Принцип работы газовой котельной

Самое популярное и экономичное отопление для частных домов – газовый котел с водяным контуром. Газ стоит дешево, обслуживание не требует серьезных энергозатрат.

Современная автоматика делает эксплуатацию безопасной и удобной (виды автоматики для газовых котлов отопления).Рассмотрим принцип работы газового котла отопления.

Устройство

Отопительный контур работает следующим образом: на горелку (виды газовых горелок для котлов отопления) поступает газ от магистрали либо из баллонов. Горелка сжигает горючее и разогревает теплоноситель в предназначенной для этого емкости.

Из теплообменника вода либо антифриз по трубам расходится к отопительным приборам: батареям, теплому полу. Проходит по контуру, остывает, возвращается в котел.

Рабочие органы котла:

узел, отвечающий за подачу газа;
горелка;
дымоход (система отвода продуктов сгорания);
теплообменник;
автоматика, осуществляющая безопасный и надежный контроль процесса.

Необходимые элементы обвязки:

расширительный бачок – сбрасывает излишек давления из контуров;
циркуляционный насос – обеспечивает принудительную циркуляцию воды;
для сложной разветвленной сети – коллектор (коллектор для теплого водяного пола). Его назначение – лучевая разводка горячего теплоносителя по контурам и регулировка температуры.

Система управления

Важную роль играет автоматика. Как минимум она отслеживает температуру и давление в системе, следит за работой основных узлов. Прекращает либо возобновляет подачу газа и процесс горения в зависимости от температуры, отключает агрегат при отсутствии топлива или в аварийных случаях.

Более сложное электронное управление выбирает рабочий режим в зависимости от температуры в комнате, а иногда и на улице.

Может запускать или отключать отопление по таймеру, имеет функцию программирования настроек на разные дни недели. Автоконтроль делает эксплуатацию не только удобной, но и максимально экономичной.

Еще одна важная функция – самодиагностика: если в системе что-то не так, автоматика не только выключит котел, но и выведет на дисплей данные о неполадках.

Подача кислорода и отвод дыма

Вид обвязки Принцип работы газового котла отопления

Эти две функции неразрывно связаны и зависят от устройства котла. Агрегат с открытой топкой забирает кислород для горения из воздуха комнаты, а дым уходит через стандартный дымоход, аналогичный печной трубе.

У закрытых котлов и отвод, и подача осуществляется по коаксиальной трубе, проложенной сквозь стену на улицу.

Устройство коаксиального дымохода – труба в трубе: по внутренней выводится дым, по внешней с помощью встроенного вентилятора затягивается воздух снаружи. Благодаря этой особенности воздух поступает на горелку уже слегка разогретым.

Минусами следует считать также зависимость от подачи электроэнергии и шум от вентилятора. Для устранения последнего недостатка некоторые модели комплектуются глушителями.

Горелка

От конструкции камеры зависит вид горелки: атмосферная у открытых топок, вентиляторная у закрытых. Это не единственное их различие.

Принцип работы газовой горелки для котлов отопления: срабатывает запальник, через специальный клапан подается газ. После нагрева жидкости в теплообменнике газовый клапан закрывается.

Запальник функционирует по-разному: у систем с пьезорозжигом он включается один раз и горит все время, независимо от подачи газа. Подача возобновляется при снижении температуры в теплообменнике. Электронный запальник зажигается и гаснет в зависимости от наличия газа.

По строению горелки бывают прямоточные и вихревые. Выходные отверстия вихревой модели имеют круглое сечение, прямоточной – круглое, прямоугольное, щелеобразное.

Разновидности котлов

Кроме системы контроля эффективность работы агрегата обеспечивается особенностями устройства основных рабочих узлов.

По этим особенностям, а также в зависимости от дополнительного функционала, осуществляется классификация котлов (обзор видов газовых котлов отопления для частного дома): конвекционные и конденсационные, открытые и закрытые, просто отопительные или двухконтурные (кроме отопления котел разогревает воду для бытовых и хозяйственных нужд).

Двухконтурные модели

Принцип работы двухконтурного газового котла отопления: есть два теплообменника, первичный (отопительный) и вторичный (ГВС). Первый непосредственно контактирует с горелкой, второй нагревается от первого.

Есть два варианта устройства: раздельный пластинчатый теплообменник и комбинированный. Второй, аналогично коаксиальной трубке, устроен по принципу труба в трубе: внутренняя емкость предназначена для ГВС, наружная – для отопления.

Такие модели эффективнее, но уязвимее: накипь, образующаяся между стенками большой емкости и вкладыша, препятствует полноценной работе. У пластинчатых теплообменников накипь образуется тоже, но снижает КПД в меньшей степени.

Переключение на второй режим происходит с помощью трехходового крана автоматически, когда кто-то открывает кран. При этом прекращается подача горячего теплоносителя в основной контур. Если протяженность контуров небольшая, а кран открыт длительное время, батареи могут остыть.

