Устройство и принцип работы двухконтурных газовых котлов: схема и критерии выбора

С бойлером или без

Речь пойдет о том, как подогревается вода. Обычный двухконтурный газовый котел действует как проточный водонагреватель. Горячая вода часто нужна не постоянно, а небольшими порциями, что приводит к частым включениям/выключениям котла. Такой режим приводит к быстрому износу оборудования, ноне выключать воду слишком дорого. Решение этой проблемы — двухконтурный газовый котел с бойлером.

Подключение бойлера косвенного нагрева к двухконтурному газовому котлу

Бойлерный газовый котел имеет небольшой встроенный накопитель, в котором хранится некоторый запас нагретой воды. Когда открывается кран горячей воды, расход идет из емкости, когда запас подходит к концу, включается горелка и продолжает греть воду. После того, как кран закрыли, котел еще некоторое время работает, заполняя бойлер, затем отключается. Такой режим работы приводит к меньшему износу оборудования. Недостаток газовых котлов со встроенными бойлерами — большие размеры, ведь надо еще где-то разместить бойлер. Есть модели с выносным бойлером, тогда емкость соединяется с котлом, а устанавливаться может пол котлом или рядом с ним.

Особенности и типы

Главная особенность 2-контурного котла заключается в неспособности работать одновременно на 2 контура, то есть подавать тепло и в СО, и в горячий водопровод. Однако, это не всегда означает, что во время пользования горячей водой отопление не работает.

Режимы работы

Все дело в том, что существует два типа 2-контурных котлов:

1. проточные;
2. со встроенным бойлером.

Оба варианта стоит рассмотреть подробно.

С проточным нагревателем

В сущности, работа этого отопителя уже была описана: когда открывается кран горячей воды, 3-ходовой клапан перенаправляет теплоноситель из первичного теплообменника на вторичный. Преимущество такого решения — экономичность: никаких теплопотерь, выработанное тепло сразу направляется к потребителю.

Но есть и серьезные недостатки:

• во время пользования горячей водой СО не получает тепла. Соответственно, если вода требуется часто, температура в жилище снижается;
• для более-менее приемлемой производительности по горячей воде требуется внушительная мощность. Так, многие пользователи не рекомендуют приобретать 2-контурные котлы проточного типа мощностью ниже 20 кВт, иначе горячей воды с трудом хватает даже на одну водоразборную точку, не говоря уже о 2-х или 3-х;
• если во время пользования одной водоразборной точкой открывают кран на 2-й, температура воды резко падает. Это особенно неприятно, когда один из пользователей принимает душ.

Аналогично, если были открыты два крана, затем один из них закрыли, температура воды существенно возрастет.

2-контурный котел проточного типа фактически предназначен для обслуживания в текущий момент времени одной водоразборной точки, даже если его мощности хватает на две.

С битермическим теплообменником

Это разновидность котлов с водонагревателем проточного типа. Только первичный и вторичный теплообменники совмещены в одном — его и называют «битермическим». Конструктивно каждая секция представляет коаксиальную трубу (труба в трубе): в наружной циркулирует теплоноситель СО, во внутренней — подогреваемая вода централизованной подачи.

Преимущества данного решения:

• компактность;
• упрощение конструкции;
• низкая стоимость.

Недостаток: при зарастании накипью вторичного теплообменника приходится выбрасывать всю конструкцию, тогда как при раздельном исполнении пришлось бы заменить только 2-й контур.

Вывод: 2-контурные котлы с битермическим теплообменником подходят для регионов с умеренно жесткой водопроводной водой.

С проточным нагревателем и накопительным встроенным бойлером

Этот агрегат помимо перечисленных выше узлов имеет емкость для хранения запаса горячей воды. Приготовление последней осуществляется автоматически в моменты, когда теплоноситель в СО достаточно разогрет и она, соответственно, не нуждается в тепле. В таких случаях горелка проточного котла гаснет.

Здесь же она продолжает гореть, но 3-ходовой клапан переключает подачу теплоносителя на вторичный теплообменник. За счет нагрева проходящей по нему воды повышается температура во встроенном бойлере.

