Co je plynový kotel, princip a vlastnosti provozu plynového topného kotle

Plynový kotel je komplexní samoregulační systém, který přeměňuje energii spálených plynů na užitečné teplo. Pohodlné teplotní podmínky v celém domě závisí na jeho provozu.

Vlastnosti a principy provozu plynových kotlů

• plynový hořák;
• výměníky tepla;
• systém řízení a kontroly.

V závislosti na modelu může mít kotel různé doplňkové vybavení, jako je čerpadlo, ventilátor, expanzní nádoba, pojistný ventil, elektronický řídicí, diagnostický a ochranný systém. Pokud má kotel takové přídavné prvky, lze jej považovat za minikotelnu, která pracuje plně automaticky. Samostatně udržuje teplotu nastavenou programem, řídí všechny vnitřní procesy a v případě nouze uzavře přívod plynu a vypne se.

Princip činnosti kotle

Abyste pochopili, jak plynový kotel funguje, musíte nejen znát jeho strukturu, ale také pochopit, jaké programy a funkce jsou v něm zahrnuty. Při provozu se kotel řídí údaji čidel. Pomocí vestavěné elektroniky určí potřebu teplé vody a spustí činnost plynových regulačních ventilů. Poté se zapne plynový hořák, který ohřívá vodu ve výměníku tepla na určitou teplotu, a oběhové čerpadlo, které ji okamžitě rozvádí do celého topného systému. Poté, co teplota v systému dosáhne nastavené hodnoty, kotel vypne hořák a přejde do pohotovostního režimu. Když teplota v topném systému klesne na určitý bod, kotel opět zapne hořák a cyklus se opakuje.

Všechny jednookruhové kotle pracují podle tohoto schématu v režimu vytápění. Dvouokruhové kotle provádějí přesně stejný cyklus, ale jeho provoz může být přerušen systémem zásobování teplou vodou (TUV). Dvouokruhový kotel má složitější systém přípravy vody, protože plní 2 funkce najednou:

• vytápění prostor;
• zásobování teplou vodou.

Kromě hlavního výměníku má druhý okruh (vysokorychlostní výměník), který je určen pro přípravu teplé vody. Dvouokruhový kotel může pracovat ve 2 režimech:

• léto – pouze příprava teplé vody pro vodovod (TUV);
• zimní (smíšená) – topná voda pro otopnou soustavu a pro zásobování teplou vodou.

Pokud kotel pracuje v zimním režimu, je voda ohřívána v primárním výměníku tepla a pomocí oběhového čerpadla distribuována do topného systému. Při otevření kohoutku teplé vody v bojleru se spustí čidlo průtoku. Vyšle signál do řídicí desky, která přepne třícestný ventil z režimu vytápění do režimu TUV. V důsledku toho horká voda z hlavního výměníku tepla nejde do baterií, ale zůstává v kotli.

Začíná cirkulovat v kruhu, prochází sekundárním výměníkem tepla a ohřívá vodu pro zásobování teplou vodou.

Sekundární výměník tepla je deskový, takže voda se ohřeje téměř okamžitě a my okamžitě dostaneme horkou vodu do kohoutku. To se děje, dokud se kohoutek teplé vody nezavře. Po uzavření vody to čidlo průtoku ohlásí na desku a ta přepne trojcestný ventil do původní polohy a ohřátá voda z primárního výměníku opět vstupuje do topného systému.

Z popisu je zřejmé, že princip činnosti plynového kotle neumožňuje současně provoz vytápění a dodávku teplé vody. Existují však již speciální výměníky tepla, které to umí (bude o nich řeč níže).

Zařízení plynového kotle

Kotle od různých výrobců se mohou lišit designem a uspořádáním prvků, ale všechny mají typické rozložení. Podíváme se na to na příkladu konstrukce dvouokruhového kotle (jako nejsložitějšího).

Má následující hlavní prvky:

• plynový ventil pro přívod paliva do hořáku;
• plynový hořák;
• zapalovací jednotka;
• zapalovací elektroda;
• senzor detekce plamene;
• plynová spalovací komora;
• primární (hlavní) výměník tepla;
• fanoušek;
• snímač tahu výfukových plynů – manostat;
• čidlo teploty vody primárního okruhu;
• nouzové čidlo teploty vody primárního okruhu;
• expanzní nádoba;
• oběhové čerpadlo primárního okruhu;
• filtr topného systému;
• snímač tlaku vody v topném systému;
• ventil přívodu vody do topného systému;
• pojistný ventil topného systému;
• třícestný ventil;
• výměník tepla pro přívod teplé vody (TUV);
• bypass;
• čidlo průtoku TUV;
• filtr TUV;
• vypouštěcí kohout vody;
• elektronická řídicí jednotka (řídicí deska);
• Regulátory teploty pro systémy vytápění a ohřevu vody;
• přepínač provozních režimů (léto, zima).