Напольные и настенные

Котлы различаются по месту монтажа. Напольные модели имеют большие габариты, для установки требуется отдельная комната под котельную. Настенный котел компактен, его можно повесить где угодно.

По принципу работы существуют котлы проточные и бойлерные. У проточных (газовых колонок) нагрев происходит одновременно с подачей воды.

Бойлерная модель подразумевает наличие накопителя, из которого жидкость распределяется дальше по контурам. Если настенная модель может быть любого типа, то принцип работы напольного газового котла отопления – только бойлер.

ks5.ru

Устройство газового котла

Перед тем как покупать отопительный прибор, следует ознакомиться с тем, как работает двухконтурный газовый котёл, из чего он состоит, какие у него технические характеристики. Основные составляющие элементы газового котла:

теплоизолированный корпус;
автоматика;
горелка;
теплообменник.

Конструкция горелки зависит от того, какой вид топлива используется в приборе для выработки тепловой энергии. В газовых котлах есть специальная камера сгорания. Когда сгорает топливо, выделяется тепло и выпадают оксиды. Тепловая энергия поступает в теплоносители, за счёт чего и происходит обогрев дома.

Над горелкой располагается теплообменник. Внутри него – теплоноситель, в качестве которого может использоваться антифриз, но чаще это вода. Тепловая энергия уходит на нагревания воды, которая транспортируется по батареям. Образовывается круг. Охлаждённая жидкость опять поступает в котёл, где снова нагревается. Все вредные вещества (продукты горения) выводятся через дымоход, поэтому он должен быть всегда в ухоженном состоянии, с отличной проходимостью. Использование засоренного дымохода может привести к несчастному случаю.

Принцип работы

Большинство современных газовых котлов устроены таким образом, что могут вырабатывать не только тепловую энергию, необходимую для обогрева дома, но и отвечать за горячее водоснабжение. Схема работы двухконтурного газового котла довольно проста. В процессе эксплуатации вмешаться в неё нет необходимости, всё происходит в автоматическом режиме. Единственно, что должен делать владелец, это контролировать температуру в помещении при помощи специального регулятора.

Есть приборы, которые сами срабатывают и запускаются, когда в помещении понижается температура. Двухконтурный газовый котёл работает по следующему принципу:

Если температура в доме ниже комфортной, включается термостат, который сигнализирует системе, что пора начинать работать.
Сразу после этого происходит запуск насоса, который должен разредить воду или антифриз в трубопроводе обратной подачи.
Теплоноситель нагревается и попадает в отопительную систему.
При достижении необходимого давления происходит замыкание контактов реле, что провоцирует запуск горелки.
Все эти действия контролирует микропроцессор.

Мощность, на которой работает оборудование, постепенно увеличивается до тех пор, пока теплоноситель не прогреется до необходимой температуры, потом в приборе включается режим модуляции. Котёл может работать в режиме ожидания, когда в помещении создаётся нормальная температура. При понижении температуры процесс запускается наново.

За транспортирование теплоносителя отвечает циркуляционный насос. Ещё оборудование оснащено трёхходовым клапаном. Его функция заключается в том, чтобы препятствовать попаданию теплоносителя в контур горячего водоснабжения. Вода в теплообменнике отопительной системы транспортируется по замкнутому кругу, благодаря чему на внутренней поверхности трубопровода не остаётся осадок и прочищение системы требуется крайне редко.

Обратите внимание! Основной проблемой, с которой сталкиваются владельцы домов, где установлены двухконтурные котлы, является сбои в работе контура горячего водоснабжения. Происходит это в связи с тем, что в трубопровод попадает вода прямо из крана. В процессе прохождения через систему и нагревания выделяется осадок, который скапливается на внутренней поверхности труб.

Классификация отопительного оборудования

Принципиальная схема двухконтурного газового котла одинакова для разных типов приборов, однако, при выборе оборудования для своего дома необходимо ознакомиться с классификацией приборов, чтобы не ошибиться в выборе и купить наиболее подходящий отопительный агрегат.

Основные параметры, на которые следует обратить внимание при выборе модели котла, это конструкция прибора, тип камеры горения, тип монтирования, принцип работы. По последнему критерию выделяют такие виды оборудования:

с одним теплообменником, который используется и для отопления, и для нагревания воды;
для нагревания воды есть отдельный проточный теплообменник;
с проточным теплообменником и бойлером, где скапливается горячая вода.

Обогревательные оборудования могут быть напольными или настенными. Розжиг в газовых двухконтурных котлах может быть пьезо или электрическим. Более экономный и выгодный, конечно, электрический, но в условиях перепада подачи электрической энергии лучше отдать предпочтение приборам с пьезорозжигом. Последние приводятся в работу вручную при помощи нажатия кнопки, однако, они очень зависимы от напора воды, а также расходуют много газа на поддержание горелки в рабочем состоянии.

