Схема системы отопления на газу
В схему отопительной системы частного домовладения, работающей на газу, обязательно входит котёл, батареи, бачок расширителя, циркуляционный насос и соединительные трубы. Нагретый котлом теплоноситель циркулирует по трубам
и радиаторам, отдавая своё тепло в окружающую среду и снова возвращаясь в главный отопительный узел. Перемещение воды обычно обеспечивается принудительным способом за счёт нагнетаемого насосом давления.
Для увеличения эффективности водяного газового отопления дома его схема может дополняться запорной арматурой, кранами Маевского, температурным датчиком и другими элементами. Расширительный бачок – неотъемлемая составляющая любой отопительной системы, как с принудительной, так и естественной циркуляцией.
Схема газового отопления с естественной циркуляцией воды обусловлена особенностью монтажа трубопровода под необходимым углом, а также использования труб с большим диаметром и установки расширительного бачка в самой высшей точке системы. При этом схема разводки отопления
может выполняться двумя способами:
- Лучевым способом, который обладает простотой проведения ремонтных работ, а также высокой эффективностью. Но придётся потратиться на трубы из-за больших размеров трубопровода.
- Тройниковый метод немного дешевле, что обусловлено меньшим количеством труб. Но выполнить регулировку отдельных элементов отопления не получится, так как это просто не предусмотрено схемой.
Если предусмотрено подключение системы отопления непосредственно к центральному газопроводу, то человеческое вмешательство в её работу будет ограниченно изменением параметров температуры.
Принцип работы
Принцип работы газового котла отопления довольно прост. По обратному трубопроводу из отопительной внутридомовой сети остывшая вода циркуляционным насосом подается на вход теплообменника контура отопления.
При низкой температуре теплоносителя открывается электромеханический клапан, подающий топливо на форсунку. Запальник, поджигает газ и начинается процесс горения. Котел постоянно работает на контур отопления.
Контур ГВС начинает функционировать при открытии крана на смесителе. Такая тепловая схема работы котла в летнее время делает его похожим на работу обычной газовой колонки.
Как работает конденсационный котел
Наименование «конденсационные», котлоагрегаты приобрели ввиду того, что в них реализована технология получение дополнительной тепловой энергии при модификации агрегатного состояния конденсата из пара, находящегося в уходящих газах.
Принцип действия конденсационного котла
В ходе горения природного газа в конденсационном газовом котле создается водяной пар, который в традиционных агрегатах испаряется, и выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу.
Температура с которой совершается преобразование конденсата, называется точкой росы +55 С, а технологический процесс конденсацией. Эта температура соответствует параметрам обратной сетевой воды, поступающей в котел из системы отопления. Если она будет больше +60 С, то конденсатный котел, будет работать, как традиционное устройство с низким КПД.
Кроме того конденсат — создает весьма агрессивную среду, с содержанием кислот. Поэтому для его сбора и отвода потребуется специальная система нейтрализации, которую жидкость должна пройти, перед тем, как ее можно будет сбросить в городскую канализацию.
Конденсационный котел. Источник фото: allbuildingtips.com
В целом конвекционный газовый котел дорогостоящее устройство, однако, экономия топлива до 20 %, позволяют окупить его в течение пяти лет.
Принцип работы двухконтурного газового котла
Принцип деятельности двухконтурного котлоагрегата рассчитан на 2 тепловых режима:
- отопление;
- ГВС.
В отопительном режиме работа котла практически не отличается от однокотурного котла. Запуск горелки сопрягается с довольно продолжительным пусковым периодом, для того чтобы увеличить температуру в отопительном контуре до рабочих показателей. При достижении основного режима, приток топлива на горелку останавливается.
Температурный датчик внутреннего воздуха, позволяет автоматически регулировать температурный режим и подает сигнал на открытие газа при снижении допустимого уровня.
Современные двухконтурные котлы Бакси, кроме внутреннего температурного датчика оборудуются особенной погодозависимой автоматической системой, которая регулирует работу котла по температуре наружного воздуха за окном здания.
Горелка увеличивает температуру греющей воды, циркуляцию которой по трубопроводам системы отопления обеспечивает циркуляционный электронасос. Встроенный в систему трехходовой клапан переключает движение теплоносителя по отопительному контуру или в систему ГВС.
