Конвекционные газовые котлы
Содержание
- Главная
- Краны
- Газобаллонное оборудование
- Отопление


  Общие сведения:
 

Конвекционные газовые котлы.

Это наиболее простые по конструкции аппараты для отопления помещений и приготовления горячей воды для бытовых нужд. Они достаточно недороги по сравнению с другими конструкциями, например с конденсационными котлами. Давно используются и имеют самое широкое распространение. Все современные модели конвекционных котлов надежны в эксплуатации и при необходимости не сложные в ремонте.

Как устроен и работает конвекционный котел.

Принцип работы конвекционного котла.

В основу работы таких котлов положен принцип конвекции (перенесения) внутренней энергии источника тепла (природного газа) поднимающимися потоками к теплоносителю (воде) через теплообменник.

При этом часть энергии сжигаемого газа не используется и улетучивается в атмосферу вместе с продуктами его сгорания (не используется энергия водяных паров, которая может выделяться при их конденсации). Для конвекционных котлов конденсация паров со всеми входящими в их состав кислотными составляющими на поверхности теплообменника и камеры сгорания недопустима. Это приведет к их преждевременному выходу из строя.

Поэтому, чтобы такой котел исправно работал долгое время, его нужно использовать в высокотемпературных системах отопления, то есть когда температура подающей и возвратной линии теплоносителя не имеют большой разницы. Например, подающая линия имеет температуру около +80°С, а возвратная +60°С. Важно, чтобы температура возвратного теплоносителя не достигала «точки росы» - это +57°С, ниже этой величины может начаться процесс конденсации воды. Как правило, это системы отопления радиаторного типа.

Для нормальной работы конвекционных котлов необходимо постоянное обновление воздуха в помещении, где он находится – естественная вентиляция. Это подразумевает устройство дымоходов на естественной тяге для удаления продуктов сгорания газа и вентиляционных каналов для притока свежего воздуха.

Чтобы добиться качественного и безопасного сжигания 1м3 природного газа необходимо не менее 10 м3 воздуха. Если воздуха будет меньше, то начнется процесс не полного сжигания газа, что отрицательно сказывается как на его теплоотдаче, так и на безопасности пользования конвекционным котлом. Поэтому, требования к устройству вентиляции и дымоотводу очень высокие, требуют их правильного устройства и эксплуатации.

Как устроен конвекционный котел.

Котел состоит из нескольких основных блоков оборудования:

  • газогорелочный блок – это трубопровод подвода газа, блок управления, основная газовая горелка, запальник, элемент пьезо или электророзжига. Назначение блока состоит в доставке газа к элементам котла, ввода аппарата в рабочий режим, подготовке газовоздушной смеси в нужной пропорции газа и воздуха для его эффективного сжигания;
  • блок теплообмена – это камера сгорания и теплообменник, где происходит процесс передачи тепловой энергии сжигаемого газа теплоносителю системы отопления или для приготовления горячей воды;
  • блок удаления продуктов сгорания – это место сбора отработанных газов после сжигания топлива и перехода их в дымоход;
  • автоматика управления котлом – это блок выдачи команд по управлению температурой нагрева теплоносителя и горячей воды (для двухконтурных котлов). С его помощью происходит включение и выключение в нужный момент основной горелки котла;
  • автоматика безопасности пользования котлом – это блок анализа режима его работы и выдачи команд на отключение при аварийных ситуациях.

Все узлы заключены в единый эстетически оформленный корпус, выполненный из тонколистового металла. Это дает возможность удачно размещать котел, не нарушая интерьер помещения.

Как работает конвекционный котел.

Конвекционный котел – это автоматизированное устройство приготовления теплоносителя системы отопления или горячей воды. Поэтому, запустив его, не требуется постоянного вмешательства для выполнения котлом этих функций.

