Как работают двухконтурные газовые котлы в отопительной системе

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.

Содержание:

Виды и особенности двухконтурных газовых агрегатов
Особенности устройства двухконтурных агрегатов
Функционирование агрегата

Как работают двухконтурные газовые котлы в отопительной системе

Виды и особенности двухконтурных газовых агрегатов

Производители газовых котельных агрегатов предлагают широкий спектр моделей, которые различаются по следующим параметрам:

конструкция (конденсационные и конвекционные теплогенераторы, второй вариант отличается увеличенным КПД, но заметно дороже и сложнее в обслуживании);
мощность;
вариант исполнения (напольный или настенный агрегат);
вид топочной камеры (атмосферная или закрытая, в первом случае требуется монтаж классического дымохода, во втором используется коаксиальный);
система розжига (пьезоэлемент либо электроподжиг).

В отличие от одноконтурного котла отопления, двухконтурные модели также различаются по принципу подготовки горячей воды. Выбирать такое оборудование следует с учетом функциональных параметров теплообменника для контура ГВС.

Модели с битермическим теплообменником

Принцип работы и устройство агрегата, оснащенного битермическим теплообменником, базируется на конфигурации самого нагревательного элемента. Теплообменник выполнен из меди и имеет сложную конфигурацию — по сути это фигурная трубка внутри овальной трубки. По внешним секциям перемещается теплоноситель, по трубке внутри — вода для ГВС. Теплообменник нагревается при помощи газовой горелки, функционирующей под управлением автоматического клапана.

Принцип действия котла следующий: пока агрегат работает в режиме отопления, горелка нагревает теплоноситель до установленной температуры и отключается, чтобы вновь включиться, когда жидкость во внешних трубках теплообменника остынет до определенного уровня. Это позволяет поддерживать заданный температурный режим отопительного контура в доме.

Когда открывают кран с горячей водой (один или несколько), начинается движение жидкости по внутренней трубочке теплообменника. При этом клапан перекрывает подачу теплоносителя во внешний контур и нагретая жидкость циркулирует по теплообменнику, интенсивно отдавая тепло воде во внутренней трубке, откуда она поступает в трубопровод ГВС. Горелка при этом работает непрерывно.

После того, как горячую воду перестают расходовать, клапан, блокирующий внешний контур отопления, открывается, и теплоноситель вновь начинает циркулировать, проходя через приборы отопления.

К преимуществам двухконтурного котла данного типа можно отнести компактность (битермический теплообменник занимает меньше места по сравнению с монотермическим), более низкую стоимость. В число недостатков входит:

нагрев воды для хозяйственных нужд до температуры теплоносителя — если не установлен ограничитель, можно получить ожог;
циркуляция ГВС и теплоносителя попеременно останавливаются, из-за чего возрастает риск отложения солей во внутренней трубке теплообменника, в приборах отопления и трубах внешнего контура;
у битермического теплообменника много стыков, что увеличивает риск протечки, при этом элемент практически не ремонтопригоден.

Эксплуатация оборудования с битермическим теплообменником оправдана в условиях небольшого потребления горячей воды. В противном случае агрегат не будет успевать подогревать ее до приемлемых температур.

Модели с проточным нагревателем

Принцип работы газовых котлов, в состав которых входит проточный нагревательный элемент, заключается в передаче тепловой энергии «от воды к воде». Схема предусматривает использование трехходового термостатического клапана, ответственного за переключение потока теплоносителя из основного водонагревательного контура во вторичный либо в отопительную систему. Также конструкция агрегата включает циркуляционный насос и два расширительных бака (для контуров отопления и ГВС).

Рассмотрим принцип функционирования агрегата. В стандартном режиме при помощи горелки нагревается главный теплообменник, состоящий из медной трубки и стальных пластин. Жидкость, которая проходит через него, обеспечивает отопление помещений. Когда потребитель открывает кран с горячей водой, блок управления получает информацию от датчика расхода и переключает трехходовой клапан, оснащенный электроприводом, на работу системы в режиме ГВС.

Это означает, что жидкость, проходящая через главный теплообменник, перестает поступать в отопительный контур и принудительно циркулирует внутри котла, нагревая воду для ГВС во вторичном (пластинчатом) теплообменнике. При этом потоки направлены во встречном направлении, чтобы обеспечить максимальную передачу тепловой энергии от теплоносителя к воде для ГВС. После того, как потребление горячей воды завершено, теплоноситель вновь начинает поступать во внешний контур.

К преимуществам моделей с проточным нагревателем можно отнести:

возможность регулировать степень нагрева воды для ГВС;
высокую скорость подготовки горячей воды;
долговечность монотермических нагревателей в сравнении с битермическим.

Недостаток агрегата данного вида тот же, что и у предыдущего варианта — длительная остановка нагретой жидкости в контурах провоцирует возникновение отложений.

Модели с проточным нагревателем и штатным бойлером

Устройство и принцип функционирования агрегатов со встроенным бойлером отличается от предыдущих вариантов, где происходит регулярное отключение горелки в отопительном режиме работы котла. Чтобы поддерживать температуру теплоносителя в заданном диапазоне, горелке не требуется работать постоянно — чтобы ее включать и выключать предусмотрен контроллер, получающий сигналы от температурного датчика.