Приборы со сдвоенным теплообменником

Одним из наиболее популярных агрегатов является битермический двухконтурный газовый котёл. Принцип работы такого агрегата заключается в том, что один теплообменник нагревает и воду, и теплоноситель для обогревания дома. Прибор оснащён медным теплообменником, через него пролегают два трубопровода. Вода в них протекает в одном направлении, однако, имеет разное предназначение. Котёл работает по такому алгоритму:

Когда активный режим отопления, теплоноситель, который протекает по наружному трубопроводу, нагревается до определённой температуры, после чего горелка отключается за счёт срабатывания газового клапана.
Если в доме открываются краны с горячей водой, включается режим горячего водоснабжения. В этом случае вода начинает двигаться по внутреннему трубопроводу.

Обратите внимание! Двухконтурный котёл со сдвоенным теплообменником не способен функционировать одновременно и в режиме отопления и в режиме горячего водоснабжения.

К преимуществам такого оборудования относится энергонезависимость и относительно невысокая стоимость приборов. Минусы: небольшая производительность и неудобства, которые могут возникнуть при совместном использовании горячей воды.

Котлы с проточным нагревателем

В отличие от приборов с битермическим теплообменником, котлы этой категории оснащёны дополнительным водонагревателем. Горелка прямого участия в нагреве воды не принимает. Агрегаты с проточным нагревателем оснащены двумя баками, трёхходовым клапаном и циркуляционным насосом.

В режиме отопления горелка отдаёт тепловую энергию основному теплообменнику, через который проходит трубопровод с теплоносителем. Когда открывается клапан с горячей водой, трехходовой клапан переключается, а котёл начинает работать в режиме горячего водоснабжения. Здесь присутствует тои же принцип, что и в случае с битермическими котлами, активен либо режим нагрева воды, либо отопления. К тому же, приборы с проточным нагревателем не функционируют без электричества. Но есть и преимущества установок:

надёжности и долговечность вторичного теплообменника по сравнению с битермическим;
хорошая скорость нагревания воды;
возможность регулировать температуру максимально точно.

Котлы с проточным нагревателем отлично справятся со своей работой на даче или в небольшом загородном доме. Устанавливать их для большого особняка несколько опасно, так как их мощности может не хватить для обслуживания потребностей всех жильцов.

Агрегаты со встроенным бойлером

Обогревательные приборы с накопительной ёмкостью считаются наиболее функциональными, надёжными и удобными в использовании, поэтому и пользуются большим спросом среди потребителей. К недостаткам такого оборудования можно отнести разве что высокую стоимость. Котлы с бойлером стоят намного дороже, чем приборы из предыдущих категорий.

Приборы со встроенным бойлером выполнены таким образом, что теплообменник, предназначенный для нагревания воды, работает в перерывах между работой основного теплообменника, а нагретая вода скапливается в ёмкости. Потребители могут получить горячую воду в любое время и в достаточном количестве, поэтому в процессе эксплуатации такие котлы наиболее удобны и экономны. Температура нагретой воды в ёмкости поддерживается в автоматическом режиме.

Обратите внимание! Чтобы обогреватели служили долго и надёжно, не требовали ремонта и замены элементов, следует организовать очистку воды, поступающей в прибор. При невыполнении этого условия на теплообменниках будет скапливаться накипь, что может привести к выходу из строя котла.

Настенные и напольные котлы

Производители отопительного оборудования выпускают напольные и настенные модели. Последние отличаются более низкой мощностью и производительностью. Специалисты рекомендуют выбирать их в таких случаях:

маленькая площадь дома;
неинтенсивное использование горячей воды.

Настенные модели отлично подходят для дачи или небольшого загородного домика, в котором проживает 2-3 людей. В остальных случаях предпочтение лучше отдать напольным котлам, так как они не только более надёжные, но и способны обеспечить комфортную температуру в помещениях при любых условиях.

Как настенные, так и напольные котлы могут быть оснащены открытой или закрытой камерой сгорания. Самыми дешёвыми и энергонезависимыми являются настенные приборы с открытой камерой сгорания, но они используются всё реже из-за низкой производительности. Настенные агрегаты с закрытой камерой появились на рынке относительно недавно. Внутри они начинены сложной электроникой, которая отвечает за безопасность котлов.

Обратите внимание! Настенные двухконтурные котлы с закрытой камерой сгорания плохо функционируют при поступлении низкокачественной воды или при резких скачках давления газа.