Порядок работы следующий:

  • первым делом вручную (при помощи спички, пьезо или электророзжига) зажигается запальник котла, который потом горит постоянно (до полного отключения котла газовым краном на длительное время);
  • при срабатывании автоматики управления по температуре (когда вода в системе отопления остыла и требует нагрева), газ, смешиваясь с воздухом, поступает в камеру сгорания и загорается от горящего запальника;
  • включается основная горелка котла и начинается нагрев теплообменника и через него – теплоносителя;
  • при достижении требуемой температуры в системе отопления та же автоматика выключает подачу газа на основную горелку котла, она погасает, и нагрев теплоносителя прекращается, при этом запальник продолжает гореть;
  • при очередном остывании отопительной системы процесс повторяется автоматически.

Если используется двухконтурный котел (аппарат для отопления и приготовления горячей воды), то порядок его работы практически такой же. Отличие состоит в том, что имеется второй теплообменник (для приготовления горячей воды) и он начинает работать, когда включается водоразборный кран горячей воды. Автоматика дает команду на включение горелки при помощи запальника и поступающая в теплообменник вода в проточном режиме начинает нагреваться. При закрытии крана, горелка тухнет, и нагрев воды прекращается. Во время очередного водоразбора процесс повторяется.

Основные узлы конвекционных котлов.

Конвекционный котел состоит из многих узлов и деталей, каждый из которых выполняет свою функцию. Рассмотрим основные из них – горелки, камеры сгорания и теплообменники, которые главным образом влияют на его работу.

Горелки конвекционных котлов.

Это конструкции открытого атмосферного типа. Они выполняются из перфорированных полых трубных конструкций с многочисленными отверстиями, через которые под давлением поступает газ. Он смешивается с воздухом, поступающим за счет естественного всасывания из помещения комнаты, где расположен котел, и сгорает.

Для бытовых котлов используются микрофакельные конструкции, когда все пламя разбивается на множество отдельных небольших очагов – факелов. Такое решение позволяет добиться пламени «коврового» вида без явно выраженного одного языка. Это дает эффект равномерного нагрева теплообменника, более полного сжигания газа и минимального образования сажи.

Мощность горелки определяет мощность котла. Горелки могут отличаться друг от друга в зависимости от способа регулирования их мощности:

  • модулируемая горелка – это самый современный и самый дорогой тип горелок, позволяющий точно и быстро изменять ее мощность в зависимости от температуры теплоносителя. Горелка позволяет существенно экономить газ и продлевать срок службы отдельных элементов конструкции котла (например, теплообменника);
  • одноступенчатая горелка – самая простая конструкция, возможности которой понятны из ее названия;
  • двухступенчатая горелка – имеет возможность автоматического переключения между двумя режимами работы ступенями или плавно.

Горелки атмосферного типа по стоимости значительно дешевле наддувных конструкций, предназначенных для котлов с закрытыми камерами сгорания. Работа таких горелок не зависит от бесперебойной подачи электрической энергии. Исключение составляют котлы, оснащенные электрическим розжигом, однако для них это не критично. Их запальник при отсутствии электричества можно разжечь обычной спичкой, или каким – либо фитилем и котел будет нормально работать.

Камеры сгорания конвекционных котлов.

В конвекционных котлах используются камеры сгорания открытого типа. Конструктивно они представляют собой пространство внутри котла между горелкой и теплообменником, расположенным на некотором расстоянии друг от друга. Камера сгорания не является герметичной и ее размер зависит от геометрических параметров горелки и теплообменника.

Особенность работы такой камеры сгорания в том, что забор воздуха для нормального сжигания газа производится из помещения, в котором расположен сам котел. Для нормального функционирования постоянно необходим приток свежего воздуха в требуемом количестве.

Поток тепла от сгораемого газа, излучаемый всей поверхностью горелки, напрямую греет теплообменник и, соответственно, теплоноситель, находящийся внутри него. При отключении по сигналу автоматики подачи газа на основную горелку она затухает, и процесс тепловыделения в камере прекращается.

Так как камера сгорания не является герметичной, то часть «открытого» тепла будет уходить на обогрев помещения, где расположен котел.

Теплообменники конвекционных котлов.

Они могут иметь конструкции пластинчатого типа, когда на трубку, по которой проходит нагреваемый теплоноситель или вода, напрессованы пластинки для увеличения площади теплообмена. Существуют и другие конструктивные варианты.

