Конструкция и внутреннее устройство котла на твердом топливе. Конструкции котлов

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.

Устройство котла на твердом топливе: особенности конструкции

Оглавление: [скрыть]

• Классификация котлов, основные достоинства и недостатки
• Как работает классический котел?
• Пирозлизный котел - высокий КПД, но меньше автономии

В небольших населенных пунктах, которые еще не успели газифицировать, существует только 2 варианта обогрева — электрический калорифер либо отопительный прибор на твердом топливе. Это может быть печь или камин, но также и котел для водяного отопления. Последний вариант позволяет значительно сэкономить полезную площадь, так как к нему подключается отопительная система, способная обеспечить теплом весь дом.

Классификация котлов, основные достоинства и недостатки

Прежде чем приобретать ту или иную модель, следует поинтересоваться, на каком виде твердого топлива она способна работать.

Схема конструкции котла на твердом топливе.

Обычно это уголь, дрова, торф, древесные брикеты, гранулы, те или иные виды отходов деревообрабатывающей промышленности. Если один котел сможет работать на любом из вышеперечисленных видов горючего, то другому потребуется только какая-то конкретная его разновидность. Существуют и комбинированные приборы, с возможностью переключения на газ или жидкое топливо. Специально перестраивать их не нужно, переключение осуществляется автоматически.

По способу сжигания топлива агрегаты на твердом топливе делятся на 2 вида. Первый из них характеризуется простым сжиганием дров, как в обычной печке. Второй вид получил название пиролизного, иначе — газогенераторного, котла. Дрова нагревают до высокой температуры без доступа воздуха, вследствие чего начинает выделяться горючий газ. Для подогрева теплоносителя используется тепло от его сгорания.

К основным достоинствам котлов на твердом топливе относятся:

• относительно низкая стоимость горючего материала;
• доступность топлива в любом регионе;
• полная автономность;
• отсутствие необходимости согласования установки с различными инстанциями;
• простая безопасная конструкция;
• экологическая чистота.

К недостаткам, в первую очередь, относится невысокий КПД. В современных моделях этот показатель существенно выше, в особенности у газогенераторных агрегатов. Кроме того, есть и другие негативные качества:

• необходимость в постоянном добавлении топлива;
• регулярная очистка от золы и сажи;
• наличие дополнительных помещений для котла и для хранения дров.

Вернуться к оглавлению

Как работает классический котел?

Рис.1. Классический котел.

Агрегат, работающий по принципу прямого сжигания, имеет простое устройство. В середине корпуса расположена камера, в которой горит топливо. Над ней помещен теплообменник. Пламя нагревает залитую в него воду, являющуюся носителем тепла. Вода поступает в отопительную систему и обогревает помещение. Внизу корпуса находятся зольник и поддув. Покупка такого изделия обойдется недорого, но оно имеет низкий КПД, потребляет твердое топливо в большом количестве, а закладку дров приходится делать каждые 4-5 часов (рис.1).

Более сложная модель, предназначенная для длительного горения, не требует столь частой загрузки. Данное устройство представляет собой высокий цилиндр (1,5-2 м). Вверху находятся дымоход и воздушная камера. Горючее, которое занимает почти все внутреннее пространство под ними, сгорает постепенно, начиная с верхнего слоя. Это происходит благодаря тому, что поддув воздуха организован не снизу, а сверху. Для этого вверху корпуса помещена телескопическая труба, в нижней части которой находится распределитель воздуха. Он покоится на угле или дровах. Подающегося через трубу воздуха хватает для обеспечения горения в верхнем слое толщиной 15-20 см. Постепенно твердое топливо сгорает, и распределитель опускается на освободившееся место. Смещаясь все ниже и ниже, он обеспечивает приток воздуха к следующим слоям.

Рис.2. Котел длительного горения.

Между двойными стенками агрегата длительного горения залита вода. Таким образом, теплообменником в нем является корпус котла, который снаружи защищен от потерь тепла. Кроме того, слой теплоизоляции предохраняет от ожогов при прикосновении к поверхности корпуса. После того, как все топливо сгорит, подающую воздух трубу подтягивают вверх за встроенный в нее трос и производят новую загрузку. Ее обычно хватает на 8-36 часов, в зависимости от того, насколько интенсивно происходит сгорание топливного материала.

Современные модели на твердом топливе, обеспечивающие длительное горение, имеют в сравнении с классическими моделями более высокий КПД. Кроме того, в некоторых из них заложена возможность автоматически поддерживать необходимую температуру. Для этого на выходе горячей воды монтируется датчик, соединенный с заслонкой. Когда температура воды превышает заданное значение, датчик срабатывает и заслонка прикрывается. Приток воздуха от этого становится меньше, отчего снижается и интенсивность горения. Если температура теплоносителя понижается, заслонка автоматически открывается несколько шире (рис.2).

Вернуться к оглавлению

Пирозлизный котел — высокий КПД, но меньше автономии

Схема устройства твердотопливного и газового котлов.

Данная модель подразумевает наличие электросети. К ней подключается вентилятор для обеспечения принудительной циркуляции воздуха внутри корпуса. Сам корпус имеет 2 камеры. В верхней камере находятся дрова, которые сначала поджигают, а затем ограничивают к ним приток воздуха. Древесина нагревается до высокой температуры — вплоть до 600°С. При этом начинает выделяться пиролизный газ. Особенности конструкции агрегата таковы, что газ сразу опускается во вторую, нижнюю, камеру. Это происходит благодаря искусственно созданной тяге.

В нижней камере смесь газа с воздухом сгорает. Температура при этом достигает 800-1200°С. Количество тепла, выделяемого при горении пиролизного газа, значительно превышает этот же показатель для прямого сгорания дров. До попадания в дымоход дым проходит через теплообменник. При этом его температура снижается и на выходе не превышает 150°С. Благодаря этому в системе можно использовать обычный дымоход, не обладающий повышенной жаропрочностью.

