Princip činnosti dvouokruhového plynového kotle pro vytápění a specifika jeho připojení

Všechny otázky organizace autonomního vytápění a přípravy teplé vody jsou řešeny pořízením jednoho kotle, který je schopen obsloužit oba systémy. Bez znalosti principu činnosti dvouokruhového plynového kotle pro vytápění by bylo nelogické nejen provést nákup, ale také provozovat zařízení. Souhlasíte?

Probereme schéma činnosti topného zařízení, prozkoumáme všechny jeho slabé i silné stránky. Pokud pochopíte základ činnosti zařízení, můžete bez obtíží využívat všechny jeho výhody. A v případě potřeby bude možné včas odhalit poruchy v provozu, pochopit a odstranit příčiny jejich vzniku.

Zařízení kotle pro obsluhu dvou okruhů

Dvouokruhový plynový generátor tepla se liší od jednookruhového protějšku tím, že místo jednoho výměníku tepla má dva, které se v technické terminologii označují jako primární a sekundární.

První, tedy primární výměník tepla, je umístěn přímo v oblasti hoření plamene. Jeho úkolem je ohřívat teplonosné médium pro fungování topné sítě. Sekundární výměník tepla zodpovídá za činnost TUV.

Stabilní provoz topného zařízení je možný při sladěné činnosti všech jeho součástí. Informace o hlavních funkčních uzlech pomůže pochopit princip činnosti zařízení.

Do konstrukce každého dvouokruhového agregátu patří následující standardní prvky:

• Spalovací komora s hořákem;
• Výměníky tepla;
• Zařízení pro řízení a ochranu zařízení.

Abychom porozuměli zvláštnostem zařízení plynových kotlů dvouokruhového typu, zastavíme se podrobně u každého z jeho konstrukčních prvků.

Druhy plynových hořáků pro dvouokruhové kotle

Hořák plynového kotle zodpovídá za získání dostatečného množství tepla potřebného pro fungování vytápění a okruhu dodávky teplé vody. Tepelná energie se získává spalováním paliva. Hořák je umístěn ve spalovací komoře, do které je kromě plynu vháněn vzduch. Ten je potřebný pro proces hoření.

V závislosti na provozních režimech lze hořáky klasifikovat podle následujících druhů:

• Jednoúrovňový hořák. Agregát s tímto hořákem může pracovat pouze ve dvou režimech – «Stop» a «Start». Takové kotle jsou i přes nízkou účinnost a sníženou životnost oblíbené díky jednoduché konstrukci a nízké ceně.
• Dvouúrovňový hořák. Otopné zařízení s takovým hořákem může pracovat na plný a poloviční výkon. Jeho výhody jsou patrné v teplém období, kdy pro ohřev ne příliš studené vody není nutné provozovat zařízení na plný výkon.
• Modulovaný hořák. Chytrý systém kotle s tímto hořákem umožňuje nastavení a regulaci výkonu. Takový kotel se vyznačuje dlouhou životností a úsporností, ale zároveň je o řád dražší než agregáty s jednoúrovňovými a dvouúrovňovými hořáky.

Hořáky se dělí na konstrukce otevřeného a uzavřeného typu. U otevřeného hořáku vzduch potřebný pro spalování paliva přichází přímo z místnosti, kde je kotel umístěn. Pro odvod spalin je nutný komín, který musí zajistit dostatečný přirozený tah.

Atmosférické otopné agregáty se obvykle vybavují běžnou kovovou trubkou, turbínované – koaxiálním komínem. V závislosti na technických podmínkách místnosti se kouřovod instaluje svisle nebo pod úhlem. Úhlové varianty se vyvádějí stěnou ven nebo se připojují k veřejné odtahové šachtě.

Plynový hořák je hlavním prvkem dvouokruhového plynového kotle, zodpovídá za spalování paliva a získávání tepelné energie v potřebném množství

Turbínové kotle jsou vybaveny uzavřenými spalovacími komorami, do kterých vzduch nemůže samovolně vstupovat. Jsou bezpečnější a spolehlivější v provozu, ale dražší a složitější. Kotle s uzavřenými hořáky potřebují kromě odvodu kouře také kanál, kterým je do komory přiváděn kyslík potřebný pro spalování.