Материалом, из которого могут изготавливаться теплообменники, может быть:

  • Медь. Такие теплообменники обладают высокой теплопередачей в силу свойств меди, малогабаритны и достаточно легкие, устойчивы к коррозии. В ранних конструкциях конвекционных котлов теплообменники из меди не могли считаться надежными. При прямом и длительном воздействии пламени и высокой температуры они не могли служить долго и просто «сгорали». В современных котлах мощность горелки автоматически уменьшается при нагреве теплоносителя до требуемого предела. Вследствие этого температурное воздействие на теплообменник уменьшается, а срок его эксплуатации увеличивается.
  • Сталь. Основное преимущество этих теплообменников в невысокой цене. Им свойственна высокая пластичность, что при постоянных тепловых нагрузках не приводит к образованию трещин на его поверхности. Они очень склонны к коррозии как наружной, так и внутренней поверхностей, что приводит к их разрушению. Имеют большой объем, вес и инерционность при теплопередаче. То есть часть тепла (и немалая) пойдет не на прямой нагрев теплоносителя, а на нагрев самого теплообменника.
  • Чугун. Эти конструкции коррозионностойкие и в этом смысле долговечны. Но такая долговечность может оказаться мнимой по причине того, что теплообменник чувствителен к равномерности нагрева его поверхности (например, она может нарушиться при появлении отложений накипи). Разность температур при этом может привести к его растрескиванию. Больше всего такая картина характерна для зарубежных котлов. Высокие технологические возможности чугунного литья позволяют изготавливать теплообменники с довольно тонкими стенками, соответственно проблем с их эксплуатацией может только прибавиться. Теплообменники из чугуна имеют большой объем и вес, инерционны в передаче тепла, достаточно дорогие.

Тяга и отвод продуктов сгорания при использовании конвекционных котлов.

Для работы конвекционных котлов используется естественная тяга. Это процесс, когда за счет разности давлений поток холодного воздуха поступает внутрь помещения, а теплый воздух вытесняется наружу. Этим движет перепад высот входа и выхода воздуха.

При работе котла вырабатываются продукты сгорания, имеющие повышенную температуру – около +180°С. Их необходимо удалять через специальный дымоход, расположенный в верхней части стены помещения или в крыше. Более холодный воздух должен непрерывно поступать в помещение для восполнения уже использованной его части для горения газа.

Если этого не сделать, то котел не будет работать – его отключит специальная автоматика «по тяге». К тому же не исключена возможность поступления продуктов сгорания (угарного газа) в помещение. Это может произойти в аварийной ситуации при выходе из строя такой автоматики, что просто опасно для жизни.

Поэтому, естественная вентиляция помещения является необходимым условием для работы конвекционных котлов. При ее правильном устройстве и эксплуатации будет обеспечено эффективное сжигание природного газа и безопасность пользователей.

Автоматика безопасности в работе конвекционных котлов.

Сертифицированные конвекционные котлы (как и другие приборы отопления и приготовления горячей воды, работающие на газе) оснащаются так называемыми автоматиками безопасности. Это специальные устройства в их конструкции, которые прекращают подачу газа на горелку и останавливают работу котла при аварийных ситуациях, связанных:

1) с понижением давления газа ниже допустимого;

2) прекращением подачи газа на горелку котла;

3) погасанием пламени горелки по какой – либо причине;

4) превышением температуры теплоносителя;

5) отсутствием тяги в дымоходе.

Основное, что нужно знать и понимать в отношении этих устройств это то, что они всегда должны быть в исправном состоянии и в установленные сроки периодически обслуживаться специалистами. В этом случае автоматика в нужный момент обязательно защитит вас от возможных самых неприятных последствий при использовании газа.

Автор: Сергей Морозов.

Внимание! Эта статья защищена законом об авторском праве в цифровую эпоху (DMCA). Запрещено любое копирование без моего разрешения.

Читайте также:

Теплый пол

Твердотопливные пеллетные котлы.

Горелки для твердотопливных автоматических пеллетных котлов.

Пеллеты для твердотопливных автоматических пеллетных котлов.

Пиролизные твердотопливные котлы.

Газовые котлы - напольные и настенные.

Газовые котлы - одноконтурные и двухконтурные.

Газовые конденсационные котлы.