В современном технологичном мире степень безопасности любой семьи напрямую зависит от используемого оборудования, будь то автомобиль или газовый отопительный котел для дома. Но если с конструктивными особенностями машины легко ознакомиться, открыв капот, то как быть с котлом? Не разбирать же! Хотя… Почему бы и нет? Но только виртуально!

С чего начать?

Главные составляющие современного котла – теплообменник, горелка и система автоматики. От их конструкции и материалов изготовления напрямую зависят коэффициент полезного действия (КПД) оборудования, срок службы и безопасность. На них и обратим особое внимание, разбирая теплогенератор. В роли подопытного выступит конденсационный газовый FRISQUET Hydromotrix Condensation мощностью 25 кВт.

Основной теплообменник: медь, медь, медь…

Как устроен современный газовый котел

Первым делом снимаем кожух котла, под ним слой теплоизоляции, а дальше – сердце агрегата: цилиндрический медный теплообменник с фитингами и штуцерами для подключений и литой медной камерой сгорания. Всего – 25 килограммов меди.

«Из материалов, применяемых для изготовления теплообменников, у меди наивысшая теплопроводность – 386 Вт/(м·K). Следом идет алюминий – 204 Вт/(м·K). Медь обеспечивает котлу очень высокий КПД, даже в низкотемпературном оборудовании он доходит до 95 %. Кроме того, этот металл коррозионно-стойкий, а значит, медные теплообменники надежны и долговечны. Наши, например, работают без проблем по 20 лет», поясняет Роман Гладких, технический директор компании FRISQUET в России, лидера французского рынка отопительного оборудования.

Если долговечность и надежность теплообменника зависит от материала, из которого агрегат изготовлен, то эффективность работы связана с конструкцией. Последняя отвечает за поддержание КПД устройства, который зависит от того, насколько свободно циркулируют в теплообменнике продукты сгорания газа.

Зачем котлу 19 труб и 17-метровый змеевик

Продолжаем работать с теплообменником. Видна трубчатая конструкция: внутри цилиндра медный змеевик, оплетающий медные же дымогарные трубы диаметром 30 мм. В них вмонтированы турбулизаторы из стали с титаном, замедляющие скорость движения раскаленных газов: таким образом повышается эффективность теплосъема. Подобная конструкция предпочтительнее пластинчатого оребрения. Дело в том, что на деталях теплообменника каждого котла в результате контактов с продуктами сгорания образуется налет.

Как устроен современный газовый котел

Толщина его только за один отопительный сезон достигает 0,5 мм. Для пластинчатого теплообменника это становится фатальным. Расстояние между пластинами, через которые проходят в таких теплообменниках дымовые газы, составляет 1,5–2,5 мм, и полмиллиметра сажи разом уменьшает сечение для прохода продуктов сгорания на 40 %, на такой же процент «роняя» КПД и увеличивая потребление газа. Для трубчатых теплообменников с диаметром каждой трубы до 30 мм налет незаметен – сечение уменьшается на 6 %, продукты сгорания продолжают эффективно отводиться.

Змеевик в котле тоже не лишний – это теплообменник горячей воды, который погружен в первичный. Для горячего водоснабжения используется так называемая технология полунакопления. В рассматриваемом котле объем воды в змеевике составляет 2,2 литра, и она всегда подогрета. Как только домовладелец открывает кран с горячей водой, горелка, которая до этого работала только на отопление, мгновенно включается на полную мощность – и горячая вода производится непрерывно.

Что такое DUOSTEP?

Слева от медного теплообменника смонтирован еще один цилиндр, на этот раз из нержавеющей стали. Внутри – рекуперативный конденсатор из того же материала с молибденовым покрытием. Его поверхность гладкая и гофрированная – такое сочетание текстуры позволяет добиться сильного закручивания проходящих через конденсатор продуктов сгорания, а это, в свою очередь, повышает эффективность работы оборудования. Основной медный теплообменник и рекуперативный конденсатор из нержавеющей стали входят в единую систему.

Как устроен современный газовый котел

«Температура продуктов сгорания, поступающих в медный теплообменник, составляет 1200 °С. Поднимаясь по дымогарным трубам, они охлаждаются более чем на тысячу градусов и приходят в рекуперативный конденсатор с температурой 130 °С. Он “забирает” для полезного использования еще 90 °С. Таким образом система поддерживает КПД котла на уровне 109 %, а отходящие газы имеют на выходе безопасную температуру – 39–40 °С», – рассказывает Роман Гладких

За распределение теплоносителя по контурам отопления и поступление горячей воды отвечают циркуляционный насос и четырехходовой клапан, расположенные на соединительных трубах подачи отопления и обратки. Клапан, который позволяет управлять сразу контуром отопления и ГВС и изменять мощность котла в каждом от 0 до 100 %, входит в заводскую комплектацию.

