Двухконтурные котлы для отопления и горячей воды: устройство электрического и газового

Газовые двухконтурные котлы

В отличие от одноконтурных газовых котлов, оснащённых единственным теплообменником, в двухконтурных их два. По конструкции дополнительные теплообменники для ГВС можно разделить на три типа:

Отдельный дополнительный теплообменник первичного типа. Первичного — значит, что нагрев происходит непосредственно пламенем. По сути, это уменьшенный аналог отопительного теплообменника. Подобной конструкции в наибольшей степени характерны недостатки, о которых сказано выше. Зато это самый простой и недорогой вариант, к тому же в случае выхода из строя одного из теплообменников каждый из них ремонтируется или заменяется независимо от другого.

Первичный теплообменник газового теплогенератора очень похож по конструкции на радиатор автомобиля

Битермический теплообменник представляет собой «трубу в трубе» и тоже является первичным. В наружной части трубы циркулирует теплоноситель, внутренняя предназначена для ГВС. Такая схема обеспечивает более стабильный температурный режим, но обслуживать и ремонтировать такие котлы дороже.

Подобная форма битермической трубы обеспечивает её жёсткость при равномерном прогреве

Вторичный теплообменник получает тепло не от сгорания топлива, а от теплоносителя, нагретого в первичном теплообменнике отопления.

Пластинчатые вторичные теплообменники ГВС. По двум трубам циркулирует теплоноситель, по паре других — горячая вода, тепло передаёт множество тонких стальных пластин

Во вторичном теплообменнике нет нужды сильно «зажимать» поток воды, поэтому при такой конструкции использование нескольких смесителей одновременно не приводит к большой разнице температуры в кранах, перепады температуры не столь резки. К тому же, вторичный теплообменник в некоторых моделях можно интегрировать в ГВС с циркуляцией.  Увы, за комфорт нужно платить и подобные котлы стоят дороже.

Схема работы двухконтурного котла в режиме отопления и ГВС

Обратите внимание, что при приготовлении горячей воды отопление временно отключается, как и в системе с бойлером косвенного нагрева

Характеристики теплообменников

В современных двухконтурных котлах в основном применяются два типа бойлеров — битермический и проточный. Первый больше используется при небольшом водопотреблении ГВС. Проточные подогреватели имеют развитую поверхность нагрева, что обеспечивает высокую скорость подогрева воды и большие ее объемы.

Модели с битермическим теплообменником

Нагрев теплоносителя в газовом котле, оборудованного битермическим теплообменным аппаратом, происходит благодаря циркуляции теплоносителя по медным каналам, сечения, которых выполнены со сложной конфигурацией внутри корпуса.

По внешним каналам циркулирует греющий теплоноситель, внутри трубкок — нагреваемая вода для ГВС. Теплообменник получает тепло от работающего газового горелочного устройства.

Принцип действия битермического теплообменного аппарата:

1. В режиме отопления при низкой температуре теплоносителя в контуре электромеханический газорасходный клапан подает газ на форсунку, который поджигается пьезозапальником.
2. Топливо сгорает, а выделенное тепло передается через стенки теплообменника теплоносителю.
3. При достижении установленной температуры воды, подача газа на двухконтурный газовый котел прекращается и включается автоматически при снижении.
4. Когда пользователь открывает кран горячей воды на смесителе, водопроводная вода начнет поступать в контур ГВС нагрева битермического подогревателя. Теплоноситель поступает в малый контур циркуляции ГВС и со скоростью нагревает холодную воду.
5. После того, как кран ГВС будет перекрыт, клапан перенаправляет теплоноситель в отопительный контур.

Модели с проточным нагревателем

Принцип функционирования котлоагрегатов, работающих на газовом топливе, в конструкции которых установлен отдельный проточный теплообменный аппарат для ГВС, состоит в том, что теплоноситель для отопления и горячей воды нагреваются в отдельных корпусах.

В проточном теплообменнике ГВС водопроводная вода нагревается теплоносителем для отопления, который переключается трехходовым клапаном.

