Двухконтурный газовый котел: принцип работы, особенности

Если нет возможности подключить загородный дом или дачу к системе центрального отопления и горячего водоснабжения, домовладельцы устанавливают теплогенератор, который одновременно может нагревать теплоноситель и воду для контура ГВС — самостоятельно либо в комплексе с внешним бойлером. Рассмотрим принцип работы двухконтурного газового котла, чтобы оценить преимущества и недостатки данного оборудования.

Конструкция прибора

Двухконтурный котел – это устройство, которое отапливает помещение и греет воду. Чтобы понять, как работает отопительное устройство, следует разобраться с тем, из чего оно состоит. В конструкции котла есть компоненты, отвечающие за нагрев теплоносителя и выполняющие переключение на контур горячего водоснабжения. При обеспечении стабильной работы всех деталей будет осуществлена бесперебойная эксплуатация устройства.

В схеме прибора вне зависимости от его разновидности есть следующие детали:

  • Горелка. Она устанавливается в камере сгорания. Является основной рабочей частью отопительной конструкции. Основная задача – нагрев теплоносителя и генерация тепла для работы водонагревательного контура. Чтобы поддерживались точная температура, оснащается системой электронной модуляции пламени.
  • Камера сгорания. Бывает открытой и закрытой. Представляет собой корпус для горелки. В закрытой камере имеется вентилятор, который разгоняет воздух и удаляет продукты сгорания. При работе дает небольшой шум.
  • Циркулярный насос. Обеспечивает циркуляцию носителя тепла по отопительной системе и контуру водонагревателя. Работает бесшумно.
  • Трехходовой клапан. Отвечает за переключение отопительного контура на водоснабжение и наоборот. Напрямую зависит от водопроводного крана.
  • Основной теплообменник. В этой части осуществляется нагрев теплоносителя. Устанавливается над горелкой в камере хранения.
  • Вторичный теплообменник. Отвечает за подготовку горячей воды.
  • Система автоматизации прибора. Датчики, установленные в нагревателе, контролируют параметры оборудования, отвечают за безопасность, активируют разные узлы, обнаруживают и исправляют ошибки и выполняют ряд других полезных функций.

Вода подводится через специальную трубку в нижней части корпуса. Выводится также через патрубок, который соединяется с краном. Важно отметить, что во время работы теплообменник с водой не смешиваются.

В некоторых установках есть сдвоенный теплообменник. Принцип его работы остается неизменным, хотя конструкция немного отличается.

Виды, типы

Котельное отопление классифицируется в зависимости от типа установки. Есть одноконтурные, двухконтурные модели обогревателей, различаются по креплениям:

  • напольные;
  • подвесные.

Настенный тип

Достоинство навесного котла – простота монтажа, возможность установки в помещении, где будет использоваться. Компактный, в сравнении с напольным типом.

Недостатки:

  • невысокий КПД;
  • обогрев небольшого дома, помещения небольшой площади.

Напольный тип

Вид работает по принципу два в одном. Помогает обеспечить отопление помещения, подачу ГВС. Два контура не зависят друг от друга. Есть модели со встроенным режимом «Зима-Лето».

Недостатки:

  • большая площадь для установки оборудования;
  • сложный монтаж.

Напольный вид

Принцип работы двухконтурного газового котла

На сегодняшний день газовые котлы — очень востребованные устройства, это обусловлено тем, что газ считается самым дешевым теплоносителем. Разберемся с принципом работы газового котла отопления двухконтурного. Первое, что необходимо знать — это то, что функционирование таких приборов осуществляется в двух режимах:

  • в режиме обогрева;
  • в режиме генерации горячей воды.

Работа агрегата одновременно в двух режимах — не может осуществляться — для этого в двухконтурных котлах имеется трехходовой клапан, который направляет определенное количество теплоносителя в контур горячего водоснабжения.

Функционирование газового котла в режиме обогрева схоже с работой обычного проточного нагревателя. При первичном включении горелка функционирует достаточно продолжительный период времени, повышая температуру в отопительном контуре до нужной отметки. Как только достигается нужная температура, подача газа отключается. Если в доме имеется датчик температуры воздуха, то автоматика будет принимать во внимание его показания.

На работу газовой горелки в двухконтурных котлах может оказывать влияние и погодозависимая автоматика, которая контролирует температуру уличного воздуха.

Благодаря теплу, выделяющемуся от действующей горелки, осуществляется нагрев теплоносителя, который движется по системе отопления в принудительном режиме.

