Двухконтурный газовый котел: принцип работы, особенности

Газовый котел — это сложная саморегулирующаяся система, которая преобразует энергию сгоревших газов в полезное тепло. Именно от его работы зависит комфортный температурный режим во всем доме.

Устройство и принцип работы конденсационных котлов

По конструкции конденсационный котел (КК) в значительной мере напоминает принцип работы конвекционного агрегата с закрытой камерой сгорания.

Отличие только в том, что он дополнительно укомплектовывается вторичным теплообменным аппаратом и блоком рекуперации.

Конденсационные котлы, работающие на газовом топливе состоят из:

  1. Закрытой топочной камеры с модулируемым горелочным устройством.
  2. Первичным теплообменным аппаратом No1.
  3. Камеры сгорания уходящих газов при точке росы до +55 С.
  4. Вторичного конденсационного теплообменного аппарата No2.
  5. Дымоотводящей системы.
  6. Вентилятора для нагнетания подачи воздуха в котел.
  7. Емкости для сбора и отвода конденсата.
  8. Электронасоса для циркуляции теплоносителя.

Принцип работы конденсационных котлов:

  1. Базовое количество тепловой энергии от сгорания газового топлива, греющая вода получает в теплообменном аппарате No1. Далее подающая вода из котла поступает в отопительный контур внутридомовой системы, где отдает тепло через радиаторы, охлаждается и направляется в низкотемпературный контур, на теплообменное устройство No2, где происходит глубокий отвод тепла дымовых газов, ниже точки росы +55С.
  2. В теплообменнике No2 остывшая вода из обратного трубопровода системы отопления, нагревается за счет рекуперации тепла от конденсации влаги дымовых газов и поступает для основного нагрева в подогреватель No1 расположенного в зоне высоких топочных температур. Такая тепловая схема нагрева воды отопительного контура позволяет экономить до 20 % топлива.
  3. Высокоточный контроль температуры отработанных газов, в конденсационном отопителе происходит благодаря высокому уровню автоматизации и применения модулируемой горелки с принудительной воздухоподачей и с диапазоном регулировки мощности от 20 до 100%. Принцип действия конденсационного котла.

Чем отличается двухконтурный котел от одноконтурного, принцип работы

Одноконтурные котлы отопления могут подогревать только теплоноситель, который идет в систему отопления. Двухконтурные, плюс к отоплению, могут еще греть воду для бытовых нужд. Дополнительная функциональность обеспечивается дополнительными устройствами, так что устройство двухконтурного котла сложнее чем одноконтурного.

Еще один момент: двухконтурные котлы — обязательно автоматические, так как за работой всей «начинки» следит автоматика (стоят датчики, сигналы которых обрабатывают микропроцессоры).

Настенные газовые котлы Ariston

Высокая степень автоматизации характерна для газовых котлов. Отопительное оборудование, работающее на других видах топлива, тоже может иметь автоматику, но подготовка горячей воды в них не реализована (во всяком случае, пока не реализована). Так что если говорят «двухконтурные котлы», то обычно имеют в виду газовые. Далее, рассматривая как работает двухконтурный котел, будем говорить именно о газовых агрегатах.

По способу установки они могут быть настенные или напольные. Но напольные двухконтурные — это, скорее, исключение. А вот настенные модели больше идут с возможностью подготовки воды для ГВС.

Двухконтурные котлы с разными типами теплообменников

Теплообменники двухконтурных котлов бывают двух типов: битермические и сдвоенные пластинчатые. Об устройстве, достоинствах и недостатках обоих видов поговорим подробнее.

Устройство и принцип работы конденсационного котла

Начнем с того, как работают обычные газовые котлы отопления. Топливо подается на горелку и сжигается в камере сгорания. Образующаяся тепловая энергия нагревает воду в системе отопления и в системе горячего водоснабжения. Получается так, чтобы нагреть воду до температуры +95С, необходимо создать условия, при которых в камере сгорания образовался температурный режим не меньше +200С. Если данный показатель упадет, то резко уменьшится тяга.