Proto se turbínové kotle vybavují koaxiálními trubkami, protože kromě odvodu kouře také nasávají zvenčí čerstvý vzduch. Někdy se pro normální provoz k uzavřené spalovací komoře připojují dva koaxiální komíny. Navíc je celá konstrukce doplněna trubkou pro přívod vzduchu.

Všechny podobné modely kotlů jsou vybaveny ventilátory zajišťujícími pohyb kouře, víceúrovňovými ochrannými systémy a automatizací. Pro provoz uvedených zařízení a systémů je potřebná elektrická energie. Jejich nevýhodou je závislost na elektřině, která zvyšuje provozní náklady.

Různé typy výměníků tepla plynových agregátů

Jestliže se pomocí hořáku provádí spalování paliva za účelem získání tepla, pak výměník tepla zajišťuje získání tohoto tepla pro další předání vodě. Jak již bylo zmíněno, v konstrukci dvouokruhového kotle jsou přítomny primární a sekundární výměník tepla.

Primární výměník tepla je umístěn přímo nad hořákem a představuje žebrovou trubku ohnutou do tvaru hada. Působením plamene se voda ve výměníku ohřívá a pohybuje se přes třícestný ventil dále do rozvodu topného systému.

Sekundární výměník tepla představuje systém vlnitých desek, které jsou sestaveny do jednoho bloku se dvěma páry otvorů. Každému páru otvorů jsou přiřazeny vlastní funkce.

Jedním z párů protéká voda z vodovodu, druhým se pohybuje teplonosná látka, která vstupuje do topného okruhu. Tento systém deskového a trubkového výměníku se nazývá zdvojený.

Primární a sekundární výměník tepla jsou spojeny do jednoho systému, jejichž správnou činnost zajišťuje speciální třícestný ventil.

Existují topná zařízení, ve kterých se místo zdvojeného systému používá bitermický výměník tepla složité konfigurace. Tento výměník tepla je vyroben z mědi, představuje dvojici trubek, umístěných jedna v druhé. Vnější trubkou se pohybuje teplonosná látka, vnitřní pak voda pro zajištění provozu TUV.

Bitermický výměník tepla ohřívače teplonosné látky a vody se vyznačuje složitou konfigurací, kdy je trubka jednoho okruhu umístěna do trubky druhého okruhu.

Kotle s bitermickým výměníkem tepla jsou složitější na provoz, protože oba výměníky tepla jsou tvořeny jedním blokem, což ztěžuje jeho čištění od vodního kamene. Přesto jsou tato topná zařízení žádaná, protože se vyznačují malými rozměry a vysokou rychlostí ohřevu vody.

Automatika nebo řídicí jednotka kotle

Automatika kotle zajišťuje bezpečný a stabilní provoz. Kontroluje teplotu vody v komponentech TUV, udržuje teplotu teplonosné látky v topných okruzích. Automatika plynového kotle nedovolí provoz topného zařízení v případě nebezpečných situací.

Zařízení přeruší provoz nebo se nespustí v těchto případech:

• Snížený tlak v plynovém systému;
• Nedostatek tahu;
• Nedostatek nebo kritické přehřátí teplonosné látky.

Řídicí jednotka, která kontroluje činnost ochranných zařízení a automatizaci procesu, je tvořena souborem přepínačů, mikročipů nebo jejich kombinací. Kromě zajištění bezpečnosti a kontroly teplotního režimu dohlíží na činnost oběhového čerpadla a ventilátoru.

Moderní plynové kotle se vyznačují přítomností inteligentního řízení, v jehož softwaru jsou k dispozici různé provozní režimy.

