Газовый водогрейный котел для отопления частного дома

Конструкция водогрейных котлов

На сегодняшний день рынок отопительного оборудования насыщен различными моделями водогрейных котлов, которые имеют схожую конструкцию и отличаются только мощностью нагревательных элементов и, соответственно, производительностью. Модельный ряд представлен изделиями как отечественных, так и зарубежных производителей.

В плане конструкционных особенностей — ничего нового. Обычно газовый водонагревательный котел имеет прочный стальной или чугунный корпус, отделанный теплоизоляционными материалами. Основу конструкции составляют газовая горелка и теплообменник, используемые для подогрева воды, поступающей затем в систему.

Оснащение современных моделей

В водогрейных приборах устанавливаются газовые горелки двух типов:

• атмосферные;
• наддувные.

От типа горелки и качества ее работы зависит производительность, и, соответственно, функциональность котла. Причина того, что , заключается в том, что в системе газоснабжения упало давления газа, в результате чего не обеспечивается необходимое его поступление в камеру сгорания. Как следствие, слабая интенсивность горения газообразной топливной массы и низкая температура нагрева теплообменника.

Атмосферные горелки естественным образом смешивают бытовой газ с воздухом, тогда как наддувные оборудованы для этих целей вентиляторами – нагнетателями. Смешивание газа с воздухом происходит под давлением. Топливная масса поступает в топку под высоким давлением, вследствие чего улучшается интенсивность её горения и эффективность нагрева теплоносителя. Топливо в данном случае сжигается полностью, повышая коэффициент полезного действия отопительного прибора.

Кроме того, наддувные горелки, обеспечивающие необходимое давление газа в системе, более надёжны в эксплуатации.

состоит из следующих элементов:

• опорная рама (для напольного типа);
• блок конвективной, радиационной поверхности нагрева;
• блок с ЗИП (запорная арматура, клапана и вентили).

Водогрейный котел устанавливается на опорную раму или монтируется на стену, после чего производится подключение воздуховода, воды и газа. Завершается монтаж установкой контрольно-измерительных приборов, запорной арматуры и установкой предохранительных клапанов. Как правило, все водогрейные котлы оснащаются взрывным клапаном, который устанавливается с тыльной стороны прибора. Основная задача этого приспособления — предотвратить разрушение нагревательного контура вследствие перегрева и превышения рабочего давления в камере сгорания.

Важным компонентом котла является насосное оборудование, необходимая производительность которого определяется расчётным путём с привязкой к отапливаемой площади и мощности котла.

В процессе установки котла необходимо также оборудовать дымосос, через который из камеры сгорания будут удаляться продукты сгорания топлива.  Параметры дымососа определяются также расчётным путём на стадии разработки проекта системы отопления. Неверный расчёт характеристик дымососа чреват не только наслоениями сажи на его стенках и снижением эффективности работы котла, но и опасным ухудшением функционирования вентиляции и высокой концентрацией в помещении угарного газа.

В заключение несколько слов о том, на что дополнительно следует обратить внимание при выборе агрегата. Определившись с потребной мощностью и имея представление об условиях его будущей эксплуатации, необходимо также изучить возможности и степень надёжности автоматики, от работы которой зависит не только эффективность функционирования систем отопления и ГВС, но и безопасность обитателей жилых помещений

Газовый водогрейный котел — общее представление

Водонагревательный газовый котел, представляет собой вид бытового котельного оборудования большой мощности, рассчитанный на одновременное решение двух задач — отопления внутренних помещений большой площади и обеспечения в нормальном объеме ГВС (горячим водоснабжением). Данный вид отопительной техники применяется в автономных системах отопления, в которых циркуляция воды осуществляется принудительно.

В процессе работы бытовой котел способен нагревать теплоноситель до температуры 95 град. по Цельсию, создавая рабочее давление в системе 0,6 МПа. Водогрейный автономный газовый котел или на твердом топливе обладает высокой мощностью, которую принято измерять в мегаваттах. Модели, представленные сегодня на рынке, имеют различную мощность. Котлы для частного дома обычно имеют мощность в диапазоне 0,4 – 1 МВт. Промышленные агрегаты способны обогревать большие площади, до 30-40 тыс. кв. м., обладая мощностью, в 1,5-4 МВт. Благодаря своей конструкции и принципу действия водонагревательные котлы имеют один из самых высоких КПД, — до 92%.

