Работа газового котла является основой для функционирования всей системы отопления и горячего водоснабжения в данном помещении. Принцип работы котла определяет, как будет работать вся система отопления в целом.
Как работает котельная?
Каждая котельная функционирует в результате нагрева теплоносителя путем сгорания различных видов топлива (например, натурального газа или дизельного топлива), который проходит через котел. Важнейшими элементами данной системы являются: отопительный агрегат, теплоноситель (это может быть очищенная вода или синтетическая жидкость), насосы, автоматические контроллеры и трубопроводы. Для достижения высокого коэффициента полезного действия (КПД) необходима слаженная работа всех этих систем, правильно составленный проект и профессионально выполненный монтаж. Современное здание сложно представить без наличия отопления, и для тех, кто никогда не сталкивался с установкой отопительного оборудования или не знает его нюансов, вопрос о том, как функционирует котельная, может быть непонятным. Однако эта информация может оказаться весьма полезной и важной. Итак, какие процессы способствуют появлению тепла в объекте? Давайте разберем это на примере наиболее распространённого типа отопления в нашей стране — газового.
На территории России практически все регионы и населенные пункты газифицированы, за исключением удалённых или недавно освоенных мест. Газ является нашим природным ресурсом и представляет собой важное богатство, что делает его предпочтительным выбором, так как он является экономически доступным топливом. Для установки котельной обычно необходимо выделить помещение размером не менее 2,5 метра, высота потолков должна составлять не менее 2,5 метра. Качество установки и обустройства подобного помещения напрямую влияет на его коэффициент продуктивности. Принцип работы котельной заключается в том, чтобы нагревать воду за счёт сгорания газа, который подается либо из газгольдера СУГ (сжиженный углеводородный газ), либо из газопровода. Газовая горелка нагревает теплоноситель в котле, который потом проходит через теплообменник. Эффективность системы при этом зависит от таких параметров, как давление, качество теплоносителя и надежность теплотрассы. 
Если вы думаете, что котельная — это просто большая кастрюля, греющаяся на огне, то вы далеки от истины. Это сложное сооружение, состоящее из множества инженерных элементов. Давление газа на входе в котельную установку, как правило, достаточно высокое (обычно от 0,3 МПа до 0,6 МПа). Однако горелки котлов работают на низком давлении — от 4 до 30 кПа. Для снижения давления с высокого уровня до рабочего используется газорегуляторная установка. В неё включается регулирующее оборудование, контроль давления, а также устройства отключения газа, которые в случае резкого перепада давления или утечки отключают газоснабжение. После нагрева теплоноситель направляется в распределительную систему и расходится по отопительным приборам (таким как трубопроводы, радиаторы, тёплый пол и подобное). В процессе, пока теплоноситель движется по контурам, он передает тепло потребителям, что требует, чтобы схема контура была спроектирована таким образом, чтобы холодная жидкость смогла возвращаться обратно в котёл для повторного нагрева . Управление сложными процессами распределения, циркуляции и поддержания температуры осуществляется с помощью автоматических контроллеров. 
Теплоноситель
К теплоносителю в отопительной системе предъявляются высокие требования. Это объясняется тем, что теплоноситель обладает свойствами, способствующими быстрому разрушению внутренних коммуникаций, а также может откладывать соли, что приводит к снижению эффективности и заторам в циркуляции. Поэтому используется только обработанная и отфильтрованная вода. Кислород также негативно влияет на систему, поэтому очищенный теплоноситель проходит деаэрацию с использованием высоких температур и давления прежде, чем попадет в котел.
Вода не может самостоятельно добраться до котла или выйти из него с необходимым давлением, достаточным для подачи на отопительные объекты при нужной температуре. Поэтому для циркуляции и поддержки давления в системе котельной используются насосы. Также необходимо обязательное оборудование газоходов и дымовой трубы для отвода продуктов сгорания. После нагрева теплоносителя в зависимости от типа установки, его могут подпитывать для получения больших объемов, что требует установки насосной станции. Всё это, как мы уже упоминали, должно контролироваться как стандартными, так и аварийными системами.
Классификация котельных
По типу расположения
Котельные могут классифицироваться по типу их расположения:
- центральные;
- районные;
- индивидуальные и блок-модульные.
Центральные котельные
Центральные котельные служат для снабжения тепловыми ресурсами множества объектов, используя одного производителя тепловой энергии. Выработанный пар или горячая вода в котельном агрегате передаётся конечным потребителям через систему трубопроводов.
Такой способ теплоснабжения был широко распространен до недавнего времени. Преимущество заключается в том, что теплом обеспечиваются как жилые дома, так и предприятия, находящиеся на некотором расстоянии от котельной.
Основным недостатком центральных котельных является сложная разветвленная система трубопроводов. Такие сети требуют постоянного обслуживания, и поддерживать температуру всех удалённых потребителей в необходимых нормативных пределах бывает сложно. Также обширные тепловые сети имеют значительные теплопотери, что приводит к перерасходу топлива. Поэтому котельная, работающая на таких сетях, несёт на себе значительные затраты на обслуживание, обладая мощными котлами и вспомогательным оборудованием, а также высоким потреблением топлива.
Районные котельные
Районные котельные предназначены для обеспечения тепловой энергией определенной части города. Обычно их располагают в центре застроенных районов, чтобы обеспечить равномерное распределение теплоты среди всех потребителей.
Районные котельные имеют оборудование, схожее с центральными, только меньшей мощности. Их строительство требует меньших капиталовложений и происходит в более короткие сроки.
Такой варьируемый способ теплоснабжения удобен для вновь возводимых районов, находящихся на значительном расстоянии от крупных центральных котельных.
На сегодняшний день каждая новая микрорайонная застройка оснащается своей районной котельной или тепловой станцией.
Индивидуальные котельные 
Еще более компактными являются индивидуальные и блок-модульные котельные.
В последнее время они становятся всё более популярными. Эти котельные могут обслуживать один дом или несколько находящихся поблизости объектов теплоснабжения.
Их можно устанавливать в труднодоступных местах, где невозможно проложить трубопроводы.
Значительным преимуществом индивидуальных котельных является их независимость от состояния теплосетей, а также возможность регулирования параметров теплоносителя по желанию потребителя.
По типу используемого топлива
Газовые котельные
Для работы газовых котельных в зависимости от требований производства и доступности топлива могут быть использованы различные виды газа.
Наиболее распространенным считается природный газ, который подается на котельную централизованно, обычно через трубопроводы системы газоснабжения.
Другим, менее распространённым типом газового топлива являются пропан-бутановые смеси (СУГ). Это сжиженный нефтяной газ, который хранится в газгольдерах на территории котельных. Преимущества его использования — это независимость от централизованного газоснабжения. Однако есть и недостатки, такие как высокая стоимость газа и необходимость обслуживания дорогостоящего оборудования для его хранения.
Кроме того, качество СУГ может различаться в зависимости от поставщика. Чаще всего поставщики стремятся сэкономить, и СУГ может быть не совсем чистым, что, безусловно, негативно сказывается на сроках службы горелок и котлов.
Техническое обслуживание и эксплуатация котельных
Плановое техническое обслуживание: периодичность, виды работ
В целях обеспечения бесперебойной работы оборудования и предотвращения возникновения аварийных ситуаций проводится плановое техническое обслуживание (ТО) котельных.
Частота таких работ составляет 1 или 2 раза в год, в зависимости от мощности и назначения конкретной котельной. Если котлы используются исключительно в отопительный сезон, техническое обслуживание проводится перед его началом. В случае круглогодичной работы, проверки проводятся дважды в год.
Для каждой котельной разрабатывается график проведения технического обслуживания и перечень необходимых работ.
Плановое техническое обслуживание включает в себя проверку и настройку котлов и горелок, проверку срабатывания автоматики, осмотр корпуса и теплоизоляции, а также выполнение необходимых оперативных ремонтов оборудования.