Сегодняшние нагревательные двухконтурные котлы оборудованы автоматическими системами регулирования и безопасности. Датчики по пламени и тяге в аварийных ситуациях способны перекрыть подачу газа на котел через электромагнитный клапан, тем самым не допустив созданию повышенной концентрации газа, в помещении котельной.
Этот механизм не только перекрывает подачу газа, но и сообщит окружающим об опасности, с использованием звуковой и световой сигнализации, а также запустит вытяжную вентиляцию, чтобы уменьшить содержания метана и угарного газа в воздухе.
Конструкция двухконтурного прибора
Устройство двухконтурного газового котла (рис. 4) заключается в трех основных узлах, которые есть во всех видах прибора:
Также неизменной частью газового отопительного агрегата является корпус со слоем теплоизоляции.
Рис. 4 Конструкция двухконтурного газового котла
Газовая горелка – это конструкция с перфорацией вдоль всего корпуса, а внутри находятся форсунки. Форсунки подают и распределяют газ, для равномерного пламени. Горелка может быть нескольких видов:
- Одноступенчатая – эта горелка устроена, так что ее нельзя регулировать, она работает в одном режиме;
- Двухступенчатая – это устройство имеет 2 позиции регулировки мощности;
- Модулированная – мощность такой горелки можно регулировать, за счет этого котлы экономнее расходуют топливо.
Теплообменник. В двухконтурных газовых приборах есть 2 теплообменника:
- Первичный – в нем нагревается теплоноситель для отопительного контура. Изготавливается из стали или чугуна;
- Вторичный – это теплообменник, в котором нагревается вода для контура горячего водоснабжения. На него обычно влияет температура несколько меньше чем на первичный, поэтому он может быть изготовленным из таких материалов как медь, нержавеющая сталь и т.д.
Рис. 5 Первичный теплообменник для двухконтурного газового прибора
Автоматика – это узел, который управляет работой газового устройства. Он включает электронную схему и систему датчиков. Датчики подают показания работы двухконтурного котла в электронную схему, которая задает режим функционирования либо же отключает прибор.
Циркуляционный насос – это устройство нужно для системы отопления с принудительной циркуляцией. Это комплектующая деталь для энергозависимой системы. Такой насос обеспечивает нужный показатель давления.
Система отведения продуктов горения может быть с:
- естественной тягой. В этом случае продукты горения выводятся в дымоходную трубу, которая должна возвышаться над крышей минимум на 1 метр;
- принудительной тягой. Котлы с такой системой имеют в конструкции вентилятор для вывода продуктов горения в коаксиальный дымоход (труба в трубе). Такие котлы называют турбированными.
Расширительный бак. Когда теплоноситель нагревается до высокой температуры, то он расширяется, и его излишки временно попадают в расширительный бак. Объем бака может быть разным, это зависит от объема теплоносителя в системе и мощности котла.
Камера сгорания выглядит как емкость из металла с теплоизоляцией. Именно над ней находится первичный теплообменник, а на ее дне расположена горелка. Камера сгорания газового устройства может быть:
Газовый двухконтурный прибор с открытой камерой – это устройство, которое может быть энергонезависимым, так как воздух для горения он берет прямо из помещения, в котором установлен. Рекомендуется устанавливать такие агрегаты в отдельно отведенных помещениях – котельных. Они должны быть устроены по всем правилам, а именно иметь хорошую вентиляцию и окно. Если двухконтурному котлу с открытой камерой горения не хватает воздуха, он будет выделять углекислый газ.
Газовый двухконтурный прибор с закрытой камерой – это устройство, которое воздух для горения берет с улицы через коаксиальный дымоход. Принцип коаксиальной системы отведения газов заключается в ее особенной конструкции – «труба в трубе» (рис. 6). То есть труба с меньшим диаметром находится в трубе большего диаметра. Через маленькую трубу выходят продукты горения, а через большую происходит забор воздуха в газовый котел. Преимуществом коаксиального дымохода является то, что его можно устанавливать как горизонтально, так и вертикально.
