Устройство и принцип работы газовых настенных котлов

Основные неисправности газовых котлов и пути их устранения

Каким бы качественным оборудование не было оно разно или поздно выйдет из строя. Основными причинами происходящего являются: неправильная эксплуатация и внешние условия. При этом нужно помнить, что ремонт настенных газовых котлов довольно сложная задача, требующая наличия определенных навыков и знаний.

Конечно же, лучше сразу предотвратить появления неисправностей, поскольку дальнейшая эксплуатация прибора может привести лишь к усугублению состояния котла и более дорогому ремонту.

Конечно же, у каждой марки котла имеются свои слабые стороны, однако существуют неисправности настенных газовых котлов, которые характерны для всех агрегатов данного типа:

• Вы ощущаете утечку газа, которая происходит в точках соединения газопровода. Причиной этому, как правило, служит естественный износ прокладок или же ослабления гаек на резьбовом соединении. В таком случае ремонт будет заключаться в замене или уплотнении прокладок;
• Газовая горелка сразу же гаснет после запуска или же запустить, вовсе не удается. На это может быть сразу несколько причин, наиболее вероятными из которых является неисправность датчика тяги, выход из зоны воздействия пламени термопары, или же неисправность касается контактной группы на магнитной пробке. Ремонт в таком случае, предполагает размещение термопары в непосредственное зоны действия пламени и восстановления работы контактов.
• Выход из строя терморегулирующего клапана. Причиной этому служит утечка или же нехватка рабочей жидкости из термодатчика. Ремонт в таком случае будет заключаться в замене данной запчасти.
• Заданная температура не соответствует фактической. Здесь, скорее всего причина кроится в некорректной установке ручке регулятора температуры. Ремонт котла в данном случае будет заключаться в настройке терморегулирующего клапана. Если же это не удается, то такую запчасть для произведения ремонта следует приобретать только в представительствам или сервисных центрах.
• В помещении чувствуется запах дыма. Это свидетельствует о засоре коаксиального дымохода. Здесь ремонт должен быть произведен незамедлительно и будет заключаться в демонтаже дымохода и его очистке от сажи. Также вам следует рассмотреть схему отвода сгоревших газов, на предмет пониженной или не эффективной тяги. Ошибка многих заключается в несоответствии диаметров дымохода и требований, выставленных производителем котла.

Рис. 3 Выполнение ремонтных работ

Горелка

Горелка – это главная деталь котла, которая напрямую влияет на КПД агрегата. Она трансформирует газовоздушную смесь и подает ее в камеру сгорания. Горелки делят на три категории:

1. Одноступенчатые – которые регулируют температуру только путем включения и выключения.
2. Двухступенчатые – горелки, имеющие два режима горения – мощностью на 100% и на 40%. Система автоматически снижает и повышает мощность горения для регулирования температуры теплоносителя.
3. Модулируемые – горелки, имеющие существенный диапазон мощности – от 10% до 100%. Такой тип устройства имеет наибольшую стоимость, зато является самым экономичным.

Модулируемые горелки отличают по принципу регулировки на несколько типов:

• • механические;
  • пневматические;
  • электронные.

Самые экономичные устройства, которые регулируют температуру наиболее точно, имеют электронную систему модуляции.

Конструкция газовых горелок котлов отличается в зависимости от вида подаваемого газа: природного и сжиженного. Некоторые продвинутые европейские производители выпускают отопительные системы с универсальным типом горелок, способных перестраиваться с одного вида газа на другой.

Также горелки бывают:

• дутьевые;
• диффузные;
• инжекторные.

Дутьевые горелки имеют сложную систему с турбиной и встроенным вентилятором. Смесь газа и воздуха подается в четких пропорциях благодаря принудительному нагнетанию воздуха. Котел с дутьевой горелкой характеризуется высокой производительностью и экономичностью.

Диффузные устройства не нашли распространения в бытовых котлах. Их ставят только на мощные агрегаты промышленного назначения. Горелки диффузного типа позволяют увеличить и стабилизировать газовое давление перед горелкой, что обеспечивает устойчивое пламя даже при снижении показателя.

Инжекторные горелки устанавливают в котлах бытового назначения малой и средней мощности. Они поддерживают оптимальную температуру теплоносителя посредством процесса включения и отключения.

