07.05.2020

Строение котла – как устроен и работает классический котёл, длительного горения, пиролизный и на пеллетах.

Конструкция газового котла – основные элементы и принцип их работы

 

Конструкция газового котла рассчитана на то, чтобы нагреть теплоноситель с помощью газа и обеспечить отопление, а также выработку горячей воды. Для полноценной работы отопительному агрегату необходимы следующие элементы:

  • теплообменник;
  • газовая горелка;
  • циркуляционный насос;
  • система дымоудаления;
  • расширительный бак;
  • предохранительный клапан;
  • система автоматического контроля за работой котла;
  • множество различных датчиков, обеспечивающих безопасную работу агрегата.

Теплообменник

Теплообменник забирает все тепло, которое обеспечила горелка. Его производят из следующих материалов:

  1. Стали. Достоинствами стальных теплообменников являются простая конструкция и невысокая цена. К недостаткам таких агрегатов относятся: подверженность коррозии, громоздкость и большой вес. Для нагрева объемного стального теплообменника потребуется больший расход топлива.
  2. Чугуна. Плюсами чугунного теплообменника являются устойчивость к коррозии и длительный эксплуатационный срок. Минусы — большой вес и размеры, что приводит к существенному расходу газа. Также чугун требует четкого выполнения правил эксплуатации, иначе он может треснуть от перепада температур. Для того чтобы избежать этого, следует установить трехходовой кран, который предотвратит такую возможность.
  3. Меди. Медный теплообменник стоек к коррозийным процессам, имеет малый вес и скромные размеры – это делает его более экономичным, чем предшественники и увеличивает его КПД. Недостатком такого агрегата является только низкая прочность, но это легко компенсировать, если установить модулируемую горелку.
Обратите внимание! Больше всего теплообменник изнашивается, если горелка работает на полную мощность.

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.

Система дымоудаления газового котла

В процессе работы газовых котлов топливо сгорает, в результате чего образуются дым. Его следует вывести. Отвод продуктов сгорания в газовых котлах происходит с помощью:

  • естественной тяги – через высокий дымоход; из-за различия температур и давления происходит естественная тяга;
  • принудительной тяги, когда котел имеет вентилятор, выдувающий дым на улицу через коаксиальную трубу.

Первый вариант плох тем, что воздух для горения берется из помещения, где расположен котел. Также придется устанавливать серьезный дымоход.

Второй способ дымоудаления предпочтительнее, так как коаксиальная труба имеет небольшой диаметр и осуществляет сразу два процесса — вход воздуха, необходимого для горения и вывод продуктов сгорания. Такой дымоход представляет собой конструкцию из двух труб, одна из которых вставлена в другую. В одну из них входит воздух, а через другую уходят продукты горения.

Циркуляционный насос

Конструкция большинства газовых котлов отопления включает циркуляционный насос. Он необходим для осуществления перекачки теплоносителя по системе отопления благодаря чему остывание происходит гораздо медленнее. Это уменьшает расход газа и повышает КПД агрегата.

Чаще в конструкцию газового котла включают двухступенчатые насосные системы – их скорость вращения составляет около 2600 оборотов в минуту.

Обратите внимание! Перед тем, как запустить котел в работу, из насоса требуется убрать воздух. Для этого в нем есть пробка, а вверху насоса – продувной вентиль.

Конструкция циркуляционного насоса имеет функцию добега, которая обеспечивает вывод тепла из камеры после отключения котла. Это предотвращает появление температурных пиков, тем самым продлевая службу теплообменника.

Расширительный бак

Расширительные баки могут отличаться по объему, но все они устроены одинаково – в металлическом корпусе находятся два завальцованных отсека. С одной стороны, расположен ниппель, а с другой – горловина для соединения с трубопроводом. При помощи ниппеля в бак накачивается давление. Внутри корпуса расположена диафрагма. В процессе работы теплоноситель увеличивается в объеме под действием тепла и его излишки попадают между диафрагмой и корпусом.