Какие негативные последствия могут при этом возникнуть, многие знают не понаслышке. Проблема же газовых котлов заключается в том, что определенное количество тепловой энергии улетучивается через дымоход с влажными парами воздуха. А из школьного курса физики известно, что пары в любом случае будут конденсировать, при этом выделяя тепло.

Так вот в конденсационных газовых котлах специально установлена дополнительная камера, где происходит сбор и конденсация влажных паров. От этого выделенная тепловая энергия направляется опять-таки на нагрев воды в системе отопления. Конечно, сравнивать тепло от сжигания газа с энергией от конденсации влажных паров невозможно в плане сравнения их величин. Но специалисты говорят, что процентное содержание тепла от конденсации составляет 8-9% от тепловой энергии при сжигании газа. Скажем прямо, это большой плюс.

Как работает конденсационный котел

Устройство и принцип работы конденсационного котла

В конструкции прибора устанавливается два теплообменника. В некоторых моделях присутствует один, но двухступенчатый.

  • Первый теплообменник работает по тому же принципу, как и в обычных газовых котлах. То есть тепло с продуктами сгорания газа проходят сквозь него, нагревая металлические стенки, которые в свою очередь отдают энергию воде.
  • Второй теплообменник, который называется конденсационным, забирает тепло у проходящих сквозь него охлажденных продуктов сгорания, за счет конденсации паров. Почему это происходит? Дело все в том, что через второй теплообменник проходит охлажденный теплоноситель по обратному контуру системы отопления. Получается так, что стенки теплообменника – это точка росы с температурой 55-58С. А, значит, именно здесь и будет происходить полная конденсация влажных паров угарных газов, в процессе которой они будут отдавать скрытую энергию стенкам прибора.
Читайте также:  Для воды и отопления: лучшие двухконтурные газовые котлы 2020

Внимание! Запомните, что второй теплообменный прибор должен быть изготовлен из металла, который может выдержать агрессивное воздействие химически активных веществ. Эти вещества находятся в конденсате. Обычно это нержавеющая сталь или сплав из алюминия и кремния.

Устройство конденсационного агрегата

Куда уходит и где собирается конденсат? Для этого в конструкции конденсационного котла предусмотрена специальная камера. А оттуда он выводится в систему канализации. Скажем прямо, конденсат очень агрессивен, поэтому в разных странах действуют свои требования и нормы. К примеру, в Германии сбрасывать его в канализацию строго запрещается. Там требуют проводить его частичную утилизацию с понижением процентного содержания агрессивных компонентов. В России же таких требований нет. К примеру, газовый конденсационный котел мощность 30 кВт сбрасывает ежедневно до 30 л конденсата, и это все идет в канализацию.

Правда, сегодня в продаже появились котлы, к конструкции которых добавлен специальный резервуар, заполненный гранулятом из кальция или магния. Это своеобразный нейтрализатор, который очищает конденсат от химически активных веществ.

Особенности конструкции

Устройство и принцип работы конденсационного котла
  • Начнем с того, что два теплообменника – это серьезный барьер для свободного прохождения продуктов сгорания к дымоходу, что является причиной снижения тяги. Поэтому конденсационные котлы изготавливаются только с принудительным отводом угарных газов.
  • Поэтому все котлы данного типа – это приборы с закрытой камерой сгорания. Отсюда их высокая безопасность, потому что топка полностью изолирована от помещения, где котел установлен.
  • Установка коаксиального дымохода – оптимальный вариант для таких котлов.
  • Сегодня на рынке присутствуют напольные и настенные газовые конденсационные котлы.

Вторичный теплообменник

Теплообменник

Этот элемент имеет самое важное значение в конденсационном котле. Условно он состоит из двух частей. Первая – основная, находится недалеко от горелки. Вторая – чуть выше. Она представляет собой систему трубок с приваренными к ним металлическими пластинами. Под этой частью находится сборник конденсата, от которого отходит трубка для отвода воды.

Теплообменник конденсационного котла бывает двух видов:

  1. Сварным. Его делают из нержавеющей стали. Но он имеет неравномерные химические и механические свойства. Это является следствием сварки его из разных частей. Такая особенность может стать причиной его разрушения. Правда, до поломки этот элемент способен проработать до 10 и более лет.
  2. Литым. Этот вид делают из силумина. Благодаря этому он получает такое преимущество, как равномерные химические и механические свойства. Однако он не настолько устойчив к химическому воздействию во время горения газа, как нержавейка. Литые теплообменники могут быть разборными. То есть они состоят из литых частей, которые скручиваются как чугунные батареи отопления. Такие элементы монтируются только в очень мощные конденсационные котлы.