Рис. 6 Труба для коаксиального дымохода (труба в трубе)
Принцип действия газовых котлов
Все существующие модели можно разделить на две основные группы:
Конвекционные котлы обладают более простой конструкцией и невысокой стоимостью. Встретить такие модели можно повсеместно. Нагрев теплоносителя происходит исключительно за счет воздействия открытого пламени горелки. При этом большая часть тепловой энергии передается на теплообменник, но некоторая (иногда достаточно значительная) ее часть теряется вместе с отводимыми продуктами сгорания газа. Самый главный недостаток, не используется скрытая энергия водяных паров, входящих в состав удаляемого дыма.
Конвекционный котел Gaz 6000 W
К преимуществам таких моделей стоит отнести достаточно простую конструкцию, возможность отведения продуктов сгорания за счет естественной тяги (при наличии соответствующих требованиям дымоходов).
Вторая группа — это конвекционные газовые котлы. Их особенность заключается в следующем — конвекционное оборудование не может использовать энергию удаляемого с дымом водяного пара. Именно этот недостаток и позволяет устранить конденсационная схема газового котла.
Газовый котел Bosch Gaz 3000 W ZW 24-2KE
Суть работы таких устройств — продукты горения, имеющие достаточно высокую температуру, проходят через специальный теплообменник, в который поступает вода из обратки системы отопления. При условии, что температура такого теплоносителя ниже точки росы для воды (около 40 градусов), на внешних стенках теплообменника начинает конденсироваться пар. При этом высвобождается достаточно большое количество тепловой энергии (энергия конденсации), которая и обеспечивает предварительный нагрев теплоносителя.
Но существуют и некоторые негативные моменты, характеризующие конденсационную технику:
Для работы в конденсационном режиме необходимо обеспечить температуру обратки не более 30-35 градусов. Поэтому такие агрегаты в основном применяются для низкотемпературных (не более 50 градусов) систем отопления. Так же котлы данного типа можно использовать в системах с большой теплоотдачей, например, в системах теплого водяного пола. Достаточно хорошо зарекомендовали себя котлы, в которых конденсационный теплообменник используется для обеспечения горячего водоснабжения.
Техническое обслуживание и настройку оптимального режима работы котла может выполнить только грамотный специалист. В регионах, мастеров, способных разобраться в конденсационных котлах, не слишком много. Поэтому обслуживание устройства может обойтись достаточно дорого.
Кроме того, сама стоимость оборудования данного класса высока, отнести такую технику к бюджетному варианту не удастся даже при большом желании.
Но разве стоит отказываться из-за таких недостатков от возможности сэкономить более 30% энергоносителя. Именно такая экономия и небольшой срок окупаемости конденсационных котлов и делает их приобретение целесообразным с экономической точки зрения.
Котлы с открытой и закрытой камерой сгорания
Такие котлы существенно различаются своими техническими возможностями, при этом условия их применения так же отличаются.
Атмосферные котлы оснащены камерой сгорания открытого типа. Воздух, необходимый для сгорания газа поступает в камеру непосредственно из помещения. Поэтому при выборе таких котлов необходимо строго контролировать соблюдение нормативных требований воздухообмена в помещении. В комнате должна действовать эффективная система вентиляции, кроме того, отвод продуктов горения в режиме естественной тяги возможен только при устройстве высоких дымоходов (отвод дыма выше уровня кровли здания).
Настенный газовый котел Logamax U054-24K атмосферный двухконтурный
К достоинствам таких котлов относят достаточно приемлемую стоимость, простоту конструкции. Но стоит учитывать то, что КПД таких агрегатов чаще всего не слишком высок (по сравнению с более совершенными моделями).
Турбированный настенный двухконтурный котел оснащается камерой сгорания закрытого типа. Такие агрегаты подключаются в основном к коаксиальным дымоходам, обеспечивающим не только отвод продуктов горения, но и подачу свежего воздуха в камеру сгорания с улицы. Для этого в конструкцию котла встраивается электровентилятор небольшой мощности.
Газовый котел FERROLI DOMIproject F24 настенный двухконтурный турбированный
Основное преимущество турбированного котла заключается в повышенной производительности, при этом КПД устройства достигает 90-95%. Благодаря этому появляется возможность сократить расход топлива. Но стоит учитывать то, что стоимость таких котлов достаточно высока.
