ABLOY-FIRE.RU - Надежная автоматика для противопожарных дверей

Abloy
Главная
Продукция
Решения для одностворчатых дверей
Решения для двустворчатых дверей
Где купить


Новости

21.05.07 - Итоги семинара "Системы автоматического закрывания противопожарных дверей Abloy"

10.05.07 - Первый в России семинар: "Системы автоматического закрывания противопожарных дверей Abloy"

30.04.07 - Открыт новый сайт "Надежная автоматика для противопожарных дверей Abloy"

Принцип работы двухконтурных газовых котлов


Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла

Здесь вы узнаете:

Двухконтурные отопительные котлы получили большое распространение за счет удобства и компактности. Они согревают дома и одновременно служат источниками горячего водоснабжения. То есть, необходимость покупать отдельный водонагреватель и отдельный отопительный прибор полностью отпадает. Каков принцип работы двухконтурного газового котла и из каких частей состоит это устройство? Об этом мы расскажем в нашем обзоре.

Устройство двухконтурного газового котла

Для того чтобы понять принцип работы газового двухконтурного котла, необходимо разобраться в его устройстве. Он состоит из множества отдельных модулей, которые нагревают теплоноситель в отопительном контуре и выполняют переключение на контур ГВС. Слаженная работа всех составляющих позволяет рассчитывать на беспроблемную эксплуатацию оборудования. Зная устройство двухконтурного котла, можно разобраться и в его принципе действия.

Мы не будем рассматривать устройство двухконтурных котлов с точностью до винтика, так как нам достаточно разобраться в назначении основных узлов. Внутри котла мы найдем:

Устройство моделей с двумя контурами: отопительным и контуром ГВС.

  • Горелку, располагающуюся в открытой или закрытой камере сгорания – это сердце любого отопительного котла. Она нагревает теплоноситель и генерирует тепло для работы контура ГВС. Для обеспечения точной поддержки заданной температуры она наделяется системой электронной модуляции пламени;
  • Камеру сгорания – в ней располагается вышеуказанная горелка. Она может быть открытой или закрытой. В закрытой камере сгорания (а точнее, над ней) мы найдем вентилятор, отвечающей за нагнетание воздуха и за удаление продуктов сгорания. Именно он и является источником тихого шума при включении котла;
  • Циркуляционный насос – обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя по отопительной системе и при работе контура ГВС. В отличие от вентилятора камеры сгорания, насос не является источником шума и работает максимально бесшумно;
  • Трехходовой клапан – именно эта штука отвечает за переключение системы в режим генерации горячей воды;
  • Основной теплообменник – в устройстве двухконтурного настенного газового котла он располагается над горелкой, в камере сгорания. Здесь происходит нагрев теплоносителя, используемого в контуре отопления или в контуре ГВС для нагрева воды;
  • Вторичный теплообменник – именно в нем происходит подготовка горячей воды;
  • Автоматику – она контролирует параметры работы техники, проверяет температуру теплоносителя и горячей воды, управляет модуляцией, включает и отключает различные узлы, контролирует наличие пламени, фиксирует ошибки и выполняет прочие полезные функции.

В нижней части корпусов располагаются патрубки для подключения отопительной системы, труб с холодной водой, труб с горячей водой и с газом.

Можно заметить, что устройство газовой колонки отличается только отсутствием контура отопления.

Мы выяснили устройство двухконтурного настенного газового котла – оно кажется немного сложным, но если разобраться в назначении тех или иных узлов, то сложности исчезнут. Здесь мы можем отметить схожесть с газовым проточным водонагревателем, от которого здесь осталась горелка с теплообменником. Все остальное взято от настенных одноконтурных котлов. Несомненным плюсом является наличие встроенной обвязки – это расширительный бачок, циркуляционный насос и группа безопасности.

Разбирая принцип работы и устройство газового двухконтурного котла, следует отметить тот факт, что вода из контура ГВС никогда не смешивается с теплоносителем. В отопительную систему теплоноситель заливается через отдельную трубу, подключенную к отоплению. Горячая вода подготавливается за счет части теплоносителя, циркулирующего через вторичный теплообменник. Впрочем, об этом мы расскажем чуточку позже.

Принцип работы двухконтурного газового котла

Теперь мы приступим к разбору принципа работа газового двухконтурного котла. Назначение отдельных узлов и модулей мы выяснили, теперь эти знания помогут нам понять, как работает все это оборудование. Рассматривать принцип работы будем в двух режимах:

  • В режиме обогрева;
  • В режиме генерации горячей воды.

