Виды котлов отопления. Принцип работы котла отопления

Котел является главным элементом любой системы водяного отопления. Котельное оборудование отличается многообразием, основным критерием классификации агрегатов является вид используемого топлива. В материале статьи мы расскажем о всех существующих видах котлоагрегатов отопления, рассмотрим их устройство, проанализируем достоинства и недостатки.

Принцип работы котла отопления

Работа котла отопления основана на нагреве жидкого теплоносителя (воды или незамерзающей жидкости), циркулирующего через устройство. Нагрев реализуется через использование теплотворной способности топлива (газа, твердых и жидких энергоносителей), которое сжигается в топочной камере котла. Электрические агрегаты нагревают теплоноситель, используя сопротивление материалов при протекании через них электрического тока.

По принципу работы котельное оборудование делится на 2 категории:

Котлы, в которых топливо сжигается – для нагрева используются высокотемпературные продукты горения;
Электрические устройства – для нагрева используется сопротивление металлов, самого теплоносителя и свойства электромагнитного поля.

Разновидности котлов отопления

По основному признаку – виду используемого топлива – котлы бывают следующих типов:

Газовые;
Электрические;
Твердотопливные;
Жидкотопливные;
Комбинированные.

Газовые котлы

Газовые котлы считаются самыми выгодными в плане величины расходов на топливо. Они имеют КПД около 85 – 90%, отличаются надежностью и простотой управления. В состав конструкции газового котла входят следующие элементы:

Камера сгорания – топка;
Теплообменный аппарат;
Горелка;
Газовый клапан;
Рама и наружный кожух;
Система управления и безопасности.

По устройству камеры сгорания делятся на открытые и закрытые. У атмосферных котлов с открытой камерой сгорания дым удаляется через отдельную дымовую трубу посредством естественной тяги, воздух на горения забирается непосредственно из помещения. У турбированных котлов удаление дыма и забор воздуха производится с помощью встроенного вентилятора через коаксиальные или раздельные дымовые трубы.

Материалами изготовления теплообменников газовых котлов являются обычная или нержавеющая сталь, чугун, довольно редко – медь. Горелки котлов бывают 3-х типов:

Одноступенчатые;
Многоступенчатые;
С плавным регулированием мощности – модулируемые.

Системы управления бывают механические и электронные (многофункциональные). Многие модели котлов оснащаются встроенным оборудованием – расширительным мембранным баком, циркуляционным насосом и группой безопасности котла.

По функции производства горячей воды газовые котлы делятся на 3 разновидности:

Одноконтурные – только для отопления;
Двухконтурные – с встроенным вторичным теплообменником;
С встроенным бойлером косвенного нагрева.

По способу установки котлоагрегаты производятся в настенном и напольном исполнении. Большинство моделей могут работать на сжиженном газе – для этого необходимо заменить горелку.

Отдельная разновидность газовых котлов – конденсационные устройства. Они реализуют предварительный подогрев теплоносителя за счет теплоты уходящих дымовых газов. Во время этого процесса образуется слабокислотный водный раствор, который необходимо утилизировать. Конденсационные котлы отличаются высоким уровнем КПД, работают в низкотемпературном режиме, обладают повышенной стоимостью.

Электрические котлы

Электрокотлы обладают высоким КПД (до 99%), при работе агрегатов не образуется отходов. Основным недостатком оборудования этого типа считается высокий уровень расходов на оплату электроэнергии. Кроме того, для установки такого оборудования требуется наличие свободной мощности у поставщика ресурса. По мощности электрические устройства делят на однофазные (до 8 кВт) и трехфазные. Изделия выпускаются в настенном и напольном исполнении, модели с ТЭНом могут оснащаться встроенным оборудованием для системы отопления – экспанзоматом, насосом, группой безопасности.

Электрические котлы по принципу нагрева теплоносителя и конструктивным признакам делят на 3 категории:

ТЭНовые;
Электродные;
Индукционные.