Princip činnosti a specifika

Mnoho majitelů plynových zařízení ani nepřemýšlí o tom, jak vlastně funguje plynový kotel dvouokruhového typu. Mylně se domnívají, že ohřev vody a topného okruhu probíhá současně. Ve skutečnosti to tak růžově nevypadá.

Dvouokruhový plynový kotel nemůže současně pracovat ve dvou režimech, zajišťujících provoz systémů vytápění a ohřevu teplé vody (TUV). To potvrzuje i přítomnost třícestného ventilu v jeho provedení.

V normálním režimu kotel trvale pracuje pouze pro ohřev teplonosné látky, která cirkuluje v systému. Frekvence zapínání a intenzita hoření plamene jsou řízeny teplotním čidlem. Současně s hořákem je spouštěno i oběhové čerpadlo, pokud činnost otopné soustavy není založena na přirozené cirkulaci teplonosné látky.

Prostor ve spodní části nástěnného kotle je určen pro přívod plynu, připojení studené vody, jakož i odvody systému TUV a otopného okruhu.

V podstatě, když teplota teplonosné látky dosáhne nastavené hodnoty, čidlo vysílá signál ke snížení činnosti hořáku. Dokud teplota neklesne na nastavenou hodnotu, kotel zůstává v pasivním režimu. Poté opět přichází příkaz z čidla automatice k aktivaci ventilu přívodu paliva.

Schéma činnosti dvouokruhového kotle

Přítomnost systému TUV mírně komplikuje schéma činnosti plynového kotle dvouokruhového typu. Ohřátý hořákem teplonosná látka, pohybující se přes tepelný výměník, zajišťuje ohřev deskového výměníku, kterým protéká voda z vodovodního řádu.

Konstrukční schéma dvouokruhového plynového kotle s bitermickým a dvěma běžnými tepelnými výměníky. V prvním případě není nutné použití dvou tepelných výměníků.

Současné použití dvouokruhového modelu v režimu vytápění a ohřevu teplé vody není možné. Při aktivaci kohoutku teplé vody díky třícestnému termostatickému ventilu se zastaví cirkulace teplonosné látky v otopných okruzích. Kotel přechází do režimu pohybu vody okruhem s deskovým výměníkem, kterým se ohřívá voda pro domácí potřeby.

Při výrazné spotřebě teplé vody po delší dobu může být ochromen provoz kotle zaměřeného na vytápění. Problém lze vyřešit dvěma způsoby – zajistit instalaci výkonnějšího topného zařízení nebo zahrnout do schématu uspořádání nepřímotopný zásobník.

Při aktivním používání systému TUV je možná instalace dvouokruhového kotle s vestavěným zásobníkem. V tomto případě se mírně zvyšuje spotřeba paliva díky tomu, že v pauze mezi cykly činnosti otopné soustavy se energie hořáku využívá k udržování teploty vody v přídavném plynovém ohřívači vody.

Určitá zásoba teplé vody ve vestavěném bojleru umožňuje používat systém TUV bez odpojení topného okruhu. Výsledkem je, že oba systémy pracují střídavě, přičemž nedochází k přehřívání kapaliny a prodlužuje se životnost výměníku tepla.

Kotel s vestavěným standardním bojlerem nejen zajišťuje dostatečný záložní objem teplé vody, ale také pomáhá vyhnout se dlouhodobému odstavení topného okruhu.

Vestavěný standardní bojler umožňuje kdykoli získat teplou vodu požadované teploty, jejíž zásoba je zajišťována automaticky. Zatímco průtokový systém TUV potřebuje několik minut na ohřev vody na požadovanou teplotu.

Typy provedení plynových kotlů na dva okruhy

Vlastnosti provozu plynového zařízení jsou do značné míry určeny variantou provedení topného spotřebiče. Moderní kotle jsou vyráběny ve dvou formátech – stojací a nástěnné.

Při výběru varianty provedení je třeba se řídit velikostí vytápěné plochy, aktivitou používání systému TUV. Je třeba si uvědomit, že nástěnné kotle jsou kompaktnější, ale mají mnohem nižší výkon.