В этот момент вода в отопительном контуре внутридомовой системы отопления продолжает циркулировать через отдельный теплообменник, естественно, при этом не получая тепло. Для того чтобы система надежно работала в нее интегрируются циркуляционный электронасос и два отдельных расширительных бака на каждый контур.

Данная схема более эффективная по удельным показателям топлива, способна обеспечить большую нагрузку по ГВС, и не так чувствительна к качеству исходной воды. Кроме того поверхности нагрева теплообменников рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить максимальный теплосъем с топочной камеры.

Например, в контуре горячего водоснабжения потоки теплоносителя и холодной воды направлены по принципу противотока, что позволяет максимально снять температуру в греющем контуре и снижает процессы накипеобразования на внутренних поверхностях нагрева теплообменника.

Как правильно подключить оборудование

Схема подключения двухконтурного котла отопления определяется не видом топлива, на котором работает теплогенератор, а типом системы отопления (с принудительной или естественной циркуляцией, одноконтурная или двухконтурная и т.д.), оснащением котла. К примеру, двухконтурные газовые и электрокотлы для отопления дома с вторичным теплообменником зачастую уже укомплектованы насосами, что позволяет сразу подключить их в циркуляционную систему как отопления, так и ГВС. Жидко- и твердотопливные котлы, чаще насосов не имеют, их при необходимости устанавливают отдельно.

Двухконтурный котёл с теплообменником первичного типа, помимо входов подающей и обратной линий отопления, имеет ещё два подключения: вход для холодной воды и выход для уже нагретой.

Схема подключения двухконтурного газового котла к системе отопления и ГВС без циркуляции. Следует стремиться, чтобы протяжённость труб горячей воды от теплогенератора к смесителю была по возможности одинаковой, это уменьшит разницу температур при пользовании одновременно несколькими кранами

Обвязка двухконтурного котла отопления, схема которого предусматривает возможность подключения к ГВС с циркуляцией, будет несколько иной, добавляется подключение обратной магистрали (линии циркуляции) горячего водоснабжения.

Схема подключения к ГВС твердотопливного котла с накопительным бойлером и циркуляцией ГВС

Обратите внимание на то, что на линии подачи холодной и горячей воды установлены обратные клапаны. Подключение отопительного котла — серьёзная задача

Для всех видов теплогенераторов это означает проектирование и монтаж обвязки, интеграцию котла в систему отопления. А для газового оборудования ещё и подключение к подающему трубопроводу природного газа, что требует специальных допусков и лицензии. Работы в котельной технически сложнее, чем прокладка отопительных коммуникаций в помещениях, ошибка в расчётах и монтаже может привести к неправильной работе системы и даже серьёзной аварии. Чтобы быть уверенным в надёжности и безопасности домашнего отопления, ответственные работы следует поручать сертифицированным специалистам

Подключение отопительного котла — серьёзная задача. Для всех видов теплогенераторов это означает проектирование и монтаж обвязки, интеграцию котла в систему отопления. А для газового оборудования ещё и подключение к подающему трубопроводу природного газа, что требует специальных допусков и лицензии. Работы в котельной технически сложнее, чем прокладка отопительных коммуникаций в помещениях, ошибка в расчётах и монтаже может привести к неправильной работе системы и даже серьёзной аварии. Чтобы быть уверенным в надёжности и безопасности домашнего отопления, ответственные работы следует поручать сертифицированным специалистам.

Параметры выбора газового двухконтурника

Несмотря на схожий принцип работы, разные модели отличаются немалым количеством принципиальных параметров.

Тип камеры сгорания

По типу камер сгорания бытовые газовые нагреватели делятся на два вида:

• с открытой камерой сгорания (атмосферный);
• с закрытой камерой сгорания (с принудительным нагнетанием воздуха).

В первом случае воздух, необходимый для сгорания бытового газа, берётся непосредственно из того помещения, в котором расположен котёл. В нижней части камеры сгорания сделаны специальные отверстия для притока свежего воздуха.

Поучаствовав в процессе горения, он вместе с другими продуктами распада поступает в вентиляционный канал и выходит через дымоход на улицу. Сооружение дымохода с хорошей тягой — необходимость для этого вида котлов.