Котлы с трубчатым электрическим нагревателем в основе своей конструкции имеют бак из нержавеющей или углеродистой стали, в который встраивается ТЭН сухого или мокрого типа. Баки из обычной стали имеют внутреннее покрытие из эмали или стеклокерамики, для снижения скорости коррозии они оборудуются титановым или магниевым анодом, который подлежит периодической замене. Агрегаты оснащаются ступенчатым или плавным регулированием мощности.

Электродные котлы реализуют принцип нагрева воды за счет ее сопротивления при пропускании электрического тока. Устройства этого типа также отличаются высокой эффективностью, но в процессе работы электрод и стенки котла постепенно изнашиваются.

Индукционные котлы устроены по принципу электромагнитной катушки. Через трубчатый сердечник циркулирует теплоноситель, на сердечник нанесена обмотка. При пропускании тока через обмотку устройства возникают вихревые токи, под воздействием которых труба сердечника разогревается и передает тепло теплоносителю. Работа агрегатов этого типа отличается присутствием микровибрации – под ее воздействием не образуется накипь. Котлы могут работать с любым видом жидкого теплоносителя. Особой популярности устройства индукционного типа пока не получили из-за высокой стоимости и сложности конструкции.

Твердотопливные котлы

Твердотопливные котлы работают на твердых сортах топлива – дровах, угле, торфе, брикетах и так далее. Они имеют более низкий КПД по сравнению с другими типами котлов, но по величине расходов занимают хорошие позиции – топливо твердых сортов значительно дешевле электроэнергии и солярки. Многие модели, работающие на твердом топливе, являются энергонезависимыми – для их работы не требуется электрическая энергия.

Агрегаты выпускаются только в напольном исполнении. Материалами изготовления теплообменников устройств служат углеродистая сталь или чугун. Для работы оборудования требуется строительство дымовой трубы и создание запаса топлива (сооружение склада).

Работа твердотопливных агрегатов отличается пикообразным режимом – на пике горения топливной закладки выделяется избыточное количество тепла, которое теряется с дымовыми газами. Для устранения этого недостатка к котлам подключают емкостные накопители тепла – теплоаккумуляторы.

Классические твердотопливные устройства обладают очень слабой системой управления, их работа сопровождается постоянным ручным обслуживанием. Но существуют и более развитые технически твердотопливные котлоагрегаты – котлы длительного горения (пиролизные), к ним же можно отнести и пеллетные котлы.

Устройства длительного горения реализуют тлеющий режим горения топливной закладки. В таком режиме работы выделяются высококалорийные пиролизные газы, которые сжигаются в отдельной камере с большим избытком воздуха. Топки пиролизных котлов имеют увеличенный объем – благодаря этому они могут работать на одной загрузке до нескольких суток. Изделия имеют более ровный тепловой режим работы, но стоят дороже традиционных твердотопливных моделей.

В какой-то мере к твердотопливным котлам можно отнести печи с водяным контуром, прежде всего выполненные в промышленных условиях (из стали или чугуна).

Жидкотопливные котлы

Котлы этого типа в качестве топлива чаще всего используют солярку, мазут или различные масла. Агрегаты сходны по устройству с газовыми котлами, но оборудуются наддувными горелками (с вентилятором). Жидкотопливные устройства оснащаются электронными системами управления и безопасности высокого уровня, имеют КПД более 90%.

Для работы агрегатов жидкостного типа требуется строительство отдельностоящего обогреваемого топливохранилища – хранение в жилых домах легковоспламеняемых жидкостей ограничено 50 литрами. Для установки котла требуется выделение отдельного помещения с высоким уровнем пожарной безопасности. Побочными эффектами работы котла является шум вентилятора горелки и наличие запаха нефтепродуктов. Стоимость жидкотопливных котлов является одной из самых высоких среди конкурентов.

Комбинированные котлы

Котлы комбинированного типа (или универсальные) имеют специальное устройство, позволяющее работать на нескольких видах топлива. Для этого они могут оборудоваться несколькими топками, легкосъемными горелками различных типов, встраиваемыми ТЭНами.

Набор используемых видов топлива может быть различным – «газ – электричество», «газ – твердое топливо», «электричество – газ – твердое топливо» и так далее. Эффективность (КПД) универсальных котлов отличается средними значениями, оборудование обладает высокой стоимостью.

Возврат к списку