В наше время двухконтурные газовые котлы довольно часто используются для отопления жилых помещений. Представим следующую ситуацию: вы покупаете отопительный агрегат, изучаете инструкцию по его эксплуатации, после чего начинаете им пользоваться. При этом вы не знаете, из чего состоит котел и как он действует. Думается, не стоит объяснять, что в работе любого устройства всегда могут быть непредвиденные сбои, и чтобы хотя бы самостоятельно определить их причины не помешает изучить принцип работы двухконтурного газового котла, предназначенного для отопления и подачи в дом горячего водоснабжения.
Как работает двухконтурный газовый котел
Основанием любого котла является корпус, он может быть круглой или прямоугольной формы. Внутри расположена камера сгорания, снаружи ее стенки покрыты теплоизоляционным материалом. В нижней части находится газогорелочное устройство с запальником.
В верхней части установлен главный теплообменник из чугуна или жаропрочной стали, через который протекает теплоноситель. Вторичный теплообменник для обеспечения ГВС находится вне камеры сгорания. Перед горелкой ставится автоматический элемент, включающий в себя газовый клапан и термостатический регулятор с датчиком нагрева (термопарой).
Для распределения потоков теплоносителя и подмешивания в схеме применяется трехходовой клапан. Общее устройство двухконтурного газового котла можно рассмотреть на примере настенного газового агрегата с открытой камерой бренда VAILLANT немецкого производства.
Кроме основного оборудования, высокотехнологичные газовые котлы снабжаются циркуляционным насосом, вентилятором для принудительной подачи воздуха и расширительным баком. В самых дорогих комплектациях имеется второй расширительный бак для ГВС или встроенный бойлер.
Пламя газовой горелки нагревает основной теплообменник, в нем с помощью насоса циркулирует теплоноситель, это и есть принцип работы газового котла. Температура теплоносителя измеряется датчиком и поддерживается на определенном уровне электронным блоком управления. Это происходит так:
- Теплоноситель циркулирует по малому кругу через главный теплообменник, трехходовой клапан и насос.
- Датчик температуры фиксирует нагрев воды до определенного значения и передает импульс блоку управления, который подает команду электроприводу трехходового клапана.
- Трехходовой клапан начинает открывать поток теплоносителя извне, из системы, подмешивая к нагретой воде. Чем больше она нагревается, тем сильнее клапан открывает внешний поток. Таким образом, температура на выходе всегда постоянна.
- Когда температура всей воды в системе достигает заданного значения, электронный блок управления воздействует на газовый клапан и тот перекрывает подачу топлива, горелка отключается. Пламя остается только на запальнике.
- Как только теплоноситель остывает, контроллер подает команду и открывает газовый клапан, после чего горелка автоматически поджигается от запальника.
Автоматика газового котла
В бюджетных комплектациях котлов функции управления горелкой выполняет автоматический газовый клапан, совмещенный в один блок с термостатом. Используется более простой принцип действия терморегулятора газового котла, при котором привод газового клапана связан со штоком термостата. Шток перемещается под воздействием термопары, соединенной с ним капиллярной трубкой. Движение штока ограничивается рукояткой, которой на котле устанавливают желаемую температуру.
Термопары бывают двух видов. Первая использует принцип расширяющейся жидкости, помещенной в замкнутое пространство корпуса. При нагреве термопары жидкость начинает расширяться и через капиллярную трубку воздействовать на шток терморегулятора. Другой принцип действия термопары газовых котлов основан на следующем явлении: если нагревать стык двух разных металлов, то на проводах, припаянных к этим металлам, возникает небольшое напряжение, до 50 мВ. В этом случае привод газового клапана оборудован электромагнитом, который отключается при остывании термопары и перекрывает газ. Схема автоматического клапана показана на рисунке.
Схема автоматического клапана
При розжиге с помощью пьезоэлектрического элемента принцип работы автоматики газового котла таков:
- Регулировочное колесо нажимается рукой, при этом на запальник подается газ.
- Другой рукой нажимается кнопка пьезорозжига, на запальнике проскакивает искра и он воспламеняется.
- Колесо удерживается в течение 10—30 сек. Это нужно чтоб термопара нагрелась и зафиксировала газовый клапан в открытом положении.
- Колесо отпускают и поворачивают в необходимое положение. На главную горелку подается газ и она поджигается от запальника.
- При внезапном отключении газа газогорелочное устройство и запальник затухают. Требуется несколько секунд, чтобы остыла термопара и отпустила привод газового клапана, который тут же перекроет газ.
Это самая простая автоматика безопасности, не требующая подключения к электросети. Однако она инерционна, то есть, для ее срабатывания нужно время для нагрева или остывания термопары. Тем не менее, в соответствии с нормативными документами, эта автоматика должна стоять на каждом котле, поскольку она надежна и не требует электричества. Лишены инерции электронные элементы и датчики, управляемые контроллером, но все равно они могут использоваться только совместно с базовой автоматикой.
Описание работы контура для ГВС
В отопительных установках с контуром для ГВС имеется вторичный водо-водяной теплообменник. Холодная водопроводная вода проходит через его трубки и нагревается от теплоносителя, который снаружи омывает эти трубки, при этом потоки движутся навстречу друг другу. Для переключения потоков применяется следующая схема работы двухконтурного газового котла:
- В режиме отопления теплоноситель движется от входа к выходу по маршруту: циркуляционный насос — главный теплообменник – переключающий клапан – выход.
- При открывании крана горячей воды в доме датчик расхода фиксирует проток воды через вторичный теплообменник и подает сигнал контроллеру.
- Электронный блок управления переключает клапан и поток горячего теплоносителя направляется во вторичный теплообменник, нагревая собой холодную водопроводную воду.
- После выхода из вторичного водонагревателя теплоноситель попадает в подающую магистраль отопления. После закрытия крана клапан переключает потоки обратно и прямое движение теплоносителя восстанавливается.
Другая схема работы котла с приготовлением ГВС представлена на рисунке.
Здесь отсутствует вторичный водонагреватель, вместо него функцию нагрева водопроводной воды выполняет главный теплообменник сложной конструкции. Для эффективной теплопередачи в нем сделаны трубки сложной формы, помещенные в протекающий теплоноситель. Внутри трубок проходит вода из магистрали, которая нагревается от теплоносителя, а его температура повышается за счет работы горелки.
Заключение
Изучив принцип работы двухконтурного котла, можно сделать вывод, что его приобретение имеет смысл для обслуживания не более чем 2 потребителей. Степень автоматизации установок зависит от конкретного производителя и стоимости изделия, но минимальный комплект автоматики безопасности должен присутствовать обязательно.