В помещении, где установлен котёл с открытой камерой сгорания, должна быть хорошая приточная вентиляция независимо от того, является ли оно кухней или котельной.

В котлах с закрытой камерой сгорания воздух с помощью всасывающих вентиляторов засасывается с улицы, а газообразные продукты горения удаляются туда же в принудительном порядке. Для таких котлов применяют специальные коаксильные дымоходы. По внутреннему контуру осуществляется выброс отработанных газов, а по внешнему — забор свежего воздуха.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

Котлы с закрытой камерой сгорания незаменимы в тех случаях, когда сооружение полноценного дымохода с хорошей тягой невозможно. Такой тип актуален даже для городских квартир в старых домах, когда нет подключения к центральной системе ГВС.

Габариты и размещение

Все газовые двухконтурники делятся по габаритам и типу крепления на два типа:

1. Настенные. Мощность этих устройств обычно не превышает определённого предела — обычно это 50 — 60 киловатт. Главный козырь — компактность. Настенный монтаж практически не отбирает полезной площади. Разместить прибор можно в кухне, обеспечив предварительно приточную вентиляцию в достаточном объёме. Также пользователей таких устройств привлекает эстетика исполнения — итальянские и немецкие изделия отличаются изящным дизайном. Настенные котлы подходят для использования в домах площадью до 150 — 200 квадратных метров в зависимости от утепления и расхода горячей воды.
2. Напольные. Эти устройства обычно ставят в бойлерную — специальное техническое помещение. В нём легче организовать приточную вентиляцию, а довольно шумный котёл не будет мешать. Для больших домов площадью 400 — 500 квадратов используются мощные агрегаты, которые требуют установки в подвальном помещении или в отдельной пристройке.

Какой тип газового котла установлен у Вас дома?

НапольныйНастенный

Конфигурация теплообменников

Первичный и вторичный теплообменник могут представлять собой два элемента, разнесённых в корпусе при установке либо объединённых в один конструктивный узел.

Раздельная система содержит трубчатый первичный теплообменник, снабженный радиатором для улучшения теплопроводности, и пластинчатый вторичный, который объединяет малый нагревательный контур с трубами подачи водопроводной воды.

Битермическая система состоит из двух контуров трубки, один из которых размещён внутри другого. Обычно внешний канал служит для циркуляции теплоносителя, а по внутреннему течёт вода для системы ГВС.

Мощность

Чем больше площадь дома, тем мощнее нужно брать котёл. При этом у двухконтурного агрегата лишь около 30% мощности тратится на отопление, остальная идёт на быстрый нагрев воды ГВС. При расчёте мощности нужно учитывать не только расход воды, но и степень утепления стен, крыши и полов, а также степень проникновения холода через окна.

Малые настенные котлы для небольших домиков начинаются от 8 киловатт, а мощные агрегаты для установки в котельной могут потреблять более 150 кВт.

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.

Устройство газового котла

Горелка. Конструкция имеет прямоугольную форму, оснащена форсунками. Форсунки — это механический распылитель газа, управляемый механически или клапаном. Используется ради распыления топлива, которое попадает к горелке и распределяется. Благодаря чему поверхность радиатора одинаково прогревается со всех сторон и по поверхности. Разделяют два вида:

1. Атмосферная. Забор воздуха для поддержания пламени производится из помещения. Такой горелке не нужно электричество, что является преимуществом. При установке обязательно наличие окна, естественной вентиляции. Атмосферная горелка устанавливается возле дымохода. Данный вид используется в приборах настольного типа.
2. Турбированная. Работает при помощи встроенного вентилятора, который выводит продукты сгорания через коаксиальный дымоход. Не требуется наличие тяги дымохода, вентиляции. При эксплуатации турбированной горелки необходимо электричество, что является недостатком. Используется в настенных приборах, вывод делается через стену.