Расположение трехходового клапана такое, которое позволяет воде беспрепятственно проходить через основной теплообменник.

Удаление продуктов сгорания осуществляется самостоятельно или посредством специального вентилятора, который находится в самом верху двухконтурного котла. Система горячего водоснабжения при этом находится в бездействии.

Устройство и принцип работы 2-х контурных котлов с пластинчатым теплообменником

У котлов с пластинчатым теплообменником, по сути, два расположенных в разных местах теплообменника. Один — основной — находится в работе и при включении оборудования на «отопление», и при подогреве горячей воды. Второй начинает греться только тогда, когда включается где-то горячая вода.

Читайте также:  Измерение и регулирование расхода пропан-бутановой смеси

Теплообменник ГВС (вторичный) и основной теплообменник (первичный)

Как правило, вторичный теплообменник находится ниже первичного

Как работает двухконтурный котел на отопление

При работе на отопление, алгоритм работы котла с пластинчатым сдвоенным теплообменником следующий (контроль по температуре теплоносителя):

  1. Включается насос, который гонит теплоноситель по трубам отопления. Тот циркулирует, оббегая все включенные в систему радиаторы.
  2. Температура теплоносителя контролируется датчиком, сигнал от которого поступает в микропроцессор. Если в настройках температура заложена более высокая, подается сигнал на открытие газового крана в горелку, высекается искра.
  3. Разжигается горелка, начинается подогрев теплообменника, через который проходит теплоноситель. Насос все это время в работе.
  4. При достижении выставленной температуры, подача газа прекращается. Насос еще некоторое время работает (от 20-30 секунд до минуты или чуть более). Это необходимо, чтобы охладить разогретый теплообменник, иначе теплоноситель, оставшийся в этой части, может закипеть.
  5. Насос выключается, котел некоторое время стоит в режиме ожидания.
  6. Далее процесс начинается снова с запуска циркуляционного насоса.

Принцип работы двухконтурного котла с пластинчатым теплообменником

Точно так же работают и одноконтурные котлы, оснащенные автоматикой. Разница появляется во втором режиме — при подготовке теплой воды.

При нагреве воды для ГВС

Когда где-то в доме открывается кран горячей воды, в двухконтурном котле в работу включается второй теплообменник. Давайте рассмотрим как работает двухконтурный котел при нагреве воды:

  • При открытии крана горячей воды срабатывает датчик протока. По его сигналу плата управления переключает трехходовой клапан, направляя поток нагретого теплоносителя на вторичный теплообменник. Пока открыт кран горячей воды, трехходовой клапан находится в этом положении, циркуляционный насос гоняет небольшой объем теплоносителя по созданному кругу. Тот переносит тепло, отдавая его вторичному теплообменнику.
  • Постепенно вторичный теплообменник нагревается, становится теплее и проходящая через него вода. Через минуту-две она достигает заданной температуры. Поддержание заданной температуры происходит при помощи модуляции высоты пламени в горелке. Чем больше положений, тем стабильнее будет нагрев.

    Со сдвоенным теплообменником

  • Когда кран закрывается, трехходовой клапан перекидывается в исходное состояние, отрезая вторичный теплообменник. Все тепло снова идет в систему отопления.
  • Во вторичном теплообменнике циркуляция воды прекращается сразу после закрытия крана, но опасности закипания нет — все-таки нагрев вторичный и максимальная температура нагрева — не более 80°C, чего явно недостаточно для закипания.

Алгоритм работы прост и несложен, хотя само устройство двухконтурных котлов, безусловно, сложнее (и они дороже) чем одноконтурных. Но и комфорт они предоставляют несравненно больший.

Трехходовой клапан Navien 13-40 30015423A

Летний режим

Устройство и принцип работы 2-х контурных котлов с пластинчатым теплообменником

Так как в теплый период отопление работать не должно, а нагревать воду очень даже надо, в современных двухконтурных котлах предусмотрен летний режим. Переводится в него оборудование нажатием кнопки. В этом случае трехходовой клапан отсекает линию на отопление и циркуляция происходит по замкнутому контуру внутри котла.

Выносной пульт управления газовым котлом позволяет производить все необходимые регулировки

Устройство и принцип работы 2-х контурных котлов с пластинчатым теплообменником

Как работает двухконтурный котел только на подогрев воды? Работа двухконтурного котла в летнем режиме отличается тем, что подача газа и розжиг горелки происходит при открытии крана горячей воды. Сигнал в управляющий модуль поступает от датчика потока. При достаточном расходе (обычно 2,5 л/мин) подается команда на подачу газа к горелке и ее розжиг. Интенсивность подачи газа регулируется в зависимости от выставленной температуры ГВС.

