Конвекционные котлы на газе и особенности их работы

Это наиболее простые по конструкции аппараты для отопления помещений и приготовления горячей воды. Конвекционные котлы давно имеют широкое распространение.

Конвекционные котлы на газе - модель Bosch

Конвекционные котлы на газе — модель Bosch

Они достаточно недороги по сравнению с другими конструкциями такого же назначения. Все их современные модели надежны в эксплуатации и не сложные в ремонте.

Что такое конвекционные котлы на газе

В основу их работы положен принцип конвекции. Он заключается в перенесение внутренней энергии источника тепла (природного газа) теплоносителю (воде) через теплообменник.

Особенности процесса теплопередачи

Часть энергии сжигаемого газа не используется и улетучивается в атмосферу вместе с продуктами его сгорания. Это теплота от энергии водяных паров, которая может выделяться при их конденсации.

Для конвекционных котлов конденсация паров на поверхности теплообменника и камеры сгорания недопустима. Кислотные составляющие обязательно приведут к преждевременному выходу их из строя.

Поэтому, чтобы конвекционные котлы исправно работали долгое время, их нужно использовать в высокотемпературных системах отопления. Здесь температура подающей и возвратной линии теплоносителя не имеют большой разницы.

Например, подающая линия имеет температуру около +80оС, а «обратка» +60оС. Важно, чтобы температура возвращаемого теплоносителя не достигала точки росы — это +57оС. Ниже этой величины может начаться процесс конденсации воды. Как правило, это системы отопления радиаторного типа.

Обеспечение нормальной работы

Для этого конвекционным котлам необходимо постоянное обновление воздуха в помещении, где они находятся. Это обеспечивает естественная вентиляция. Она подразумевает, во-первых, устройство дымоходов на естественной тяге для удаления продуктов сгорания газа. Во-вторых, 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. Он отрицательно сказывается, как на его теплоотдаче, так и на безопасности пользования конвекционным котлом.

Поэтому требования к устройству вентиляции и дымоотводу очень высокие. Необходимо их правильное устройство и эксплуатация.

Как устроены конвекционные котлы на газе

Они состоят из нескольких основных технологических блоков, автоматики управления и безопасности.

Внутреннее устройство конвекционного газового котла

Внутреннее устройство конвекционного газового котла

Газогорелочный блок — это трубопровод подвода газа, система управления, основная газовая горелка, запальник, и электророзжиг. Его назначение состоит в доставке газа к элементам котла, ввода аппарата в рабочий режим. Далее следует подготовка газовоздушной смеси в нужной пропорции газа и воздуха для его эффективного сжигания.

Блок теплообмена представляет собой камеру сгорания и теплообменник. Здесь происходит процесс передачи тепловой энергии сжигаемого газа теплоносителю системы отопления или для горячей воды.

Блок удаления продуктов сгорания – это место сбора отработанных газов и перехода их в дымоход.

Виды автоматик

Одна из них управляет работой прибора. Она состоит из блока выдачи команд по температуре нагрева теплоносителя и горячей воды (для двухконтурных котлов). С его помощью конвекционные котлы на газе включают или выключают в нужный момент основную горелку.

Автоматика безопасности — это блок анализа режима работы аппарата. Система выдает команды на полное отключение при возникновении аварийных ситуаций.

Как работает конвекционный котел

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

Первым делом вручную (при помощи спички, пьезо или электророзжига) зажигается запальник котла. Он горит постоянно до полного отключения прибора газовым краном на длительное время.

Когда вода в системе отопления остыла и требует нагрева, срабатывает автоматика управления по температуре. Газ, смешиваясь с воздухом, поступает в камеру сгорания и загорается от горящего запальника.

Далее конвекционные котлы на газе включают основную горелку. Начинается нагрев теплообменника, а через него и теплоносителя.

Когда достигнута требуемая температура в системе отопления, та же автоматика выключает подачу газа. Основная горелка погасает и нагрев теплоносителя прекращается. Запальник продолжает гореть. При очередном остывании отопительной системы процесс повторяется автоматически.

Читайте также: Газовые конденсационные котлы для отопления и горячей воды

Работа двухконтурного котла

Это аппарат для отопления и приготовления горячей воды. Здесь порядок работы практически такой же. Особенность состоит в наличии второго теплообменника.

Котел начинает работать, когда включается водоразборный кран. Автоматика дает команду на включение горелки при помощи запальника.

Поступающая в теплообменник вода в проточном режиме начинает нагреваться. При закрытии крана, горелка тухнет, и нагрев воды прекращается. Во время очередного водоразбора процесс повторяется.

Конвекционные котлы на газе — основные узлы

Котлы состоят из многих узлов и деталей, каждый из которых выполняет свою функцию. Рассмотрим основные из них – горелки, камеры сгорания и теплообменники.

Горелки

Это конструкции открытого атмосферного типа. Они изготавливаются из перфорированных полых трубных конструкций с многочисленными отверстиями. Через них под давлением поступает газ.