Основные преимущества водогрейных газовых агрегатов следующие:

• быстрый выход на оптимальные режимы работы – 2-4 часа;
• компактность;
• легкость монтажа;
• простота эксплуатации и обслуживания;
• экологичность.

Главное преимущество котлов этого типа — низкая себестоимость тепловой энергии, на порядок ниже, чем у других отопительных приборов. Основная сфера применения -обеспечение ГВС и отопление жилых объектов, находящихся вдали от теплоцентрали. Обычно водогрейные котлы устанавливают на объектах, где монтаж автономной котельной нецелесообразен с технической стороны и экономически невыгоден.

Другими словами, водогрейные котлы представляют собой высокотехнологичные устройства, в которых посредством сжигания голубого топлива вырабатывается большой объем тепловой энергии. Полученное тепло используется для нагрева воды – теплоносителя, который циркулирует в отопительном контуре. Циркулируя в трубопроводе отопительного контура, вода нагревает радиаторы отопления, отдающие затем тепло воздуху помещения. Давление, создаваемое в системе, обеспечивает необходимое поступление теплоносителя в самые дальние участки отопительного контура и обогрев помещений до комфортной температуры.

Основной момент, на который надо обращать внимание перед установкой водогрейного котла – бесперебойная подача воды. Хорошее техническое состояние водопровода является ключевым аспектом нормальной работы газо-нагревательного оборудования

Конденсационные котлы

Отопительные агрегаты, использующие скрытую энергию конденсата, считаются наиболее эффективными. Суть в том, что при химической реакции горения метана (СН4) возникают 2 основных вещества: углекислый газ (СО2) и обычная вода (Н2О). Также образовываются некоторые токсичные соединения, например, угарный газ (СО) и окись азота (NOx), но их содержание в продуктах горения гораздо ниже. Вода, находясь в зоне высокой температуры пламени, тут же испаряется и вместе с дымовыми газами выбрасывается на улицу. Получается, что часть тепловой энергии в классических котлах уходит на парообразование и пропадает напрасно.

Конденсационный водогрейный котел сконструирован таким образом, чтобы заставить водяные пары сконденсироваться на поверхности теплообменника и возвратить тепловую энергию парообразования, передавая ее теплоносителю. Этому способствует закрытая топка и витой змеевик теплообменника, внутрь которого помещена цилиндрическая горелка.

Пламя газогорелочного устройства распространяется во всех направлениях, дымовые газы с водяными парами проходят между витками змеевика, по которому движется теплоноситель. Пар конденсируется на поверхности трубок змеевика, остывает и стекает в специальную емкость. В результате немалая тепловая энергия парообразования возвращается и идет на обогрев дома.

• А – змеевик из нержавеющей жаростойкой стали высокого качества;
• В – модуляционная горелка цилиндрической формы;
• С – вентилятор для принудительного нагнетания воздуха в топку;
• D – патрубок присоединения газопровода;
• Е – контроллер с цифровым дисплеем.

Модулируемое газогорелочное устройство под управлением контроллера плавно меняет интенсивность горения во всем диапазоне тепловой мощности, используя ровно такое количество топлива, какое необходимо в данный момент. Благодаря технологии сжигания с возвратом тепла парообразования КПД конденсационных котлов достигает 95—96%, лучшие показатели имеют только электрические водонагреватели с коэффициентом 99%. Соответственно, отопительные агрегаты, использующие энергию конденсата, являются наиболее экономичными из всех, сжигающих углеводородные виды топлива.

Устройство и принцип работы

В устройстве и принципе работы комбинированных устройств для обогрева бывают различные схемы, отличающиеся действиями. Два вида нагревательной системы работают одновременно и параллельно друг другу:

1. в первой схеме лидирует электронагреватель, газовое оборудование подключается только для того, чтобы повысить мощность температуру воды;
2. в другой, напротив, лидирующую позицию занимает газовое оборудование, а электрический нагреватель используется в качестве поддержки.

Комбинированные котлы отопления для обогрева дома могут быть нескольких видов:

• устройство с использованием газа в качестве доминирующего топлива. Такое отопительное оборудование применяется для обогрева помещения имеющую большую площадь. В этом устройстве электрический нагреватель применяется для повышения температуры в системе;
• рассматривая комбинированный электрокотел в качестве лидера, можно понять, что принцип работы у него такой же, как и у электрического котельного оборудования. Когда в системе происходит понижение температуры, то автоматически подключается газовая горелка. К примеру, в момент отключения электричества;
• котельное оборудование, имеющее одновременно два работающих нагревательных элемента (газ и электричество), имеет сложный процесс работы. Такое оборудование очень экономичное и эффективное.