Теплообменник. Конструкция имеет форму короба, внутри распределены трубки, по которым идёт вода. Узел теплообменника может быть изготовлен из разных материалов, что оказывает влияние на срок службы. Двухконтурный прибор имеет два теплообменника, а одноконтурный — один. Разделяют три вида конструкции:

1. Стальной. Экономный вариант. Сталь устойчива к колебаниям температур, имеет низкую теплопроводность, короткий срок эксплуатации.
2. Медный. Медь устойчива к перепадам температур, ржавчине. Материал лучше проводит тепло, чем сталь. Поэтому медный теплообменник стоит дороже. Имеет ограниченную температуру нагрева.
3. Чугунный. Сплав устойчив к ржавчине, высокой температуре. Является отличным теплопроводником. Из-за тяжёлого веса чугун используется для напольных приборов.

Циркуляционный насос. Предназначен для создания давления конструкции, постоянной циркуляции воды. Имеется не во всех моделях.

Расширительный бак. Используется в целях безопасности. Расширительный бак принимает излишки тепла при сильном нагреве теплоносителя.

Дымоотвод. Система отвода бывает открытого и закрытого типа. В открытом дымоотводе использованные газы уходят через вентиляционную систему. Турбинные горелки относятся к закрытому типу. Воздух дымоотвода подаётся через помещение без вспомогательного механизма. Турбинная горелка имеет специальные трубопроводы для забора воздуха из помещения.

Электроника. Включает модуль управления, датчики, проводки, схемы. Эти элементы позволяют оборудованию стабильно работать.

Функционирование системы автоматики газового котла

Система автоматики состоит из сенсоров, которые обеспечивают безопасную эксплуатацию, контролируют и поддерживают установленную температуру теплоносителя. Автоматика безопасности позволяет остановить подачу газа, если газ отключат. При дальнейшей эксплуатации, необходимо вручную перезапустить систему.

Обзор рыночного предложения — марки и цены

Один из лидеров на рынке газового оборудования — немецкая компания  Vaillant. Двухконтурные модели линейки VUW могут иметь закрытую или открытую камеру сгорания (модификации соттветственно Turbotec и Atmotec). Оснащены защитой от замерзания, заклинивания насоса и ходового переключающего вентиля, предусмотрен режим с использованием частичной мощности, электронный розжиг, контроль технического состояния, удобный ЖК-дисплей и т. д. Специально для российского потребителя на котлах Vaillant устанавливается система датчиков, изолированная от рамы, а также встроенный аналоговый манометр. Цена на такой агрегат может составлять примерно $1100-1600.

Не менее популярны газовые котлы Viessmann (Германия), имеющие КПД около 93%. Котел можно подключить к КПК и настроить в зависимости от изменения температуры в помещении. Еще одно достоинство этих котлов — быстроразъемные соединения, которые существенно упрощают монтаж. Ряд моделей адаптирован для работы в российских системах отопления. Цена может составлять $650-1200.

Вполне надежны и немецкие газовые котлы Bosch, которые могут работать параллельно с солнечным коллектором. При необходимости можно модифицировать конструкцию для работы на сжиженном топливе. Ионизационный контроль пламени, не позволяющий горелке затухать, а также ряд защитных и контролирующих устройств предохраняют устройство от поломок. Цены колеблются в пределах $650-1000.

Модели газовых котлов «Чао-Норд» производства итальянской компании Beretta оснащены закрытой камерой сгорания и считаются оптимальным вариантом для северных регионов. Для этих котлов характерны оригинальный дизайн панели управления, улучшенная модель теплообменника и трехскоростной насос «Грундфос». Цена агрегата может составлять $400-650.

Надежность и высокий КПД сделали популярными современные газовые котлы Protherm, произведенные в Чехии

Модели серии «Тигр» имеют современную панель управления, а тем, кто ищет газовый котел с простым кнопочным интерфейсом, следует обратить внимание на линейку «Пантера». Повышенная защите от влаги позволяет устанавливать эти агрегаты даже в ванных комнатах

Диапазон цен составляет $600-2000.

Широкий выбор газовых двухконтурных котлов предоставляет итальянская компания Ferroli. Помимо систем защиты, самодиагностики и электронного управления эти устройства укомплектованы особым биметаллическим теплообменником, устойчивым к возможным поломкам. Цены варьируются в диапазоне $350-1500.