Принцип работы двухконтурного газового котла отопления

Отопление – важнейшая составляющая комфортного жилья, будь то дом или квартира. Географическое положение большей части России не позволяет обойтись без специальных приборов, производящих подогрев помещения. Трудно поверить, но во многих домах Западной Европы (причём не только в солнечных Испании и Италии) не предусмотрены стационарные общедомовые отопительные системы. Для русского человека планировать свой уют – значит держать дом в тепле. Для этой цели в частных домах и в некоторых квартирах устанавливают агрегаты принудительного нагрева помещения – котлы. Чтобы учесть все нюансы и сделать правильный выбор, необходимо рассмотреть виды котлов, их форм-фактор, а также изучить принцип работы двухконтурного газового котла отопления как наиболее популярного и подходящего среднестатистическому пользователю нагревательного устройства.

Виды нагревательного оборудования

Современная индустрия готова предложить домовладельцу самые разнообразные устройства котельного типа для обогрева помещений различной площади и назначения. Одно из оснований классификации котлов – вид топлива, на котором работает прибор:

  • на природном газе;
  • на жидком топливе (дизельное топливо, реже – технический мазут);
  • на твёрдом топливе (от дров и угля до пеллет);
  • на электричестве (оборудованы тэнами для прогрева теплоносителя).

Из всех перечисленных самыми выгодными остаются газовые котлы. Это связано с достаточно умеренной (по сравнению с другими энергоносителями) ценой на природный газ в среднем по России. Пожалуй, единственное препятствие для выбора устройств, работающих на природном газе, это отсутствие газопроводов в населённых пунктах, где расположены дома, которые необходимо отапливать. Во всех остальных случаях топить газом экономически более целесообразно, чем жидким или твёрдым топливом, а уж тем более электричеством.

Одноконтурный и двухконтурный котлы
На схеме наглядно видны отличия одноконтурного и двухконтурного котлов

В зависимости от спектра исполняемых задач среди котельных систем, использующих газ, выделяют два основных вида:

  1. Одноконтурные – предназначены для отопления помещений. Как видно из названия, они имеют только один теплообменник для нагрева водяной массы.
  2. Двухконтурные – такие системы способны нагревать два условно независимых водяных потока. Это позволяет стать таким котлам универсальными нагревательными устройствами как для обогрева помещений, так и для обеспечения горячего водоснабжения.

В любом жилище есть необходимость в горячей воде. Основная разница между одноконтурными и двухконтурными котлами в том, что во втором случае для этой цели будет достаточно только котла, а в первом для нагрева воды из крана придётся использовать дополнительное оборудование. Это может быть подсоединённый к одноконтурному котлу бойлер косвенного нагрева. От привычного электрического бойлера он отличается отсутствием собственных термоэлементов. Тепло для нагрева воды даёт котёл посредством своего теплоносителя. Помимо достаточно громоздкой конструкции, данная система имеет один существенный недостаток: при остывании воды в баке термостат будет регулярно включать котёл для поддержания нужной температуры, если дом пустует хотя бы полдня, когда члены семьи находятся вне жилища.

Это важно! Если дом большой, и в нём часто и в большом количестве нужна горячая вода, целесообразно в пару к одноконтурному котлу установить проточный газовый водонагреватель, в просторечии именуемый колонкой. Такая связка более выгодна, чем котёл – электрический бойлер или БКС. Стартовая цена такой системы велика, но она окупится.

Однако наиболее частой является ситуация, когда горячая вода потребляется в умеренных количествах, площадь дома или квартиры невелика, а занимать пространство тепловым оборудованием не хочется. В таких условиях настоящим спасением станет двухконтурный котёл.

Устройство и принцип работы

В двухконтурном газовом котле установлено два теплообменника – первичный и вторичный. Один из них отвечает за подогрев теплоносителя в системе отопления, другой обеспечивает хозяев горячей водой. Конструктивно любой двухконтурный газовый котёл состоит из таких элементов, как горелка, теплообменник и блок управления.