После того как расход горячей воды прекращается, перекрывается газ и горелка тухнет. Циркуляционный насос еще какое-то время работает (режим постциркуляции). Это необходимо, чтобы не закипел теплоноситель (и не образовалась накипь).

Устройство и принцип работы 2-х контурных котлов с пластинчатым теплообменником

Как следует из принципа работы двухконтурного газового котла, при нагреве воды для ГВС, теплоноситель в системе отопления не греется. Многие считают это недостатком и боятся замерзнуть. В реалии никто не замечает этих «отключений». Даже если вам надо налить ванну теплой воды, займет это пусть 20 минут, пусть 30 минут. Ничего с радиаторами за это время не случится — слишком велика тепловая инерционность системы. Даже на малом объеме теплоносителя такие «простои» незаметны.

Как он работает

Принцип действия котла основан на нагреве теплоносителя, который расположен в теплообменнике. В качестве теплоносителя используется вода. В зависимости от температуры воды, получаемой на выходе, теплоноситель может поддерживать температуру на уровне 35-80 градусов.

Работа 2-уровневого котла

В котле над камерой сгорания установлен медный теплообменник. Камера сгорания представляет собой металлическую коробку, которая покрыта теплоизоляционным материалом.

В момент подачи в систему воды зажигается горелка, расположенная на дне камеры. Одновременно с горелкой запускается насос, заставляющий теплоноситель поступать в радиаторы отопления. Как только будет достигнута заданная температура, автоматика котла переводит его в режим ожидания, тем самым уменьшив подачу газа.

Учитывая тот факт, что вода, поступающая извне, используется в качестве теплоносителя, в ней имеется большое содержание марганца и соли кальция.

В процессе эксплуатации в условиях высоких температур присутствующие в воде соли образуют осадок. Он откладывается на стенках и затрудняет циркуляцию теплоносителя. В первом теплообменнике вода циркулирует по замкнутому контуру, поэтому менее подвержена загрязнению. Именно поэтому желательно покупать котлы со сдвоенным теплообменником.

В большинстве случаев из-за загрязнения со строя выходит второй теплообменник, но котел при этом продолжает работу в режиме отопления, что особенно важно в зимнее время.

Как он работает

Со списком других типичных неисправностей газового котла и способах их устранения можно ознакомиться в материале, посвященном самостоятельно ремонту котлов (перейти).

Видео

На этом видео наглядно демонстрируется схема отопления двухконтурного газового котла в двух режимах.

Летний режим

С наступлением теплого времени года котел можно переключать на летний режим, чтобы функционировал лишь контур ГВС.

В данном режиме принцип работы устройства следующий:

  • линия отопления перекрывается трехходовым клапаном, в результате чего теплоноситель из первичного теплообменника начинает подаваться во вторичный;
  • холодная вода, проходя через него, начинает нагреваться и попадает в контур ГВС;
  • после этого в автоматическом режиме подается команда розжига горелки и открывается газовый клапан.

Аппарат будет работать в заданном режиме до полного нагрева воды, а затем переходит в режим плавного регулирования.

Работа с накопительным бойлером

Накопительный бойлер — это емкость, внутри которой проходит змеевик с горячим теплоносителем. Отличие от стандартного теплообменника в объеме и способе нагрева — здесь жидкость статична, она получает тепловую энергию в постоянном режиме.

По мере водоразбора объем вода пополняется и вновь нагревается. При этом, температура ГВС намного ровнее, а количество горячей воды со стабильными параметрами гораздо больше, чем у конструкций с пластинчатыми теплообменниками.

Работа с накопительным бойлером

Чаще всего используют внешние накопители, но есть двухконтурные агрегаты со встроенными емкостями. Они эффективны, обладают максимальными возможностями и сроком службы.

Специалисты и рядовые пользователи отзываются о подобных конструкциях как о наиболее предпочтительных вариантах.

Достоинства и недостатки двухконтурных котлов

Недостатки двухконтурного котла заключаются в следующем:

Достоинства и недостатки двухконтурных котлов
  • Двухконтурные газовые котлы обеспечивают жилое помещение горячей водой только в одной точке водоразборазбора.
  • Чтобы получить горячую воду в точке водоразбора, требуется  после открытия крана ждать некоторое время. Сначала котлу необходимо время на подогрев воды  (прибор переключается в режим ГВС, запускается горелка и выводится на необходимую мощность). Но чтобы получить горячую воду,  необходимо слить холодную остывшую воду, которая находится  в трубах, транспортирующих горячую воду от котла до крана.
  • Жесткость воды влияет на срок эксплуатации  проточного теплообменника.