Jak je patrné z velkého množství různých čidel, polovina zařízení hlídá chod systému a umožňuje bezpečný provoz kotle v automatickém režimu. Kromě toho má kotel standardní armatury pro:

• přívod paliva do plynového ventilu;
• dodávání vody do topného systému;
• vstup vratné vody z topného systému;
• přívod studené vody pro TUV;
• výstup ohřáté teplé vody.

Chcete-li jasněji porozumět provozu kotle, musíte zvážit každou jednotku samostatně a určit její funkce a účel. Okamžitě je třeba si uvědomit, že v kotli nejsou žádné „nadbytečné“ nebo „nedůležité“ součásti a selhání byť jen jedné z nich povede k poruše nebo poruše kotle. Níže podrobně analyzujeme nejdůležitější bloky plynového kotle a jaké prvky jsou v něm zahrnuty.

Plynový hořák a systém odvodu kouře

Hlavním prvkem plynového kotle je hořák. V moderních kotlích je modulovaný, to znamená, že je schopen měnit množství spotřebovaného plynu. Tato funkce snižuje přívod plynu při zapalování a na začátku topného cyklu (ohřívání výměníku probíhá postupně). Poté při přiblížení k nastavené teplotě zvyšuje přívod plynu a udržuje ji. Jak se voda ohřívá a blíží se čas odstávky, dodává se méně plynu. Dochází tak ke snížení spotřeby plynu až o 15 % a snížení počtu cyklů zapnutí a vypnutí, což zvyšuje životnost kotle.

Příprava a dodávka paliva se provádí pomocí plynového ventilu. Během provozu je dodávka paliva regulována pomocí krokového motoru. Jsou řízeny mikroprocesorem na elektronické desce podle programu v ní zabudovaného z výroby. Pomocí standardního ovládacího panelu tak můžete nastavit požadovanou teplotu topného systému a přívodu teplé vody.

Na hořáku je také zapalovací elektroda a senzor detekce plamene. Hořák je umístěn v uzavřené spalovací komoře, která končí výfukovými plyny. Pro nucený odvod kouře je na výstupu instalován ventilátor. Před ventilátorem je umístěno čidlo tahu – monostat, který při nevytahování kouře okamžitě vypne kotel. Manostat se spouští zvláště často při silných mrazech, kdy kondenzát zamrzá ve výfukovém potrubí a je ucpaný výstupní kanál výfukových plynů.

Tepelné výměníky

Výměníky tepla se dělí na dva typy: primární a sekundární. První je instalován nad hořákem, protože se v něm ohřívá voda prvního (topného) okruhu. Jedná se o sadu měděných trubek, ve kterých pomocí průtokového čerpadla cirkuluje voda. Pro zvětšení užitné plochy a rychlý ohřev vody jsou na trubky nalisovány měděné pláty (žebra).

Pro ohřev teplé vody je potřeba sekundární výměník tepla. Má charakteristické vlastnosti, které umožňují okamžitý ohřev vody. Výměník tepla vypadá jako soustava desek, mezi kterými odděleně cirkuluje voda primárního a sekundárního okruhu. Když se otevře kohout teplé vody, voda v primárním okruhu nejde do topného systému, ale je přesměrována do sekundárního výměníku tepla. Místo ohřevu baterií se tedy ohřívá voda v okruhu TUV. Zvláštností dvouokruhového kotle je, že vytápění a ohřev teplé vody nelze provádět současně. Doma je to prakticky nepostřehnutelné, protože spotřeba teplé vody je ve srovnání s provozem topného systému zanedbatelná.