Двухконтурный котел, в конструкцию которого входит бойлер, в паузах между циклами нагрева теплоносителя использует энергию горелки для подогрева воды во встроенной накопительной емкости. Трехходовой клапан при этом отсекает от циркуляции отопительный контур. В результате контур ГВС и отопления работают поочередно, за счет постоянного запаса горячей воды нет необходимости перегревать жидкость в теплообменнике, провоцируя ускоренное отложение солей, а потребитель в любой момент получает воду из накопительной емкости, нагретую до заданной температуры.

Данный принцип работы двухконтурного газового котла обеспечивает экономный расход газа и комфорт при эксплуатации оборудования. Агрегат по функциональности превосходит котлы иного типа, и имеет единственный недостаток — высокую стоимость.

Особенности устройства двухконтурных агрегатов

Устройство двухконтурного газового котла дает возможность агрегату функционировать в двух режимах, обеспечивая нагрев теплоносителя и воды для хозяйственных нужд. Основу конструкции напольного или настенного газового теплогенератора представляют:

корпус, оснащенный теплоизоляционным слоем;
горелка;
теплообменник;
циркуляционный насос;
автоматика, отвечающая за работу оборудования и безопасность.

Газообразное топливо сгорает в специальной камере, выделяя тепло и продукты окисления. Тепло используется на нагрев теплообменника, продукты горения выводятся наружу через дымоход, предварительно проходя вдоль теплообменника и отдавая ему основную часть тепловой энергии.

Нагрев воды для ГВС двухконтурным котлом обеспечивается за счет использования сдвоенного пластинчатого теплообменника (в том числе в комплекте с накопительной емкостью) либо битермического теплообменника.

Функционирование агрегата

Описание принципа работы двухконтурного газового котла отопления поможет понять особенности функционирования агрегата, который обеспечивает не только автономное отопление, но и горячее водоснабжение.

В ходе эксплуатации в работу агрегата вмешиваться не нужно — достаточно корректировать уровень нагрева теплоносителя при помощи регулятора, если не установлена автоматическая программируемая система с термодатчиками.

Рассмотрим, как работает двухконтурный газовый агрегат. При понижении температуры теплоносителя ниже указанного значения (или температуры воздуха в помещении, если используются выносные датчики), автоматика запускает насос, под действием которого происходит разрежение теплоносителя в обратном трубопроводе. Нагретая жидкость попадает в контур отопления, когда достигается необходимое давление, срабатывает реле и происходит запуск горелки.

Процесс запуска и работы котла контролируется микропроцессором. Когда теплоноситель в контуре нагревается до заданной температуры, горелка переходит на работу в режиме модуляции или ожидания. Цикл повторяется, когда температура вновь упадет ниже заданных значений.

Циркуляционный насос обеспечивает транспортировку теплоносителя в контуре, функция трехходового клапана — отключать отопительный контур от подачи теплоносителя, когда с его помощью готовится горячая воды в теплообменнике. С этой целью теплоноситель перемещается внутри котла по малому контуру, отдавая тепло воде для ГВС.

Летом, когда отопление не требуется, двухконтурный агрегат может выполнять только функцию нагрева воды для горячего водоснабжения.

Обратите внимание! Отопительное оборудование данного типа чувствительно к качеству воды!

Сбои в работе агрегата обычно связаны с засорением теплообменника отложениями. Осадок, накипь скапливаются на внутренних стенках трубок. Чтобы избежать проблем, не рекомендуется подключать отопительный контур для заливки и подпитки напрямую к водопроводу, как и контур ГВС. Как минимум, следует установить сетчатые фильтры.

Итоги. Двухконтурные агрегаты автоматизированы, что обеспечивает удобство эксплуатации и надежность. К преимуществам газовых котлов также относится компактные габариты — настенные модели занимают минимум места и пригодны для установки в жилом помещении. Модельный ряд дает возможность подобрать многофункциональный котел подходящей ценовой категории.

Преимуществом двухконтурных моделей является доступная стоимость — дешевле купить один такой агрегат, чем комплект из одноконтурного котла и бойлера прямого или косвенного нагрева.

К недостаткам можно отнести относительно небольшую производительность горячей воды, особенно если речь о моделях без встроенного бойлера — если одновременно открыто два и более крана, агрегат не справится с нагревом до заданной температуры. В то время как отдельно установленный бойлер всегда хранит достаточный запас горячей воды.

Еще один недостаток — энергозависимость. В конструкцию двухконтурного теплогенератора входит циркуляционный насос, автоматика, привод для трехходового клапана, которые требуют электроснабжения. Если в доме регулярно отключается свет из-за перебоев в подаче электроэнергии, необходимо предусмотреть резервный источник электричества.

В остальном двухконтурные котельные агрегаты вполне подходят для домовладельцев, желающих создать эффективно работающую автономную систему отопления и ГВС без лишних финансовых затрат.

Видео по теме: