Схема газового котла: из чего он состоит и как работает

Термостат в комнате щёлкнул. Через пару секунд в котле загудел насос, потом вентилятор, раздался треск розжига, и в смотровом окне появилось синее пламя. За эти секунды котёл успел проверить с десяток условий, и если бы хоть одно не выполнилось, газ так и не пошёл бы на горелку. Ниже схема газового котла по узлам и порядок, в котором они включаются. С такой картинкой в голове проще выбрать котёл, понять код ошибки и поговорить с сервисом на одном языке.

Схема газового котла: основные узлы

Возьмём самый массовый вариант для частного дома: настенный двухконтурный котёл с закрытой камерой. Напольные и атмосферные устроены проще, их отличия разберём дальше.

Узлы удобно делить на три группы.

• Тракт газа и воздуха: газовый клапан, горелка, вентилятор, дымоход. Здесь получается тепло.
• Тракт воды: первичный теплообменник, насос, трёхходовой клапан, вторичный теплообменник, расширительный бак, предохранительный клапан. Здесь тепло забирается и разносится по дому.
• Автоматика: плата управления и датчики: пламени, тяги или давления воздуха, давления воды, температуры, протока горячей воды. Они решают, можно ли открыть газ.

Как работает газовый котёл: цикл по шагам

Принцип работы газовых котлов с закрытой камерой у всех марок одинаков. Последовательность такая:

1. Запрос на тепло. Датчик температуры воды или комнатный термостат сообщает плате, что пора греть.
2. Проверка воды. Плата смотрит на датчик давления. Если воды в контуре мало, дальше котёл не пойдёт: у Navien это ошибка 302 «Низкий уровень воды», у Vaillant F.22.
3. Насос и вентилятор. Включается циркуляция, вентилятор продувает камеру сгорания.
4. Проверка тяги. Датчик давления воздуха (прессостат, у Navien он называется APS) подтверждает, что дым уходит. Нет подтверждения, нет газа. Отсюда ошибки 109, 110 и 127 в таблице Navien.
5. Розжиг. Электрод даёт искру, газовый клапан открывается на стартовую мощность.
6. Контроль пламени. Электрод ионизации должен «увидеть» пламя за несколько секунд. Не увидел: клапан закрывается, котёл повторяет попытку или уходит в блокировку (у Navien код 003).
7. Работа с модуляцией. Плата меняет мощность горелки, чтобы держать заданную температуру. У BAXI Duo-tec Compact коэффициент модуляции 1:7: минимальная мощность модели на 24 кВт по каталогу 3,4 кВт, поэтому в межсезонье котёл не выключается каждые пять минут.
8. Выключение. Температура достигнута: газ закрывается, вентилятор и насос ещё немного работают, чтобы убрать остатки дыма и тепла из теплообменника.

Как работает котёл отопления на этапе, когда нужно разжечь его первый раз или после лета, разобрано в статье как включить газовый котёл.

Горелка и газовый клапан

Горелка смешивает газ с воздухом и держит пламя. В обычных котлах это ряд трубок-форсунок, воздух подсасывается к пламени сам. В конденсационных стоит горелка с предварительным смешением: вентилятор подаёт уже готовую газовоздушную смесь, и плата точно держит её состав. Это нужно, чтобы горение оставалось чистым при любой мощности.

Газовый клапан стоит перед горелкой и делает две вещи: дозирует газ под нужную мощность и мгновенно перекрывает его по команде любого датчика безопасности. Котлы рассчитаны на номинальное давление природного газа 13–20 мбар, многие модели BAXI сохраняют работу при падении до 5 мбар. Настройку клапана, перевод на сжиженный газ и любые работы с газовой трубой выполняют только газовая служба или сервисная организация. Подключение к газопроводу делает газораспределительная организация, в Ярославской области это АО «Газпром газораспределение Ярославль». Подробно про порядок в статье о подключении газового котла.

Теплообменники и принцип работы двухконтурного газового котла

Первичный теплообменник стоит над горелкой и передаёт тепло дыма воде отопления. В настенных котлах он обычно медный или стальной, в напольных классических часто чугунный: у BAXI серии SLIM целый ряд от 15 до 62 кВт с чугунным теплообменником. Чугун тяжёлый и медленно греется, зато толстостенный и долго служит.

Вторичный теплообменник есть только у двухконтурных котлов. Это пластинчатый блок, в котором горячий теплоноситель отдаёт тепло водопроводной воде. Работает это так:

1. Вы открываете кран горячей воды. Датчик протока (у BAXI ECO Nova турбинный расходомер) фиксирует движение воды. Порог срабатывания у ECO Nova 2,5 л/мин.
2. Трёхходовой клапан переключает поток: теплоноситель идёт уже не в радиаторы, а через пластинчатый теплообменник.
3. Горелка выходит на мощность, плата держит температуру горячей воды в заданных пределах, у ECO Nova 35–60 °C.
4. Кран закрыт: клапан возвращает поток в отопление.

Из этой схемы два практических вывода. Пока течёт горячая вода, отопление стоит, это называется приоритетом ГВС. А если напор в водопроводе слабый, котёл не почувствует проток и не включится на горячую воду.

Есть и третий вариант, битермический теплообменник: обе воды проходят через один блок, труба в трубе. Отдельного пластинчатого теплообменника и части гидравлики там нет. Конструкция проще, но при поломке меняют весь блок.

Вторичный теплообменник страдает от накипи. BAXI рекомендует ставить защиту от накипи, если жёсткость воды выше 20 °F, это 4 °Ж. В скважинах Ярославского района жёсткость бывает и ниже, и заметно выше этой границы, цифры есть в статье о жёсткости воды. Поэтому анализ воды стоит сделать до выбора двухконтурного котла.

Автоматика безопасности: кто может выключить котёл

Каждый датчик здесь имеет право закрыть газ. Коды ошибок по сути показывают, какой именно сработал.

У энергонезависимых котлов электроники нет вообще. В BAXI SLIM EF пламя контролирует термопара: пока её греет пламя запальника, она держит газовый клапан открытым. Погасло пламя, термопара остыла, клапан закрылся. Плюс защитный термостат перегрева и датчик тяги. Простая механика, которая работает и при отключении света.

Нормальное давление воды, при котором котёл разрешит розжиг, и причины, почему оно уходит, мы отдельно разобрали в статье о давлении в газовом котле.

Атмосферный и турбированный котёл

Главная разница в том, откуда котёл берёт воздух и как выводит дым.

BAXI в рекомендациях по монтажу прямо пишет: если в помещение с котлом с открытой камерой трудно обеспечить приток воздуха, лучше выбрать котёл с закрытой камерой и принудительным удалением дыма. Требования к котельной и дымоходу описаны в статье о подключении, по ссылке выше.

На фото напольный BAXI SLIM 1.300 iN в доме 280 м²: котёл с чугунным теплообменником и открытой камерой, рядом бойлер на 200 л и коллектор с насосными группами.

Конденсационный котёл: тепло из дыма

В дыме обычного котла много водяного пара, и вместе с ним в трубу уходит тепло. Конденсационный котёл охлаждает дым настолько, что пар превращается в воду и отдаёт это тепло теплоносителю. По данным журнала АВОК, конденсация начинается, когда температура обратной линии ниже 55 °C. Максимальный теоретический КПД при сжигании природного газа 111 % по низшей теплоте сгорания. Цифра больше 100 % получается из-за методики расчёта, которая не учитывает тепло пара.

