Сердцем сегодняшней топочной любого дома считается газовый водонагревательный котел. На протяжении долгих лет метан был единственным допустимым видом топлива, применявшегося для обогревания строений.
За это время газовое оборудование для отопления регулярно модернизировалось и дополнялось новыми техническими решениями, из-за чего КПД самых очень технологичных установок достигло 95—96%. Это очень большой показатель, так как при сжигании остальных видов углеводородов он недотягивает и до 90%. Необходимо рассмотреть подробно технологии, разрешающие так прекрасно получать энергию тепла из метана.
Содержание:
Классификация водонагревательных котлов
По технологии сжигания топлива и нагрева теплового носителя газовые бытовые тепловые генераторы можно поделить на более десяти видов:
- обычные агрегаты прямого водонагрева в теплообменном аппарате;
- конденсационные установки;
- двухходовые генераторы тепла;
- трехходовые тепловые генераторы.
В обычных установках тепловой носитель идет через чугунный или теплообменный аппарат из стали, размещенный прямо над пламенем газогорелочного устройства. Прекрасные параметры передачи тепла показывают теплообменные аппараты из серого чугуна с добавкой графита. Подобные изделия практически не ржавеют и очень долговечные, но боятся больших температурных изменений. Чугун – непрочный металл, при резком температурном расширении или сжатии подвластен трещине. Котлы из стали в данном отношении стабильнее, однако они мучаются от влияния солей и накипи, а поэтому не очень долговечные.
- А – слой материала для теплоизоляции, стойкого к большим температурам;
- В – ребристая поверхность чугунного трубного змеевика;
- С – горелка, которая состоит из нескольких стержней с дырочками, одинаково нагревает каждый сантиметр поверхности теплопередачи;
- D – блок электронного управления.
Раскаленные продукты горения проходят сквозь ребра трубного змеевика, отдавая ему энергию тепла, после этого уходят в дымотвод. Аналогичная методика не очень эффективна, так как газы не успевают передать все собственное тепло поверхностям нагрева. В зависимости от рабочего режима, КПД подобного агрегата находится в границах 83—90%.
Приспособление, подогревающее воду для потребностей ГВС, — колонка газовая – применяет тот же рабочий принцип, лишь мощность горелки и площадь поверхностей обмена в ней меньше. Разница в том, что газогорелочное приспособление поджигается от запального фитиля в тот момент, когда кто-то открывает кран горячей воды и в сети водопровода появляется расход. После закрытия вентиля горелка выключается.
Конденсационные котлы
Устройства для отопления, использующие скрытую энергию конденсата, считаются самыми эффективными. Смысл в том, что при химреакции горения метана (СН4) появляются 2 ключевых вещества: углекислый газ (СО2) и обыкновенная вода (Н2О). Также возникают некоторые ядовитые соединения, к примеру, монооксид углерода (СО) и окись азота (NOx), однако их содержание в продуктах горения намного меньше. Вода, пребывая в зоне большой температуры пламени, здесь же выветривается и вместе с дымовыми газами выбрасывается на улицу. Выходит, что часть энергии тепла в котлах прямого сжигания уходит на образование пара и исчезает зря.
Сильно распространено мнение, что пары перегретые проникают в зону для работы отопителя из газа, содержащего конкретную влажность. Это правильно лишь частично, так как примесь влаги в топливе незначительна, а главная масса воды выделяется в камере сгорания в результате химреакции горения.
Конденсационный водонагревательный котел создан так, чтобы заставить пары перегретые сконденсироваться на поверхности трубного змеевика и возвратить энергию тепла парообразования, передавая ее тепловому носителю. Этому помогает закрытая топочная камера и витой полотенцесушитель трубного змеевика, в середину которого помещена цилиндрическая горелка.
Пламя газогорелочного устройства распространяется по всем направлениям, дымовые газы с водяными парами проходят между виточками змеевика, по которому двигается тепловой носитель. Пар конденсируется на поверхности трубок змеевика, стынет и течет в специализированную емкость. В результате большая тепловая энергия парообразования идет назад и идет на обогрев дома.
