Одноконтурный газовый котел отопления - принцип работы и классификация

Котел газовый стационарный

Если для городского жителя, проживающего в многоэтажном доме, проблемы отопления ассоциируются лишь с оплатой услуг по предоставлению тепла, то для владельца частного дома в первую очередь необходимо решить, какой установить газовый котел — одноконтурный напольный или двухконтурный настенный. Существуют и другие варианты обогрева частного дома, но на сегодняшний день газ — самый дешевый источник энергии во многих регионах нашей страны.

Принцип работы газовых устройств

Обогрев дома производится за счет нагревания воды в теплообменнике котла, откуда она перетекает в систему труб и радиаторов. Отдав тепло окружающему воздуху, теплоноситель (вода или антифриз) возвращается обратно в теплообменник, где снова подогревается до определённой температуры. Нагревание осуществляется пламенем в результате сгорания газа в горелке.

Теплоноситель может двигаться естественным путем за счет разности давления между горячей и холодной жидкостью или принудительным методом с помощью циркуляционных насосов.

Разные модели газовых котлов могут иметь встроенное оборудование для одновременного нагрева теплоносителя и воды для бытовых нужд. Для отопления дома используют газовые устройства с одним контуром. Для получения еще и горячей воды котел имеет в своей конструкции два контура.

Классификация газовых устройств

Котлы подразделяют по следующим признакам:

• по месту установки — напольные и настенные
• по типу горелки — атмосферная или наддувная (турбинного типа)
• по материалу теплообменника — чугунные или стальные
• по способу движения теплоносителя — естественное или принудительное
• по способу отведения продуктов сгорания — естественная тяга или принудительная
• по типу камеры сгорания — открытая или закрытая
• по наличию или отсутствию автоматических датчиков контроля и безопасности

По месту установки

Напольные агрегаты — это мощные устройства, способные обогревать площади до 1000 квадратных метров и более. В отличие от настенных, они требуют от домовладельца специального помещения с оборудованным дымоходом, вентиляцией и отдельным выходом шириной не менее 0,8 м.

Если дымоход выводится через перекрытие на кровлю здания, то его высота должна быть выше уровня конька, как минимум, на полметра. Именно в напольных котлах используют теплообменники из чугуна, что самым положительным образом влияет на срок эксплуатации такого отопительного оборудования.

По материалу для теплообменника

Для изготовления теплообменника — главного элемента в газовом котле — используют сталь, чугун или медь. Каждый из этих материалов имеет свои достоинства и недостатки.

Сталь больше подвержена процессам коррозии. Толщина стенок теплообменника, выполненного из стали, невелика, поэтому они быстрее приходят в негодность в результате прогорания.

Срок эксплуатации стального котла составляет не более 20 лет, в то время как чугунный функционирует более 50 лет.

Газовый чугунный одноконтурный котёл

В чугунном теплообменнике отдельные детали взаимозаменяемы, что служит явным преимуществом по отношению к стальному. Кроме того, чугун изначально устойчив к коррозии.

В современных газовых котлах используется новая модификация материала — серый чугун, обладающий лучшими качествами по пластичности и стойкости к коррозии.

Однако, несмотря на достаточно значимые преимущества чугунных котлов, у них есть и недостатки:

• Высокий вес, что затрудняет монтаж.
• Хрупкость — во время монтажа или транспортировки от сильного удара в материале могут появиться микротрещины, которые впоследствии снизят срок его службы или приведут к аварии.
• В чугунных теплообменниках нельзя допускать резкого перепада температуры теплоносителя, поскольку это приводит к растрескиванию материала.
• Вода, используемая в качестве теплоносителя, не должна быть жесткой. От этого образуется накипь на внутренних стенках теплообменника, приводящая к растрескиванию чугуна.
• Преимуществом, которое можно рассматривать и как недостаток, является то, что чугунный одноконтурный газовый котел отопления обладает большой тепловой инерционностью.