Какой лучше: напольный или подвесной?

Для обогрева дома и подачи горячей воды специалисты могут устанавливать котлы как на полу, так и подвешивать их на стену. Напольные модели отличаются высокой мощностью и большими габаритами. Производители укомплектовывают их стальными или чугунными теплообменниками. Большой вес — основной недостаток таких конструкций.

Навесные котлы уступают напольным агрегатам по мощности. Итоговый выбор зависит от запросов потребителя.

Навесные энергонезависимые котлы практичнее в эксплуатации, так как могут порадовать своими расширенными возможностями в сфере настройки даже специалистов, но в случае отключения электричества дом перестанет обогреваться. Для классического загородного дома лучше всего взять напольный вариант с механическим типом управления. Такой котел прост в установке и подключении, но в нем нет интерактивных дисплеев и программируемых термостатов.

Работа узлов агрегата

Водотрубные

Схему таких водогрейных котлов отличает наличие специальных кипятильных трубок, по которым движется вода. Нагревание происходит путём сжигания энергоносителя. Прогрев котла данного вида происходит довольно быстро и его легко регулировать.

Также здесь предусмотрена возможность серьёзных перегрузок. Неоспоримое достоинство водотрубных отопительных устройств заключается в низкой вероятности их взрыва.

Что касается числа контуров, большинство котлов имеют два контура. Но также есть и одноконтурные изделия. Если котёл двухконтурный, то подача теплоносителя будет осуществляться и в систему отопления, и в водопроводную сеть.

По типу применяемого топлива водогрейные котлы делятся на:

Котлы на твёрдом топливе. Энергоносителем может выступать уголь, дерево или опилки. Агрегаты подобного типа применяются в бане, сауне, даче, так как требуют значительного пространства под размещение.

Котлы на жидком топливе. Это может быть солярка, мазут, машинное масло. Область применения – отопление частных домов и коттеджей.

Газовые котлы. Топливом выступает природный или сжиженный газ. Установка водогрейных котлов такого типа характерна для домов, таун-хаусов и даже квартир.

Котлы на электричестве. Электрические водогрейные котлы монтируют в небольших коттеджных зданиях и в квартирах.

На фото водогрейных котлов видно, что в зависимости от способа установки, они могут быть:

• Напольными.
• Настенными.

Достоинства и недостатки газовых котлов

Для того чтобы понять почему газовые котлы служат наилучшим вариантом для обеспечения теплом и горячей водой, нужно четко представлять все положительные и отрицательные стороны устройства.

К неоспоримым достоинствам газовых котлов отопления относятся:

1. Высокий КПД в сочетании с низкой стоимостью энергоносителя обуславливает экономическую целесообразность использования газовых систем;
2. Газовый котел позволяет обеспечить обогрев практически всей жилой площади, что редко под силу альтернативным источникам тепла;
3. Простота в обслуживании и относительно низкая стоимость ремонта в случае поломки;
4. Особо следует отметить длительный срок службы газового оборудования.

Все вышеперечисленные преимущества не оставляют шансов альтернативным отопительным системам, но нельзя не обратить внимания и на существенные недостатки этих систем:

1. Для устройства газовой системы отопления частного дома необходимо получить комплект проектно-нормативной документации, без которой эксплуатация отопительной системы незаконна;
2. Необходимость постоянного контроля работы системы вентиляции во избежание отравления угарным газом;
3. При монтаже газового котла требуется соблюдать определенные правила и требования по установке;
4. Утечка газа представляет опасность не только здоровью, но и жизни.

Основываясь на перечисленных выше положительных и отрицательных моментах, можно определить оптимальные характеристики газовых котлов.

Тип контура отопления

Немалую роль играет тип контура отопления, то есть циркуляция теплоносителя. Движение жидкости имеет пару способов:

• вода циркулирует от нагрева котла, поднимаясь к верху;
• циркуляция принудительно усиливается за счёт специального насоса. Такие приборы, как правило, бывают настенными и насос включён в систему. Если он отсутствует, его можно монтировать в нижнюю часть самостоятельно.

На фото газового котла показаны два типа:

Напольный устанавливается непосредственно на пол, но такая система требует отдельного помещения и дымохода. Данное оборудование имеет довольно большой вес, поэтому требует установку на прочное бетонное, либо железное снование.

