Газовые котлы: виды, составляющие и их основные характеристики

Основные элементы газового котла

Газовый котел – это устройство, предназначенное для выработки тепловой энергии посредствам сжигания газового топлива и дальнейшего использования полученной энергии для нагрева теплоносителя. Основными рабочими элементами котла являются:

• Газовая горелка
• Теплообменник
• Дымоход

Газ подается в горелку и, смешиваясь и с кислородом в камере сгорания, воспламеняется, выделяя, выделяя тепловую энергию. Эта энергия тратится на разогрев теплообменника, через который проходит теплоноситель системы отопления. Тепло от теплообменника передается теплоносителю системы отопления. Продукты сгорания газа отводятся из помещения по дымоходу. Эта простейшая схема работы любого газового котла. Тип элемента может отличаться, а конструкция котла может быть дополнена различными элементами и приборами.

Горелка

Горелка — устройство, обеспечивающее стабильное непрерывное сжигание газа для выработки тепла. Основные виды конструкции газовой горелки, используемой в котлах это инжекционная и наддувная.

• Инжекционная горелка является разновидностью атмосферной горелки. Воздух с топливом с ней смешивается естественным путем. В инжекционных горелках воздух смешивается с газом до попадания в корпус горелки и на выходе. Воздух затягивается внутрь горелки мощным потоком газа. Благодаря предварительному смешиванию пламя более стабильное. Горелка такого вида энергонезависимая, бесшумная, компактная. Однако КПД такой горелки ниже, чем у наддувных. и к помещению, где установлен котел с горелкой такого вида, предъявляется ряд требований.
• Наддувная горелка оснащена специальным вентилятором, с помощью которого воздух нагревается в горелку для смешения с газом. Смешивание происходит в оптимальных пропорциях, благодаря чему пламя стабильно и сгорание топлива происходит практически полностью. Горелка такого вида имеет высокий КПД, более экологична и более безопасна, так как не имеет контакта с воздухом помещения. Однако следует учитывать, что она работает достаточно шумно, а так же энергозависима.

Типы горелок:

1. Одноступенчатые. В таких горелках возможность регулировки пламени отсутствует.
2. Двухступенчатые. Эти виды имеют возможность работы в двух режимах: максимальном и пониженном
3. Модулирующие. Способны плавно изменять мощность в зависимости от необходимого количества тепла.

По типу розжига приборы бывают:

• C пьезорозжигом. В газовых котлах с пьезорозжигом первый запуск производится пользователем вручную при помощи специальной кнопки. После этого даже при выключенной основной горелке запальный фитиль горит постоянно. При возникновении перебоя с подачей газа горелку необходимо вновь включить вручную.
• c электророзжигом. В газовых котлах с электрическим розжигом запуск производится автоматически посредством электрической искры. В таких приборах постоянно горящий фитиль отсутствует. После устранения причин перебоев в работе котел включается самостоятельно. Электророзжиг более удобен и позволяет экономить газ ввиду отсутствия необходимости постоянного расхода газа на запальный фитиль. Однако котлы с электророзжигом энергозависимы.

В зависимости от типа камеры сгорания котлы могут быть:

1. С открытой камерой сгорания. Открытая камера сгорания не герметична и имеет контакт с воздухом помещения. В таком случае смешивание газа с кислородом происходит естественным образом. Такая конструкция проста и надежна, а также благодаря отсутствию дополнительных механизмов-бесшумна. Однако при установке котла такой конструкции предъявляются серьезные требования к помещению, где располагается котел. Это должно быть нежилое помещение специального назначения с организованной вентиляцией.
2. С закрытой камерой сгорания. Суть закрытой камеры сгорания заключается в том, что она не имеет контакта с воздухом в помещении, где установлен котел. Кислород, необходимый для горения газа, при помощи турбины принудительно забирается по воздуховоду. Забор может выполняться как с улицы, так и из помещения. Котел с закрытой камерой может быть установлен даже в жилом помещении при условии забора воздуха с улицы или из другого нежилого помещения. Однако такой котел является энергозависимым, поскольку турбина работает от электричества, а работа турбины сопровождается шумом.

Теплообменник

Предназначен для передачи тепла теплоносителю, который проходит через него. Теплообменник может быть выполнен из следующих материалов:

1. Сталь. Имеет хорошую теплопроводимость, однако она может подвергаться коррозийным процессам.
2. Чугун. Более устойчив к коррозии и, соответственно, более долговечен, однако из-за своей большой массы может быть использован только в напольных моделях.
3. Нержавеющая сталь.
4. Медь.
5. Алюминий.

Медный и алюминиевый теплообменники и теплообменник из нержавеющей стали устойчивы к коррозии и имеют небольшой вес, однако стоимость такого материала значительно выше.

Дымоотвод

Дымоотвод котла может быть устроен несколькими способами:

• Вертикальный. Вертикальный дымоход с естественной тягой применяется в газовых котлах с камерой сгорания открытого типа. Продукты сгорания отводятся по вертикальной трубе естественным образом. 
• Раздельный. Раздельный дымоход позволяет отводить продукты горения как за пределы здания, так и в коллективный дымоход. Приток воздуха и отвод дыма могут осуществляться из различных мест. 
• Коаксиальный. Коаксиальный дымоход состоит из двух труб разного диаметра, вставленных одна в другую. Внутренняя труба служит для отвода продуктов горения, а в пространстве между двумя трубами осуществляется подвод кислорода, необходимого для процесса горения. Кроме главных процессов, благодаря такой конструкции дополнительно происходит охлаждение отводящегося дыма и согревание воздуха, поступающего с улицы. Благодаря этому снижается риск возгорания, так как дымоход имеет достаточно безопасную температуру. А также повышается КПД горелки, поскольку воздух с улицы приходит подогретый и нет необходимости тратить энергию на его разогрев.
  Коаксиальный дымоход. может быть:
  -горизонтальный
  — вертикальный (применяются в том случае, когда обустроить вывод канала для отвода дыма через стену невозможно).