Обратите внимание! По сравнению с инжекторными, дутьевые горелки отличаются экономичностью и сжигают газа на 15-20 % меньше.

Принцип работы газового котла отопления для частного дома

Отопительную систему частного дома лучше всего построить на основе двухконтурного котла. Немного большие затраты из-за разницы в цене окупятся за счет экономии на отоплении и ГВС. Отопление газом дает реальную экономию, потому что в данный момент газ является самым недорогим видом топлива.

Основным принципом организации системы отопления и ГВС частного дома при условии применения двухконтурных газовых котлов является расчет его мощности. Существует приблизительная, но вполне рабочая формула расчета мощности: 10 м² площади = 1 КВт тепловой энергии 40% на запас и нагрев воды.

Таким образом, для отопления и ГВС жилого дома площадью 100 м² потребуется котел мощностью 14 КВт.

В паспортах всех агрегатов указывается значение полезной тепловой мощности, поэтому потребителю остается только подобрать котел по своей площади.

Другим важным фактором при расчете отопления частного дома является

обеспечение бесперебойного снабжения электричеством. Для этого вполне достаточно применить источник бесперебойного питания, аналогичный компьютерному.

Для расчета мощности подключаемого ИБП необходимо посмотреть в паспорте котла его электрическую мощность.

Не путать с тепловой мощностью самого котла.

Когда искомое значение будет найдено, для обеспечения запаса прочности к нему нужно будет прибавить еще 20-25% от паспортного значения. Полученный результат будет тем значением электрической мощности, на которую должен будет рассчитан ИБП.

Например, электрическая мощность котла составляет 165 Вт, при этом его полезная тепловая мощность составляет 31 КВт. Для обеспечения бесперебойного электрического питания этой модели достаточно ИБП мощностью 200 Вт.

Работа в режиме подачи горячей воды

Что касается контура горячего водоснабжения, то он запускается в тот момент, когда мы поворачиваем ручку водопроводного крана. Появившийся ток воды приводит к срабатыванию трехходового клапана, который отключает отопительную систему. Одновременно с этим происходит розжиг газовой горелки (если на тот момент она была отключена). Спустя несколько секунд из крана начинает течь горячая вода.

При переходе в режим подачи горячей воды, контур отопления полностью отключается.

Давайте разберем принцип работы контура ГВС. Как мы уже говорили, его включение приводит к отключению работы отопления – здесь может работать только что-то одно, или ГВС или отопительная система. Управляет всем этим трехходовой клапан

Он направляет часть горячего теплоносителя во вторичный теплообменник – обратите внимание, что никакого пламени на вторичке нет. Под действием теплоносителя теплообменник начинает греть протекающую через него воду

Схема несколько сложноватая, так как здесь задействуется малый круг циркуляции теплоносителя. Подобный принцип работы нельзя назвать самым оптимальным, зато двухконтурные газовые котлы с раздельными теплообменниками могут похвастаться нормальной ремонтопригодностью. Каковы особенности котлов с комбинированными теплообменниками?

• Более простая конструкция;
• Высока вероятность образования накипи;
• Более высокий КПД у ГВС.

Как мы видим, недостатки плотно переплетаются с достоинствами, но раздельные теплообменники ценятся больше. Конструкция несколько усложняется, зато здесь отсутствует накипь. Обратите внимание, что в момент работы ГВС протекание теплоносителя по отопительному контуру останавливается. То есть, его длительная работа способна нарушить тепловой баланс в помещениях.

Как только мы закрываем кран, происходит срабатывание трехходового клапана, и двухконтурный котел переходит в режим ожидания (или сразу же включается подогрев чуть остывшего теплоносителя). В таком режиме оборудование будет находиться до тех пор, пока мы снова не откроем кран. Производительность некоторых моделей достигает до 15-17 л/мин, что зависит от мощности используемых котлов.

Размещение: настенные, напольные

Настенные котлы представляют собой конструкцию весом от 30—50 кг, которая крепится к стене. За счет этого техника никому не мешает и фактически сливается с отделкой.

Фото 1. Настенный газовый котёл с подключенным водяным контуром. Также к системе присоединен бойлер для нагрева воды.