Как достоинство можно отметить высокую мощность и результативность работы, простой уход и обслуживание, широкий ряд моделей, работу на разнообразных видах топлива. При этом, многие модели не нуждаются в электрическом заряде.

Такая конструкция отличается: небольшой весовой категорией (максимум 50 килограмм), высокой степенью автоматизации, простотой в применение, бесшумной работой, отсутствием отдельного дымохода. При этом, котёл на стене не может одновременно полноценно прогреть как помещение, так и воду. Он ограничен в уровне мощности и зависит от подачи электрической энергии.

Безопасность системы отопления

Поскольку использование газа сопряжено с известной опасностью, особое значение имеет безопасность оборудования. Современные образцы газовых устройств снабжены всеми необходимыми датчиками и автоматическими системами, контролирующими все рабочие процессы.

Большинство настенных котлов для отопления оснащается датчиками, обеспечивающими блокировку отопительной системы при перебоях в электросети, превышение допустимой температуры приводит к полной блокировке газового котла, однако существенным недостатком является зависимость такой системы безопасности от электросети.

В напольных котлах часто используется механическая система безопасной работы, не зависящая от электричества. Комплект датчиков обеспечивает контроль работы агрегата на всех этапах, от подачи газа и до удаления продуктов сгорания.

При работе котла с водогрейным контуром образуется накипь, поэтому в современных моделях оборудования предусматриваются специальные водяные фильтры, позволяющие существенно снизить ее жесткость.

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.

Справка. Мощная котельная установка производит до 1 т сухого пара в час.

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.

На что нужно обратить внимание

Потребителю нужно изучить основные типы газовых классических котлов. Такое оборудование популярно по следующим причинам:

1. Высокая степень экономичности. Газ при сгорании дает большой коэффициент полезного действия. Это экономически выгодно. Основные сложности связаны с тем, что некоторые детали сложно купить.
2. Отсутствие копоти, чистота в комнате. Газовые котлы монтируются даже на кухне.
3. Автоматический контроль работы. Обогрев комнат дровами или углем требует механического добавления топлива. В системе газового отопления все процессы автоматизированы.
4. Универсальность оборудования. Такие агрегаты можно использовать для обогрева трехэтажных зданий.

Но при этом существуют недостатки: перед монтажом необходимо согласовывать свои действия с органами Газтехнадзора. Установить оборудование может организация, имеющая лицензию на предоставление подобных услуг.

Самостоятельный выбор долговечного газового напольного или настенного котла для обогрева жилья основан на том, что мастеру необходимо позаботиться о качественной вентиляции. Образуемые продукты горения могут выводиться из здания естественным образом. Но если с тягой возникают какие-либо трудности, стоит поменять место теплообменника или обеспечить хорошую вентиляцию в принудительном порядке.

Оптимальное количество контуров

Усовершенствованный двухконтурный газовый котел необходим, если пользователь хочет обеспечить весь дом горячей водой. Классическая одноконтурная модель выбирается для организации отопления. Эксперты допускают подключение бойлера. В этом случае от одноконтурного котла делают отвод трубы в емкость с нагреваемой жидкостью. В техническом плане такие схемы разрешены, но теплообменник будет функционировать в условиях повышенной нагрузки.

Многие современные котлы с двумя контурами предназначены для нагрева воды проточным способом. Лучше всего установить качественный бойлерный бак или приобрести газовый котел со встроенным водонагревателем большого объема. Оба варианта позволяют нагреть 1 м3 воды и поддерживать заданную температуру в течение длительного времени. Экономичный котел с одним контуром можно монтировать в классической квартире, на даче, в коттедже, где проживает семья из трех человек.

Компактная настенная модель для кухни

Автоматизация, защитный уровень и управление оборудования

Прогресс не стоит на месте, поэтому производители стараются разработать всё новые виды газовых котлов, оснащая их новыми выгодными функциями и упрощая управление. Так, практически каждая модель включает в себя несколько этапов уровня нагревания.

Наиболее актуальный современный вариант – это котёл с модуляцией пламени. Высота пламени автоматически устанавливается, как и само количество рабочих горелок. Это зависит от того, какую температуру задали устройству и каков расход подачи горячей воды.

Если установка газового котла направлена на отопление помещения, уместен плавный розжиг. В данной ситуации необходимый уровень пламени устанавливается плавно, замедляясь на 0,5 минуты. При этом автоматические системы срабатывают медленно и мягко.