Принцип работы

Газовые котлы, которые работают за счет природного или сжиженного газа, используют часть энергии, выделяемой в процессе сгорания топлива. Все газы, которые имеют высокую температуру и могли бы еще участвовать в процессе обогрева, выводятся наружу через дымоход, тем самым выпуская неиспользованное тепло на улицу.

Конденсационный тип котлов использует все возможные тепловые ресурсы, которые появляются не только во время сгорания топлива, но и при образовании горячего водяного пара, который содержится в выводимом дыме. Такой пар поступает в специальный теплообменник, там охлаждается и со временем превращается в конденсат. Во время всего этого процесса происходит высвобождение небольшого количества тепла. После этого весь конденсат переносится в отдельный сборник, а тепло – в саму систему отопления. Благодаря этому такие модели позволяют получить высший КПД по сравнению с другими видами котлов.

Важно! Такие виды конденсационного оборудования подходят не только для обычного радиаторного отопления и подогрева воды для бытовых нужд, но и для теплых полов.

Для того чтобы избежать негативного воздействия пара с различными примесями на окружающую среду, при создании теплообменников используется нержавеющая сталь или силумин, которые предотвращают выход вредных микроэлементов. Кроме этого, весь процесс появления конденсата постоянно контролируется благодаря тому, что используется самое оптимальное соотношение воздуха и топлива (газа). Камера, в которой происходит сгорание, полностью изолирована от помещения, что делает прибор безопасным для использования в качестве отопительного прибора.

Принцип работы

В целом, устройство конденсационного прибора в чем-то похоже на устройство обычного газового котла. Для его работы используются:

  1. теплообменник, который выполнен из материала, не подверженного воздействию коррозии, разделен на две специальные секции. В первой происходит нагревание теплоносителя, после чего все полученные продукты сгорания перемещаются во вторую секцию, которая значительно отличается по температуре. Под действием небольших температур необходимая энергия оделяется, и водяной пар превращается в конденсат;
  2. специальная изолированная камера сгорания с дымоходом. В ней контролируется движение всех продуктов, которые получились при сгорании газа, а также осуществляется их насыщение кислородом;
  3. специальный вентилятор, установленный перед теплообменником. Благодаря измененному количеству оборотов вентилятора есть возможность контроля над поступлением воздуха и газа;
  4. керамический или термостойкий пластиковый дымоход. С его помощью происходит выделение дыма наружу; температура его не превышает 70 градусов;
  5. насос, с помощью которого происходит удаление газов, имеющий электронное управление. Он позволяет контролировать работу устройства, а также снижает шум, появляющийся при функционировании, и настраивает наиболее подходящий режим;
  6. специальная система, позволяющая удалять конденсат, оседающий на стенках в теплообменнике.
Читайте также:  Горелка на отработке своими руками: пошаговая инструкция с фото

Все элементы прибора выполнены из материалов наивысшего качества, что делает его долговечным.

Правила выбора конденсационного газового котла для частного дома

Рекомендуем к прочтению:Назначение гидравлической стрелки и принцип работы в системе отопления

Поняв, что такое конденсационные котлы, принцип работы оборудования, хозяину надо учесть некоторые дополнительные нюансы. Агрегаты стоят дорого, потому покупку следует тщательно взвесить и оценить по степени актуальности для дома.

В частности, определить нужный режим прогрева. Если основной вопрос – экономия топлива, а с выкладкой контуров теплого пола (с прогревом от котла) проблем нет, конденсационное оборудование станет лучшей альтернативой прочим устройствам.

На что обратить внимание при выборе агрегатов:

Правила выбора конденсационного газового котла для частного дома
  • Количество контуров. Двухконтурные газовые конденсационные котлы отопления прогревают теплоноситель для системы обогрева и раздачи ГВС.
  • Мощность. Для прогрева площади в 10 м2 надо 1 кВт тепловой энергии. При условии плохого утепления строения, окнах в пол, больших дверных проемах к итоговому количеству добавить 35%. Если зимы в регионе суровые, добавить 50%.