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан – небольшой, но важный элемент конструкции газового котла. Его функция заключается в защите агрегата от повышенного давления в системе, которое может привести к повреждениям других более важных узлов.

При превышении давления свыше 3 бар, происходит сброс излишков воды.

Предохранительные клапаны устанавливают на входном узле, работают они автоматически. Эти элементы имеют простую конструкцию и состоят из полимерного или латунного корпуса, мембраны и крышки, которая при сбросе вод поворачивается.

Датчики безопасной работы котла

Датчики позволяют электронике котла получать важную информацию о происходящих процессах и контролировать работу всего оборудования. Эти элементы обычно делят на три группы:

  • предохранительные;
  • датчики режима работы;
  • измерительные.

Предохранительные устройства называют еще датчиками безопасности. Они отключают котел в следующих случаях:

  • слабой тяги в дымоходе;
  • перегреве теплообменника;
  • низком давлении в системе.

К предохранительным датчикам относятся: реле давления, прессостат, термостаты перегрева и дыма.

Датчики режима работы входят в конструкцию двухконтурного газового котла. Они служат для определения графика работы системы горячего водоснабжения или отопления.

Измерительные датчики предназначены для определения температуры теплоносителя. Когда она повышается, электрическое сопротивление уменьшается и наоборот.

Система защиты является важным фактором, влияющим на выбор газового отопительного оборудования. При выключении электричества современные агрегаты отключаются, когда электроэнергия появляется – они автоматически продолжат работу. Если же произошло отключение газа, горелки самостоятельно прекратят горение. После этого запуск котла делается только вручную, автоматический режим в этом случае не предусмотрен.

С развитием технологий газовые котлы оборудуют новыми устройствами удобного управления и контроля за работой агрегата. Большинство устройств имеют удобный модуль с экраном, с помощью которого можно настроить отопление по температуре в помещении, на улице или по уровню нагрева теплоносителя. Также существуют режимы экономии газа в отсутствии хозяев. Они не позволят отопительной системе разморозиться.

Ниже представлено устройство настенного газового котла.

Чем отличаются напольные и настенные котлы?

Как правило, конструкция напольного газового котла

имеет два контура – для отопления и горячего водоснабжения. Данный вид котлов может иметь несколько горелок разных видов. Наименее шумные – агрегаты, имеющие атмосферные горелки.

Напольные котлы обладают большей мощностью и надежностью, так как обычно их теплообменник изготовлен из прочного чугуна, а не из стали, которая более подвержена коррозии. Стальные элементы настенных котлов делают их менее долговечными, зато такие агрегаты займут мало места и не потребуют дополнительного объемного оборудования.

Конструкция настенного газового котла предусматривает наличие двух или одного контура. Такой агрегат потребует подключения электроэнергии, в отличие от напольного, который работает автономно.

Конструкция различных газовых котлов примерно одинакова. Отличия состоят лишь в разных видах основных узлов, а также в наличии дополнительных режимов управления и контроля за работой агрегата.

разновидности, устройство, принцип работы, особенности эксплуатации

Газовый котел

Газовый котелОтопление загородного дома или дачи — один из самых главных компонентов, который позволяет человеку получить максимальный уют и тепло в доме, а вместе с этим и комфортное времяпрепровождение. Газовый котел, как устройство для получения тепловой энергии для обогрева дома и его комнат, используется повсеместно и является наиболее популярным среди всех типов теплогенераторов. В настоящее время, природный газ является самым выгодным в плане использования его для обогрева помещений. Максимум выгоды достигается за счет того, что метан или пропан-бутан, используемый, как топливо, весьма экономичен, сравнительно дешев, легок в использовании и доступен.

Разобраться в многообразии газового отопительного оборудования подчас очень сложно. Но зная основные характеристики и параметры газовых котлов, можно составить свое мнение о том, какое оборудование для обогрева дома предпочтительнее.

