство с закрытой горелкой имеет изолированное пространство для сгорания газа от помещения. Забор воздуха для процесса горения производится снаружи здания. Чаще всего такие устройства подключены с помощью коаксиального дымохода, выходящего на наружную стену здания. Состоит он из двух труб, расположенных одна в одной. Через внешнюю трубу забирается воздух для горения, а через внутреннюю трубу удаляются продукты сгорания.

Возможно подключение с выбросом продуктов сгорания в предусмотренный дымоход здания и забор воздуха с боковым подводом трубопровода. Котлы с закрытой горелкой называют турбированными, так как они имеют встроенный электрический нагнетатель воздуха турбинного типа. Преимущество таких газовых приборов заключается в безопасности эксплуатации. Их работа не требует постоянного контроля подачи воздуха, проветривания помещения, исключено попадание продуктов сгорания в квартиру или дом. За счет избыточной тяги происходит более эффективное сгорание и более быстрый прогрев воды.

Устройство настенного газового котла.

Двухконтурные газовые приборы могут подключаться в бойлерном режиме. Такой режим работы подразумевает нагрев воды и последующее ее накопление в бойлере, а из него вода уже поступает в точки водозабора.

Конденсационные газовые нагревательные приборы отличаются тем, что их конструкция позволяет конденсироваться водяному пару, содержащемуся в продуктах сгорания газа. При процессе конденсации происходит выделение дополнительного тепла, которое используется или для контура отопления, или для контура ГВС. Схема может включать образование конденсата на первичном теплообменнике специальной формы или на дополнительным устройстве, которое расположено над первичным теплообменником.

Все газовые котлы двухконтурного типа обязательно включают в себя блок автоматики и контрольных датчиков для правильной и безопасной работы. Автоматика отслеживает заданные параметры нагрева воды в контурах, может совместно использоваться с выносными датчиками температуры воздуха в помещении. Датчики тяги, контроль аварийного отключения газоснабжения позволяют эксплуатировать котел наиболее безопасным способом.

Для долговременного использования газового прибора следует произвести грамотную установку, включающую в себя расчет мощности, монтаж в соответствии с нормами безопасности, качественно выполненные пусконаладочные операции.

Принцип действия

Каждая деталь в конструкции выполняет свою функцию. Принцип работы будет рассмотрен в двух режимах – обогрева и генерации горячей воды. В отдельную группу выделяется летний режим, когда обогрев дома не требуется.

Работа в режиме обогрева

В данном режиме котел выполняет роль обогревателя. Одновременная работа по нагреву помещения и воды невозможна.

В качестве обогревающего устройства котел работает по такому же принципу, что и обычный проточный нагреватель. Сначала устройство включается и прогревается до заявленной температуры. Когда предел достигнут, прекращается подача газа. Если котел оснащен датчиком температуры, автоматика будет учитывать эти показания.

На работу горелки влияет и автоматика, измеряющая температуру уличного воздуха. Датчики позволяют использовать котел только в холодное время. Это существенно экономит электроэнергию.

Работающая газовая горелка генерирует тепло. Оно нагревает теплоноситель, который затем циркулирует по отопительной системе, обогревая помещение. Во время работы образуются продукты сгорания, которые удаляются двумя способами – с помощью вентилятора или самостоятельно. Нагрев воды отключен. За это отвечает трехходовой кран.

Работа в режиме нагрева воды

Контур водоснабжения активируется, когда пользователь поворачивает водопроводный кран. При подаче потока воды срабатывает трехходовой переключатель и включается нагревающая система. Одновременно зажигается газовая горелка, после чего из крана начинает течь теплая вода. Когда котел переводится в режим подачи горячей воды, отопительный контур выключается.

После выключения крана трехходовой клапан переводится в исходное состояние и отрезается вторичный теплообменник. Вся энергия направлена на отопительную систему.

Подключение к электросети

При подключении электрокотла своими руками руководствуются рядом правил:

к розетке подключают приборы мощностью до 3,5 кВт,
силовые приборы мощностью до 7 кВт подключают к распределительному щитку,
котельное оборудование мощностью до 12 кВт подключается к однофазной сети 220 В, для агрегатов мощностью более 12 кВт применяется трехфазная сеть 380 В.