Горелка

Горелка обеспечивает открытое пламя при сгорании метана. В некоторых моделях предусмотрена регулировка интенсивности огня, что обеспечивает экономичность и более точную регулировку температуры воды.

Газовая горелка
Одно из центральных мест в автономном газоснабжении занимают газовые горелки

В зависимости от возможностей управления горелки подразделяются на несколько видов:

  1. Одноуровневые. Котёл, оснащённый такого рода горелкой, имеет всего лишь два режима работы: «Пуск» и «Стоп». Малая экономичность и повышенный износ узлов компенсируются дешевизной и простотой конструкции.
  2. Двухуровневые. Пламя в таких системах может находить на двух уровнях: стопроцентном и половинном. Такой режим удобен летом, когда вода не слишком холодная и котлу нет необходимости включаться на полную.
  3. Модулируемые. Умная система таких котлов варьирует мощность горелки от малой до максимальной. Лучшие показатели экономичности и долговечности, но весьма высокая цена.

Теплообменник

Теплообменник служит для передачи воде той температуры, которую обеспечивает горелка. В двухконтурном газовом котле установлены два теплообменника – первичный и вторичный.

Теплообменник для котла
Теплообменники газовых котлов бывают разных видов и изготавливаются из различных материалов

Первичный теплообменник представляет собой трубку-змеевик, оребрённую для лучшей передачи тепла. Располагается он над горелкой. Её пламя нагревает воду, протекающую по теплообменнику, после чего теплоноситель через специальный трёхходовой клапан подаётся в отопительную разводку.

Вторичный теплообменник составлен из волнистых пластин, собранных в блок с четырьмя резьбовыми отверстиями. Через одну пару отверстий в нём циркулирует теплоноситель из отопительного контура, а через другую протекает водопроводная вода.

Теплообменник из пластин
Вторичный газовый теплообменник

Комбинация трубчатого и пластинчатого теплообменников называется сдвоенной. Некоторые котлы содержат битермический теплообменник. Это две трубки, вставленные одна в другую и нагреваемые пламенем горелки. Во внешней трубке находится вода из системы отопления, а по внутренней проходит водопроводная вода для горячего водоснабжения. Такая система более капризна в эксплуатации, потому что оба теплообменника составляют единый блок, их труднее чистить от накипи, а в случае поломки одного элемента придётся заменять весь блок.

Материал теплообменника

Теплообменник вне зависимости от типа исполнения должен отвечать двум критериям: обеспечивать теплопередачу и при этом обладать определённой коррозионной устойчивостью. В современных котлах используются для этого следующие материалы:

  1. Сталь, покрытая слоем цинка. Теплообменник из этого материала самый дешёвый, но от воздействия воды его защищает лишь тонкий слой цинка, который при повышенной жёсткости воды достаточно быстро приходит в негодность.
  2. Нержавеющая сталь. Этот металл не подвержен коррозии по всей толщине за счёт легирующих добавок. Правда, и цена его ощутимо выше. Прочностные показатели также на высоте.
  3. Медь. Пожалуй, лучший материал, так как его теплопроводность выше, чем у чёрных металлов. Это сказывается на более высоком коэффициенте полезного действия. Кроме того, вода в медном теплообменнике нагревается быстрее. Минус только один – высокая цена. Однако отопление – система, изначально требующая больших вложений, но окупаемая в перспективе в течение нескольких лет.

Блок управления

Блок управления представлен набором микросхем, переключателей, а также стрелочными, либо электронными указателями, либо их комбинацией. Его задача – контролировать температуру батарей отопления, горячей воды, вытекающей из крана, а также не допускать работу котла в потенциально опасных режимах. Котёл не включится в работу либо прервёт её в следующих случаях:

  • отсутствие тяги в выпускном коллекторе (дымоходе);
  • пониженное давление газа в системе;
  • отсутствие теплоносителя в отопительном контуре.