Отсюда главный практический вывод. С тёплым полом и радиаторами, рассчитанными на низкую температуру, конденсационный котёл даёт заметную экономию. С радиаторами, которые требуют 80 °C на подаче, он большую часть времени работает почти как обычный. Помогает погодозависимая автоматика: по расчётам АВОК, даже в системах на 80/60 °C с ней выходит среднегодовой КПД 102–104 %. Ещё одна особенность: конденсат нужно отводить в канализацию, это учитывают при монтаже.

Какие бывают газовые котлы: виды и отличия

Если коротко, какие есть газовые котлы, зависит от четырёх признаков. Их комбинация и даёт конкретную модель.

Настенные и напольные

Настенные компактны, внутри уже насос, бак и автоматика, у моделей BAXI из каталога мощность до 31–32 кВт. Напольные тяжелее, часто с чугунным теплообменником, мощнее и долговечнее, но насос, бак и группу безопасности к ним часто ставят отдельно.

Одноконтурные и двухконтурные

Одноконтурный котёл греет только отопление, горячую воду ему готовит бойлер косвенного нагрева. Двухконтурный греет воду проточно сам. Для дома с одним санузлом двухконтурного хватает, для двух санузлов и больше удобнее одноконтурный с бойлером: так, в доме 150 м² с одноконтурным BAXI Luna-3 Comfort на 24 кВт горячую воду даёт бойлер на 100 л.

Конвекционные и конденсационные

Конвекционный (традиционный) котёл выпускает тепло пара в трубу, конденсационный забирает его, как описано выше. Второй дороже и требует отвода конденсата, но экономичнее на низкотемпературной системе.

Турбированные и атмосферные

Разница в подаче воздуха и отводе дыма, она разобрана в таблице выше.

Типы котлов отопления по топливу тоже бывают разные: газовые, электрические, твердотопливные, пеллетные. Как совмещать их в одной системе и как подключить к трубам, рассказано в статье как подключить котёл отопления.

Как работает котёл отопления на другом топливе

Устройство котла отопления любого типа сводится к той же паре: источник тепла и теплообменник с водой. В электрокотле горелку заменяют ТЭНы или электродный блок, дымохода и газового клапана нет, остаются насос, бак, датчики давления и температуры. Твердотопливный котёл греет воду в рубашке вокруг топки, мощность регулирует заслонка подачи воздуха, а от перегрева его защищают отдельные узлы обвязки. В газовом всё решает автоматика, поэтому он и самый «самостоятельный» из всех.

Что делают монтажники, а что газовая служба

Знать устройство полезно, но разбирать котёл самому нельзя. Снимать кожух, чистить горелку и менять детали должен сервис, иначе теряется гарантия. Работы с газом делает только газовая служба. На монтажниках отопления водяная часть: подобрать мощность, повесить котёл, собрать обвязку и подготовить его к пуску газовой службой.

Мы ставим котлы Buderus, Viessmann, Vaillant, BAXI, Protherm и Navien. Мощность подбираем по расчёту теплопотерь дома, а не по правилу «1 кВт на 10 м²». По желанию рядом ставим резервный электрокотёл, чтобы дом не остыл при отключении газа. Оборудование покупаем после того, как вы утвердили смету, и по запросу показываем закупочный счёт. Подробнее на странице установки газового котла.

Если выбираете котёл, начните с двух цифр: теплопотери дома и число точек горячей воды. От первой зависит мощность, от второй выбор между двухконтурным и одноконтурным с бойлером.

Источники

• BAXI «Модельный ряд 2020»: устройство, КПД и характеристики котлов ECO Nova, SLIM, SLIM EF, Duo-tec Compact, рекомендации по установке
• Navien Deluxe C Plus Coaxial: инструкция, коды ошибок и схема датчиков
• Vaillant atmoTEC plus, turboTEC plus: руководство по эксплуатации
• АВОК, 2024, № 7: «Параметры, влияющие на эффективность конденсационных котлов»
• АО «Газпром газораспределение Ярославль»
• Постановление Правительства РФ от 13.09.2021 № 1547: Правила подключения газоиспользующего оборудования