Выбирая оборудование для своей автономной отопительной системы многие владельцы сегодня затрудняются с выбором типа газового котла. И это не удивительно. Современный рынок предлагает множество разнообразных моделей, отличающихся не только по мощности и производительности, но и по конструкции, размерам, набору опций и способу монтажа. Кроме того, определённые требования к оборудованию есть и у газоснабжающей службы, без согласия которой вы просто не сможете ввести в эксплуатацию оборудование.
В настоящей статье мы расскажем, как правильно выбрать двухконтурный газовый настенный котёл.
Двухконтурный настенный газовый котёл широко распространён в частных домах. Это объясняется компактными размерами, мощностью, удобством размещения и обслуживания. Котлы выбирают чаще для обогрева как отопительные приборы. Газовое топливо стоит меньше, чем иные источники тепла. Благодаря внутреннему устройству, можно совмещать два необходимых процесса: нагревать воздух в комнатах и приготавливать горячую воду в системе водоснабжения.
Двухконтурный настенный газовый котёл представляет собой закрытую конструкцию с бойлером внутри или вторым теплообменником. Такие устройства отапливают и снабжают горячей водой. По принципу приготовления ГВС они бывают двух видов (рис.1):
• Проточный
• Со встроенным бойлером
В двухконтурном проточном котле приоритет отдается ГВС, и во время непрерывного длительного использования горячей воды температура помещения потеряет 1-2 градуса тепла. При одновременном включении нескольких кранов могут возникнуть перебои с поступлением воды.
Двухконтурные котлы с бойлером отличаются от проточных тем, что обладают функцией накопления горячей воды, что создаёт дополнительный комфорт и поставляет горячую воду, как только вы повернёте кран.
Двухконтурный котёл с бойлером проигрывает проточному из-за более высокой цены и больших габаритов.
Настенные газовые котлы бывают с естественным отводом сгоревших газов и с принудительным отводом сгоревших газов.
Для регионов с холодной зимой подойдёт газовый котёл с принудительным отводом продуктов сгорания. Вентилятор включается только когда устройство работает. Когда помещение полностью нагрето и автоматика отключается, вентилятор также перестаёт выводить наружу продукты сгорания.
Настенные газовые котлы с естественным отводом продуктов горения подключают к дымоходу. Созданная система тянет тёплый воздух беспрерывно. В моменты, когда горелка отключена, котёл выдаёт отрицательный КПД. Получается, что настенные газовые котлы с естественным отводом тратят на 20 % больше топлива, чем агрегаты с принудительным отводом продуктов сгорания.
По принципу действия различают конвекционные и конденсационные котлы (рис. 2).
Первые - это традиционные модели, представленные на современном рынке бытовой техники в большом ассортименте.
Вторые — усовершенствованные приборы, которые пока мало знакомы российскому потребителю. Каждый их этих видов имеет свои недостатки и преимущества:
• Конвекционные котлы имеют простую конструкцию, доступную стоимость и широкий модельный ряд. Нагревают теплоноситель за счёт тепла, выделяемого при сжигании газа. При этом часть теплоты остаётся не задействована и уходит вместе с дымом, что обуславливает низкий КПД приборов — до 92%.
• Конденсационные газовые котлы в отличие от конвекционных используют не только теплоту, выделяемую при сгорании топлива, но и энергию водяного пара, образующуюся при его охлаждении. Обеспечивается это дополнительным теплообменником, установленным в оборудовании. На нём оседает конденсат из отходящих дымовых газов, при этом процесс сопровождается выделением дополнительного тепла. В результате КПД устройств достигает 110%, с одной оговоркой, что за 100% принимается количество теплоты, вырабатываемой при полном сгорании топлива.
Двухконтурные котлы с бойлером отличаются от проточных тем, что обладают функцией накопления горячей воды, что создаёт дополнительный комфорт и поставляет горячую воду, как только вы повернёте кран.
Однако конденсационные котлы имеют один значительный недостаток — они максимально энергоэффективны при соотношении температур подающей и обратной — 50°C к 30°C. Такой режим возможно использовать только в европейской части России или в домах, где отопление включает в себя систему «тёплый пол». Во всех остальных случаях лучше отдать предпочтение традиционным конвекционным котлам.