Газовый котел — принцип работы

Принцип работы газового котла, в независимости от его разновидности, практически одинаков, и с точки зрения специалистов, довольно-таки прост.

  • Газовые котлыГазовые котлыПри помощи датчиков и терморегуляторов контроллер управления фиксирует установленную температуру, анализирует потребность в тепле, и после этого открывает запорную газовую арматуру, при помощи которой происходит
    подача газа к горелке.
  • В подсоединенном к газовому снабжению котле срабатывает пьезо- или электророзжиг.
  • После включения горелки, вода в теплообменнике нагревается до нужной температуры, и с помощью циркуляционного насоса подается в систему отопления.
  • Теплообменник и теплоноситель будет нагреваться до тех пор, пока не достигнет предела температуры, заданного термостатом.
  • После этого автоматика отключит горелку.

Котел, работающий по данному принципу, является одноконтурным. Чтобы одноконтурный котел мог нагревать еще и воду для бытовых нужд, придется дополнительно приобрести газовую колонку или электрический бойлер.

Но можно поступить проще, а именно, приобрести двухконтурный газовый котел, который будет служить, и для обогрева помещения, и для подачи горячей воды. Несмотря на то, что данный тип котла имеет контур для нагрева воды, он не сможет работать одновременно в двух направлениях, то есть обогревать помещение и обеспечивать подачу горячей воды. После включения горячей воды, подача тепла будет прекращена, но для среднестатистического жилого дома с небольшой площадью и малым забором воды, это будет не очень заметно. Существует два типа двухконтурных котлов — проточный, и с дополнительно встроенным бойлером. Первый тип хорош для тех, кто не расходует больше 14 литров воды за раз, второй подходит для обеспечения водой в более крупных масштабах.

В этом и есть основное различие одноконтурных и двухконтурных газовых котлов отопления. Все зависит от площади помещения и от количества потребляемой жильцами воды.

Основные элементы газового котла

Газовый котел сродни мини-котельной на дому, потому как имеет в своем арсенале защиту, обладает самодиагностикой и элементами управления, включая расширительный бачок, теплообменник, предохранительный клапан и встроенный насос, обеспечивающий циркуляцию воды в системе.

Как и принцип работы котла, его основные элементы практически одинаковы. В оснащение входит;

  • Устройство напольного газового котлаУстройство напольного газового котлаГазовая горелка— через форсунки, которыми она оснащена, в камеру сгорания подается газ. Сами форсунки играют немаловажную роль в равномерном распределении газа по всей горелке, тем самым обеспечивая и равномерное нагревание теплоносителя.
  • Теплообменник— за счет энергии, которую выделяет сгорающий газ, происходит его нагревание, тепло от которого передается жидкости.
  • Циркуляционный насос — присутствует не во всех систем, но общая его задача состоит в обеспечении давления, если магистраль газового отопления имеет принудительную циркуляцию.
  • Расширительный бачок— обеспечивает отвод теплоносителя при длительном перегреве, емкости которого хватает для оптимальных условий работы обычного котла.
  • Устройство для отвода продуктов горения— система дымоудаления может быть как с естественной тягой, так и с принудительной.
  • Автоматика— блок управления системой отопления, который задает режим функционирования.
  • Самодиагностика — система диагностирует неполадки, анализируя при этом все элементы газового котла, в случае необходимости оповещая специальными кодами ошибок, отображаемых на табло.

Кроме всего перечисленного, газовые котлы имеют встроенные температурные датчики, встроенную систему защиты при выключении электропитания, а в некоторых присутствует и защита от замерзания, когда котел работает в энергосберегающем режиме.

Разновидность котлов — напольные и настенные

Основное преимущество настенного газового котла— это его цена, которая по сравнению с напольным оборудованием, намного ниже. Его дополнительное преимущество — простота установки, за счет чего стоимость монтажа ниже. Нельзя упускать из виду и способность вписаться в любой интерьер дома. В дополнение ко всему можно отметить и компактность газового настенного котла.