Для настенных устройств характерна мощность от 12—42 кВт. Подобные котлы способны обогреть территорию до 350—400 кв. м. За счет небольшого веса котлы легко монтируются и не доставляют хозяевам никаких неудобств. Теплообменники в таких устройствах, как правило, изготовлены из легких по весу медных трубок.

Настенные котлы подразделяются на виды:

• обычные модели;
• с модуляционной горелкой.

Модуляционная горелка котла позволяет экономно расходовать топливо и тратить меньше средств на оплату коммунальных услуг. Настенные котлы делятся на модели с принудительной и естественной тягой, то есть с вентилятором и дымоходом. Если в помещении нет отверстия для дымохода, необходимо выбирать первый вариант.

Справка. Стоимость настенных котлов — от 14 тыс. рублей. За эту цену можно купить в основном устройства отечественного изготовления слабой мощности. Средняя цена добротных моделей иностранных производителей не менее 24—35 тыс. рублей.

Напольные котлы. Это более тяжелые по весу агрегаты (до 120—200 кг), которые устанавливаются на пол. В основном их выбирают для обогрева больших помещений и устанавливают в мини-котельных или подсобках. Приличный вес котла связан с тем, что теплообменник изготовлен из тяжелых материалов, например, из чугуна.

Некоторые производители котлов предлагают узкие агрегаты, которые в ширину не превышают 35—45 см. Средний диапазон мощностей таких устройств — от 12 до 108 кВт, однако, есть котлы, в которых мощность достигает 1000 кВт.

Можно выбрать напольные газовые модели:

• с наддувными горелками;
• с атмосферными горелками.

Первые стоят дороже за счет энергопотребления и высокого КПД. Котлы с атмосферными горелками стоят меньше и работают практически без шума. Для напольного прибора характерны такие элементы, как датчик тяги, термостат, продуманная система безопасности на случай падения температуры, напряжения в сети, перегрева.

Стоимость напольных котлов российского производства — от 10 тыс. рублей. Качественные агрегаты с массой дополнительных функций от иностранных компаний стоят не менее 35—42 тыс. рублей, а элитные модели повышенной мощности — до 200 тыс. рублей.

Разновидности газовых котлов

Все настенные газовые котлы условно можно разделить на несколько основных категорий:

– в зависимости от применяемого способа сгорания топлива котлы бывают с открытой и закрытой камерой сгорания;

– по классу экономичности и наиболее полному использованию выделяемого тепла на классические и конденсационные;

– по функциональному предназначению на одноконтурные (обеспечивающие только систему отопления) и двухконтурные (питающие как систему отопления, так и горячего водоснабжения).

Котлы с открытой камерой сгорания. Другое название котлов с открытой камерой сгорания: котлы с естественной тягой. Для обеспечения процесса горения газа подача нужного количества воздуха осуществляется естественным образом, из помещения, в котором размещается котёл, а отвод отработанных газов и других продуктов горения наружу производится через дымоходное отверстие котла.

Вследствие этого, при установке котла с естественной тягой в жилом помещении в обязательном порядке должна присутствовать высокопроизводительная приточная вентиляционная система. В противном случае может ощущаться недостаток кислорода, духота, а в случае дефектов или нарушении герметичности дымохода возможно отравление угарным газом.

Для такого котла крайне желательно выделить отдельное помещение – топочную, оборудованную дымоходом и системой вентиляции в соответствии с нормами техники безопасности. Главной причиной популярности котлов с естественной тягой является их привлекательная цена и способность некоторых моделей работать независимо от наличия электроэнергии.

Котлы с закрытой камерой сгорания. Турбированные газовые котлы с закрытой камерой сгорания осуществляют забор необходимого для процесса горения воздуха с улицы, что позволяет монтировать их, в том числе и в жилых помещениях, придерживаясь определённых норм и правил безопасности.

Как подача воздуха, так и отвод отработанных газов производится посредством коаксиального дымохода. Конструкция коаксиального дымохода представляет собой трубу меньшего диаметра, размещённую в трубе большего диаметра. С помощью трубы меньшего диаметра производится отвод продуктов сгорания, а в обратном направлении, через простенок между трубами, снаружи поступает воздух, необходимый для поддержания процесса горения.