Аварийные ситуации: типичные неисправности, способы реагирования
В процессе эксплуатации котельных могут возникать следующие типы аварийных ситуаций:
- внезапное отключение электроэнергии. В данном случае обслуживающий персонал обязан следить за тем, чтобы подача топлива была автоматически прекращена, перевести ключи управления в положение “дистанционно” и сообщить руководству о возникшей ситуации;
- уменьшение давления в нагнетательной линии и понижение уровня воды в котле. В этой ситуации осуществляется проверка исправности насосов, вода подается по обводной линии. Если уровень воды в паровом котле резко снижается, контролируется автоматическое отключение котла;
- повышение уровня воды в паровом котле или его барабане. Требуется остановить подачу воды, открыть вентиль на продувочной линии, а при дальнейшем повышении уровня — остановить котел;
- высокое давление в котле выше установленного значения. Если арматура безопасности сработала, но давление не уменьшается, необходимо прекратить подачу топлива и остановить котел;
- появление утечек газа в котельной. Необходимо незамедлительно отключить подачу газа и остановить котел.
Существуют инструкции по устранению всех остальных возможных аварийных ситуаций, а также методы их предотвращения.
Обновление и модернизация котельных: цели, возможные улучшения
Обновление и модернизация котельной проводятся в случае морального и физического износа оборудования, изменения типа используемого топлива, увеличения себестоимости вырабатываемого тепла, нарушения температурных графиков подачи тепла, увеличения нагрузки на котельную, или невозможности построить новое тепловое предприятие.
Модернизация котельной включает в себя комплекс мероприятий, которые повышают эффективность её функционирования, увеличивают мощность и безопасность, а также снижают эксплуатационные расходы.
Модернизация может затрагивать как всю систему работы котельной, так и отдельные узлы. К примеру, может быть обновлена система топливоподачи и подготовки топлива, системы автоматизации и приборов учета, а также система водоподготовки и замена самих котлов.
Каждый из этих вариантов требует тщательного анализа потенциальных затрат и получения желаемых результатов.
Устройство, основные узлы
В стандартный котел отопления на газовом топливе входят следующие ключевые рабочие узлы:
Он обеспечивает сжигание газа и равномерное распределение выделяемого тепла по теплообменному контуру. Котлы могут быть атмосферными или турбированными — с принудительной вытяжкой продуктов сгорания.
Котел представляет собой оболочку, внутри которой располагается изогнутая трубка, по которой циркулирует вода для нагрева. Котлы бывают одно- и двухконтурными, а для их производства используются медь, сталь и чугун.
Гидравлический насос поддерживает постоянное давление воды в системе, что позволяет оптимально распределить теплоноситель по всей системе.
Мембранный расширительный бак предотвращает аварийное расширение воды и паров внутри системы.
Дымовая труба выводит продукты сгорания наружу. Она также может быть обычной (атмосферной) или с турбонаддувом (с вентилятором для принудительного вытягивания газов наружу).
Управляющий блок настраивает параметры работы всей системы и включает в себя провода, датчики, сенсоры и электросхемы.
- Сенсоры автоматического контроля параметров безопасности.
Автоматика газового котла следит за стабильностью работы и безопасностью всей системы. Она предотвращает возникновение аварийных ситуаций по различным причинам — перегреву, отключению тяги, потере пламени в горелке и т.д.
Совет! Стандартный двухконтурный котел способен производить до 8 литров горячей воды в минуту. Если требуется больше, рекомендуется установить одноконтурную модель, дополненную накопительным водонагревателем. Объем таких бойлеров может варьироваться от 50 до 300 литров, что вполне достаточно для удовлетворения повседневных потребностей в частном доме.
Разновидности
Функциональные возможности газовых котлов зависят от классификации их основных компонентов. Существует несколько критериев распределения, среди которых:
Котлы подразделяются на настенные и напольные. Первые обладают малый габаритами и не мощнее средней мощности. Они занимают немного места и подходят для небольших помещений. Вторые же более производительны и предназначены для отопления больших зданий. Важно, чтобы для них была организована надежная котельная, соответствующая строительным нормам.
- По виду дымоотвода и камеры сгорания.