Nástěnný plynový kotel dvouokruhového typu se vyznačuje kompaktními rozměry a moderním designem, ale je účinný pouze při vytápění místností s malou plochou při mírné spotřebě teplé vody.

Výběr nástěnného dvouokruhového kotle může být opodstatněný, pokud vytápěná plocha nepřesahuje 200 m² a celkový výkon systému TUV není vyšší než 14 l/min.

Malé rozměry nástěnného kotle se sice zdají být výhodou, ale ve skutečnosti skrývají mnoho nevýhod. Kompaktnosti je dosaženo použitím tenčích trubek výměníku tepla. Kromě toho, že mají kratší životnost, existuje možnost jejich ucpání.

Ve stojacích zařízeních se používají masivnější a spolehlivější litinové výměníky tepla. To nejen zvyšuje míru spolehlivosti provozu topného spotřebiče, ale také prodlužuje jeho životnost.

Výhody a nevýhody dvouokruhových zařízení

Výhody dvouokruhového topného agregátu spočívají v následujícím:

• Ekonomická spotřeba paliva. Srovnávacím směrem je použití dvouokruhového kotle nebo jednookruhového s bojlerem nepřímého ohřevu.
• Kompaktní rozměry. Převážná část dvouokruhových kotlů je zastoupena nástěnnými topnými spotřebiči. Lze je snadno umístit jak v technických místnostech, tak v malé kuchyni.
• Univerzálnost. Není nutné kupovat další zařízení a řešit otázky jeho kompatibility s kotlem.

V jednom agregátu jsou již úspěšně spojeny do jediného automatizovaného systému průtokový ohřívač vody, topný spotřebič a oběhové čerpadlo.

Je zřejmé, že kromě výhod jsou zde i určité nevýhody:

• Nemožnost současného provozu topení a okruhu TUV. V důsledku toho může značná spotřeba teplé vody způsobit pokles teploty v domě.
• Omezení výkonu nástěnných modelů. Kompaktní nástěnné kotle kvůli minimálním rozměrům hořáku nejsou schopny zajistit požadovaný teplotní režim při maximálním tlaku. Podobný nedostatek se vyskytuje při vzdáleném umístění odběrných míst vody.
• Citlivost na kvalitu vody. Sekundární deskový výměník tepla je náročný na kvalitu spotřebované vody. Přítomnost nečistot vede k použití prostředků na snížení tvrdosti vody a k provádění čištění topného média.

Dalším kritériem hodnocení dvouokruhového kotle je jeho cena. Cena dvouokruhového kotle je vyšší než cena jednokruhového kotle.

Pokud však vezmeme v úvahu přítomnost systému TUV a možnosti řešení v případě instalace jednokruhového kotle, pak při zahrnutí nepřímo ohřívaného bojleru do sestavy bude cena dvouokruhového kotle nižší.

Závěry a užitečné video k tématu

S konstrukčními součástmi a principem činnosti plynového topného zařízení seznámí následující video:

Zapojení dvouokruhového plynového kotle představí autor videa:

Podrobné seznámení s vlastnostmi a principem činnosti dvouokruhových plynových agregátů umožňuje určit výhody jejich provozu. Pořízení těchto ohřívačů pomůže ušetřit na nákupu dalšího zařízení potřebného pro organizaci systému TUV.

Při poruše jednoho z okruhů je možný provoz druhého a výměna okruhu bude vždy levnější než oprava samostatného topného zařízení. Dvouokruhový kotel lze použít i v teplém období, kdy je provozován pouze v režimu ohřevu vody pro domácí potřebu, v čemž spočívá pohodlí a úspornost ve srovnání s nákupem samostatných jednotek.

Povězte o tom, jak jste vybírali dvouokruhový plynový kotel pro vybavení vlastního domu/bytu/chaty. Co bylo pro Vás rozhodujícím kritériem při výběru? Podělte se prosím o užitečné informace k tématu, fotografie v níže uvedeném bloku a ptejte se.