Самостоятельная и умная горелка

Как устроен современный газовый котел

Под медным теплообменником расположена моноблочная конструкция – модулируемая горелка со встроенной электронной системой, обеспечивающей оптимальное соотношение смеси «воздух/газ». Интересно, что систему не надо настраивать при вводе котла в эксплуатацию, все само автоматически включается и работает.

Моноблочная конструкция горелки – признак надежности, ведь чем меньше деталей, тем ниже вероятность поломки. Модуляцию (изменение мощности в зависимости от потребности в тепле) она производит самостоятельно. Устройство «понимает», с какой мощностью нужно работать, чтобы поддерживать комфортную температуру в доме и бесперебойно подавать горячую воду при минимальном расходе газа.

Отдельно стоит сказать и об эмиссии вредных веществ в атмосферу. Несмотря на то что голубое топливо считается экологичным, котлы, работающие на нем, выбрасывают и оксиды азота, и угарный газ. Европейские нормы жестко регламентируют их возможное количество, ведь избыточное содержание в воздухе NOx провоцирует респираторные заболевания, а угарный газ попросту опасен.

Максимальное количество оксида азота, которое европейский отопительный котел может отправить в атмосферу, ограничивается 250 мг/кВт·ч, монооксида углерода – 0,1 мг/кВт·ч. Эмиссия вредных веществ горелки на разбираемом нами отопительном агрегате следующая: оксида азота – 21,91 мг/кВт·ч (в 11 раз меньше допустимой нормы), угарного газа – 0,0032 мг/кВт·ч (в 30 раз меньше).

Они действительно нужны!

Разбирая котел на более мелкие детали, можно найти массу девайсов. Некоторые владельцы и мастера установки считают их необязательными, но на самом деле современные устройства существенно облегчают жизнь как тем, кто устанавливает отопительное оборудование, так и тем, кто его потом эксплуатирует. Посмотрим, какие есть в нашем подопытном котле.

1. Автоматический термостатический клапан.

Как устроен современный газовый котел

Установлен на трубах, «отвечающих» за горячую воду. Именно это устройство, отрегулированное еще на заводе-производителе, поддерживает температуру горячей воды не выше безопасных 50 °С. То есть даже если маленький ребенок случайно откроет кран, он не ошпарится и не получит травму.

2. DAT, или датчик аномалии тяги.

Как устроен современный газовый котел

Изящная конструкция с перфорацией по кругу, закрепленная гибким шлангом на дымоходе котла. DAT отключит агрегат и сохранит обитателям дома жизнь и здоровье, если будет неисправен дымоход. К сожалению, трагических случаев, связанных с отравлением угарным газом, в России немало. Не далее как весной этого года в Казани семья с двумя детьми попала в больницу из-за неисправного дымохода двухконтурного газового котла.

3. Ионизационный контроль пламени.

Как устроен современный газовый котел

Футуристический девайс с «антеннами», расположенный непосредственно под горелкой. Он работает так: при погасании контролируемого пламени и, как следствие, при прекращении ионизационных процессов устройство мгновенно, за 0,05 секунды, отключает подачу газа в горелку. Если этого не сделать, газ будет поступать и поступать, и через пару часов подвал или кухня наполнятся взрывоопасной смесью.

4. GAS Active-Safe device.

Как устроен современный газовый котел

Деталь, установленная перед газовым блоком горелки, разработана специально для России. Она следит за давлением газа в системе. Как только показатели опускаются ниже 11 мбар, котел переходит в спящий режим. При нормализации давления оборудование «просыпается» самостоятельно, не надо нажимать никакие кнопки. Это особенно важно зимой, когда, например, на новогодних каникулах дома никого нет, а риск замерзания системы отопления в случае отключения котла есть.

Эти и многие другие детали: датчики, программы, обеспечивающие безопасность газового оборудования, устройства для беспроводного управления — устанавливаются на современных европейских котлах в заводской комплектации.

Разобрав на запчасти современный газовый котел, можно сделать вывод: это сложная многофункциональная система, каждая деталь которой важна. От ее бесперебойной работы напрямую зависят безопасность, жизнь и здоровье всех жителей дома.