В режиме обогрева котел обеспечивает ваш дом теплом.

Сразу отметим тот факт, что работа в двух режимах сразу невозможна – для этого в двухконтурных котлах предусмотрен трехходовой клапан, направляющий часть теплоносителя в контур ГВС. Давайте рассмотрим принцип работы при обогреве, а потом узнаем, как работает техника в режиме горячего водоснабжения.

В режиме обогрева двухконтурный котел работает так же, как и самый обычный проточный нагреватель. При первом включении горелка работает довольно долго, поднимая температуру в контуре отопления до заданной отметки. Как только будет достигнут необходимый температурный режим, подача газа отключится. Если в доме установлен датчик температуры воздуха, то автоматика будет учитывать его показания.

На работу газовой горелки в двухконтурных котлах может влиять и погодозависимая автоматика, контролирующая температуру уличного воздуха.

Тепло от работающей горелки нагревает теплоноситель, который гоняется по отопительной системе в принудительном режиме. Трехходовой клапан находится в таком положении, чтобы обеспечить нормальное прохождение воды через основной теплообменник. Продукты сгорания удаляются двумя способами – самостоятельно или с помощью специального вентилятора, располагающегося в верхней части двухконтурного котла. Система ГВС при этом находится в отключенном состоянии.

Работа в режиме подачи горячей воды

Что касается контура горячего водоснабжения, то он запускается в тот момент, когда мы поворачиваем ручку водопроводного крана. Появившийся ток воды приводит к срабатыванию трехходового клапана, который отключает отопительную систему. Одновременно с этим происходит розжиг газовой горелки (если на тот момент она была отключена). Спустя несколько секунд из крана начинает течь горячая вода.

При переходе в режим подачи горячей воды, контур отопления полностью отключается.

Давайте разберем принцип работы контура ГВС. Как мы уже говорили, его включение приводит к отключению работы отопления – здесь может работать только что-то одно, или ГВС или отопительная система. Управляет всем этим трехходовой клапан. Он направляет часть горячего теплоносителя во вторичный теплообменник – обратите внимание, что никакого пламени на вторичке нет. Под действием теплоносителя теплообменник начинает греть протекающую через него воду.

Схема несколько сложноватая, так как здесь задействуется малый круг циркуляции теплоносителя. Подобный принцип работы нельзя назвать самым оптимальным, зато двухконтурные газовые котлы с раздельными теплообменниками могут похвастаться нормальной ремонтопригодностью. Каковы особенности котлов с комбинированными теплообменниками?

  • Более простая конструкция;
  • Высока вероятность образования накипи;
  • Более высокий КПД у ГВС.

Как мы видим, недостатки плотно переплетаются с достоинствами, но раздельные теплообменники ценятся больше. Конструкция несколько усложняется, зато здесь отсутствует накипь. Обратите внимание, что в момент работы ГВС протекание теплоносителя по отопительному контуру останавливается. То есть, его длительная работа способна нарушить тепловой баланс в помещениях.

Как только мы закрываем кран, происходит срабатывание трехходового клапана, и двухконтурный котел переходит в режим ожидания (или сразу же включается подогрев чуть остывшего теплоносителя). В таком режиме оборудование будет находиться до тех пор, пока мы снова не откроем кран. Производительность некоторых моделей достигает до 15-17 л/мин, что зависит от мощности используемых котлов.

Разобравшись с принципом работы газового двухконтурного котла, вы сможете понять назначение отдельных узлов и даже сможете самостоятельно разобраться в вопросах ремонта. На первый взгляд, устройство кажется очень сложным, а плотная внутренняя компоновка вызывает уважение – все-таки разработчикам удалось создать почти идеальное отопительное оборудование. Двухконтурные котлы, таких фирм как Vaillant, активно используются для обогрева зданий различного назначения и для генерации горячей воды, заменяя собой сразу два прибора. А их компактность позволяет сэкономить место и избавиться от необходимости приобретения напольного котла.

Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла отопления

Все вопросы организации автономного теплоснабжения и подготовки горячей воды решаются приобретением одного котла, способного обслужить обе системы. Не зная принцип работы двухконтурного газового котла отопления, было бы нелогичного не только совершать покупку, но и эксплуатировать агрегат. Согласны?