Напольные варианты хоть и являются габаритными, часто под них требуется выделение отдельного помещения, однако, они более надёжные и мощные. Самыми дорогими считаются напольные приборы с закрытой камерой сгорания. Они предназначены для обогрева больших помещений. В напольных двухконтурных котлах применяются чугунные теплообменники, которые отличаются длительным сроком эксплуатации, относительной стойкостью к коррозии.

prokommunikacii.ru

Котлы отопления – принцип работы и классификация

Содержание

Принцип работы котла.
Классификация газового устройства:
По месту установки.
Материал теплообменника.
По типу горелки.
По количеству контуров.
Способ отведения продуктов сгорания.
Энергозависимость котла.

При строительства частного дома возникает вопрос: “А как обогревать дом и нагревать горячую воду?”.

Для отопления коттеджа используют различные котлы отопление, работающие как правило на природном газе. Возможно использование и другого топлива, но газ на сегодняшний день самый дешёвый вид топлива.

Также большую популярность набирают многоэтажные жилые дома с индивидуальным отоплением.

Принцип работы котла

Нагрев здания происходит за счет нагрева теплоносителя в теплообменнике котла, потом вода перетекает по трубам в радиаторы. Передав тепло воздуху, вода (или антифриз) возвращается обратно в теплообменник котла и заного подогревается до указанной температуры. Нагревание теплоносителя осуществляется пламенем в результате сгорания топлива.

Теплоноситель(вода или антифриз) может двигаться по трубам самостоятельно (естественным путем) из-за разности давления между холодной и горячей жидкостями или механическим (принудительным) методом с применением циркуляционного насоса.

Газовые котлы бывают одноконтурными и двухконтурными.

В рамках данной статьи поговорим о Одноконтурных котлах отопления.

Классификация газового устройства

Котлы подразделяют по следующим признакам:

место установки — напольные и настенныее
тип горелки — атмосферная или наддув (турбинного типа)
материал теплообменника — чугунные, стальные и др.
способ движения теплоносителя — естественное или принудительное
способ отведения продуктов сгорания — естественная тяга или принудительная
тип камеры сгорания — открытая или закрытая
наличие или отсутствие автоматических датчиков контроля и безопасности

По месту установки

Котлы отопления могут быть настенными и напольными.

Напольные котлы отопления — это более мощные устройства, чем настенные, способные обогревать большие площади. В отличие от настенных, они требуют специального помещения котельной с оборудованным дымоходом, вентиляцией и отдельным входом.

Дымоход выводится через перекрытие на кровлю здания, его высота должна быть выше уровня конька на 0,5м. В напольных котлах применяются чугунные теплообменники, что значительно увеличивает срок службы этого котла.

Материал теплообменника

Теплообменники котлов изготавливаются из разных материалов – сталь, чугун или медь. Эти материалов имеют свои достоинства и недостатки.

Стальной теплообменник

Сталь сильнее подвергается коррозии. Толщина стенок теплообменника из стали, невелика, поэтому они быстрее выходят из строя в результате прогорания.

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

Чугунный теплообменник

В теплообменнике из чугуна некоторые детали взаимозаменяемы, что служит большим преимуществом при ремонте по отношению к стальному.

Чугун устойчив к коррозии.

В современных газовых котлах используется новая модификация — серый чугун, имеющий лучшие качествами по стойкости к коррозии.

Но несмотря на множество плюсов чугунных котлов, у них есть и минусы:

Большой вес, что усложняет монтаж.
Хрупкость — При монтаже или транспортировки от сильного удара могут появиться микротрещины, которые в дальнейшем снизят срок его службы или приведут к аварии.
Нельзя допускать резкого перепада температуры теплоносителя в чугунных теплообменниках, поскольку это приводит к растрескиванию материала.
Необходимо следить за жёсткостью воды. От этого образуется накипь на внутренних стенках теплообменника, приводящая к растрескиванию чугуна.
Преимущество, которое является и недостатком – чугунный одноконтурный газовый котел отопления имеет большую тепловую инерционность.

При отключении отопления дольше будет сохраняться тепло, потому что вода в чугунном теплообменнике будет остывает медленнее. Это немного замедляет регулирование теплового режима в помещении, когда автоматика выключает котел при достижении определенной температуры, но теплоноситель продолжает оставаться горячим еще некоторое время.

Другие материалы теплообменника

Теплообменники изготавливают также из нержавеющей стали. Коррозия будет поражать стенки теплообменника очень медленно. Но толщина стенок теплообменника небольшая, поэтому будет легко прогорать.

Срок службы такого устройства значительно меньше стальных и чугунных теплообменников.

В современных газовых устройствах теплообменники изготавливают из стали с различными добавками. Это увеличивает их стойкость и к коррозии, и к температуре.

Сейчас появились конденсационные котлы, в которых конденсат, образованный при сгорании газа, преобразуется в тепловую энергию, что оказывает положительное действие на длительность эксплуатации котла и увеличивает его КПД.

По типу горелки

Горелки котла условно подразделяют на два вида — атмосферную и наддувную горелку, иногда называемую турбинированной, навесной, или вентиляторной.