Котлы бывают атмосферные и турбированные. В первом случае отходы сгорания удаляются естественной тягой, а забираемый кислород поступает из помещения в открытое пространство. В турбированных устройствах вывод продуктов работы осуществляется принудительно с помощью встроенного вентилятора, а приток кислорода в камеру происходит извне через воздуховод.
Котлы с одним контуром работают исключительно на обогрев, а с двумя — помимо отопления, также обеспечивают горячей водой.
- По типу розжига.
Установка может иметь как ручной запуск, с помощью встроенного пьезоэлемента, так и автоматический. Во втором случае специализированная автоматика позволяет котлу функционировать без постоянного контроля со стороны человека.
Конвекционные агрегаты передают тепло от огня теплоносителю, тогда как более продвинутые конденсационные модели также используют энергию водяного пара. Для этого у них установлен специальный паровой теплообменник, что приводит к значительно повышению КПД.
Полезная информация! Теплообменник из чугуна считается наиболее долговечным. Однако следует учитывать его значительный вес и хрупкость при транспортировке и установке.
Принцип работы одноконтурного и двухконтурного котла
Как работает одноконтурный газовый котел
Принцип работы котла отопления основан на рамках встроенных датчиков, которые отсылают сигнал в блок управления котла. Электроника активизирует электрический импульс и одновременно открывает подачу газа. Запущенная горелка начинает нагревание воды, а блок управления активирует циркуляционный насос. Вода под давлением от насоса начинает циркулировать по системе, равномерно нагреваясь и передавая тепло радиаторам отопления.
Как только температура воды достигает установленного уровня, автоматика отключает горелку, прекращая нагрев. Тем не менее, циркуляционный насос продолжает прокачивать горячую воду по системе, пока она не остынет до нижней границы. При возврате температуры ниже этого значения, горелка снова активируется и процесс продолжается.
Устройство двухконтурного котла
Выше мы рассмотрели принцип работы одноконтурного газового котла. Теперь разберемся с тем, как функционирует и как устроен двухконтурный газовый котел отопления. От одноконтурных котлов он отличается наличием второго нагревательного контура, который работает независимо от первого. Второй контур даёт возможность таким системам функционировать в режиме не только отопления, но и горячего водоснабжения (ГВС).
Принцип работы двухконтурного газового котла в частном доме основан на возможности переключения режимов. Когда котел работает в режиме отопления, вода циркулирует аналогично тому, как это происходит в одноконтурной модели. Однако при открывании крана горячей воды срабатывает датчик потока, что приводит к активации электроники. Это активирует трехходовой клапан, который перекрывает подачу воды на систему отопления и переключает её на нагрев второго контура. В результате, вода, проходя через усиленное нагревание, быстро нагревается, и из крана уже течет горячая вода. Как только кран закрывается, подача воды снова поступает в систему отопления.
В видео отображается информация о конструкции и принципе работы газовых котлов.
Принцип работы газового котла летом
Летнее время не требует функционирования системы отопления, поэтому работа двухконтурного устройства ограничивается только обеспечением горячей водой. Одноконтурные же оборудования, судя по своей конструкции, не способны работать в таком режиме.
Как функционирует газовый котел в частном доме летом в режиме ГВС: датчик температуры воды в системе отопления не разрешит автоматике включить подачу горячей воды для нагрева радиаторов.
Мощность двухконтурного газового котла
Лучшая организация отопительной системы частного дома зачастую предполагает использование двухконтурного котла. Хотя затраты могут показаться большими из-за разницы в цене, они окупаются благодаря экономии на отоплении и горячем водоснабжении. Газовое отопление, в особенности, обеспечивает реальную экономию, так как на данный момент газ остаётся самым недорогим видом топлива. Наличие собственного котла отопления предотвратит возможные неудобства, связанные с перебоями в централизованных системах теплоснабжения.
Посмотрите видео, чтобы узнать, как безопасно организовать систему отопления и ГВС с использованием двухконтурного котла.
При организации системы отопления и ГВС частного дома с использованием двухконтурных газовых котлов важным аспектом является правильный расчет его мощности. Существуют общие, но практичные формулы для расчетов: такие значения, как 10 м2 площади = 1 КВт тепловой энергии + 40% на резерв и нагрев воды.