При отключенном отоплении еще долго будет сохраняться тепло в трубах и радиаторах, потому что теплоноситель в чугунном теплообменнике остывает не быстро. Это затрудняет регулирование теплового режима в помещении, когда автоматика отключает газовый котел при достижении определенной температуры, но теплоноситель продолжает оставаться горячим еще долгое время.

Теплообменники еще изготавливают из нержавеющей стали. Коррозия здесь не будет так быстро поражать стенки агрегата. Но толщина материала такова, что он будет легко прогорать. Поэтому газовое устройство не сможет функционировать на протяжении десятков лет.

В современных газовых устройствах теплообменники изготавливают из стали с различными добавками. Это повышает их стойкость и к процессам коррозии, и к температурному воздействию. Кроме того, сейчас появились модели, в которых образованный при сгорании газа конденсат преобразуется в тепловую энергию, что также оказывает положительное действие на длительность эксплуатации котла.

По типу горелки

Газовый котел с атмосферной горелкой SLIM HP

Этот необходимый элемент газового агрегата условно подразделяют на два вида — атмосферную и наддувную горелку, иногда называемую турбинированной, навесной, или вентиляторной.

Самая простая по конструкции и обслуживанию — атмосферная горелка. Она, как правило, идет в комплекте с котлом, и её стоимость уже включена в цену газового оборудования. Принцип работы данной горелки состоит в том, что она использует воздух, которое находящийся в помещении. К недостаткам такого устройства относится то, что при снижении или повышении давления в газопроводах увеличивается или уменьшается высота пламени, что может привести к прогоранию теплообменника или самой горелки.

Можно, конечно, регулировать ее под определенное давление. Но для этого потребуется вызвать специалиста, что не всегда реально на практике. Ведь давление в газопроводах не регламентируется и не нормируется. Поэтому в тех регионах, где давление газа в магистральном газопроводе далеко от идеала, лучше воспользоваться котлами с наддувными горелками.

Наддувные устройства не входят в комплектацию газового оборудования и приобретаются отдельно. При их применении котел может работать на различных видах топлива:

• газообразном — природном газе
• сжиженном — баллонном
• жидком — мазут, солярка
• твердом — дрова, уголь, пеллеты

Данный тип горелок работает с помощью встроенного вентилятора, поэтому всего есть некоторый шум. Их преимущество заключается в том, что они справляются с перепадами давления в газопроводе. И атмосферные, и надувные горелки могут иметь функцию модуляции пламени и быть одно- или двухступенчатыми. Модуляция пламени подразумевает, что горелка автоматически регулирует мощность горения газа в зависимости от температуры теплоносителя в теплообменнике.

В одноступенчатой горелке пламя не регулируется автоматически — оно может либо гореть, либо не гореть. Двухступенчатая горелка дает возможность регулировать мощность пламени в автоматическом режиме, что значительно сокращает расход газа и повышает производительность газового устройства. Кроме того, при этом увеличивается время между включением и отключением горелки, что также положительным образом влияет на длительность её эксплуатации.

Схема движения теплоносителя

От того, каким образом движется теплоносителя, зависит и выбор газового котла. Различают две схемы — естественную и принудительную.

Подключение настенного газового котла

Естественное движение осуществляется за счет разности давления в трубопроводе, создаваемого холодной и горячей жидкостью. Теплоноситель при нагревании расширяется, и его масса становится меньше. Холодная вода, будучи более тяжелой, выталкивает теплую, которая поступает в трубопровод и радиаторы. При этом излишки горячей воды и кислород, который неизменно присутствует в воде, переходят в расширительный бачок.

Этот необходимый элемент отопления обычно устанавливают при естественном движении теплоносителя на чердаке дома. Такая схема отопления называется открытой. В ней расширительный бачок не закрыт герметично, так как требуется постоянный контроль над состоянием и уровнем теплоносителя.

Это вносит негативные моменты в работу системы отопления. Открытый бачок обеспечивает свободный доступ кислорода к теплоносителю, что ускоряет процессы коррозии в металлических частях газового агрегата, трубах и радиаторах.