Преимущества очевидны:

1. когда СО нуждается в тепле, она получает его бесперебойно;
2. горячая вода подается в достаточном количестве независимо от мощности котла. Правда, ограниченное время (зависит от емкости бойлера);
3. температура воды не зависит от расхода на других водоразборных точках.

Понятно, что эта идиллия продолжается, пока в бойлере есть горячая вода.

Потому такие котлы подходят для потребителей, пользующихся горячей водой время от времени.

Если горячий кран приходится для каких-то целей открывать надолго, правильнее приобрести котел с проточным водонагревателем достаточной мощности.

Принцип работы и специфика

Многие владельцы газового оборудования даже не задумываются о том, как реально работает газовый котел двухконтурного типа. Они ошибочно полагают, что нагрев воды и отопительного контура происходит одновременно. На самом деле все выглядит не так радужно.

Двухконтурный газовый котел не может одновременно работать в двух режимах, обеспечивая работу систем отопления и ГВС. Это и подтверждается наличием в его устройстве трехходового клапана

В нормальном режиме котел постоянно работает лишь для нагрева теплоносителя, циркулирующего в системе. При этом частота включения и интенсивность горения пламени контролируются датчиком температуры. Одновременно с горелкой производится и запуск циркуляционного насоса, если действие отопительной системы не основано на естественной циркуляции теплоносителя.

Пространство в нижней части настенного котла предназначено для подводки газа, подключения холодной воды, а также отводов системы ГВС и отопительного контура

По сути, когда температура теплоносителя достигнет заданной величины, датчик посылает сигнал о снижении активности горелки. До тех пор, пока температура не опустится до заданной величины, котел будет находиться в пассивном режиме. Потом снова поступает команда от датчика автоматике на активизацию клапана подачи топлива.

Как работает двухконтурный котел

Одинаковый способ нагрева воды делает это по-разному. Как бойлеры разной мощности нагревают определенный объем воды за разное время, так и разнообразные виды котлов подогревают проточную воду, отапливают помещение и выделяют угарный газ по-разному.

С битермическим теплообменником

Битермический теплообменник схож по своей структуре с коаксиальным дымоходом. Для такой конструкции не требуется трехходовой клапан. Явным плюсом такой схемы является не только ее экономичность, но и малогабаритность.

Важно! Есть огромный минус в поступаемой воде, так как двухходовой клапан имеет больше шансов быть закупорен при взаимодействии с водой, содержащей много соли. Т

е., если вода очень сильно хлорируется, шанс ее закупорки и выхода из системы намного выше, чем при трехходовой. Хотя, грубо говоря, это просто отсрочка времени, так как необходимо периодически тщательно прочищать трубы, желательно 1 раз в полгода.

С проточным нагревателем

Проточный нагреватель — перманентное нагревание воды в период пользования. Чтобы получить теплую воду из крана, необходимо подождать несколько секунд, пока холодная вода стечет. Время такая схема не экономит, зато экономия газа при этом колоссальная.

Обратите внимание! Вода в такой системе водоснабжения нагревается только тогда, когда она нужна для этого

С проточным нагревателем и штатным бойлером

Проточный нагреватель и бойлер — это уникальный тандем. Один предназначен для экономии энергии и нагревания воды в нужный момент, другой нагревает воду постоянно. Такая система годится только в том случае, когда горячая вода требуется постоянно. У нее мало плюсов, да тем перекрывают существенные финансовые расходы.

Принцип подключения двухконтурного котла

На схеме выше условно показан сам котел (поз. 1) и подведенная к нему линия энергоснабжения (поз. 2) – газовая магистраль или же силовой кабель, если речь идет об электрическом агрегате.

Один замкнутый в котле конур работает исключительно на систему отопления – из агрегата выходит труба подачи разогретого теплоносителя (поз. 3), который отправляется на приборы теплообмена – радиаторы, конвекторы, теплые полы, полотенцесушители и т.п. Поделившись своим энергетическим потенциалом, теплоноситель возвращается в котел по трубе обратки (поз. 4).

Второй контур – это обеспечение горячей водой для бытовых надобностей. Этот конур постоянно подпитывается, то есть котел подключен трубой (поз. 5) к холодному водопроводу. На выходе же труба (поз. 6), по которой разогретая вода передается на точки водопотребления.