Атмосферная горелка – самая простая по конструкции и обслуживанию. Такая горелка поставляется в комплекте с котлом, и её стоимость уже включена в цену газового оборудования. Атмосферная горелка использует воздух, которое находящийся в помещении.

Недостатки: при снижении или повышении давления в газопроводах увеличивается или уменьшается высота пламени, что может привести к прогоранию теплообменника или самой горелки.

Можно отрегулировать ее под определенное давление. Но для этого потребуется вызывать специалиста, что не всегда удобно. Ведь давление в газопроводах может меняться время от времени.

В тех регионах, где давление газа в магистральном газопроводе не всегда стабильное, лучше воспользоваться котлами с наддувными горелками.

Наддувные устройства не входят в комплектацию газового оборудования и покупаются 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 присутствует некоторый шум. Преимущество заключается в том, что они справляются с перепадами давления в газопроводе. Все виды горелок могут иметь функцию модуляции пламени и быть одно- или двухступенчатыми. Модуляция пламени – горелка автоматически регулирует мощность горения газа в зависимости от температуры теплоносителя в теплообменнике.

В одноступенчатой горелке пламя автоматически не регулируется — пламя либо горит, либо не горит. Двухступенчатая горелка может регулировать мощность пламени в автоматическом режиме, что сокращает расход газа и повышает КПД котла. При этом увеличивается время между включением и отключением горелки, что положительным образом влияет на длительность её эксплуатации.

По количеству контуров

Котлы могут быть одноконтурными и двухконтурными.

Особенность конструкции котла с одним контуром предусматривает одну горелку и работу только на подогрев воды для системы отопления. Одноконтурные агрегаты могут быть на твердом топливе, газу, электричестве и на жидком топливе.

Двухконтурный газовый котел устроен так, что может работать в двух режимах: отопления и горячего водоснабжения. При отоплении нагревается теплообменник с теплоносителем. Он может прогреваться до температуры в интервале от 35 до 80° в зависимости от настроек.

У каждого производителя своя конструкция внутренней начинки описываемого оборудования. Но есть у них одинаковое решение — внутри корпуса помещаются два контура. Первый отвечает за отопление и работает по замкнутой схеме. Вода в нем циркулирует по кругу, обходя все точки обогрева, установленные в помещениях дома. Теплоноситель, который движется по замкнутой схеме, во второй контур не попадает. За это отвечает отдельный клапан.

Когда в смесителях в кухне и ванной комнате открывается кран с водой, клапан перекрывает доступ теплоносителя в систему отопления, нагревает холодную воду и подаёт горячую воду в контур ГВС. Когда краны на кухне или в ванной закрываются, происходит обратное действие.

Практически все газовые котлы имеют одинаковые технические узлы, а модели от разных производителей отличаются лишь несколькими деталями.

Способ отведения продуктов сгорания

Котлы делятся на устройства с естественной или принудительной тягой. Во-первых обязателен монтаж дымоходной трубы. Во-вторых отведение продуктов сгорания происходит принудительным способом — благодаря встроенному в дымоходную трубу вентилятору.

Газовые котлы, работающие на естественной тяге, называют еще устройствами с открытой камерой сгорания. Необходимый для горения газа кислород забирается из помещения – в этом их недостаток. Необходим доступ наружного воздуха в помещение с котлом. Из-за чего получается небольшой сковзняк. Недостаток кислорода отрицательно влияет на здоровье.

Некоторые котлы оборудованы коаксиальным дымоходм. Их называют газовыми котлами с закрытой камерой сгорания.

Продукты сгорания отводятся через коаксиальный дымоход, называемое «труба в трубе». Это две трубы разных диаметров, вставленных одна в другую. Через трубу меньшего диаметра удаляются продукты сгорания газа. А в пространство между труб поступает свежий воздух с улицы, который нагревается внутренней трубой. В итоге увеличивается КПД котла.

Преимущества такого дымохода очевидны:

Кислород забирается с улицы.
Небольшой размер дымохода, так как коаксиальный дымоход можно устраивать в наружной стене, расположенной рядом с газовым оборудованием.
Такой дымоход может устанавлен в любом месте помещения и быть горизонтальным, наклонным или вертикальным, что позволяет .
Котлы с коаксиальным дымоходом более экономичными, хотя их стоимость выше.

Энергозависимость котла

Большинство современных котлов имеют в комплектации различные датчики для безопасности работ: термостаты, поддерживающие нужную температуру в помещении и регулирующие подачу топлива в котел, циркуляционные насосы и вентиляторы. Все они работают при условии постоянного подключения к электрической сетия.