Профилактические работы
Чтобы котел прослужил как можно больший эксплуатационный срок, необходимо придерживаться некоторых предписаний:
- для уменьшения загрязнения теплообменника на входе холодной воды в котел необходимо установить механический фильтр;
(См. также: Критерии выбора газового отопительного котла)
чтобы уменьшить процесс образования накипи на стенках теплообменника, рекомендуется не допускать нагрев воды выше, чем 50 градусов;
рекомендуется проводить профилактическую чистку перед сезоном отопления. Не рекомендуется проводить ее самостоятельно. Каждая модель двух контурных котлов имеет свои нюансы, разобраться в которых может специалист, прошедший специальную подготовку.
Естественная и принудительная тяга
Камера сгорания может быть открытой и закрытой. Первая оснащается обычной атмосферной горелкой, воздух к которой поступает прямо из комнаты, а дым уходит через классический каминный/печной дымоход.
У второго типа воздух поступает, а дым отводится по одной и той же коаксиальной трубе, а нагнетается воздушная масса за счет встроенного вентилятора.
Закрытые модели стоят дороже, но их КПД выше: во-первых, уличный воздух по пути успевает нагреться от горячей стенки, за которой движется на улицу дым, во-вторых – часть тепла при нагреве не уходит в комнату, вся энергия расходуется на нагрев теплоносителя.
Еще одно достоинство закрытой топки: монтаж коаксиального дымохода существенно проще, чем устройство стандартного и проход его через кровлю.
Но приобретение открытой модели может быть оправдано, если стандартная печная труба уже существует.
Принцип работы оборудования
Газовое автономное отопление в многоквартирном доме работает от котла, установленного в квартире. Для подачи газа включается электронный или пьезорозжиг. Высекаемая искра поджигает запальник, который горит, пока не отключат устройство.
Подавать газ в район горелки, когда не включён запальник, нельзя из-за вероятности взрыва. Запальник приводит в действие главную горелку, греющую теплоноситель до заданной температуры.
По достижении нужных показателей горелка автоматически отключается. Стоит температуре теплоносителя опуститься ниже определённой отметки, срабатывает термический датчик и возобновляется газовая подача.
Как устроены газовые котлы
Основные узлы газового котла
Принципиальная схема устройства газового котла отопления, практически, идентичная для большинства модификаций. Это значит, что главные блоки, из которых собираются котлы и принцип работы газового котла отопления у них одинаковые:
- Газогорелочное устройство, выполнено в виде перфорированной прямоугольной конструкции. Внутри которой расположена форсунка. Через нее поступает газовое топливо для сжигания в топочной камере. Эффективность горения обеспечивается благодаря равномерному распределению топлива по всей поверхности горения.
- Теплообменный аппарат – стальной короб с развитой трубной поверхностью нагрева. При сгорании газа, выделяющееся тепло нагревает стенки теплообменника, по внутреннему контуру которого протекает греющий теплоноситель. От соприкосновения с горячими поверхностями, бойлер нагревает воду, которая позже отдает свое тепло в отопительной системе. В одноконтурных котлах размещен один теплообменный аппарат, для контура отопления. В двухконтурном — два, в том числе теплообменник ГВС.
- Циркуляционный насос служит для принудительного движения греющей воды в контуре отопления. Устройство присутствует только в моделях котлов с принудительной циркуляцией.
- Расширительный бачок — защитное устройство, сбрасывающее лишний теплоноситель, который образуется во время нагрева контура отопления.
- Дымоходы и комплектующие. Требования к дымоходам для газовых котлов определены правилами СНИП. В котлах атмосферного открытого типа, они подключаются к дымоходам, работающим с естественной тягой.
Наличие вспомогательных узлов в котле, отличает его от газовой колонки. Устройство напольного газового котла отличается от настенного, более мощными габаритами и весом, в связи с тем, что в их конструкцию обычно входит накопительная емкость для горячей воды.
Блок автоматики управления и защиты, предназначен для регулирования режимами котла в зависимости от температуры внутреннего/наружного воздуха и защиты агрегата, при создании аварийных ситуаций.