Важно! Мощность рассчитывают максимально точно. При недостатке параметра котел начнет работать на износ, избытке – не задействует производительность в полную силу. То и другое приводит к выходу оборудования из строя.

  • Расход топлива. Показатель напрямую зависит от мощности, нагрузки на сеть, КПД. Для агрегатов в 10 кВт стандартным считают расход до 1,12 м3/час, котлы в 30 кВт потребляют 3,36 3/час. Для приборов в 60 кВт нужно 6,72 м3/час.
  • Материал изготовления теплообменника. Сплав силумина (алюминий с кремнием) придает инертность к химическим веществам. Нержавейка дешевле, противостоит гидроударам, коррозии, но требовательна к химическому содержанию теплоносителя.
  • Режимы нагрева. Температура влияет на КПД. Чем меньше нагрев обратки, тем быстрее процесс конденсации. При показателях температуры прямого/обратного контуров в 40/30 С КПД равен 108%, при нагреве 90/75 С КПД не выше 98%.

Совет! Добиться постоянного КПД 108% поможет температура нагрева контуров 40/30 С. В этом случае процесс конденсации постоянный, отбор тепловой энергии самый полный.

  • Интеграция узла автоматического контроля и управления. Система есть в каждом котле, различают только набор функций. Широкий список допускает установку дневного и ночного режимов работы, дистанционное управление и пр.
  • Удобство и простота монтажа. Котлы настенные допустимо устанавливать каскадно, но они имеют малую мощность до 100 кВт. Плюс – настенное оборудование имеет два контура, а для отвода продуктов горения достаточно трубы, выведенной через стену. Напольные агрегаты повышенной мощности от 100 кВт подходят для прогрева значительных площадей. Их можно встраивать в любую сеть отопления, но контур всего один. Для раздачи ГВС нагреватели оснащают накопительным баком.

Совет! Если в доме интенсивное потребление горячей воды, подойдут котлы мощностью до 24 кВт.

Стоимость зависит от дополнительного оснащения, однако цена выше стандартных видов оборудования на 40%.

В зависимости от производителя различают три вида приборов:

Правила выбора конденсационного газового котла для частного дома
  1. Класс Премиум. Это продукция немецких фабрик. Работают устройства бесшумно, выпущены в стильном дизайне, имеют сертификаты экологической безопасности.
  2. Средний класс. В ассортименте одно-, двухконтурные приборы настенного, напольного вида. Разница с дорогими моделями в брендах, а по эксплуатационным характеристикам изделия средней ценовой категории ничуть не хуже. Пример – котлы марки BAXI.
  3. Бюджетный класс. Прочные и надежные варианты корейских, словацких изготовителей. Модели адаптированы под отечественные условия, имеют простое устройство и меньше опций автоматического управления.

Важно! Бюджетные марки выдерживают скачки давления, перебои подачи электроэнергии. Они работают в любых условиях, не дают сбоев там, где автоматика дорогих моделей остановит работу системы.

Кроме перечисленных нюансов значение имеет наличие сервисных центров в городе, доступность запасных частей и ремонтопригодность устройства.

Преимущества

К основным преимуществам сжижающего оборудования относятся следующие:

  • Несмотря на завышенную в разы стоимость, расходование средств на покупку такого нагревательного механизма при максимальной эксплуатации окупится уже в течение 2,5-4 лет, даже с учетом роста цен на коммунальные услуги. Все это достигается благодаря уменьшению потребления количества используемого топлива как минимум на 14%, а в сравнении со старыми моделями – на все 25%!
  • Специфика конструкции делает работу оборудования почти бесшумной.
  • Срок службы такой отопительной техники в 2-3 раза больше аналогичных простых агрегатов.
Читайте также:  Гидравлическая и воздушная опрессовка и промывка системы отопления

В большинстве стран Евросоюза наложен запрет на пользование стандартными газовыми котлами вследствие того, что завышенный КПД сжижающего устройства в разы снижает уровень загрязнения воздуха, что также способствует минимизации проблем в вопросе экологической безопасности.