Автоматика также регулирует температуру воды посредством контроля температурных датчиков. Если речь идёт об отоплении дома, то датчик может быть привязан к двум параметрам – температуре воды и температуре воздуха в помещении. Первый вариант более прост, зато второй более удобен – выставив термостат один раз, можно не следить за сменой погоды – котёл сам отследит охлаждение помещения и увеличит пламя горелки.

Блок управления
Блок управления упрощает процесс регулировки температуры воды

Также блок управления отвечает за работу циркуляционного насоса, перегоняющего воду по системе. Сразу после отключения горелки корпус теплообменника очень горяч, поэтому при прекращении движения воды она может закипеть и вывести котёл их строя. Автоматика отключает насос спустя некоторое время после горелки, когда температура теплообменника уравнивается с температурой теплоносителя.

Кроме того, интеллектуальное управление многих современных котлов имеет несколько готовых режимов для разных условий использования котла. Например, в режиме антизаморозки циркуляционный насос прогоняет воду по трубам и поддерживает в ней минимальную температуру, к примеру, 5–10 градусов, препятствуя её замерзанию.

Это важно! Этот режим крайне полезен в холодном климате, когда отапливаемое помещение не используется для проживания постоянно. В этом случае можно быть уверенным, что вода в контуре не замёрзнет и не повредит трубы, а газа и электроэнергии при этом будет затрачен самый минимум.

Ещё один полезный режим – летний. В тёплое время года нет необходимости обогревать помещение. Однако если полностью перекрыть систему отопления, возможен застой воды с выпадением осадка. Поэтому иногда, чаще всего раз в сутки, включается циркуляционный насос без работы горелки, просто для прокачки воды по трубам. Горелка включается только для снабжения разогретым теплоносителем вторичного теплообменника.

Как работает

Иногда пользователи думают, что раз котёл является двухконтурным, его работа на отопление и ГВС происходит одновременно. В действительности это не так. На постоянной основе котёл работает лишь на нагрев теплоносителя. Датчик температуры регулирует частоту включения и интенсивность работы горелки. Вместе с горелкой включается циркуляционный насос.

Схема котла
Составляющие газового котла

Контур ГВС задействуется тогда, когда открывают кран подачи горячей воды. Автоматика меняет положение трёхходового клапана, который перекрывает доступ теплоносителя в систему отопления, а взамен открывает вход во вторичный пластинчатый теплообменник. Включившаяся горелка быстро нагревает небольшое количество воды в системе, а вода, в свою очередь, поступает в теплообменник, где отдаёт тепло проточной воде из водопроводной сети.

Это важно! Таким образом, одновременная работа двух контуров невозможна. Поэтому если в доме или квартире требуется сравнительно небольшое количество горячей воды, этот факт может остаться вообще незамеченным.

Но если, например, набрать вместительную ванну горячей воды, отсечённый теплоноситель в отопительных каналах может значительно остыть, что приведёт к падению температуры в помещении.

Схема отопления
1) Двухконтурный газовый котёл, в комплекте со всей необходимой автоматикой и насосом; 2) Шаровые краны для отсечения котла и системы отопления; 3) Шаровые краны  для отсечения системы водоснабжения; 4) Коаксиальная труба; 5) Группа безопасности (манометр, предохранительный клапан, автоматический воздухоотводчик); 6) Фильтр грубой очистки на обратном трубопроводе; 7) Расширительный бак для отопления; 8) Вентиль терморегулирующий радиаторный; 9) Радиатор отопления; 10) Подающий и обратный трубопровод системы отопления; 11) Трубопровод горячей воды; 12) Шаровые краны, перекрывающие воду на отдельном потребителе; 13) Трубопровод холодного водоснабжения. 

К счастью, такая вещь, как тепловая инерция, скрадывает очерёдность работы двух контуров газового котла. Способствует этому также хорошее утепление дома. Однако если падение температуры ощущается как неудобство, возможно, стоит задуматься о котле большей мощности.

Видео: принцип работы двухконтурного газового котла

Вариант исполнения

Двухконтурные газовые котлы производятся в двух форм-факторах: напольном и настенном. Настенные агрегаты отличаются компактностью и эстетичным внешним видом. Они легко вписываются в любой кухонный интерьер, где обычно предусмотрена возможность расположить вытяжной вентканал.