Например, высокое давление газа или теплоносителя, отрыв газового факела, утечка воды, высокая температура греющего контура отопления или ГВС. Ее работа основывается на использовании первичных датчиков — термопары газового котла и работы трехходового клапана.
Двухконтурный котел
Двухконтурный газовый агрегат отличается от одноконтурного котла тем, в его конструкции размещен не один теплообменник для отопления, а два — первичный и вторичный.
Принцип действия двухконтурного котла
Первый размещен непосредственно в зоне сгорания газа. Его цель состоит в подогреве отопительного теплоносителя. Вторичный выполняет работу по нагреву горячей воды.
Необходимо обозначить, что функционировать синхронно в 2-х режимах двухконтурный газовый котел не имеет возможности. Это объясняет присутствие в его системе трехходового клапана, который при открытии крана горячей воды на смесителе отправляет теплоноситель в контур ГВС.
Устройство газовой горелки для котла
Горелочное устройство газового котлоагрегата классифицируется по следующим типам:
- Одноуровневая, способна работать только в двух вариантах — Стоп/Пуск. Несмотря на низкую рентабельность и пониженный ресурс использования, обладают популярностью из-за несложной конструкции и низкой цены.
- Двухуровневая, обеспечивает работу котла на двух режимах — 50/100 %. Ее достоинства ощущаются в переходной отопительный период, поскольку для обогрева жилья нет нужды использовать устройство на всю мощность.
- Модулируемая — умная система регулировки режимами котлоагрегата, которая способна самостоятельно выполнять настройку работы в диапазоне 20-100 %. Такая система обеспечивает эффективную и продолжительную работу котла. При этом его цена на порядок выше обычных отопительных аналогов с одно и двухуровневыми горелочными устройствами.
Кроме того горелки подразделяются на установки открытого и закрытого типа. При первом варианте воздух, нужный для процесса горения газа, прибывает непосредственно из комнаты, в которой располагается котлоагрегат. Воздух для закрытой топки поступает через коаксиальный дымоход с применением вентилятора для его забора из атмосферы.
В какой сфере можно использовать газовый котёл?
Газовую отопительную систему, помимо непосредственного создания комфортного микроклимата в частном доме, используют в качестве нагревателя воды в бассейне, подогрева полов, и обогрева теплиц. Такому теплоснабжению всё чаще отдают предпочтение счастливые владельцы загородных коттеджей и дачных домиков.
Отопление дома с помощью газового котла намного эффективнее
, чем использование твердотопливного или электрического аналога, которые являются основными конкурентами газа. Если нужно отапливать частный дом в деревне, то использование электрического отопления нерентабельно, так как старая энергосистема может не выдержать повышенных нагрузок.
Изношенное до невозможности оборудование приводит к перегрузке центрального трансформатора на подстанции и как следствие выключения электричества во всей деревне. При этом стоимость энергоносителя, используемого, для отопления дома будет на порядок выше, чем работа системы на газу.
Для хранения твёрдых топливных ресурсов необходимы особые условия и как следствие наличие подсобного помещения. Поэтому только газовая отопительная система может избавить домовладельца от уймы мелких неприятностей.
Автоматика газового котла
В бюджетных комплектациях котлов функции управления горелкой выполняет автоматический газовый клапан, совмещенный в один блок с термостатом. Используется более простой принцип действия терморегулятора газового котла, при котором привод газового клапана связан со штоком термостата. Шток перемещается под воздействием термопары, соединенной с ним капиллярной трубкой. Движение штока ограничивается рукояткой, которой на котле устанавливают желаемую температуру.
Термопары бывают двух видов. Первая использует принцип расширяющейся жидкости, помещенной в замкнутое прострaнcтво корпуса. При нагреве термопары жидкость начинает расширяться и через капиллярную трубку воздействовать на шток терморегулятора. Другой принцип действия термопары газовых котлов основан на следующем явлении: если нагревать стык двух разных металлов, то на проводах, припаянных к этим металлам, возникает небольшое напряжение, до 50 мВ. В этом случае привод газового клапана оборудован электромагнитом, который отключается при остывании термопары и перекрывает газ. Схема автоматического клапана показана на рисунке.