Он смешивается с воздухом, поступающим за счет естественного всасывания из помещения комнаты, где расположен котел. Образуется газовоздушная смесь, которая потом сгорает.

Работающая горелка

Работающая горелка

Бытовые конвекционные котлы на газе используют микрофакельные горелки. В них 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 производительности.

Какие существуют варианты

Один из них — модулируемая конструкция. Это самый современный и самый дорогой вариант. Она способна точно и быстро изменять мощность в зависимости от температуры теплоносителя.

Горелка позволяет существенно экономить газ и продлевать срок службы отдельных элементов конструкции котла, например, теплообменника.

Другой вариант — одноступенчатая горелка. Она является самой простой конструкцией, возможности которой соответствуют ее названию. Наконец, двухступенчатая конструкция. Здесь есть возможность автоматического переключения между двумя режимами работы ступенями или плавно.

Горелки атмосферного типа по стоимости значительно дешевле наддувных вариантов, предназначенных для котлов с закрытыми камерами сгорания. Работа таких горелок не зависит от бесперебойной подачи электрической энергии.

Исключение составляют конвекционные котлы, оснащенные электрическим розжигом, однако для них это не критично. Их запальник при отсутствии электричества можно разжечь обычной спичкой, или каким – либо фитилем. На работе газового аппарата это никак не скажется.

Камеры сгорания

В конвекционных котлах используются камеры сгорания открытого типа. Конструктивно они представляют практически ничем не ограниченное пространство внутри котла между горелкой и теплообменником.

Конвекционные котлы на газе. Так выглядит камера сгорания.

Конвекционные котлы на газе. Так выглядит камера сгорания.

Здесь 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. От него нагревается теплоноситель, находящийся внутри.

При отключении по сигналу автоматики подачи газа на основную горелку прекращается. Она затухает. Процесс тепловыделения в камере останавливается.

В таких системах часть «открытого» тепла уходит на обогрев помещения, где могут располагаться конвекционные котлы.

Теплообменники

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

Теплообменник

Теплообменник

Для изготовления этого узла используются несколько видов материалов. Медь является одним из самых эффективных вариантов. Такие теплообменники обладают высокой теплопередачей, малогабаритны и достаточно легкие, устойчивы к коррозии.

В ранних конструкциях конвекционных котлов они не были надежными. При прямом и длительном воздействии пламени и высокой температуры теплообменники просто сгорали.

Современные конвекционные котлы располагают горелками, мощность которых автоматически уменьшается при нагреве теплоносителя. Вследствие этого температурное воздействие уменьшается, а срок эксплуатации теплообменника увеличивается.

Стальные теплообменники имеют преимущество вследствие низкой цены. Им свойственна высокая пластичность. Поэтому при постоянных тепловых нагрузках отсутствует появление трещин на их поверхности.

Стальные теплообменники склонны к коррозии как наружной, так и внутренней поверхности. Это в итоге приводит к их разрушению. Имеют большой объем, вес и инерционность при теплопередаче. То есть, часть тепла пойдет не на прямой нагрев теплоносителя, а на нагрев самого теплообменника.

Чугунные варианты

Они коррозионностойкие и в этом смысле долговечны. Но такой эффект может оказаться мнимым. Причина в том, что теплообменник чувствителен к равномерности нагрева его поверхности. Она может нарушиться, например, при появлении отложений накипи.  Разность температур при этом способна привести к растрескиванию.

Больше всего этим страдают зарубежные конвекционные котлы на газе. 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 их работы 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.

Устройство дымоходов от газовых приборов

Устройство дымоходов от газовых приборов

При работе котла вырабатываются продукты сгорания, имеющие повышенную температуру – около +180оС. Их необходимо удалять через специальный дымоход, расположенный в верхней части стены помещения или в крыше.

Более холодный воздух должен непрерывно поступать в помещение. Он необходим для восполнения уже использованной его части для горения газа.

Если этого не сделать, то конвекционные котлы на газе не будут работать. Их отключит специальная автоматика по тяге. Не исключена возможность поступления продуктов сгорания (угарного газа) в помещение. Это может произойти в аварийной ситуации при выходе из строя такой автоматики. Последствия просто опасны 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.

Читайте также: Пиролизные твердотопливные котлы для отопления помещений

Конвекционные котлы на газе — автоматика безопасности

Сертифицированные аппараты оснащаются автоматикой безопасности. Она срабатывает в аварийных ситуациях. Этот специальный блок устройств прекращает подачу газа на горелку. Соответственно, работа котла останавливается. В итоге предотвращаются возможные несчастные случаи при использовании газа.

К аварийным ситуациям относятся несколько моментов. Во-первых, отсутствием тяги в дымоходе и погасанием пламени горелки по какой-либо причине. Во-вторых, понижение давления газа ниже допустимого и прекращение подачи газа на горелку котла. В-третьих, превышение температуры теплоносителя.

Нужно понимать, что автоматика безопасности всегда должна быть в исправном состоянии. Гарантией этому является одно требование. Конвекционные котлы на газе должны обслуживаться в установленные сроки обученными специалистами.

Автор: Сергей Морозов.

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