- А – полотенцесушитель из нержавеющей огнеупорной стали большого качества;
- В – модуляционная горелка формы цилиндра;
- С – вентилятор для принудительного нагнетания воздуха в топочную камеру;
- D – отрезок трубы присоединения газопровода;
- Е – контроллер с цифровым монитором.
Модулируемое газогорелочное приспособление под управлением контроллера плавно меняет интенсивность горения во всем диапазоне мощности тепла, применяя ровно подобное количество топлива, какое нужно сейчас. Благодаря технологии сжигания с возвратом тепла парообразования КПД котлов конденсационного типа может достигать 95—96%, отличные показатели имеют лишь бойлеры с показателем 99%. Естественно, устройства для отопления, использующие энергию конденсата, являются самыми экономными из всех, сжигающих углеводородные виды топлива.
Котлы с жаротрубными трубными змеевиками
Эти водонагревательные котлы на газу имеют конструкцию, предусматривающую движение раскаленных продуктов згорания по специализированным каналам, называемым жаровыми или дымогарными газоходами. Пучки каналов с каждой стороны омываются циркулирующим тепловым носителем, отбирающим от них тепло. При этом в зависимости от конструкции, дымовые газы выполняют 2 или 3 хода по трубам в прямом и обратном направлении. Естественно, отопители с подобными трубными змеевиками именуются 2-ух – или трехходовыми. Приспособление и рабочий принцип рассмотрим на примере теплового генератора с тремя ходами для продуктов згорания.
- А – внешний слой утеплителя;
- В – каналы второго хода газов;
- С – зона для работы камеры сгорания;
- D – блок управления (контроллер);
- Е – передняя створка с тепловой изоляцией;
- F – жаровые трубы первого хода в разрезе;
- G – чугунные ребра камеры сгорания для усовершенствованного обмена теплом;
- Н – жаровые каналы 3-го хода.
Данный вид агрегата считается комбинированным и может применять в качестве топлива как метан, так и солярку, для перехода нужно только заменить горелочное приспособление. При применении метана рабочий принцип газового отопительного котла следующий: модуляционная горелка, помещенная в середину камеры сгорания, выдаёт факел пламени, нагревающий чугунные ребра и каждый сантиметр поверхности каналов первого хода газов.
Воздух в зону для работы нагнетается вентилятором, он входит в конструкцию горелки. Но для того, чтобы продукты горения удачно преодолевали противодействие трех ходов дымогарных труб, одного нагнетателя недостаточно. Благодаря этому тут задействован второй вентилятор – дымосос, который находится в конце воздушного тракта, в начале наружного дымоотвода. В результате самая большая температура продуктов згорания на выходе из жаротрубного трубного змеевика составляет 180?С, а результативность сжигания топлива находится в диапазоне 88—94%.
Трехходовые установки для отопления благодаря собственной конструкции располагают существенной мощностью в отношении к рассмотренным раньше отопителям. Их принимают на вооружение хозяева больших загородных домов либо строений производственного назначения. По такой же причине оборудование не имеет вторичного контура для систем с горячим водоснабжением, тогда как в предыдущих видах водонагревательных установок вторичный теплообменный аппарат для ГВС можно установить.
Каждый газовый нагреватель воды, сжигающий метан, разработан с учетом конкретных эксплуатационных условий. Традиционные агрегаты как правило производятся в энергонезависимом выполнении и предназначаются для целей бытового применения, другими словами, обогревания личных домов или квартир. Котлы конденсационного типа намного универсальнее, так как охватывают большой диапазон мощностей, некоторые их модели предоставляют до 1.5 МВт. 2-ух – и трехходовые установки не приспособленые для работы с системами обогрева маленьких строений, значение начальной мощности тепла у них может колебаться в границах 80—100 кВт.
Заключение
Не обращая внимания на различия в конструкции, цель преследуется одна: получить как можно приличное количество теплоты из углеводородного топлива. Благодаря этому все типы газовых тепловых генераторов максимально усовершенствованы и располагают большими показателями рабочей эффективности, что сейчас часто бывает важным аргументом при подборе источника энергии тепла.