Важной опцией при отоплении комнат является пост циркуляция насоса. То есть, когда нагрев доходит до нужного уровня, горелка автоматически выключается, но сам насос продолжает свою работу максимум три минуты, обеспечивая равномерный прогрев всей общей площади дома.

Затем он также выключается и останавливается в режиме ожидания. Когда снова загорится горелка насос одновременно начнёт свою работу. Плюс такого оборудования состоит в значительной экономии электричества.

Электрический прибор самостоятельно устанавливает и поддерживает необходимый микроклимат в жилом доме.

Изучая схему подключения газового котла, обратите внимание на важный фактор – обеспечение безопасности. Обязательным условием эксплуатации любой модели является функция выключения при условии снижения нужного для работы давления.

Также, котёл самостоятельно отключается при ослаблении тяги дымохода, в ситуации нехватки, либо полного отсутствия напора и в случае самовольного затухания горелки.

Учтите, что работу по установке и вводу в эксплуатацию газового котла рекомендуется доверять только специалистам!

Технические характеристики

Все водогрейные котлы имеют свои характеристики, основными среди которых можно назвать: теплопроизводительность, температуру теплоносителя на входе в котел и на выходе из него, градиент.

Теплопроизводительность

Это величина, характеризующая количество тепла, передаваемое теплоносителю оборудованием в единицу времени. Ее обычно измеряют в кВт и иногда называют мощностью. Номинальное значение производительности указывают в паспорте котла.

Согласно одной из классификаций водогрейный котел может быть:

• малой мощности (до 65 кВт). Именно такие агрегаты используются для отопления частных домов (1 кВт их теплопроизводительности хватает на обогрев 20 куб. м объема или же 8–10 кв. м площади в зависимости от высоты потолков);
• средней мощности (от 70 кВт до 1,75 МВт);
• большой мощности (выше 1,8 МВт).

Температура воды

Температура воды на входе в котел может быть номинальной и минимальной. Первую оборудование должно обеспечивать в нормальном режиме работы, и, как правило, ее значение находится в пределах 60–110 градусов.

Максимальной температурой на выходе называют такое ее значение, при котором вода не кипит. Чаще всего оно равно 110–115 градусам – именно такое оборудование можно приобрести в личное пользование.

Однако встречаются котлы с температурой до 150 градусов – обычно это высокопроизводительные агрегаты, устанавливаемые на ТЭЦ.

Градиент

Температурным градиентом называют разницу в температурах на входе в котел и на выходе в систему отопления. Он может достигать 50–55 градусов. Чугунное котельное оборудование обычно имеет меньшие градиенты по сравнению со стальным.

Классификация водогрейных котлов

По технологии сжигания топлива и нагрева теплоносителя бытовые газовые теплогенераторы можно разделить на несколько видов:

• традиционные агрегаты прямого нагрева воды в теплообменнике;
• конденсационные установки;
• двухходовые водогрейные котлы;
• трехходовые теплогенераторы.

В традиционных установках теплоноситель проходит через чугунный или стальной теплообменник, расположенный прямо над пламенем газогорелочного устройства. Лучшие характеристики теплопередачи показывают теплообменники из серого чугуна с добавлением графита. Такие изделия практически не подвержены коррозии и весьма долговечны, но боятся резких перепадов температур. Чугун – хрупкий металл, при резком тепловом расширении или сжатии подвержен растрескиванию. Стальные котлы в этом отношении стабильнее, но они страдают от воздействия солей и накипи, а потому не столь долговечны.

• А – слой теплоизоляционного материала, стойкого к высоким температурам;
• В – ребристая поверхность чугунного теплообменника;
• С – горелка, состоящая из нескольких стержней с отверстиями, равномерно нагревает всю поверхность теплообмена;
• D – электронный блок управления.

Раскаленные продукты горения проходят сквозь ребра теплообменника, отдавая ему тепловую энергию, после чего уходят в дымоход. Подобная технология не очень эффективна, поскольку газы не успевают передать все свое тепло поверхностям нагрева. В зависимости от режима работы, КПД такого агрегата находится в пределах 83—90%.

Устройство, подогревающее воду для нужд ГВС, — газовая колонка – использует тот же принцип действия, только мощность горелки и площадь поверхностей обмена в ней меньше. Разница в том, что газогорелочное устройство поджигается от запальника в тот момент, когда кто-то открывает кран горячей воды и в водопроводной сети появляется расход. После закрытия вентиля горелка отключается.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin