Двухконтурный газовый котел: устройство и принцип работы

Однотрубная система отопления

Однотрубная отопительная система менее затратная, чем двухтрубная, поэтому используют ее чаще. Однотрубная система отопления представляет собой разводку магистрали, при которой все приборы отопления подключены последовательно. В качестве теплоносителя может выступать вода либо антифриз.

При такой схеме теплоноситель попадает в радиаторы поочередно. При этом в каждом последующем радиаторе температура теплоносителя становится ниже, а значит, радиатор, который расположен в цепи последним, будет иметь самую низкую температуру.

Однотрубную систему отопления оптимизируют с помощью специальных технологий и различных вспомогательных устройств – балансировочные вентили, шаровые краны или термостатические клапаны. Таким образом, если перекрывается подача теплоносителя на один из радиаторов в системе, остальные радиаторы продолжают функционировать в обычном режиме.

Для того чтобы иметь возможность проводить ремонт или замену батарей отопления, не отключая подачу тепла во всем доме, при монтаже системы требуется установка кранов на подключение каждого радиатора, и краны на байпасе.

Автономное отопление частных домов может быть смонтировано по следующим типам:

1. Вертикальная система с принудительной, естественной либо комбинированной циркуляцией.
2. Горизонтальная система с принудительной циркуляцией.

Горизонтальная система отопления (однотрубная)

На фото можно увидеть подробную схему однотрубной системы отопления, которая является оптимальным вариантом для небольшого частного дома.

Схема разводки горизонтальной системы

При таком способе монтажа трубы могут быть вмонтированы в пол либо находится под ним. В любом случае трубопровод должен быть покрыт теплоизоляционным слоем. Монтируют такую систему с небольшим уклоном по направлению хода движения теплоносителя. Для удаления из системы воздуха используются специальные краны (краны Маевского).

Радиаторы обязательно должны быть на одном уровне. Если в доме два и более этажа, регулировка осуществляется при помощи кранов, которые устанавливаются перед первой батареей на каждом этаже.

Вертикальная система отопления (однотрубная)

Использование данной системы позволяет обходиться без циркуляционного насоса. Теплоноситель подается путем естественной циркуляции. Таким образом, основным плюсом данного типа отопительной системы является его независимость от электричества.

Есть и недостатки: необходимость монтажа под уклоном и обязательное использование труб большого диаметра. Эти недостатки легко исправить при помощи циркуляционного насоса. Сделать это можно и своими руками, видео даст четкое представление о том, как именно следует проводить работы.

Конструктивные особенности

Теплоносителем в подавляющем большинстве случаев является горячая вода, которая движется по замкнутому контуру из отопительного котла к батареям и обратно. К каждой из них подведены две трубы, по одной из которых подается горячая вода, а по другой остывшая возвращается в котел. Благодаря этому нагрев каждой из батарей можно регулировать индивидуально.

Двухконтурная система на основе котла.

По второму контуру к водопроводным смесителям подается подогретая вода для бытовых нужд частного дома. В сумме к нагревательному котлу подводятся 4 трубы: подающая и обратная от отопительных приборов, подающая от водопровода и питающая краны горячей водой.

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

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.

https://youtube.com/watch?v=R0XMnpwPZAo

Достоинства и недостатки двухтрубных систем отопления

Двухтрубное отопление отличается своей универсальностью. Оно одинаково хорошо работает как в небольших постройках, так и в многоэтажных зданиях, в том числе и в высотных жилых домах. Давайте рассмотрим основные плюсы двухтрубных систем:

При использовании двухтрубного отопления даже самые отдаленные батареи в доме смогут обеспечивать теплом на приемлемом уровне.

Повышенная длина одной линии (контура) – это актуально при обогреве вытянутых в длину зданий, например, больничных или гостиничных корпусов; Равномерная подача тепла в помещения – в отличие от однотрубных систем, тепло будет даже в самых дальних от котла помещениях; Двухтрубное отопление позволяет без труда организовать раздельную регулировку температуры в отдельных комнатах и помещениях – для этого на каждую батарею ставятся терморегулирующие головки; Возможность демонтажа батарей и конвекторов без остановки всей отопительной системы – немаловажное преимущество, проявляющееся в крупных зданиях; Двухтрубное отопление как нельзя лучше подходит для обогрева зданий большой площади – для более равномерного распределения тепла применяются определенные схемы разводки труб и подключения отопительных приборов. К сожалению, не обошлось без определенных минусов:

К сожалению, не обошлось без определенных минусов:

• Большие затраты на приобретение оборудование – по сравнению с однотрубными системами отопления, двухтрубные требуют увеличенного количества труб;
• Сложность в монтаже – сказывается увеличение количества узлов и необходимость оптимального распределения теплоносителя по обогреваемым помещениям.

Тем не менее плюсы полностью перекрывают вышеуказанные минусы.

Отопление с двумя контурами

Принцип действия и устройство котла

На фото – пример обвязки газового котла.

В первую очередь мы хотим дать определение двухконтурной системы, а также рассмотреть принцип ее действия.

Важно! Двухконтурной называют такую систему, в которой совмещены функции отопления и горячего водоснабжения путем организации двух независимых контуров с разной температурой воды

Желтая линия – газовая магистраль.

Надо понимать, что температура теплоносителя в системе отопления достигает 95 градусов, тогда как температура горячего водоснабжения согласно пункту 2.4 СанПиН 2.1.4.2496-09 составляет 60 градусов. Это значит, что теплогенератор будет работать в разных режимах.

Как правило, двухконтурный котел имеет один замкнутый теплообменник отопления и один проточный теплообменник горячего водоснабжения.

Схема на двухконтурное отопление с применением газовой горелки.

Итак, рассмотрим принцип действия устройства:

• Теплоноситель поступает в теплообменник (1), где нагревается от газовой горелки (2) и направляется в систему отопления под действием циркуляционного насоса (4), таким образом осуществляя круговое движение в замкнутом отопительном контуре;
• При включении горячего водоснабжения срабатывает трехходовой кран (6), и теплоноситель начинает циркулировать через теплообменник (5) внутри котла, при этом в систему отопления он не поступает;
• Водопроводная вода поступает в теплообменник (5), где нагревается от теплоносителя и направляется в систему горячего водоснабжения;
• Внутренний малый контур также замкнут и снабжен расширительным баком (3), компенсирующим расширение теплоносителя при нагреве.

При включении крана горячей воды аквасенсор фиксирует увеличение расхода воды и переключает трехходовой клапан.

Важно! Мы видим, что агрегат работает по принципу «или-или», то есть когда работает ГВС, теплоноситель не греет батареи отопительной системы. Длительное использование горячего водоснабжения может привести к заметному остыванию батарей и понижению температуры в доме

Также возможен вариант битермического теплообменника, в котором совмещены два контура

По наружной рубашке циркулирует теплоноситель, а по внутренним трубкам – горячая вода ГВС. При этом вода с пламенем горелки не контактирует, и при закрытом кране не закипает

Также возможен вариант битермического теплообменника, в котором совмещены два контура. По наружной рубашке циркулирует теплоноситель, а по внутренним трубкам – горячая вода ГВС. При этом вода с пламенем горелки не контактирует, и при закрытом кране не закипает.

Важно! Применение битермического теплообменника позволяет использовать отопление и водоснабжение одновременно. Наконец, существуют двухконтурные котлы со встроенным бойлером косвенного нагрева, однако они громоздки и требуют организации фундамента

Наконец, существуют двухконтурные котлы со встроенным бойлером косвенного нагрева, однако они громоздки и требуют организации фундамента

Наконец, существуют двухконтурные котлы со встроенным бойлером косвенного нагрева, однако они громоздки и требуют организации фундамента.

Отличия от одноконтурной системы

Одноконтурный агрегат также может обеспечивать ГВС.

Чем же отличается двухконтурная и одноконтурная система отопления, ведь одноконтурная схема также может обеспечить нагрев воды? Давайте посмотрим, как устроена работа одноконтурного котла с ГВС:

Для обеспечения ГВС к одноконтурному котлу подключают бойлер косвенного нагрева.

Как видим, здесь схема иная: котел греет теплоноситель, который циркулирует в системе отопления. Однако от общей сети трубопровода отведен отдельный контур, который питает бойлер косвенного нагрева.

Когда вода в бойлере остывает, термостат подает сигнал сервоприводу, который переключает трехходовой клапан, и теплоноситель начинает поступать не только в систему отопления, но и в теплообменник бойлера, где нагревается вода для ГВС. Это напоминает работу битермического теплообменника, только в этом случае он не совмещен, а разделен на две отдельные части.

Одноконтурный котел с бойлером косвенного нагрева воды.

Важно! Такая схема надежнее, однако цена котла с бойлером будет ощутимо выше, чем стоимость одного двухконтурного агрегата. В этом и состоит главное отличие, кроме того, для установки бойлера понадобится дополнительное место

Расчет мощности котла

Часто при установке просто рассчитывают мощность газового котла, как 1 кВт на 10 м2 площади жилого дома +15% как резерв, предназначенный для пиковых нагрузок. Но более целесообразно подсчитать необходимую производительность оборудования по формуле:

MK=S×UMK/10,

В которой принимается:

1. MK – требуемая мощность котла;
2. S – общая площадь дома;
3. UMK – удельная мощность прибора.

UMK – используется в расчете в виде коэффициента, он изменяется в зависимости от места размещения жилого дома, в России это:

• Юг – 0,7-0,9;
• Средняя полоса – 1,0-1,2;
• Зоны с резко континентальным климатом — 1,2-1,5;
• Дальний восток и север страны – 1,5-2,5.

Эта формула подходит для 1 этажных зданий, построенных в соответствии со СНиПами. Для сооружений по индивидуальным проектам мощность котла находят по другой формуле:

MK=Qt×Kz,

В которой принимается:

• Qt – теплопотери здания, кВт;
• Kz — коэффициент запаса около 15-25%.

Теплопотери здания находят по формуле:

Qt=V×Pt×k/860,

В которой принимают:

• V – объем помещения;
• Pt – разница внутренней и наружной температур;
• K – коэффициент рассеивания, меняется в зависимости от теплоизоляции и конструкционных материалов дома.

Коэффициент рассеивания равен:

1. Здания из древесины без теплоизоляции – 3,0-3,5;
2. Кирпичные постройки в один кирпич, неутепленной кровлей и простыми окнами – 2,0-2,9;
3. Из двойной кирпичной кладки, кровлей утепленной минеральной ватой и с установленными двойными окнами – 1,0-1,9;
4. Теплоизоляция чердака и наружных стен проведена пенополистиролом, установлены металлопластиковые окна с двойным стеклопакетом – 0,6-0,9.

Параллельная работа котлов на дровах и газе

Этот вариант теплоснабжения дома от двух котлов предусматривает их раздельное подключение к циркуляционной системе. На входе обратной линии каждого источника тепла должен быть установлен собственный циркуляционный насос. Для настенного газового котла этого делать не нужно, в нем насос уже установлен изготовителем. В случае прогорания твердого топлива температура теплоносителя снизится и газовый котел автоматически включится.

Важным конструктивным моментом является обвязка твердотопливного котла металлическими трубами и наличие аварийного сбросного устройства с одновременной подачи холодной воды в линию обратки.

1 схема (отрытая и закрытая системы)

Данный способ удобен тем что жидкости двух систем не смешиваются. Это позволяет использовать разные теплоносители.

Преимущества и недостатки

Плюсы	Минусы
Возможность использовать разные теплоносители	Большое количество дополнительного оборудования
Безопасная эксплуатация, резервный бак сбросит лишнюю воду в случаи закипания	КПД ниже за счет лишней воды в системе
Возможность использования без дополнительной автоматики

2 схема, две закрытые системы

Здесь используется закрытая система, что позволяет обойтись без тепло аккумулятора. Контроль производится термостатами и трехходовыми датчиками. Безопасность эксплуатации обеспечивает автоматика.

Здесь мы используем аккумулятор для излишком тепла. Тем самым мы увеличиваем эффективность системы и устраняем необходимость в термодатчиках и автоматике.

Подача тепла через 3х ходовой клапан

Каждый котел должен быть оснащен собственным циркуляционным насосом, а еще один насос потребуется для обеспечения циркуляции через приборы системы отопления. В верхней точке гидравлического разделителя должен быть установлен автоматический воздухоотводчик, а в нижней кран для аварийного слива воды.

Система с теплоаккумулятором, зачем он

Тепло, выработанное котлом на дровах, поступает в эту емкость. Из не, через змеевик, теплообменник или без них, в газовый котел. Автоматика второго понимает что вода имеет необходимую температуру и отключает газ. Так будет пока в теплоаккумуляторе достаточно температуры.

Аккумулятор тепла или это теплоизолированная емкость с встроенным змеевиком, предназначенная для накопления нагретого теплоносителя и подачи его в систему отопления. В этой схеме газовый котел, отопительные приборы и аккумулятор соединены трубопроводами в одну систему закрытого типа. Твердотопливный котел подключен к встроенному змеевику аккумулятора и таким образом нагревает теплоноситель в закрытой системе. Организация работы отопления в этой схеме происходит в следующем порядке:

• в твердотопливном котле горят дрова, и происходит нагрев теплоносителя от змеевика в емкости;
• твердое топливо прогорело, теплоноситель остыл;
• газовый котел включается автоматически;
• снова закладываются дрова, и разжигается твердотопливный котел;
• температура воды в аккумуляторе поднимается вы той, которая задана на газовом котле, который останавливается автоматически.