Это важно! Если же площадь дома превышает 200 м2, можно задуматься о покупке напольного котла. Он будет иметь более мощную горелку, циркуляционный насос и объём теплообменника.

Иногда такие котлы оснащаются встроенным бойлером для хранения подогретой воды для ГВС, что снижает количество циклов включения и остановки оборудования.

Напольный котёл
Напольный вариант двухконтурного газового котла

Напольные варианты требуют больше места для размещения, вплоть до необходимости иметь для них специальное помещение – бойлерную. Расчёт мощности котла и схема теплоснабжения и водопровода должны выполняться специалистом.

Плюсы и минусы

К достоинствам двухконтурных систем можно отнести следующие:

  1. Топливная экономичность. Поскольку конкурентом двухконтурника обычно выступает связка «одноконтурный котёл + БКС», расход природного газа будет больше во втором случае.
  2. Компактные размеры. Если учесть, что львиная доля двухконтурных котлов используется в настенном исполнении, получается, что такие системы можно располагать не только в подсобных помещениях частных домов, но и в обычных кухнях малогабаритных квартир, где они могут занимать место не больше кухонного шкафа.
  3. Готовое решение. В случае двухконтурного котла нет необходимости докупать дополнительное оборудование и думать о его совместимости. В одном устройстве уже объединены отопитель, проточный водонагреватель и циркуляционный насос. И всё это автоматизировано!

Однако идеальных котлов не бывает, есть и недостатки:

  1. Невозможность одновременной работы двух контуров. При включении горячей воды отопительная система блокируется клапаном. Поэтому большой расход горячей воды может привести к падению температуры в помещении.
  2. Настенные котлы, особенно компактных размеров с небольшой горелкой, не всегда могут нагреть воду до необходимой температуры, сохранив сильный напор. Температура в разных точках водоразбора может отличаться – чем дальше кран от котла, тем холоднее будет вода при одновременном открытии на всех точках.
  3. Вторичный пластинчатый контур достаточно чувствителен к качеству проточной воды. Это требует либо регулярной очистки химическими средствами, либо установки специального умягчителя для жёсткой воды.

Вопрос стоимости намеренно рассмотрен отдельно, так как это одновременно и минус, и плюс. Стоимость любого двухконтурного котла всегда будет выше, чем одноконтурного. А вот если сравнивать с котлом, к которому подключён бойлер косвенного нагрева, то двухконтурник выйдет уже дешевле.

Стоимость

Рынок двухконтурных газовых котлов очень обширен, однако и здесь есть свои ключевые игроки, продукция которых хорошо известна, и ей доверяют.

Среди итальянских производителей широко распространена торговая марка Ferroli. Средняя по характеристикам модель Fortuna Pro стоит по России от 23 до 30 тыс. рублей в зависимости от мощности и дистрибьютора в регионе.

Модели котлов Vaillant
Немецкие котлы Vaillant пользуются заслуженной популярностью у потребителей

Немецкое качество обещают такие фабрики, как Vaillant и Viessman. Модель Vaillant TurboFit на 24 кВт обойдётся в 40–45 тыс. рублей, Viessman Vitopend чуть дешевле – около 35 тыс. рублей при такой же мощности.

Не менее популярна продукция словацкой фирмы Protherm. Цена на 24-киловаттник Ягуар колеблется в районе 30 тыс. рублей.

Огромное разнообразие на рынке котлового оборудования заставляет тщательно подходить к выбору. После составления проекта и определения мощностных параметров приступайте к выбору модели. Обращайте внимание не на громкие заявления, а на фактические характеристики – материал теплообменника, мощность циркуляционного насоса, наличие принудительной тяги из камеры сгорания. Электронную же начинку может проверить только эксплуатация, поэтому требуйте прозрачности гарантийных обязательств. Подходите к выбору взвешенно, и пусть в вашем доме будет тепло.