Обычно используют Источники Бесперебойного Питания (ИБП), также в качестве резервного источника электроэнергии можно использовать другие устройства, например, дизельные или бензиновые генераторы. Однако их применение в загородном доме нецелесообразно. Но иногда необходимо.

rudic.ru

Устройство и принцип действия промышленных газовых котлов

Принцип действия отопительного устройства основан на сжигании газа в топке с сопутствующим нагревом теплоносителя. По этому признаку котлы делятся на две группы:

с циркуляцией горячего воздуха (жаротрубные);
с нагревом жидкости почти до температуры кипения (водотрубные).

Паровые котлы устанавливаются на предприятиях, использующих пар в промышленном производстве.

Газовая горелка

Главной частью любого котла является горелка. По типу подачи газа они делятся:

на инжекторные, засасывающие газ вместе с воздушной струей;
на наддувные, применяющие принудительное нагнетание воздуха мощным вентилятором;
на диффузные, подающие газ к месту горения через специальные диффузионные каналы.

Фото 1. Промышленный котел на газу марки Энтророс. В устройстве установлена наддувная газовая горелка.

Распространенная конструкция горелки — набор из нескольких параллельных стержневых устройств, которые расположены равномерно по всему объему топки. Они снабжены отверстиями для выхода смеси газа с воздухом и обеспечивают равномерный нагрев. Для повышения эффективности между стержнями помещают трубопровод с теплоносителем. Такие установки способны достичь КПД в 98—99%.

Еще один популярный вариант горелки промышленного котла мощностью от 100 кВт и выше имеет факельное устройство. На одной из стенок агрегата устраивается специальное сопло, в которое нагнетается газовоздушная смесь. Факельное горение хорошо показало себя в двух и трехходовых котлах, используется для получения теплоносителя с температурой 115—120 градусов или пара.

Топочная камера

Для топки мощного котла важно длительное время выдерживать высокую температуру. Жаропрочность обеспечивает использование специальных сталей с добавлением марганца, хрома и других легирующих компонентов. Стенки укрепляют гофрированием и окружают теплоизоляционной оболочкой.

В водогрейных котлах в топке размещают один или два теплообменных контура, по которым циркулирует теплоноситель.

В паровых или котлах высокого давления применяются топочные экраны и теплообменник для получения тепла, а пар образуется в дымоходе, где температура дымовых газов снижается до 600—800 °C.

В топочной камере парового котла размещают сепаратор и пароперегреватель.

Безопасность эксплуатации обеспечивает взрывной клапан, который обязательно устанавливают на одной (чаще задней) стенке котла. Механизм срабатывает в случае превышения давления в топке.

Автоматика и система управления

Сложность управления промышленным котлом связана с постоянно изменяющимися температурой и давлением воды, мгновенным расходом газа, забором воздуха для горелки и другими факторами.

Чтобы исключить человеческий фактор, все управление осуществляется с помощью специальных контроллеров.

Данные для их работы поступают с датчиков температуры, давления, расхода воздуха и газа. Для большей надежности в современных котлах автоматику разделяют на две части:

Автоматика подачи топлива, которая отвечает за работу модуляционной горелки и поддержание стабильной работы всей системы.
Автоматика безопасности учитывает критические условия работы котла, наличие пламени в топке, подачу газа, нагрев теплоносителя. В случае неисправности происходит отключение котла и прекращение подачи топлива. Некоторые модели котлов снабжены системами самодиагностики.

Типы промышленных котлов на газу

Промышленные газовые котлы подразделяются на несколько типов.

Водогрейные

Такие котлы отличаются симметричным расположением теплообменников и работают по многоходовому принципу движения продуктов сгорания. Применяются для нагрева теплоносителя и отопления помещения. Максимальное давление воды в циркуляционном контуре — 16 бар. Мощность серийных котлов варьируется от 0,7 до 35 МВт. Этого достаточно для обогрева крупных цехов и промышленных зданий. Для ГВС к котлу подключают бойлер с подогревом от дымохода.

Фото 2. Промышленный газовый котёл водогрейного типа. Подобные устройства применяют для обогрева помещений.

Паровые

Паровой котел рассчитан на работу с высокой температурой теплоносителя. Получение пара происходит в два этапа. Первый — нагрев воды до 100 градусов и образование первичного пара, который пропускают через сепаратор для осушения. Второй этап заключается в повторном подогреве уже сухого пара до требуемой температуры. После этого пар готов к использованию.

Парогенераторы выполняют сразу две задачи: нагревают теплоноситель для отопления зданий и производят пар. Чтобы увеличить эффективность такой установки, применяют дополнительные дымообороты, которые подогревают циркулирующую в трубах воду.

Теплогенераторы средней и большой мощности

Средняя мощность газовых котлов доходит до 2 МВт. Этого достаточно для отопления небольшого производства или поселка.

Отоплением и водоснабжением отдельных городских микрорайонов и крупных промышленных предприятий заняты водогрейные котлы большой мощности (от 2 до 30 МВт). Такие установки имеют несколько отопительных контуров и рассчитаны на максимально эффективное использование тепловой энергии, получаемой от сгорания газа.