Рис.3. Пиролизный котел.

К несомненным достоинствам газогенераторного котла относятся высокий КПД, максимальное значение которого достигает 95%, а также продолжительное время горения. Оно может длиться свыше суток, поэтому владельцы агрегата избавлены от частой загрузки дров. Кроме того, образующийся в процессе работы дым достаточно «чистый», он содержит только пары воды и углекислый газ. Сажи в нем практически нет.

В качестве недостатка котла следует отметить неполную автономию, так как его работа зависит от подачи электроэнергии. Кроме того, для него не подойдет любое твердое топливо. Влажность дров не должна превышать 20%. Еще можно использовать опилки, стружку, обрезки древесины, готовые брикеты, отдельные виды торфа. Основное требование: горючее обязательно должно быть сухим, иначе будет образовываться сажа и значительно снизится КПД. (вставить рис.3)

В заключение следует сказать, что существуют котлы, в которых твердое топливо подается автоматически. Однако оно должно быть достаточно мелким. Процесс осуществляется при помощи винтового конвейера, из специального бункера. В него засыпают древесные гранулы или куски угля размером не более 2,5 см. Одна загрузка обеспечивает непрерывную работу в течение, как минимум, 2-х суток. Некоторые модели, такие как VAR 25 Zeus, производимые чешской компанией VERNER, работают на одной загрузке до 2-х недель.

1popechi.ru

Устройство котла отопления: основные элементы и система регулирования

На современном рынке представлены самые разнообразные модели отопительных котлов. Принципиальная разница между различными моделями – энергоноситель, который обеспечивает их работу. Это может быть газ, электричество, твердое топливо, жидкое топливо или их комбинации.

Схема работы твердотопливного котла.

Однако устройство различных моделей очень сходно, отличаются только некоторые специфические нюансы.

Котел отопления – это ключевой элемент отопительной системы. Он может использоваться и для обеспечения горячего водоснабжения в доме. В зависимости от функциональности, он может быть одноконтурным или двух контурным. Первые предназначены исключительно для отопления, вторые – для отопления и подогрева воды.

Одноконтурные и двухконтурные отопительные приборы

Схема устройства твердотопливного котла, работающего на дровах и стружке.

В устройство одноконтурного прибора включен только контур с теплоносителем, который обеспечивает прогрев радиаторов в системе отопления. В качестве теплоносителя может выступать вода или антифриз. Чтобы обеспечить горячее водоснабжение, необходимо подключить к одноконтурному прибору специальный бойлер.

Если у вас установлен двухконтурный котел, то монтаж и подключение дополнительного бойлера вам не потребуются. Один из них обеспечит нагрев теплоносителя системы отопления, а второй – воды, которая будет подаваться в трубопровод горячего водоснабжения.

В большинстве случаев в качестве энергоносителя для отопительного котла используется газ. Популярность этого вида топлива связана с его относительной доступностью и невысокой стоимостью. Некоторые модели оборудования, работающего на газе, оснащены закрытой камерой сгорания. В таком случае для горения газа не будет использоваться воздух помещения. Такое устройство позволяет устанавливать оборудование в любом помещении дома, оборудование специальной отдельной котельной для этого вам не потребуется.

Основные и вспомогательные элементы конструкции котла

Схема устройства газового котла.

Распределение топлива может выполняться через специальный коллектор, а в целях безопасности прибор оснащается системой контроля пламени. Это позволяет предотвратить возникновение пожара или взрыва газа. Конструкция котла отопления включает в себя горелку со специальными стержнями для теплоотвода. Если речь идет не о газовом оборудовании, то на месте горелки располагается топка или нагревательный элемент, в зависимости от используемого энергоносителя. Корпус оснащен эффективным теплоизоляционным слоем, который позволяет использовать тепло с максимальной пользой.

Устройство котла обязательно включает в себя такие элементы:

• система регулировки работы, включающая в себя индикатор давления и распределительные краны, позволяющие равномерно распределить подачу согретого теплоносителя как к приближенным к котлу радиаторам, так и к самым отдаленным;
• топка, горелка или пьезозажигалка;
• спираль, по которой движется теплоноситель;
• трансформатор розжига;
• главный выключатель.

Схема устройства воздушного отопления котла.

Помимо приборов регулирования и нагревательных элементов, устройство отопительного оборудования включает в себя расширительный бак и циркуляционный насос. Первый предназначен для принятия теплоносителя, который увеличится в объеме после нагревания. Второй обеспечивает движение теплоносителя по системе.

Интересная конструкция у комбинированных приборов. Например, если котел может работать на газе и на дизеле, то для смены рабочего топлива достаточно выполнить замену головки. Комбинированные котлы уместны в том случае, если вы планируете в будущем переоборудовать отопительную систему и сменить основной вид используемого топлива. В таком случае вам не придется выполнять замену оборудования.

Современные отопительные приборы оснащены приборной панелью, которая позволяет без труда следить за исправностью работы прибора. Даже котлы для твердого топлива могут иметь такие панели, включающие индикаторы температуры, давления и прочее.

Таким образом, устройство современных отопительных котлов постоянно совершенствуется и становится все более функциональным. Благодаря этому эксплуатация любой модели котла значительно упрощается.

teplomonster.ru

Смотрите также

• 
  Форсунка котел
• 
  Котлы радиаторы
• 
  Котел радиатор
• 
  Котлы новые
• 
  Котел отключается
• 
  Топки котлов
• 
  Вентилятор котла
• 
  Котлы правила
• 
  Батарея котел
• 
  Два котла
• 
  Размеры котлов