Схема автоматического клапана
При розжиге с помощью пьезоэлектрического элемента принцип работы автоматики газового котла таков:
- Регулировочное колесо нажимается рукой, при этом на запальник подается газ.
- Другой рукой нажимается кнопка пьезорозжига, на запальнике проскакивает искра и он воспламеняется.
- Колесо удерживается в течение 10—30 сек. Это нужно чтоб термопара нагрелась и зафиксировала газовый клапан в открытом положении.
- Колесо отпускают и поворачивают в необходимое положение. На главную горелку подается газ и она поджигается от запальника.
- При внезапном отключении газа газогорелочное устройство и запальник затухают. Требуется несколько секунд, чтобы остыла термопара и отпустила привод газового клапана, который тут же перекроет газ.
Это самая простая автоматика безопасности, не требующая подключения к электросети. Однако она инерционна, то есть, для ее сpaбатывания нужно время для нагрева или остывания термопары. Тем не менее, в соответствии с нормативными документами, эта автоматика должна стоять на каждом котле, поскольку она надежна и не требует электричества. Лишены инерции электронные элементы и датчики, управляемые контроллером, но все равно они могут использоваться только совместно с базовой автоматикой.
Принцип работы
Такие котлы – наиболее интересный и бюджетный вариант отопления дома, так как газ – это один из самых дешевых видов топлива. Даже если сравнивать расходы, которые несет на себе дом, в котором расположено много квартир, то в том случае, когда он подключен к газовой магистрали, экономическая статья расходов окажется гораздо ниже, чем там, где все основано на питании от электрических сетей.
Переезжая на постоянное место жительства за город, и подключая к своей системе отопления газ, люди значительно экономят, так как оплачивают, вместо мифических коммунальных услуг, реальную цену за наличие топлива. При этом хозяева могут сами регулировать продолжительность пользования топливом, то есть включать и отключать прибор по мере надобности. Потому что принцип работы такой установки, как газовый двухконтурный котел для отопления частного дома, состоит в следующем:
Двухконтурная газовая установка, если она устанавливается в настенном варианте, то не очень важно, где будет расположена. Но если используется напольный вариант, то понадобится отдельная котельная
Но есть два важных момента. Во-первых, должна быть возможность подключения котла к магистральному газу, во-вторых, необходимо смонтировать систему дымоходов, по которым продукты горения, такие как дым и угарный газ, будут беспрепятственно выходить наружу.
Также к котлу должен быть подведен тепловой контур, по которому станет циркулировать теплоноситель (вода или антифриз); такие трубы обычно помечают синими стрелками в том направлении, куда идет циркуляция жидкости.
Раздача горячей воды происходит следующим образом в ванную комнату или душевую кабину; И после этого контур замыкается. То есть такие помещения должны стоять друг за другом, первоочередность здесь не важна.
на кухонные нужды;
и в иные места, куда также необходимо подвести воду.
Насос, который помогает теплоносителю циркулировать, в большинстве случаев конструктивно расположен внутри тепловой установки. Он задает движение подогретой жидкости внутри контура.
Тип объектов, которые накапливают тепло, может разделяться в зависимости от самой модели агрегата котла. Иногда используются следующие виды батарей:
радиаторы обычного типа;
теплый водяной пол;
какие-либо конвекторы;
а также допустимо подключение дополнительных элементов, таких как полотенцесушилка.
То есть из этой схемы становится понятно, что к газовому котлу двухконтурному, не зависимо от его типа, подключается около пяти разных труб:
- Магистральный газ.
- Контур, на который подается разогретый теплоноситель, далее следующий по всем отопительным точкам.
- Обратка.
- Водопроводная вода, а точнее – обеспечение входа для нее. Выходная труба, по которой горячая вода идет до распределительного узла и далее направляется по водозаборным точкам, обеспечивающим возможность получения горячей воды для разнообразных нужд.
Что касается выбора теплоносителя, то здесь необходимо рассмотреть рекомендации производителя. Потому что в двухконтурном агрегате допустимо использование разных теплоносителей, но все зависит от типа котла, ведь, например, в чугунном котле антифриз использовать можно, а в других он нежелателен.