Когенерационные

Установки данного типа способны последовательно высвобождать тепловую энергию для отопления и водоснабжения, а затем и электрическую для обеспечения производства или микрорайона электроэнергией.

Фото 3. Два когенерационных газовых котла. Оборудование применяется для отопления и горячего водоснабжения.

Преимущество когенерации (производства разной энергии из одного топлива) состоит в высоком КПД, который достигает 90%.

Для получения электроэнергии используется газовый поршневой двигатель, излишки тепла от которого применяются для подогрева теплоносителя. Основной нагрев воды происходит в водогрейных котлах. Такая технология применяется в мини-ТЭЦ для работы в удаленных районах.

Безопасность эксплуатации котельного оборудования на сжиженном или природном газе

Угрозу представляет взрывоопасность газа, поэтому помещение котельной имеет соответствующий класс опасности. Ввод прибора в эксплуатацию и контроль за ней осуществляют органы Госнадзора. Для промышленных котлов разработаны обязательные требования по эксплуатации:

Обслуживание 2 раза в год.
Обязательна водоподготовка, фильтрация и умягчение.
Оборудование помещения котельной датчиками газа, пожарной сигнализацией и первичными средствами пожаротушения.
Все допущенные к управлению котлом лица проходят специальную подготовку.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором демонстрируется процесс чистки промышленных котлов на газу водогрейного типа.

Заключение

Выбирают котельное оборудование такого класса в соответствии с конкретными задачами и условиями эксплуатации. Правильный выбор типа котла и мощности поможет сэкономить на его обслуживании.

ogon.guru

Базовые элементы конструкции

Прежде чем коснуться непосредственно принципа работы газовых котлов отопления, следует ознакомиться с их строением. Обычно устройства состоят из следующих элементов.

Горелка обеспечивает нагрев теплоносителя. Газ подается в камеру сгорания посредством специальных форсунок, которые позволяют равномерно распределить пламя.
Теплообменник отдает тепловую энергию жидкости, циркулирующей в отопительной системе.
Система автоматики предназначается для безопасности и управления режимом работы.
Приспособление для отвода отработанных газов.

Иногда в котел встраивается циркуляционный насос, позволяющий обеспечивать принудительное движение теплоносителя в трубах системы отопления. Однако такие модели стоят дороже. Они не пользуются популярностью у потребителей. Чаще всего насос устанавливается отдельно.

Принцип работы газового котла отопления: схема нагрева

Основная функция отопительного оборудования заключается в подогреве теплоносителя путем прямой передачи тепловой энергии, которая образуется в ходе горения газообразного вещества. Для наглядности ниже рассматривается процесс работы одноконтурного устройства, неспособного обеспечивать нагрев воды для потребительских нужд.

Газ, подающийся под определенным давлением из магистральной сети, попадает в специальную камеру, где и происходит его возгорание. Важно, чтобы данный процесс был полностью безопасным. Мощность горения контролируется при помощи различных датчиков и системы автоматики.

При появлении пламени происходит выделение значительного объема тепла. Оно передается отопительной системе непосредственно через теплообменник, внутри которого циркулирует рабочая жидкость. Нагрев осуществляется снаружи. На теплообменник воздействует струя горящего газа. В качестве материала для этого элемента используется чугун, сталь или медь.

Отвод продуктов сгорания

С устройством и принципом работы газовых котлов примерно стало все понятно, но необходимо понимать, как работают другие важные узлы отопительного агрегата. Немаловажную роль играет система удаления продуктов сгорания. Она может быть открытого или закрытого типа. В первом случае отработанные газы выходят через дымовую трубу системы вентиляции. Что касается подачи воздуха, то она осуществляется из помещения, где установлен прибор без каких-либо дополнительных приспособлений. Турбинные горелки относятся к конструкциям закрытого типа. Они обеспечивают принудительный забор воздуха и отвод газов посредством специальных трубопроводов.

Функционирование системы автоматики

Используемые принципы работы автоматики газовых котлов призваны обеспечить безопасную эксплуатацию и добиться поддержания определенной температуры теплоносителя на протяжении какого-то времени. Приборы оснащаются всевозможными датчиками и терморегуляторами.

Автоматические системы защиты позволяют отключать подачу газа при его временном отключении. Система просто перестанет работать. Ее будет необходимо перезапустить вручную сразу после возобновления транспортировки газа по сетевой магистрали. Это можно сделать за несколько минут.

Современные модели имеют энергосберегающие функции, а также способ защиты от замерзания. Температурный режим теплоносителя регулируется посредством специальных датчиков. Если столбик термометра снизится до 5 градусов, то включение котла произойдет автоматически для прогрева.

Новые модели начали оснащаться системами самодиагностики. В процессе эксплуатации анализируется состояние основных узлов, после чего информация передается на дисплей посредством кодов ошибок. Такой технологичный способ позволяет выявить около 90 процентов вероятных неисправностей.