Камера сгорания
Сгорание газа происходит в специальном выделенном объёме котла, который очень логично называется – камера сгорания. Она изготавливается из тонкого металла и во внутренней части на боковых стенках имеет слой термоизоляции из листового материала на основе асбеста, который способен выдержать высокие температуры. Кроме этого, такая прослойка способствует и звукоизоляции, ведь сгорание большого количества газа в ограниченном объёме всегда сопровождается характерным гулом, который не всегда приятен для человеческих ушей.
Камеры сгорания в настенных двухконтурных котлах могут быть двух типов (рис.3):
• Открытые камеры сгорания берут воздух, необходимый для горения газа прямо из помещения, в которых они установлены. Вывод продуктов горения происходит через вертикальный дымоход соответствующего сечения, к которому котлы подключаются. Конструкция камеры сгорания простая – она накрывается колпаком, а тот, в свою очередь, имеет соединение с дымоходом. Воздух для горения поступает через ряд отверстий. Установка таких котлов предъявляет требования к помещению. В нём должен быть постоянный приток воздуха и оборудован дымоход. Кроме этого, обязательна и вытяжная вентиляция.
• Закрытые камеры сгорания имеют более сложное устройство. Продукты сгорания из них удаляют принудительно при помощи центробежного вентилятора, выход которого соединён с дымоходом.
Благодаря механическому побуждению, естественная тяга в дымоходе необязательна, он может быть меньшего диаметра, может прокладываться как вертикально, так и наклонно, и даже горизонтально. Так как вентилятор создаёт в камере разрежение, то воздух будет «засасываться» любым доступным ему путём. Для этого организован канал в том же дымоходе. Он сделан коаксиальным, то есть труба в трубе. По внутренней идёт отвод продуктов сгорания, а по внешней организована подача свежего воздуха. Вот такое технически грамотное и, можно даже сказать, изящное решение.
Теплообменники газовых двухконтурных котлов
В верхней части камеры сгорания всегда устанавливается одна из главных деталей – теплообменник (рис.4). Главной задачей котла является передача тепла от сгорающего газа теплоносителю системы отопления. В двухконтурных котлах добавляется дополнительно ещё и задача по приготовлению горячей воды. Все эти процессы идут в теплообменниках. И эти две задачи можно решить совместно или раздельно. Соответственно газовые двухконтурные котлы могут быть с раздельными теплообменниками или одним совместным битермическим теплообменником.
Из всех доступных материалов для теплообменников лучше всего подходит медь. Это обусловлено тем, что этот металл имеет в несколько раз большую теплопроводность, чем сталь. Приведём простой пример: у чугуна коэффициент теплопроводности – 50 Вт/(м*°К), у стали – 47 Вт/(м*°К), у нержавеющей стали – 15 Вт/(м*°К), а у меди – 401 Вт/(м*°К).
Большинство двухконтурных настенных котлов имеют раздельные теплообменники для отопления и приготовления горячей воды. И это имеет вполне объяснимые причины.
Для горячего водоснабжения используется чистая вода, которую необходимо подогреть, а для отопления хоть чаще всего и используется вода, но она совершенно другая. Она может иметь какие-то добавки, нормализующие её жёсткость и снижающие способность образовывать накипь. Эта вода может иметь неприятный запах или цвет. Естественно, контур отопления и горячего водоснабжения надо физически разделять.
Запросы на температуру воды для системы отопления и водоснабжения могут быть совершенно разные. Например, для отопления требуется теплоноситель с температурой 70°C, а для крана с горячей водой достаточно и 45°C. Реализовать это в одном теплообменнике трудно. Легче разделить, но сделать это по-умному.
Для приготовления горячей воды используются пластинчатые теплообменники (рис.5). В них есть два независимых контура – для теплоносителя системы отопления и для проточной воды, которую необходимо подогреть. Конструктивно теплообменник представляет собой набор спаянных друг с другом тонких пластин из нержавеющей стали. Каждые две соседние пластины образуют камеру. По одним камерам циркулирует теплоноситель, а по другим – вода. Естественно, что в теплообменники камеры с водой и теплоносителем чередуются друг с другом. Каждая камера связана с соответствующими патрубками.