Контуры могут быть в очень тесной компоновочной взаимосвязи, но нигде не пересекаются своим «содержимым». То есть теплоноситель в системе отопления и вода в водопроводной системе не смешиваются, и могут даже представлять совершенно разные с точки зрения химии субстанции.

Схема работы котла только в режиме отопления

Желтая стрелка показывает поток газа к газовой горелке (поз. 1), над которой располагается первичный теплообменник (поз. 3). Циркуляционный насос (поз. 5) обеспечивает движение теплоносителя по трубам от обратки контура отопления через теплообменник — к трубе подачи и обратно в контур (синие стрелки с переходом в красные). Движение теплоносителя через вторичный (поз. 4) теплообменник не происходит. Так называемый «клапан приоритета» —- электромеханическое клапанное устройство или трёхходовой кран с сервоприводом (поз. 7), перекрывает «малый круг», открывая «большой», то есть через контур отопления со всеми его радиаторами, теплыми полами, конвекторами и т.п..

На схеме, помимо упомянутых узлов, обозначены цифрами и другие важные части конструкции котла: это группа безопасности (поз. 9), которая обычно включает манометр, предохранительный клапан и автоматический воздух отводчик, и расширительный бак (поз. 8). К слову, эти элементы хоть и обязательны для любой закрытой системы отопления, но могут конструктивно и не входить в устройство котла. То есть часто они просто приобретаются отдельно и «врезаются» в общую систему.

Изменения, происходящие при пуске горячей воды

Если отрыли кран горячей воды, то по трубе началось перемещение воды (голубые стрелки), на что сразу реагирует турбина датчика потока (поз. 6). Сигнал этого датчика обрабатывается блоком управления, откуда на трехходовой кран (поз. 7) передаётся команда на смену положения клапанов. Теперь открыт «малый» круг и «закрыт» большой, то есть теплоноситель устремляется через вторичный теплообменник (поз. 4). Там происходит отбор тепла у теплоносителя и передача его горячей воде, уходящей к открытой точке потребления. Циркуляция теплоносителя в системе отопления на это время приостанавливается.

Виды газовых котлов

Отопительные агрегаты имеют индивидуальные параметры, которые помогут подобрать идеальный вариант. При выборе оборудования важную роль играет площадь отапливаемого помещения.

В зависимости от этого следует рассматривать конкретные модели.

Одноконтурные и двухконтурные

Отопительные приборы одноконтурного типа сконструированы специально для небольших помещений. Тепловое оборудование рассчитано на подогрев теплоносителя при автономном отоплении. Большое преимущество – настенные модели занимают мало места. Система выполняет две важные функции:

• обогрев частного дома;
• нагрев воды.

Благодаря наличию таких возможностей в одном приборе двухконтурный котел пользуется большим спросом и считается самым продаваемым устройством. По форме это компактное оборудование, не занимающее много места.

Настенные и напольные

Газовые отопительные двухконтурные котлы встречаются в двух видах:

• настенные;
• напольные.

Они отличаются параметрами, а функции остаются практически одинаковыми. Настенные котлы двухконтурного типа имеют небольшие размеры, вместительны и обладают хорошей способностью нагревать и жилье, и воду. Однако такой прибор больше подходит для квартиры или уютного коттеджа.

Напольные конструкции представляют собой крупногабаритные агрегаты, требующие установки в отдельном помещении. Само подключение котла несложное, как и эксплуатация. Обычно напольное оборудование применяется только для отопления большого частного дома, где нагрев воды осуществляется при помощи дополнительного бойлера.

Конденсационные и конвекционные (традиционные)

Конденсационный двухконтурный котел – это сравнительно новое оборудование. Принцип работы заключается в намеренном образовании конденсата. Влага переходит в газообразное состояние, а выделяемая при этом тепловая энергия затрачивается на нагрев теплоносителя. Таким образом, значительно сокращаются затраты на образование энергии за счет сгорания топлива.

Конвекционное устройство работает по простому принципу: сколько газа сгорело, столько энергии выделилось. В отличие от конденсационного котла в этой модели выделение даже незначительного количества влаги может повредить все оборудование.

С камерой сгорания открытого и закрытого типов

Отопительные приборы с открытой камерой сгорания называют атмосферными горелками. Они нашли применение в котлах мощностью до 70кВт. Теплообменник установлен над камерой сгорания. Современные модели оснащены автоматикой, которая снижает риск возникновения возгорания. Настенные двухконтурные котлы оснащают исключительно атмосферными горелками.