Эта схема требует наибольших затрат на приобретение материалов и оборудования, однако имеет целый ряд преимуществ:

• твердотопливный котел может работать в схеме открытого типа;
• самый высокий уровень безопасности;
• отсутствие необходимости постоянного пополнения топки дровами или углем;
• циркуляция теплоносителя по системе закрытого типа;
• возможность одновременной работы двух котлов одновременно и каждого в отдельности.

В числе дополнительных затрат необходимо учесть покупку бака аккумулятора со змеевиком, двух расширительных баков и дополнительного циркуляционного насоса.

рассчитать необходимый объем емкости

Схема отопления частного дома газовым котлом

Отопление дома с помощью газового котла намного эффективнее. чем использование твердотопливного или электрического аналога, которые являются основными конкурентами газа. Если нужно отапливать частный дом в деревне, то использование электрического отопления нерентабельно, так как старая энергосистема может не выдержать повышенных нагрузок.

Изношенное до невозможности оборудование приводит к перегрузке центрального трансформатора на подстанции и как следствие выключения электричества во всей деревне. При этом стоимость энергоносителя, используемого, для отопления дома будет на порядок выше, чем работа системы на газу.

Для хранения твёрдых топливных ресурсов необходимы особые условия и как следствие наличие подсобного помещения. Поэтому только газовая отопительная система может избавить домовладельца от уймы мелких неприятностей.

Виды двухконтурных газовых котлов

Видовая принадлежность газовых котлов разделяется по нескольким признакам:

1. По принципам пользования продуктами сгорания:
   • конвекционные;
   • конденсационные.
2. По той конструкции, которая предусмотрена в теплообменнике:
   • раздельная;
   • битермическая.
3. По типу камеры горения:
   • закрытая;
   • открытая.

Первый тип имеет ряд преимуществ и недостатков, а именно к недостаткам приписывается тот факт, что тепловая энергия не используется в полную силу. К преимуществам можно отнести относительную простоту при использовании и бюджетную цену.

У второго типа к преимуществам можно отнести раздельную конструкцию, так как в случае выхода из режима любой из деталей ее можно заменить – это будет весьма проблематично при монолитном блоке. К недостаткам относится следующее: когда человек принимает душевые процедуры, то воду необходимо включить немного заранее, ведь она нагревается до такой степени, что можно получить термический ожог.

По камерам горения предпочтительнее камера с закрытым типом, так как она безопаснее.

Монтаж системы отопления

Перед проведением работ рассчитайте параметры котла, труб, гидробака и насоса. Подбирать комплектующие надо тщательно и вдумчиво – замена основных узлов обойдется дорого.

Работы проводятся в следующем порядке:

1. Составьте проект или закажите его в специализированной организации. При монтаже газового котла отопления проектная документация должна быть разработана специализированной организацией и согласована в газораспределительной компании.
2. Монтаж начинайте с подключения котлоагрегата. Твердотопливную, жидкотопливную или электрическую модель можно подключить самостоятельно по прилагаемой инструкции. Газовое оборудование устанавливает только сертифицированный специалист.
3. При монтаже трубопроводов сначала смонтируйте подающую ветку, а затем обратную. Для предотвращения застоя воды линии, идущие от котла, должны немного наклоняться в сторону радиаторов, а отводящие – в направлении котлоагрегата. Оптимальный уклон – 10 мм/пог.м.
4. Установите расширительный бак. В открытой двухтрубной схеме его монтируют в верхней точке – на последнем этаже, в мансарде или на чердаке. В закрытой теплосистеме можно поставить в любом месте.
5. Рядом с котлом на подающем трубопроводе установите группу безопасности – манометр для контроля давления, аварийный клапан для сброса воды и воздухоотводчик для отведения скопившегося воздуха.

Монтаж газовой отопительной системы для дома

Для воплощения схемы отопительной системы в жизнь существует определённая последовательность мероприятий .

Подготавливается и утверждается проектная документация. Данные работы лучше доверить профессионалам.
Приобретаются все комплектующие элементы и расходные материалы

При этом важно учитывать, что чрезмерная экономия в данном вопросе ни к чему хорошему не приведёт. Некачественное газовое оборудование будет постоянно требовать регулярных ремонтов и технического обслуживания

Выполняется врезка в центральную газовую магистраль. Устанавливается и подключается котёл и сопутствующее оборудование. Производится заполнение отопительной системы теплоносителем. Выполняется первый пуск газового отопления частного дома.

Организация в частном доме газового отопления позволит его владельцу избавиться от множества проблем сопутствующих твердотопливному оборудованию или котлам, работающим, на жидком топливе.