Материалы, необходимые для монтажа:

Силовой кабель марки ВВГ с медными жилами. Количество жил зависит от числа фаз – 3 или 5, сечение должно соответствовать мощности котельного агрегата, этот параметр указывают в техпаспорте изделия.
Связка УЗО в комплекте с автоматическим выключателем или дифференциальный автомат защиты. Номинал последнего зависит от мощности отопительного котла. Напряжение срабатывания дифавтомата – 30 мА.
Заземляющий контур. Чтобы заложить заземляющий контур возле частного дома, можно использовать полосу сечением 40х5 мм + 3 стальных стержня d16 мм длиной 2 м с острым концом.

Для того чтобы самостоятельно подключить электрический котел, следует снять лицевую панель корпуса, соединить жилы силового кабеля соответствующих цветов с контактами клеммника. При установке электрического котла отопления своими руками стоит помнить, что такое напряжение является источником повышенной опасности.

Особенности монтажа такого котла

При монтаже газового котла необходимо соблюдать многие важные моменты, которые должны обеспечить безопасную и точную работу тепловой установки:

Место монтажа агрегата должно быть одобрено газовыми службами и соответствовать всем нормам.
Проект подключения системы должен быть составлен изначально в бумажном варианте, а затем согласован с сотрудниками газовой компании.
Специалисты из профильной службы должны установить счетные приборы для контроля над расходом топлива.
Перед тем, как устанавливать котел, рекомендуется проверить его полную комплектацию.
Сначала стоит разметить на поверхностях все точки, куда будет вмонтировано оборудование.
Далее последовательно подключить все системы.
После этого проводится первое испытательное заполнение контура теплоносителем.
Затем осуществляется пробная протопка котла.
Если при первом пуске есть какие-либо неполадки или чувствуется запах газа, лучше вызвать специалиста, чтобы он провел обследование системы.

Параметры выбора двухконтурного газового котла для квартиры

Выбор теплообменников двухконтурного котла

Как правило, теплообменники двухконтурных котлов, подходящих для установки в квартиру, изготавливают из стали или меди. Вторые, конечно, более долговечны и надежны, но и отопительные устройства с ними будут стоить дороже.

Существуют газовые двухконтурные агрегаты с раздельными и битермическими теплообменниками. Второй вариант представляет собой систему из двух труб, вставленных одна в другую – по внутренней циркулирует горячая вода, а по внешней теплоноситель. Обычно контур для ГВС засоряется быстрее отопительного и, соответственно, раньше выходит из строя. При раздельном размещении отопительного и водяного теплообменников есть возможность заменить только неисправный элемент. А при наличии битермического контура придется заменить оба элемента, что обойдется значительно дороже.

Какая мощность газового котла подойдет для квартиры?

Мощность газового котла должна соответствовать площади обогреваемой квартиры и количеству точек подачи горячей воды. Если Ваш дом хорошо утеплен и высота потолков не превышает 2,5 м, то мощность двухконтурного котла можно определить из расчета, что для обогрева 10 м² понадобится 1 кВт, а затем добавить еще 25%, затрачиваемых на производство горячей воды. Так, например, для отопления квартиры площадью 60-70 м² и обеспечения ГВС трех точек водозабора (мойка, умывальник и душ) понадобится агрегат мощностью 24 кВт.

Выбирать котел с меньшей мощностью или с большим ее запасом не рекомендуется, так как и в том и в другом случае возникнут серьезные проблемы. Недостаточная мощность приведет к тому, что агрегат не сможет качественно отапливать помещение, а также постоянно будет работать на пределе своих возможностей, что быстро приведет к его поломке.

Слишком большая мощность будет способствовать перерасходу топлива и снижению КПД.

Обратите внимание! Двухконтурные газовые котлы с закрытым типом топки зависимы от электроснабжения и не смогут полноценно работать в местах, где часто отключают электроэнергию

Нужен ли бойлер?