Инновационные технологии в сфере отопительного вопроса стремительно развиваются. Ведь еще некоторое время назад о таких котлах знали немногие, а теперь чуть ли не каждый третий потребитель может позволить себе подобную покупку. Кроме того, ценовой показатель уже имеет меньшее значение, когда на кону стоит возможность экономии еще больших сумм!

Поделитесь статьей в социальных сетях Ваши контакты в этой статье от 500 рублей в месяц. Возможны другие взаимовыгодные варианты сотрудничества. Напишите нам на [email protected] Не получили ответ на свой вопрос? Спросите нашего эксперта: Спросить

Как рассчитать мощность?

Расчет мощности котла представляет собой слишком сложную задачу. Неподготовленный человек с ней не справится. Однако, существует простой вариант расчета, дающий примерный, но вполне приемлемый результат.

На обогрев 10 м2 площади требуется 1 кВт тепловой энергии. Руководствуясь этим соотношением, можно быстро определить необходимую мощность котла. Например, для дома в 200 кв.м. надо 20 кВт тепловой энергии.

Подойдет агрегат либо на 18, либо на 24 кВт.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Не следует делать большой запас мощности, поскольку котел начинает работать на минимальном режиме. Частый запуск и остановка горелки способствует быстрому выходу узлов из строя, в теплообменнике накапливается накипь. Результатом станет необходимость дорогостоящего ремонта или покупка нового котла.

Формула расчета мощности

Добиться точности в расчетах едва ли под силу рядовому пользователю, но приблизительные цифры можно попытаться получить. За основу необходимо взять удельную мощность отопительного устройства, рассчитанную для конкретного региона, умножить на площадь отапливаемого помещения и разделить на 10.

Удельная мощность котла рассчитывается для каждого региона отдельно. Чтобы узнать показатель для того или иного помещения, необходимо воспользоваться формулой (+)

Полученный результат — это необходимая мощность котла в идеальных условиях.

В зависимости от особенностей помещения необходимо внести поправки:

  • для помещений высотой больше 2,8 м, на каждые 10 см вышеуказанного числа необходимо увеличить исходную величину на 3%;
  • две стены, выходящие на улицу, означают, что нужно провести увеличение мощности на 15%;
  • неотапливаемое помещение сверху требует увеличения показателя на 12%, снизу — на 7%;
  • если из всей площади помещения остекление занимает больше чем 8%, то на каждое превышение в 1% добавляют 1% мощности;
  • наружная дверь, которая систематически открывается, увеличивает теплопотери на 15%.

При покупке двухконтурного напольного газового котла, будь то напольная или подвесная модель, необходимо добавить еще 20%. После всех расчетов рекомендуется также прибавить небольшой запас мощности — так нагрузка на устройство будет меньше и прослужит оно дольше.

Что такое конденсационный газовый котел?

Обычная конструкция газовых котлов предполагает одноступенчатый нагрев теплоносителя. Он поступает в первичный теплообменник и получает температуру, заданную режимом работы. Конденсационный газовый котел устроен сложнее.

Нагрев теплоносителя в нем происходит в два этапа:

  • первичная подготовка жидкости в конденсационной камере;
  • окончательный нагрев в первичном теплообменнике (обычным способом).

Тепловая энергия для нагрева первой ступени возникает при конденсации водяного пара их дыма и выводимых продуктов горения. Смысл процедуры в том, что это тепло обычно пропадает.

Если теплоноситель хоть немного подогреть, нагрузка на основной теплообменник упадет. Возникает положительная динамика в режиме работы, позволяющая уменьшить расход газа, снизить износ основных узлов котла и получить увеличенный эффект от его работы.

Экономия топлива составляет около 20 %, но и цены на конденсационные модели почти вдвое выше, чем у конвекционных конструкций.

По заявлениям производителей, КПД таких устройств составляет 107-109 %, что с позиций физики невозможно. Это весьма неуклюжий маркетинговый ход, так как рассчитывать на неграмотного покупателя со стороны изготовителей теплотехники — некорректно.

Они попросту сложили КПД конденсационной камеры с уровнем эффективности базовой модели, на основе которой была создана данная конструкция.