Принцип работы двухконтурных газовых котлов

Часто требуется не только отопить какое-то помещение, но и обеспечить нагрев воды для бытовых нужд. В этом случае помогут двухконтурные газовые котлы. Принцип работы таких устройств практически не отличается от одноконтурных аналогов. Однако есть дополнительные элементы.

Нагрев воды в контуре ГВС происходит косвенным образом. Чтобы получить горячую воду, необходимо на протяжении всего времени поддерживать определенную температуру в основном контуре для отопления. При нагреве воды будет работать и отопительная система. Такой вариант неприемлем летом, поэтому на обратном трубопроводе устанавливается кран, способный прерывать циркуляцию теплоносителя. В этом случае нагревать будет только вода.

Как функционируют конденсационные устройства?

В обычных приборах продукты сгорания минуют теплообменные поверхности и отдают часть энергии рабочей среде отопительной системы. Отработанные газы отводятся через обычный дымоход. В данном случае теряется определенная часть тепла в виде водяного пара, появившегося при сжигании топлива.

Принцип работы конденсационных газовых котлов несколько отличается. Устройства способны использовать скрытую энергию водяного пара. Они оснащены нагнетающим вентилятором, который имеет изменяемое количество оборотов. В связи с этим камера сгорания является закрытой. Выброс отработанных газов производится при помощи коаксиального дымохода.

Изменяемое число оборотов вентилятора позволяет регулировать соотношение газа и подаваемого воздуха. Конденсационный котел не во всех случаях функционирует с максимальной отдачей. Чтобы прибор работал в экономичном режиме, необходимо поддерживать температуру теплоносителя на обратном трубопроводе менее 57 градусов.

Коэффициент полезного действия конденсационного устройства повышается с уменьшением рабочей температуры отопительной системы. В других ситуациях эффективность несколько снижается. Поэтому такой прибор уместен при использовании с теплыми полами, где рабочий диапазон температур колеблется в пределах 40-45 градусов.

В отличие от обычного котла, конденсационный аналог обладает теплообменником большей площади. В нем отработанные газы охлаждаются до температуры ниже 40 градусов. Процесс конденсации происходит непосредственно в теплообменнике, поэтому он изготавливается из материалов, устойчивых к коррозии.

Как работают настенные приборы?

Для небольших домов вполне подойдут настенные газовые котлы. Принцип работы их примерно тот же, но используются менее габаритные детали и дополнительные элементы в виде циркуляционного насоса и мембранного бака. От обычных аналогов они отличаются компактными размерами.

Как и в случае с напольными конструкциями, настенные газовые котлы могут быть одноконтурными или двухконтурными. Они могут быть оснащены закрытой или открытой камерой сгорания. Устройства фиксируются на стене при помощи специальных кронштейнов.

Принцип работы газового котла настенного типа базируется на наличии сложной системы автоматики, которая считается наиболее капризным блоком в плане технического обслуживания. Она часто дает сбой в процессе эксплуатации устройства. Своими руками отремонтировать ее проблематично, поэтому приходится вызывать специалиста, что приводит к дополнительным расходам.

Правила эксплуатации

Как видно, принцип работы газового котла не так прост, поэтому при использовании необходимо придерживаться ряда правил.

Первый запуск устройства должен осуществлять только технический работник специализированного учреждения. Он протестирует корректность работы всей системы.
Многие пренебрегают проведением ежегодного обслуживания, но делать этого не стоит. Своевременное удаление загрязнений из камеры сгорания и устранение нагара в трубах позволяет увеличить эксплуатационный период прибора.
Желательно избегать таких ситуаций, когда температура поднимается выше 90 градусов. Это может быть губительно для устройства. При эксплуатации рекомендуется придерживаться диапазона от 65 до 90 градусов.
Для избежания аварийных ситуаций в ходе работы котла от повышения давления следует подсоединить группу безопасности, состоящую из манометра, приспособления для отвода воздуха и предохранительного клапана.
Если при использовании превышен период эксплуатации, отраженный в техническом паспорте, то необходимо проведение экспертизы для безопасной эксплуатации.

Отзывы об устройствах в заключение

Понимая принцип работы газового котла, можно сделать осознанный выбор в пользу той или иной модели. Однако самое главное заключается в определении мощности, которая необходима для нормального отопления жилого дома. Она рассчитывается с учетом общего объема помещений и уровня теплоизоляции ограждающих конструкций. Показатели мощности газового оборудования указываются в техническом паспорте.

Потребители оставляют множество положительных отзывов о настенных устройствах. Они отмечают их компактность и эффективную систему автоматики. При выборе места установки проблем не возникает. О напольных приборах отопления положительно высказываются владельцы больших домов, где есть возможность выделить отдельное помещение для агрегата.