Když je denní spotřeba vody vysoká a konkuruje topnému systému, používá se dvouokruhový kotel s bitermickým výměníkem tepla. Vyznačují se tím, že mají pouze jeden výměník tepla, který je umístěn nad hořákem. Jeho konstrukce je trochu složitější a uvnitř trubek hlavního okruhu jsou elektronky okruhu TUV. Ukazuje se, že hořák ohřívá pouze jeden výměník tepla, který současně obsahuje vodu z topného systému a přívod teplé vody (proto se nazývá bitermální).

systém TUV

Hlavním rozdílem mezi dvouokruhovými kotli je systém zásobování teplou vodou (TUV). To vám umožní získat horkou vodu téměř okamžitě. K tomuto účelu má kotel sekundární okruh TUV, který se skládá z deskového výměníku, čidla průtoku vody a třícestného ventilu. Hlavním snímačem, který řídí proces spouštění sekundárního okruhu, je snímač průtoku. Po otevření kohoutku vyšle povel do řídící desky a ta zase do třícestného ventilu, který uzavře přívod vody do topného systému a nasměruje ji do teplovodního deskového výměníku. Výsledkem je, že horká voda, která se ohřívá v hlavním výměníku tepla, začne pomocí čerpadla cirkulovat „malým“ kruhem uvnitř kotle, prochází výměníkem tepla TUV a ohřívá vodu v něm.

Bypass

Spojuje dopředné a zpětné potrubí hlavního okruhu. Na obtoku je instalován nastavitelný obtokový ventil, který se otevře při vzniku kritického tlaku a část vody proudí z přímého potrubí do vratného potrubí. Ventil zajišťuje, že při zapnutí čerpadla nedochází k hydraulickým rázům a omezuje maximální rychlost cirkulace vody v topném systému.

Expanzní nádoba

Při zahřátí začne voda v topném systému expandovat a jsou instalovány expanzní nádoby, které kompenzují přetlak. Mají je všechny kotle bez výjimky, ale mohou se lišit tvarem a velikostí (v závislosti na výkonu kotle).

Expanzní nádoba se skládá ze 3 částí:

• prostor pro vodu otopného systému;
• membrána;
• prostor napumpovaný dusíkem.

Při provozu topného systému zásobník neutralizuje změny tlaku vlivem membrány, takže tlak zůstává během provozu kotle nezměněn.

Řídicí deska a senzory

Bez ohledu na zařízení plynového kotle musí mít ovládací desku (jednotku). Umožňuje nastavit požadované režimy kotle, monitoruje a analyzuje informace ze senzorů a automaticky řídí všechny procesy v systému. Na samotné desce nejsou žádné úpravy ani nastavení, všechna nastavení jsou provedena z výroby. Jediné, co může uživatel změnit, je připojení externího teplotního čidla. Pokud není čidlo, řídící systém se řídí teplotou vody v systému a po ochlazení spustí kotel.

Pokud připojíte čidlo, řídicí systém kotle začne navigovat podle něj. Pro připojení externího teploměru se odstraní propojka na desce a místo toho se připojí vodiče ovládacího zařízení. Existují jednoduchá membránová čidla, která pouze nastavují maximální a minimální pokojovou teplotu. Existují i ​​složitější elektronické senzory, ve kterých můžete indikovat nejen teplotu, ale i čas zapnutí a vypnutí kotle. Například kotel nebude fungovat, když jste v práci, ale zapne se hodinu před vaším návratem.

Normální provoz kotle a jeho spolehlivost závisí na mnoha senzorech a řídicích systémech, jako jsou:

• snímač tlaku plynu v systému;
• senzor detekce plamene;
• snímač tahu výfukových plynů;
• čidlo teploty vody primárního okruhu;
• nouzové čidlo teploty vody primárního okruhu;
• snímač tlaku vody v topném systému;
• pojistný ventil topného systému;
• čidlo průtoku TUV.

Díky nim může kotel pracovat samostatně po celou sezónu bez zastavení a poruch.

Uzamykací systém kotle

Bohužel při provozu vznikají problémy, které se netýkají samotného kotle, ale vznikají vlivem vnějších faktorů. Pokud je například v domě vypnutý plyn, kotel to okamžitě zjistí a vypne se. Budete jej muset restartovat ručně spuštěním speciálních příkazů.

Dojde-li v provozu kotle k chybám nebo haváriím, kotel okamžitě přestane pracovat a vydá předem připravený signál. U modelů s elektronickým monitorem se chybový kód zobrazí ve formě sady čísel nebo písmen. U zařízení s analogovým (mechanickým) ovládáním je chyba indikována blikajícími indikátory.

Pas každého kotle obsahuje tabulku s chybovými kódy, jejich výklad a návod, jak nouzový stav resetovat (odstranit). Takové tabulky lze snadno najít na internetu, zejména proto, že chybové kódy pro téměř všechny kotle jsou stejné.