Виды газовых котлов

Газовые котлы могут отличаться друг от друга по нескольким параметрам:

• Тип установки
• Количество контуров

Виды котлов по типу установки

По типу установки котлы могут быть:

• Настенные. Настенный котел чаще всего представляет собой мини-котельную. Помимо газовой горелки и теплообменника, в его конструкцию входят все устройства, обеспечивающие функционирование системы отопления-циркуляционный: насос, расширительный бак, система безопасности, автоматика. Такой котел энергозависим. Настенные котлы компактны и проще в установке, однако имеют ограничение по возможной мощности, поэтому подходят для домов, небольших по площади.
• Напольные. Напольный котел — это более мощное устройство, способное обеспечить теплом помещение большей площади. Однако следует учитывать, что большинство напольных моделей выполняют функцию исключительно котла, и все оборудование для системы необходимо приобретать отдельно. Благодаря простоте конструкции напольные котлы энергонезависимы. Это позволяет им надежно работать даже при перебоях электричества.

Виды котлов по конструкции

По конструкции котлы могут быть:

1. Одноконтурные. Предназначены для обеспечения требуемой температуры в системе отопления. Газовая горелка разогревает теплообменник, который, в свою очередь, нагревает проходящий через него теплоноситель. Теплоноситель, проходя по контуру системы отопления, остывает, возвращаясь к газовому котлу. Цикл повторяется. К одноконтурному котлу может быть присоединен водонагреватель косвенного нагрева. Процесс обогрева помещения и нагрева воды в водонагревателе происходит непрерывно. Такие системы идеально подходят для большого дома, где живет много людей, и вероятность возникновения ситуации одновременного включения нескольких точек водоразбора велика. Два отдельных прибора займут больше места, однако увеличат комфорт использования.
2. Двухконтурные. Предназначены не только для обеспечения требуемой температуры теплоносителя системы отопления, но и для нагрева воды горячего водоснабжения. Двухконтурные котлы позволяют экономить пространство ввиду отсутствия необходимости дополнительной установки водонагревателя.

Двухконтурные котлы, в свою очередь, могут быть:

• С двумя теплообменниками. Котлы имеют в своей конструкции два теплообменника: первичный и вторичный. Первичный теплообменник нагревается непосредственно от газовой горелки и повышает температуру теплоносителя, а вторичный теплообменник нагревается от циркулирующего нагретого теплоносителя и служит для повышения температуры водопроводной воды. При отсутствии водопотребления работает только первичный теплообменник, и весь теплоноситель движется в систему отопления. Такие котлы более экономно расходуют энергию благодаря тому, что вода нагревается исключительно в момент водопотребления и нет необходимости поддерживать постоянно температуру определенного объема жидкости. Так, даже на максимальной мощности вода не нагревается до слишком высокой температуры и нет опасности получить ожог. Но следует учитывать, что нагрев не происходит мгновенно, и есть необходимость спуска воды в течении нескольких секунд. 2.
• С одним битермическим теплообменником. В котлах с биотермическим теплообменником нагрев воды происходит постоянно в единственном теплообменнике. Происходит это благодаря особенности его конструкции. Контур горячего водоснабжения проходит внутри контура отопления. Таким образом, теплоноситель, нагреваясь от газовой горелки, передает тепло внутреннему контуру горячего водоснабжения.
  
  Основные преимущества устройства:
  — конструкции таких котлов проще из-за меньшего количества рабочих элементов: отсутствует второй теплообменник и элементы системы, обеспечивающие переключение направления движения теплоносителя;
  — отсутствуют приостановки теплоносителя в системе отопления;
  — при открытии потока в точке водопотребления нет необходимости ожидать прогрева воды.
  

Однако следует учитывать, что при отсутствии потребления воды вода в теплообменнике непрерывно нагревается и имеет высокую температуру. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не получить ожог. Как для котла с двумя теплообменниками, так и для котла с битермическим теплообменником следует учитывать, что при одновременном включении нескольких точек водопотребления возможно снижение температуры воды, а при высокой жесткости воды в трубах будут появляться известковые отложения, уменьшающие сечение трубы, что снизит поток воды и может вывести теплообменник из строя.

Двухконтурные котлы первого и второго вида более компактны и хорошо подходят для небольших помещений с малым числом точек водоразбора. Для большого помещения лучше подойдет одноконтурный котел в сочетании с водонагревателем.

3. С встроенным бойлером. Котлы со встроенным бойлером по принципу работы схожи с одноконтурным котлом в сочетании с водонагревателем косвенного нагрева. Теплоноситель, нагреваемый в единственном теплообменнике, частично отправляется в систему отопления, частично-во — встроенный водонагреватель, наполненный водой. Конструкция получается более компактной по сравнению с двумя отдельными устройствами. Время нагрева по сравнению с двухконтурным котлом с двумя теплообменниками минимизируется.
   Такой прибор одновременно может обеспечить горячей водой несколько точек водопотребления. Однако объем встроенных косвенных водонагревателей невелик и способен справиться только с непродолжительным периодом водопотребления, после чего требуется время на нагрев воды.