Таким образом, для отопления и горячего водоснабжения жилого дома площадью 100 м2 потребуется котел мощностью 14 КВт.
В паспортах всех агрегатов указывается полезная тепловая мощность, поэтому потребителю стоит лишь выбрать котел, соответствующий размеру его площади. Приведенные расчеты являются ориентировочными, для более точного результата нужно учитывать множество дополнительных факторов и коэффициентов, применяя более сложные расчеты.
Другим немаловажным фактором при расчете отопления частного дома является бесперебойное электроснабжение. Для этого достаточно использовать источник бесперебойного питания.
Чтобы определить необходимую мощность подключаемого ИБП, нужно ознакомиться с паспортом котла, где указана его электрическую мощность. Важно не путать со значением тепловой мощности котла.
После нахождения искомого значения для обеспечения запаса надёжности нужно прибавить ещё 20-25% от паспортного значения. Полученный итог будет той электроэнергетической мощностью, на которую должен рассчитываться ИБП. Учитывая, что основным источником нагрева воды является газ, можно ожидать воды, она потребляет мало электроэнергии.
Источник бесперебойного питания, подходящий для работы с любым газовым котлом.
Например, если электрическая мощность котла составляет 165 Вт, и его полезная тепловая мощность составляет 31 КВт, для обеспечения бесперебойного электроснабжения этой модели будет достаточно ИБП мощностью 200 Вт.
Суть функционала газовой котельной
Основным компонентом котельной, функционирующей на газе, является газовый котёл, который устанавливается непосредственно в помещении. Модели этого оборудования могут быть различными и отличаются по форме, мощности и принципу установки, бывают одно- и двухконтурными. Рекомендуем обратить внимание на агрегаты, в которые уже интегрирована газовая горелка.
Существуют также модели, где газовая горелка располагается снаружи от отопительного агрегата, тогда для правильного функционирования котла и всей системы отопления в целом требуется обязательная подача воздуха извне. Она будет уже принципиально считаться принудительной. Смесь воздуха и газа входит непосредственно в котел, запуская систему.
Вот так может выглядеть схема установки газового обогрева:
Данный вид отопительного оборудования активно используется для альтернативного отопления загородных домов и коттеджей, не имеющих подключения к централизованным системам. Теперь редакция сайта Бона Климатическая техника кратко расскажет о различиях между напольными и настенными котлами для создания котельных.
Настенные газовые котлы
Настенные газовые котлы появились на рынке России сравнительно недавно, но уже успели завоевать популярность благодаря своей компактности, экономичности, удобству установки и размещения. Они легкие, эстетично выглядят и могут устанавливаться прямо в помещении (например, на кухне или в ванной), что исключает необходимость выделения отдельного помещения под котельную. Однако они уступают по мощности более крупным напольным котлам.
Напольные котлы — это более традиционный и консервативный вид оборудования, хотя дизайнеры внести некоторые изменения для улучшения их внешнего вида. Поэтому и настенные, и напольные котлы могут приятно выглядеть. У обоих типов котлов теплообменник обычно изготавливается из чугуна и стали.
Существует множество споров по поводу того, какой из материалов лучше. Считается, что чугун менее подвержен коррозии, а, следовательно, и срок службы его больше. В то же время, он более хрупкий, что может привести к образованию микротрещин. Сталь же зачастую является более выгодным материалом из-за своей надёжности и легкости.
Вот пример установки напольного газового котла в отдельном помещении, которое примыкает к дому:
Как настенные, так и напольные котлы могут быть как одноконтурными, так и двухконтурными. Разница заключается в том, что одноконтурный котёл предназначен только для обогрева помещений, тогда как двухконтурный модель обеспечит и нагрев воды.
Для грамотного выбора системы отопления нужно заранее продумать массу нюансов, таких как предназначение отопительного оборудования, размеры помещения и другие важные параметры. Затем следует принимать решение о выборе типа системы отопления и в дальнейшем проводить планировку и заказывать оборудование.
Статья подготовлена штатным редактором oilkit.ru по строительным и отделочным материалам Александром Чайковским.