Что касается напольного газового оборудования, то среди преимуществ такого рода котлов можно, в первую очередь, отметить большую мощность. Используя напольный газовый котел можно обогреть загородный дом, или же достаточно большое здание.

Среди отличий двух видов газовых котлов находиться не только конструктивная составляющая, но и некоторые технические параметры.

  • Напольный котелНапольный котелНапольный котел более долговечен в эксплуатации за счет того, что в некоторых его конструкциях теплообменник сделан из чугуна, а чугун, как известно, толще и намного меньше подвержен коррозии. Более легкие, стальные котлы больше подвержены повреждениям при транспортировке, что заметно сказывается на их работе.
  • Напольный котел оснащен несколькими видами горелок. Наиболее предпочтительнее атмосферные горелки, так как котлы, оснащенные именно ими, дешевле, более простые по конструкции и практически бесшумны. Вентиляторные (наддувные, сменные, навесные) горелки, которыми оснащен газовый котел, дают большую мощность, до нескольких тысяч кВт, но и более дорогие по цене.

В общее различие между настенными и напольными газовыми котлами можно отнести еще один, но немаловажный параметр. Настенное оборудование требует подключение к электроэнергии, а напольные котлы, как были, так и останутся традиционными, автономными видами оборудования для обогрева дома. Не меняясь кардинально со временем, они только улучшают свои технические характеристики, которые добавляют им мощности, но в то же время, и экономичности.

Описание элементов конструкции бытовых газовых котлов

Газовый котел является основным элементом отопительной системы, потому что именно в котле происходит нагрев теплоносителя, а также автоматическое поддержание заданной температуры. Чтобы подобрать наиболее оптимальный вариант газового котла следует обязательно знать основные особенности оборудования, какие именно бывают разновидности, а также их отличия между собой. Об особенностях, различиях и конструкции бытовых газовых котлов узнайте в этой статье.

Конструкция бытовых газовых котлов: основные элементы

Газовый отопительный котел — это агрегат, основным назначением которого является подогрев теплоносителя для отопления помещения, а также обеспечение горячего водоснабжения путем сжигания газообразного топлива. Основными видами топлива для газовых котлов являются сжатый природный газ СПГ и сжиженный пропан-бутан СНГ.

Газовые котлы состоят из:

  1. Газовой горелки.
  2. Теплообменника.
  3. Системы дымоудаления.

В состав конструкции котла также может входить циркуляционный насос, предохранительный клапан, расширительный бак, система автоматического контроля работы котла, а также система защиты и блокировок для предотвращения опасных ситуаций.

В состав горелки входят множество различных датчиков, которые обеспечивают безопасную эксплуатацию котла. Поэтому самостоятельная наладка категорически запрещена.

Горелка газового котла

Горелка — это основной элемент котла, от которого напрямую зависит КПД работы всего агрегата. Главной задачей горелки является подготовка газовоздушной смеси и подача ее в камеру сгорания.

Классификация горелок по регулированию режима

Все газовые горелки можно разделить на три категории:

  1. Одноступенчатые — горелки, которые производят регулирование температурного режима только за счет включения и полного выключения горелки.
  2. Двухступенчатые — это горелки, которые имеют 2 режима горения: на 100% мощности и на 40%. Автоматическая система снижает и повышает мощность горения для регулировки температуры теплоносителя.
  3. Модулируемые — горелки, которые имеют широкий диапазон мощностей горения от 10% до 100%. Автоматическая система плавно изменяет мощность горелки и тем самым постоянно поддерживает температуру теплоносителя. Этот вид горелок является самым дорогим, но по своим характеристикам самым экономичным.

Модулируемые горелки также можно разделить по принципу регулирования на несколько типов:

  • механическая система модуляции;
  • пневматическая система модуляции;
  • электронная система модуляции.