Но, несмотря на все свои недостатки, двухконтурные котлы пользуются большим покупательским спросом. Потребители ценят эти приборы за компактность, доступную стоимость, безопасность и несложный монтаж.

Достоинства и недостатки двухконтурных котлов

Двухконтурные котлы могут использоваться с дымоходом (атмо), а также работать без дымохода. При  бездымоходном варианте (турбо) устанавливается коаксиальная труба,  по которой  для горения поступает воздух  с улицы, также через коаксиальную трубу  выводятся и продукты сгорания.

Достоинства и недостатки двухконтурных котлов

Приготовление горячей воды происходит в двухконтурных котлах по-разному. Большинство производителей данную функцию  реализуют с помощью отдельного проточного теплообменника, при этом на время нагрева воды отключается отопление.

Достоинства и недостатки двухконтурных котлов

В некоторых двухконтурных котлах приготовление ГВС осуществляется с помощью совмещенного  битермического теплообменика. Такая схема приготовления горячей воды более эффективна. Теплообменник  в таких котлах имеет толстые стенки и сам по себе более мощный, чем в котлах с раздельным методом подогрева воды. Но если совмещенный теплообменник выйдет из строя, придется его полностью заменять.

Достоинства и недостатки двухконтурных котлов
Достоинства и недостатки двухконтурных котлов

Обвязка настенных моделей

Из нижней части газового двухконтурного котла выходит 5 штуцеров с наружной резьбой, предназначенных для присоединения следующих магистралей (слева направо):

  1. Подача нагретого теплоносителя в систему отопления.
  2. Выход горячей воды, направляемой потребителям (ванная комната, кухня и так далее).
  3. Посередине расположена подводка газовой трубы. Типовая схема обвязки двухконтурного настенного теплогенератора
  4. Вход холодной воды.
  5. Обратный трубопровод из отопительной сети.

Расположение патрубков на всех подвесных агрегатах одинаково. Если вам интересно знать причину установки штуцеров именно в таком порядке, предлагаем просмотреть видео о принципе действия двухконтурного настенного теплогенератора:

Важное замечание. Пять выходов – далеко не признак котла с двумя контурами. Производители водогрейной техники нередко снабжают одноконтурные теплогенераторы дополнительными патрубками для подсоединения бойлера косвенного нагрева, размещенными в том же порядке.

Чтобы своими руками подключить газовый агрегат к магистралям теплоснабжения и электросети частного дома, приготовьте следующий комплект изделий и материалов:

  • краны шаровые с американками размером ½ дюйма – 3 шт.;
  • то же, диаметром ¾” – 4 шт.;
  • сетчатый фильтр для воды и теплоносителя (он же – грязевик) – 2 шт.;
  • фильтр газа;
  • бак расширительный;
  • трубопроводные фитинги – тройники и колена;
  • кабель электрический трехжильный марки ВВГ сечением 2.5 мм²;
  • выключатель автоматический двухполюсный номиналом 20 ампер.

Данный перечень рекомендован для настенных котлов беднейшей комплектации, оборудованных открытой камерой сгорания. Изделия средней и высшей ценовой категории, представляющие собой мини-котельные, оснащены собственным газовым фильтром и расширительным бачком.

Рекомендуется сопоставить размеры штатной емкости теплогенератора с количеством теплоносителя в системе отопления, руководствуясь нашей инструкцией. В ситуации, когда трубопроводная сеть слишком велика и объем бака недостаточен, нужно ставить дополнительный мембранный резервуар.

Схема подключения к системе отопления

В действительности обвязка двухконтурного отопителя не представляет проблемы, есть лишь парочка нюансов, которые мы рассмотрим далее. Нужно понимать одну вещь: газовый котел – надежное в работе изделие, за весь период эксплуатации его вряд ли потребуется снимать и отключать для ремонта. Подобные ситуации случаются 1—2 раза в течение срока службы.

Запорный вентиль перед фильтром на обратке отопления нужен для его прочистки без слива теплоносителя

Отсюда вывод: перекрывающие краны ставятся в первую очередь для обслуживания системы отопления. Отсекать и демонтировать теплогенератор вряд ли придется.