Чем проще какой-либо технический прибор, тем выше его надёжность и ниже стоимость. Такой подход был применён к двухконтурным настенным котлам, и в них решили совместить подогрев теплоносителя и воды для ГВС в одном теплообменнике, который размещают в самом «горячем» месте – камере сгорания. Такие теплообменники называют битермическими (рис.6).
Чем проще какой-либо технический прибор, тем выше его надёжность и ниже стоимость. Такой подход был применён к двухконтурным настенным котлам, и в них решили совместить подогрев теплоносителя и воды для ГВС в одном теплообменнике, который размещают в самом «горячем» месте – камере сгорания.
По внешнему виду, на первый взгляд, битермические теплообменники похожи на монотермические – тот же змеевик с множеством пластин, но их «предательски» выдаёт не два патрубка для подключения, а четыре. Два из них – большего сечения – относятся к системе отопления, а два других, которые поменьше, – к системе ГВС. Можно также заметить, что трубка змеевика у теплообменника несколько толще, чем у монотермического «собрата» примерно равной мощности, так как внутри её фактически находятся две трубы – одна в другой. То есть битермический теплообменник имеет коаксиальную структуру.
Главное преимущество котлов с битермическими теплообменниками – это более простая техническая реализация совмещения функции отопления и ГВС. Это отражается на цене – такие котлы дешевле, так как нет вторичного пластинчатого теплообменника, а также трёхходового клапана с сервоприводом (на них подробно остановимся ниже). Ещё один плюс проявляется в том, что в зимнее время, когда работает отопление, при открытии крана из него практически сразу начинает поступать горячая вода, это зависит ещё и от расстояния до точек водоразбора. Котёл с отдельным пластинчатым теплообменником должен вначале прогреть его, а только потом начнёт нагреваться вода. На это уходит некоторое время и газ тоже.
Плюсы и минусы настенных газовых котлов
Полная комплектация оборудования – главное достоинство настенных газовых котлов. Среди прочих преимуществ:
• компактность;
• небольшой вес;
• удобство монтажа;
• показатель КПД более 90%;
• низкая цена;
• безопасность;
• возможность монтажа в жилых комнатах;
• скромные расходы на обслуживание во время эксплуатации.
Всё это делает газовое оборудование применимым к использованию в квартирах, загородных домах и коттеджах. Главный из недостатков такого газового оборудования – способность отапливать площадь только до 350 кв. м. С другой стороны, очевидно, что в здании с большей площадью проще найти отдельную комнату и выделить её под котельную.
Недостатки газовых котлов настенного типа:
• потребность в стабильности давления газа;
• зависимость от электричества;
• трубы отопительной системы не должны иметь крутые изгибы.
Электроника газовых котлов очень чувствительна к перебоям электроэнергии и нестабильному давлению газа в трубах, поэтому она выходит из строя чаще, чем другие рабочие узлы.
Подводя итоги, чтобы не ошибиться с выбором настенного газового двухконтурного котла, учитывают следующие критерии:
• Тепловая мощность. При расчётах за норму принимают 1 кВт мощности газового котла на каждые 10 м2 здания. Условие актуально при высоте потолков не более 3 м, стенах в 2 кирпича и утеплённой кровле. Чтобы не проводить сложные расчёты возможных источников потери тепла, к мощности добавляют запас в 20%.
• Тип камеры сгорания. Может быть открытыми или закрытым. В котлах с открытой камерой воздух будет забираться из помещения, где стоит котёл, поэтому там, где он находится, должен быть дымоход.
• Тип котла: проточный или со встроенным бойлером
• Принцип работы. Конвекционные котлы — это обыкновенные приборы, которые аккумулируют тепловую энергию за счёт сжигания газа в камере сгорания. Некоторая часть тепла при этом теряется. Конденсационный тип — более дорогостоящий и совершенный, с дополнительным теплообменником, который аккумулирует тепло конденсата из отходящих газов. Температура последних при этом очень невысокая, а энергия, накапливаемая дополнительным теплообменником, уходит на подогрев обратной линии.