Обычный двухконтурный газовый котел работает как проточный водонагреватель. Объем производимой горячей воды будет зависеть от мощности агрегата. Но иногда получается так, что требуется обеспечить несколько точек ГВС, и производимого объема нагретой воды не хватает. Это приводит к частому включению-выключению котла, что повышает износ оборудования. В этом случае лучшим выходом является подключение бойлера косвенного нагрева. В нем будет храниться вся нагретая вода. При включении крана ГВС теплая вода будет поступать из бойлера, когда запас будет иссякать, горелка снова включится и нагреет поступающую холодную воду. После закрытия крана система будет еще какое-то время наполнять емкость водой, одновременно подогревая ее. Когда бойлер наполнится, горелка прекратит работу.

К минусам газового котла с дополнительной емкостью относится необходимость обеспечения места для размещения бака. Зато такой вариант продляет срок эксплуатации газового агрегата и удовлетворяет потребность в горячей воде в полном объеме.

Дополнительный функционал

Что касается выбора двухконтурных газовых котлов для квартиры, то он должен обязательно иметь стандартный набор функций безопасности: систему самодиагностики, защиту от перегрева и замерзания, датчики наличия тяги и пламени. Также необходим летний режим, при котором будет работать только система горячего водоснабжения.

Наличие электронного термостата также будет плюсом, он позволит существенно сэкономить топливо. Если запрограммировать определенную температуру в помещении, котел будет постоянно ее поддерживать. Механический же термостат может задать только температуру теплоносителя.

Если Вы хотите подключить к газовому котлу систему «теплый пол», то лучше установить конденсационный агрегат. Он работает эффективнее, чем обычный конфекционный.

При желании можно приобрести агрегат, работающий от смартфона, а также на пульте дистанционного управления. Конечно, чем больше современных функций будет иметь газовый котел, тем выше будет его стоимость.

Обратите внимание! Чтобы продлить жизнь своего газового агрегата и сохранить гарантийное обслуживание, следует установить стабилизатор напряжения.

Виды нагревательного оборудования

Современная индустрия готова предложить домовладельцу самые разнообразные устройства котельного типа для обогрева помещений различной площади и назначения. Одно из оснований классификации котлов – вид топлива, на котором работает прибор:

на природном газе;
на жидком топливе (дизельное топливо, реже – технический мазут);
на твёрдом топливе (от дров и угля до пеллет);
на электричестве (оборудованы тэнами для прогрева теплоносителя).

Из всех перечисленных самыми выгодными остаются газовые котлы. Это связано с достаточно умеренной (по сравнению с другими энергоносителями) ценой на природный газ в среднем по России. Пожалуй, единственное препятствие для выбора устройств, работающих на природном газе, это отсутствие газопроводов в населённых пунктах, где расположены дома, которые необходимо отапливать. Во всех остальных случаях топить газом экономически более целесообразно, чем жидким или твёрдым топливом, а уж тем более электричеством.

На схеме наглядно видны отличия одноконтурного и двухконтурного котлов

В зависимости от спектра исполняемых задач среди котельных систем, использующих газ, выделяют два основных вида:

Одноконтурные – предназначены для отопления помещений. Как видно из названия, они имеют только один теплообменник для нагрева водяной массы.
Двухконтурные – такие системы способны нагревать два условно независимых водяных потока. Это позволяет стать таким котлам универсальными нагревательными устройствами как для обогрева помещений, так и для обеспечения горячего водоснабжения.

В любом жилище есть необходимость в горячей воде. Основная разница между одноконтурными и двухконтурными котлами в том, что во втором случае для этой цели будет достаточно только котла, а в первом для нагрева воды из крана придётся использовать дополнительное оборудование. Это может быть подсоединённый к одноконтурному котлу бойлер косвенного нагрева. От привычного электрического бойлера он отличается отсутствием собственных термоэлементов. Тепло для нагрева воды даёт котёл посредством своего теплоносителя. Помимо достаточно громоздкой конструкции, данная система имеет один существенный недостаток: при остывании воды в баке термостат будет регулярно включать котёл для поддержания нужной температуры, если дом пустует хотя бы полдня, когда члены семьи находятся вне жилища.

Однако наиболее частой является ситуация, когда горячая вода потребляется в умеренных количествах, площадь дома или квартиры невелика, а занимать пространство тепловым оборудованием не хочется. В таких условиях настоящим спасением станет двухконтурный котёл.