Выше представлена стандартная схема подключения двухконтурного котла настенного типа, встречающаяся в каждом техническом паспорте на изделие. Мы ее расширили, изобразив разводку и возможных потребителей. Ориентируясь по схеме, выполняйте обвязку с учетом рекомендаций:

  1. Краны диаметром ½ дюйма (DN15) ставьте на штуцеры для газа, холодной и горячей воды.
  2. Вентили размером ¾” (DN20) монтируйте на патрубки с теплоносителем. Третий кран предназначен для опорожнения / подпитки системы.
  3. Арматура прикручивается американками вниз.
  4. Грязевики на входе из водопровода и тепловой сети устанавливайте в горизонтальном положении «носиком» вниз, так их удобнее прочищать.
  5. Внешний расширительный бак присоединяйте к обратному трубопроводу с использованием дополнительной арматуры для отсечения и опорожнения емкости, как проиллюстрировано на схеме.
  6. Патрубок слива / подпитки с краном ставьте в самой нижней точке системы.

Совет. Паковать и прикручивать вентили к штуцерам гораздо удобнее перед подвешиванием котла на стену. Если вращению мешают «бабочки» или рукоятки, снимите их, открутив гайку на штоке. Газовый вентиль устанавливается через диэлектрическую прокладку.

Две пары вентилей на трубах теплоснабжения позволяют снять теплогенератор и не сливать антифриз

Домовладельцам, заливающим в систему незамерзающий теплоноситель и желающим перестраховаться, рекомендуется альтернативная схема обвязки двухконтурного отопителя. Благодаря паре кранов, установленных на подаче и обратке, можно демонтировать котел и обслуживать систему без слива антифриза.

Схема актуальна для двух- либо трехэтажных с водяными теплыми полами и радиаторной сетью, где не обойтись без дополнительного расширительного бака. Подробнее суть вопроса раскроет наш эксперт Владимир Сухоруков в обучающем видео:

Устройство газового отопительного оборудования

Принцип устройства всех котлов, работающих от газа, одинаковый. Они могут отличаться в деталях, которые не сказываются на общей схеме работы.

Каждый газовый котел – это утепленный корпус, слой теплоизоляции в котором предотвращает потери тепловой энергии, образующейся при сгорании газа.

В корпус заключены функциональные элементы:

Схема подключения двухконтурного газового котла.

Особенности формы и устройства горелки связаны с используемым энергоносителем. В газовых котлах это камера, внутри нее выделяется тепловая энергия при сгорании газа и образуются различные оксиды (в этом случае – продукты горения). Горелка предназначена для вырабатывания энергии, которая уходит на обогрев теплоносителя отопительной системы.

Теплообменник – это элемент конструкции, расположенный над горелкой с теплоносителем внутри. В большинстве систем в качестве теплоносителя используется вода, но это может быть и антифриз. Продукты сгорания вместе с полученным теплом движутся от горелки к теплообменнику, его стенки нагреваются, а с ними и теплоноситель. Он начинает свое перемещение по системе, благодаря которому прогревается помещение, а охлажденные продукты горения отправляются в дымоход и выводятся на улицу.

Газовые котлы могут передавать тепло по-разному, в зависимости от особенностей их конструкции они бывают:

  • битермические;
  • пластинчатые (или сдвоенные).

Последний из типов теплообменников состоит из двух частей. Часть, предназначенная для отопительного контура, состоит из пластин и труб из меди, покрытых защитным слоем, предотвращающим образование коррозии. Основная функция этого элемента газового котла – это передача тепла. Вторая часть обеспечивает нагрев воды для бытовых нужд. Он состоит из пластин, которые передают тепло нагреваемой среде. Такие теплообменники называют пластинчатыми из-за их конструкции.

Битермический теплообменник – это две трубы, одна из которых расположена внутри другой. Внутренняя часть этой конструкции предназначена для обеспечения горячего водоснабжения, а внешняя – для отопления.

Газовый котел обладает некоторыми особенностями в работе в зависимости от типа розжига, которым он оснащен. Таковых различают два:

  • пьезорозжиг;
  • электрический розжиг.

Схема принципа работы газового котла.

Тип устройства розжига обеспечивает особенности горения топлива. Необходимо учитывать и различные варианты подачи воздуха к месту горения топлива. Может использоваться воздух как из помещения, так и из внешнего пространства. В первом случая камера сгорания открытая, а во втором – закрытая. В последнем случае может быть предусмотрена естественная или принудительная вентиляция.

Работа различных узлов вентилятора контролируется автоматикой. Современные газовые котлы оснащены автоматикой на микропроцессорной системе. Благодаря этому можно задать устройству определенную программу работы и все ее параметры будут настроены автоматически.