Кроме того, недостаток такой схемы состоит в том, что невозможно обогревать дома с большой площадью. Протяженность трубопровода при естественном движении воды не превышает 30-40 метров по горизонтали. Об отоплении двухэтажного дома речь не идет вообще.

Но у этой схемы есть и преимущество — ее независимость от наличия электроэнергии. Ведь теплоноситель движется по системе отопления естественным образом — на основании законов физики и за счет уклона труб.

Одноконтурные котлы отопления, используемые в схемах с принудительным движением теплоносителя, оборудованы циркуляционным насосом. Именно это устройство позволяет теплоносителю циркулировать по трубам и радиаторам с нужной скоростью.

Однако такая схема отопления полностью зависит от наличия постоянного электропитания. При этом расширительный бачок герметично закрыт и может устанавливаться непосредственно рядом с отопительным агрегатом. В отличие от бачка открытого типа, здесь не требуется утепление агрегата для защиты от перемерзания в нем теплоносителя.

По способу отведения продуктов сгорания

Котёл напольный газовый Protherm

По этому принципу котлы разделяются на устройства с естественной или принудительной тягой. В первых обязателен монтаж дымоходной трубы. Во вторых отведение продуктов сгорания происходит принудительным способом — благодаря встроенному в отводящую трубу вентилятору.

Газовые котлы, работающие на естественной тяге, называют еще устройствами с открытой камерой сгорания. Их недостаток заключается в том, что из помещения постоянно забирается кислород, необходимый для нормального горения газа. За счет этого создается сквозняк на уровне пола, что не совсем комфортно для людей. Да и недостаток кислорода тоже не оказывает положительного влияния на здоровье тех, кто находится в одном помещении с отопительным агрегатом.

Современные газовые агрегаты оборудованы дымоходом нового поколения — коаксиальным. Их еще называют газовыми котлами с закрытой камерой сгорания.

Здесь продукты сгорания отводятся через устройство, называемое «труба в трубе». По сути, это две трубы разных диаметров, вставленных одна в другую. Через трубу меньшего диаметра удаляются продукты сгорания газа. А в пространство, образованное за счет разности диаметров, поступает свежий воздух с улицы, что необходимо для поддержания горения пламени.

Преимущества такого дымохода очевидны:

• из помещения не забирается кислород, нужный для людей
• не требуется возводить громоздкую конструкцию дымоходной трубы, так как коаксиальный дымоход можно устраивать непосредственно в наружной стене, расположенной рядом с газовым оборудованием
• такой дымоход может быть горизонтальным, наклонным или вертикальным, что позволяет устанавливать его в любом месте помещения

Такие котлы считаются наиболее экономичными, хотя их стоимость значительно превосходит обычные устройства.

Энергозависимость газового напольного котла

Системы резервного электропитания

Многие модели современных котлов имеют в своей комплектации различные автоматические датчики слежения за безопасностью работы, термостаты, поддерживающие нужную температуру в помещении и регулирующие подачу топлива в котел, циркуляционные насосы и вентиляторы. И все они работают при условии постоянного электропитания.

Кроме ИБП, в качестве резервного источника электроэнергии можно использовать другие устройства, например, дизельные или бензиновые генераторы. Однако их применение связано с шумом и выделением выхлопных газов. Поэтому придется выделять отдельное помещение и протягивать электропроводку к котлу отопления.

Использование автомобильных аккумуляторов нецелесообразно, поскольку они дают количество энергии, недостаточное для работы газового агрегата в течение даже непродолжительного времени.

Заключение

Напольные газовые котлы — хороший вариант для отопления загородного дома большой площади. Однако при их выборе необходимо учитывать многие факторы — наличие постоянного электроснабжения, возможность или невозможность устройства дымоходной трубы, удаленность от магистрального газопровода. Выбор системы отопления, а вместе с ней и отопительного агрегата, должен происходить еще на стадии проектирования здания. А монтаж газового оборудования осуществляться силами специалистов, которые имеют право на проведение данных работ, подтвержденное лицензией.