Вентиляторные горелки или с закрытой камерой сгорания могут быть использованы для отопления жилых помещений и промышленных зданий. Вода протекает между стенками резервуара (горелки). Благодаря полной изоляции пламени прибор становится более безопасным. На работу вентилятора затрачивается большое количество энергии, поэтому котлы такого типа увеличат материальные расходы.

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:

1. 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.
2. 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.
3. Циркуляционный насос служит для принудительного движения греющей воды в контуре отопления. Устройство присутствует только в моделях котлов с принудительной циркуляцией.
4. Расширительный бачок — защитное устройство, сбрасывающее лишний теплоноситель, который образуется во время нагрева контура отопления.
5. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Устройство

Если рассматривать устройство газового котла (двухконтурного), то его отличает от одноконтурного только дополнительный теплообменник, который используется для системы горячего водоснабжения. Все остальное в них одинаково, а это теплоизоляционный корпус, горелка и система автоматики, которая контролирует и регулирует происходящие внутри агрегата процессы.

Внутреннее устройство

Но именно второй теплообменник делает конструкцию прибора сложнее.

• Во-первых, чаще всего принцип работы двухконтурного газового котла основан на нагреве первого теплообменника в камере сгорания топлива, а второго в дополнительной камере, где нагрев прибора осуществляется топочными газами, которые переходят в дымоход.
• Во-вторых, именно это физическое действие, когда газы покидают первую топку, является основополагающим в конструкции агрегата. То есть первая камера сгорания находится снизу, вторая сверху. Существуют модели, где обе камеры находятся на одном уровне, но в этом случае производитель использует сложную конструкцию отводящих каналов. А это снижает мощность газового котла в плане выработки горячей воды для системы ГВС.

Кстати, хотелось бы сделать небольшое отступление, которое касается материалов, из которых изготавливаются теплообменники. Обычно те устройства, которые работают на отопление, изготавливаются из более прочных материалов. Это чугун или сталь. А вот вторые должны обладать более высоким показателем теплопроводности, потому что во второй камере температура отводящих газов меньше по номиналу. Поэтому здесь используют медные или алюминиевые теплообменники. Редко из нержавейки.

Хотя в напольных двухконтурных газовых котлах не редко можно встретить оба теплообменника или из чугуна, или из стали. Скорее всего это продиктовано характеристиками газовых котлов этого типа, где учитывается не только температурный режим внутри камер сгорания, но и потребляемой мощностью газового котла. Чем она выше, тем больше температура должна быть на теплообменниках. Хотя объем этого узла также будет играть немаловажную роль.

Котел с коаксиальным дымоходом

Устройство и принцип работы

Современный двухконтурный газовый теплогенератор представляет собой довольно сложную конструкцию, включающую в себя множество отдельных элементов, слаженную работу которых обеспечивает электронный блок управления.

Конструкция газового котла

Независимо от эксплуатационных характеристик, двухконтурная установка состоит из следующих основных модулей:

• Газовой горелки, которая может быть установлена как в открытой, так и в закрытой камере сгорания. Благодаря именно этому элементу, происходит нагрев теплоносителя в отопительном контуре и контуре ГВС. Автоматическая система управления (АСУ) регулирует интенсивность сгорания топлива, что позволяет поддерживать температуру теплоносителя в заданных пределах.
• Камеры сгорания, открытого или закрытого типа. При использовании закрытой камеры над ней располагается вентилятор, обеспечивающий подачу воздуха в зону горения и удаление продуктов сгорания.
• Циркуляционного насоса, с помощью которого осуществляется принудительная циркуляция теплоносителя по отопительному контуру и трубопроводам ГВС.
• Трехходового клапана, предназначенного для переключения агрегата на контур ГВС.
• Основного теплообменника. Этот элемент располагается в камере сжигания над газовой горелкой. При прохождении теплоносителя по внутреннему сечению теплообменника происходит интенсивная передача тепловой энергии от стенок теплообменника теплоносителю. В современных газовых котлах этот модуль может быть изготовлен из нержавеющей или оцинкованной стали, в некоторых моделях премиум класса используются медные теплообменники.
• Вторичного теплообменника, обеспечивающего нагрев проточной воды.
• Автоматической системы управления, регулирующей интенсивность горения, температуру теплоносителя. Именно электронный блок управления обеспечивает своевременный розжиг горелки, включение и отключение элементов агрегата, обеспечивает возможность автономной работы котла.