Модулируемые горелки с электронной системой модуляции – это самые практичные и экономически выгодные газовые горелки, так как обеспечивают наиболее точное регулирование температуры теплоносителя, при этом используя самое оптимальное количество топлива, а также снижают температурное напряжение, которое воздействует на металл теплообменника.

Теплообменник газового котла

Все тепло, которое воспроизвела горелка, направляется непосредственно в теплообменник, где происходит нагрев теплоносителя. В зависимости от материала, из которого сделан теплообменник, их делят на:

  1. Стальной — теплообменник выполнен из стали. Преимущества: упрощенная конструкция и дешевизна. Но основным его плюсом является стойкость к тепловым напряжениям, которым он подвергается во время эксплуатации, что обеспечивает его долговечность. Минусами стального теплообменника является его сильная подверженность коррозии как с внутренней, так и с внешней стороны, что может привести к преждевременному разрушению. Немаловажным минусом является его большой вес и громоздкость, что не только неудобно, но и не практично, так как на нагрев самого теплообменника тоже будет тратиться топливо — это уже перерасход.                                                                                                                     
  2. Чугунный — теплообменник выполнен из чугуна. Преимуществами является: отличная стойкость к коррозии, а также долгий срок службы (при условии соблюдения правил эксплуатации). Недостатки: большой вес, громоздкость — как следствие, перерасход топлива, также требует очень четкого выполнения эксплуатационных правил, иначе может лопнуть. Поддержание необходимых условий требует установки трехходового крана, чтобы подмешивать горячую воду в обратную линию и не допускать температурных перепадов. Также нельзя допускать отложений накипи, иначе произойдет температурный перепад и теплообменник лопнет.                                                                                                                         
  3. Медный — выполнен из меди. Преимущества: устойчив к коррозии, имеет низкий вес и скромные габариты, что позволяет экономить топливо и повышает его коэффициент полезного действия(КПД) по отношению к стальной и чугунной моделям. Недостаток медного теплообменника — низкая прочность. Но этот недостаток перестает существовать, если установить в котел модулируемую горелку. Потому как основной износ теплообменника происходит только при работе горелки на полную мощность.

Система дымоудаления газового котла

При работе газовых котлов происходит сжигание топлива, а в результате образуются продукты сгорания, которые необходимо куда-то вывести из котла. По виду вывода дыма котлы делят на:

  1. С естественной тягой — это котлы, которые имеют высокий дымоход. За счет различия температур и давлений происходит естественная тяга. Воздух для горения берется из помещения, где располагается котел. Используя подобный тип котла, встает необходимость построения дымохода и происходит сжигание кислорода в помещении.
  2. С принудительной тягой – котлы, имеющие дополнительный вентилятор, который высасывает дымовые газы и выдувает их на улицу через коаксиальную трубу небольшого размера. Конструкция такой дымовой трубы представляет собой «трубу в трубе». По одной из труб выходят дымовые газы, а по другой входит воздух, необходимый для горения. Используя подобный вид котла, нет необходимости построения громоздкого дымохода и не происходит сжигание кислорода в помещении, но появляется еще один потребитель энергии — вентилятор.

Различные конструкции газовых котлов обеспечивают возможность подбора агрегата, который будет удовлетворять любые потребности каждого покупателя. А простота конструкции упрощает их эксплуатацию.

Термины:Элементы и составные части котлов

Материал из РосТепло Энциклопедия теплоснабжении


Элемент стационарного котла, предназначенный для сбора и раздачи рабочей среды, объединяющий группу труб, называют коллектором.

Элемент котла, предназначенный для сбора и раздачи рабочей среды, для отделения пара от воды, очистки пара и для запаса воды в котле, называют барабаном.

Элемент котла, предназначенный для передачи теплоты к рабочей среде или воздуху, называют поверхностью нагрева.

Поверхность нагрева котла, получающую теплоту в основном излучением, называют радиационной поверхностью нагрева.

Поверхность нагрева котла, получающую теплоту в основном конвекцией, называют конвективной поверхностью нагрева.