Вывод и подача воздуха осуществляется при помощи мощного вентилятора. Таким образом, работа котла не оказывает влияния на атмосферу внутри помещения, что даёт возможность снизить требования к условиям установки. Кроме того, за счёт теплообмена воздух поступает в камеру сгорания уже нагретый, что способствует более полному сгоранию газа и, соответственно, обеспечивает более высокую производительность работы котла.

С точки зрения комфортной эксплуатации и безопасности для здоровья человека такая система намного предпочтительнее. К недостаткам котлов с закрытой камерой сгорания можно отнести их сравнительно высокую стоимость, необходимость подключения электричества для работы вентилятора и более шумную работу.

Традиционные и конденсационные котлы. Принцип действия конденсационных котлов основан на использовании тепла вторичных газов, образующихся в процессе сгорания. Отработанные газы включают углекислый и угарный газ, оксид азота и серы, а также до 20% разогретого водяного пара.

В традиционных котлах все продукты сгорания выбрасываются в атмосферу. Конструкция конденсационного котла включает специальный дополнительный теплообменник (изготавливается из нержавеющей стали, силумина и других материалов не подверженных коррозии), предназначенный для конденсации водных паров.

В зависимости от режима работы котла происходит выделение определённого количества дополнительной тепловой энергии. Чем ближе температура отработанных газов к «точке росы» (температуре образования конденсата), тем выше будет КПД работы котла. Такие котлы отличаются не только высокой экономичностью, но и способствуют сокращению выброса вредных веществ в атмосферу. Продукты сгорания концентрируются в образовавшейся жидкости, которая отводится в канализационную систему.

Одноконтурные котлы. Одноконтурный котёл предназначен исключительно для обеспечения отопления, для организации горячего водоснабжения дополнительно требуется установка газовой колонки или электрического бойлера.

Двухконтурные котлы. Такие котлы обеспечивают как потребность в обогреве, так и в горячем водоснабжении. В котёл встроен отдельный контур для нагрева горячей воды, однако технологически одновременный нагрев воды для потребностей отопления и горячего водоснабжения не предусмотрен.

Приоритет отдаётся подготовке горячей воды, поэтому при включении горячей воды работа отопления временно прекращается. Учитывая, что для ощутимого снижения температуры в помещении потребуется несколько часов непрерывной работы котла только на подготовку горячей воды (чего на практике практически не случается), такой котёл является вполне эффективным.

Тип тяги

Настенные и напольные котлы бывают с разными видами тяги.

Естественная тяга требует обустройства дымохода. Воздух затягивается непосредственно из помещения, благодаря этому поддерживается процесс горения в камере котла.

Вытяжение происходит, когда в дымоходе падает давление воздуха.

Технические параметры:

• высокочувствительная автоматика;
• датчик тяги;
• антиблокировка насоса;
• средний диапазон мощности — от 11 до 35 кВт;
• чугунный или медный теплообменник.

Котлы с такой тягой имеют в своей конструкции камеру сгорания открытого типа. Для переработки газа применяются атмосферные горелки. Котлы могут быть сделаны из самых разных материалов: от чугуна до меди с алюминиевым слоем.

Внимание! Устройства с естественной тягой менее зависимы от электроэнергии. По своей стоимости котлы с такой системой обходятся дешевле тех, где тяга принудительна

Но в помещении могут накапливаться продукты отходов (угарного газа), что требует периодического проветривания.

Принудительная тяга предусмотрена в котлах с закрытой камерой сгорания, не привязанных к дымоходу (для отвода переработанного газа достаточно небольшой трубы). Подобные устройства называют турбокотлы. Тяга в этом случае обеспечивается за счет дополнительного вентилятора — дымососа. Отходы выводятся на улицу через коаксиальную трубу, вмонтированную в ближайшую стену.

Технические параметры котла:

• коаксиальная труба;
• средний диапазон мощности — до 24 кВт;
• битермальный теплообменник;
• закрытая камера сгорания;
• компактные размеры.

В котле есть датчики тяги, а также газовые вентиляторные горелки. За счет более современной системы котлы с принудительной тягой стоят дороже и имеют более высокий КПД. К тому же турбокотлы менее затратны в установке, так как всего лишь требуется вывести трубу на улицу.