Патрубки подачи холодной воды, газа, отвода горячей воды и теплоносителя отопительной системы расположены на нижней панели корпуса прибора.

Принцип работы двухконтурного газового теплогенератора

Отличительной особенностью двухконтурных котлов является то, что смешивание теплоносителя с проточной водой контура ГВС невозможно ни при каких обстоятельствах. Заполнение отопительной системы теплоносителем производится через специальную горловину, а подогрев проточной воды осуществляется за счет циркуляции части теплоносителя во вторичном теплообменнике.

Поскольку одновременное функционирование агрегата в двух режимах невозможно, рассмотрим работу системы в режиме отопления и в режиме горячего водоснабжения.

Режим отопления

Если котел подключен к отопительному контуру, суть его работы сводится к следующему: циркуляционный насос обеспечивает перемещение теплоносителя по трубопроводам отопительной системы. При включении газовой горелки происходит постепенный нагрев теплоносителя за счет интенсивного теплообмена со стенками теплообменника. По достижению заданных температурных параметров электронный блок управления перекрывает подачу газа. При снижении температуры в отопительной магистрали происходит повторный розжиг горелки.

При наличии в доме температурного датчика АСУ будет корректировать работу системы с учетом полученных от него данных. Все тепло выделяемое горелкой, в этом случае, расходуется на отопительный контур, а положение трехходового клапана исключает попадание теплоносителя во вторичный теплообменник. В зависимости от типа камеры сгорания отработанные газы могут выводиться как через естественный дымоход, так и принудительно.

Режим ГВС

Для перехода в режим подачи горячей воды достаточно открыть кран смесителя, при этом трехходовой клапан перекрывает циркуляцию теплоносителя по отопительной магистрали, а АСУ разжигает газовую горелку.

Трехходовой клапан обеспечивает поступление нагретого теплоносителя в теплообменник ГВС, где и происходит передача тепловой энергии от стенок теплообменника проточной воде. При закрытии крана трехходовой клапан возвращается в исходное положение, и установка переходит в отопительный режим, рассмотренный выше.

Однако следует помнить, что в случае длительной работы в режиме ГВС возможно снижение эффективности отопительной системы.

Как создать двухконтурную систему отопления в доме?

В процессе строительства частного загородного дома или его капитального ремонта возникает необходимость устройства двухконтурной системы отопления

Важно создать надёжную систему, способную прослужить на протяжении длительного интервала времени. На первом этапе нужно обратиться к профессионалам из

Специалисты выполнят обследование дома и дадут свои предложения по устройству отопительной системы, обладающей эффективностью.

На втором этапе специалисты разработают детальный план будущей системы с учётом индивидуальных пожеланий клиента. На плане будет указано размещение трубопровода, радиаторов отопления, дополнительных элементов и котла отопления

Важно всё продумать до мелочей

Особое внимание надо обратить на мощность отопительного котла. Подобрать оптимальный вариант для эффективного использования топлива и оптимального обогрева всех помещений

Рассчитывается мощность с учётом площади дома. Специалисты подберут модель котла с оптимальной мощностью

В доме важно установить место для размещения котла и прочих технических элементов будущей системы отопления. Обычно отводят для этих целей отдельное помещение

Преимущества двухконтурной системы отопления:

1.Применяется один отопительный котёл.

2.Универсальная схема отопления. Подходит для одноэтажных и двухэтажных частных загородных домов.

3.Система замыкается в одном месте. Проще осуществлять контроль и обслуживание.

4.Обеспечивается эффективная система обогрева помещений дома любой площади.

5.Обладает высоким уровнем надёжности и может эксплуатироваться на протяжении длительного интервала времени.

Сделать заявку можно позвонив по указанным на сайте номерам телефонов или оставить сообщение в форму обратной связи. Компания работает с физическими и юридическими лицами. Предлагает удобные формы оплаты и оперативное выполнение работы.