Поверхность нагрева стационарного котла, расположенную на стенах топки и газоходов и ограждающую их от воздействия высоких температур, называют экраном.

Группу труб конвективной парообразующей поверхности стационарного котла, соединенных общими коллекторами или барабанами, называют котельным пучком.

Трубу котла, по которой циркулирующая вода поступает в раздающий коллектор подъемных труб или нижний барабан, называют опускной трубой.

Трубу котла, по которой пароводяная смесь отводится из коллектора экрана в барабан или выносной циклон, называют отводящей трубой экрана.

Необогреваемую трубу, по которой рабочая среда перепускается из одного элемента поверхности нагрева в другой, называют перепускной трубой.

Трубу, по которой производится продувка или удаление воды и пара из элементов поверхностей нагрева котла, называют продувочной трубой.

Устройство для повышения температуры пара выше температуры насыщения, соответствующей давлению в котле, называют пароперегревателем.

Устройство, обогреваемое продуктами сгорания топлива и предназначенное для подогрева или частичного парообразования воды, поступающей в котел, называют экономайзером.

Устройство для подогрева воздуха продуктами сгорания топлива перед подачей в топку котла, называют воздухоподогревателем.

Устройство котла, предназначенное для отделения воды от пара, называют сепарационным устройством.

Устройство для понижения температуры перегретого пара называют пароохладителем.

Несущую металлическую конструкцию, воспринимающую нагрузку от массы котла, с учетом временных и особых нагрузок и обеспечивающую требуемое взаимное расположение элементов котла, называют каркасом.

Устройство котла, предназначенное для сжигания органического топлива, частичного охлаждения продуктов сгорания и выделения золы, называют топкой.

Топку котла, предназначенную для сжигания твердого кускового органического топлива в слое, называют слоевой топкой.

Слоевую топку котла, в которой загрузка топлива и удаление шлака и золы частично механизированы, называют полумеханической топкой.

Слоевую топку котла, в которой загрузка топлива и удаление шлака и золы производятся вручную, называют ручной тропкой.

Слоевую топку котла, в которой загрузка топлива и удаление шлака и золы полностью механизированы, называют механической топкой.

Топку котла, в которой пылевидное, жидкое или газообразное топливо сжигается в факеле, называют камерной топкой.

Камерную топку котла с многократной циркуляцией топливовоздушной смеси, которая достигается специальной формой стен топки, компоновкой горелок и способом подачи топлива и воздуха, называют вихревой топкой.

Камерную топку котла, в которой основная масса топлива сжигается во вращающемся топливно-воздушном потоке, называют циклонной топкой.

Топку котла, в которой часть твердого топлива сжигается в слое, а мелкие фракции и горючие газы – в струе воздуха над слоем, называют факельно-слоевой топкой.

Часть топки котла, в которой происходит воспламенение и горение основной массы топлива, называют камерой горения.

Часть топки котла, в которой происходит догорание топлива и частичное охлаждение продуктов сгорания, называют камерой охлаждения.

Местное сужение поперечного сечения топки котла, называют пережимом топки.

Часть топки, в которой происходит подогрев, подсушка топлива, а иногда его воспламенение и горение, называют предтопок.

Нижнюю часть камерной топки котла, предназначенную для отвода твердого шлака, называют холодной воронкой.

Нижнюю часть топки котла, образованную горизонтальными и слабонаклонными поверхностями или экранами, называют подом.

Канал, предназначенный для направления продуктов сгорания топлива и размещения поверхностей нагрева котла, называют газоходом.

Нижнюю часть газохода котла, предназначенную для сбора золы, выпадающей из потока продуктов сгорания топлива, называют золовым бункером.

Бункер для сбора твердого шлака, расположенный под холодной воронкой стационарного котла, называют шлаковым бункером.

Устройство для сбора и удаления расплавленного шлака, расположенное под топкой стационарного котла, называют шлаковой ванной.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о