Мы расскажем о схеме работы отопительного прибора, рассмотрим все его слабые и сильные стороны. Понимая основу действия оборудования, можно без труда пользоваться всеми его преимуществами. А в случае необходимости получится вовремя выявить сбои в работе, понять и устранить причины их происхождения.

Содержание статьи:

Устройство котла для обслуживания двух контуров

Двухконтурный газовый генератор тепла отличается от одноконтурного аналога тем, что вместо одного теплообменника, имеет два, именуют их в технической терминологии первичным и вторичным.

Первый, т.е. первичный теплообменник, расположен непосредственно в зоне горения пламени. Его задача заключается в нагреве теплоносителя для функционирования отопительной сети. Вторичный теплообменник отвечает за работу ГВС.

Стабильная работа отопительного прибора возможна при слаженной работе всех его составляющих. Информация об основных функциональных узлах поможет понять принцип работы оборудования

В конструкцию любого двухконтурного агрегата входят следующие стандартные элементы:

  • Камера сгорания с горелочным блоком;
  • Теплообменники;
  • Устройства управления и защиты оборудования.

Чтобы разобраться в особенностях устройства газовых котлов двухконтурной разновидности, остановимся подробно на каждом из его конструктивных элементов.

Виды газовых горелок для двухконтурных котлов

Горелка газового котла отвечает за получение достаточного объема тепла, необходимого для функционирования отопления и контура поставки горячей воды. Тепловая энергия получается за счет сжигания топлива. Помещают горелку в камеру сгорания, в которую кроме газа нагнетается воздух. Он нужен для процесса горения.

В зависимости от рабочих режимов горелки можно классифицировать по следующим видам:

  • Одноуровневая горелка. Агрегат с подобной горелкой может работать всего в двух режимах – «Стоп» и «Пуск». Подобные котлы, несмотря на низкую экономичность и сниженный ресурс эксплуатации пользуются популярностью благодаря простоте конструкции и невысокой стоимости.
  • Двухуровневая горелка. Отопительный прибор с такой горелкой может работать на полной и половинной мощности. Его преимущества ощутимы в теплое время года, когда для подогрева не слишком холодной воды нет необходимости эксплуатировать прибор на полной мощности.
  • Модулируемая горелка. Умная система котла с подобной горелкой позволяет производить настройку и регулировку мощности. Такой котел характеризуется высоким сроком службы и экономичностью, но при этом и стоит на порядок выше агрегатов с одноуровневыми и двухуровневыми горелками.

Горелки делятся на конструкции открытого и закрытого типа. При открытом виде горелки воздух, необходимый для сжигания топлива, поступает непосредственно из помещения, в котором находится котел. Для отведения продуктов сгорания необходим дымоход, который должен обеспечивать достаточную естественную тягу.

Атмосферные отопительные агрегаты оборудуют, как правило, обычной , турбинированные – коаксиальным дымоходом. В зависимости от технических условий помещения дымовой канал ставят вертикально или сооружают под углом. Угловые варианты выводят через стену на улицу или подключают к общественной дымоотводной шахте.

Газовая горелка является основным элементом двухконтурного газового котла, она отвечает за сжигание топлива и получение тепловой энергии в необходимом количестве

Турбинированные котлы оборудованы закрытыми камерами сгорания, в которые воздух не может поступать самопроизвольно. Они безопасней и надежней в эксплуатации, но дороже и сложнее в работе. Котлам с закрытыми горелками кроме дымоотвода нужен канал, по которому в камеру подается требующийся для горения кислород.

Потому и оборудуют турбинированные котлы , ведь помимо вывода дыма они еще и втягивают с улицы свежий воздушный поток. Бывает, что для нормальной работы к закрытой камере сгорания подсоединяют два коаксиальных дымохода. Вдобавок всю конструкцию дополняют трубой для подачи воздуха.

Все подобные модели котлов оборудованы вентиляторами, обеспечивающими движение дыма, многоуровневыми системами защиты, автоматикой. Для работы перечисленных приборов и систем нужна электроэнергия. Их минусом считается энергозависимость, увеличивающая эксплуатационные расходы.

Разновидности теплообменников газовых агрегатов

Если с помощью горелки производится сжигание топлива с целью получения тепла, то теплообменник обеспечивает получение этого тепла для дальнейшей передачи воде. Как уже упоминалось, в конструкции двухконтурника присутствуют первичный и вторичный теплообменники.

Первичный теплообменник располагается непосредственно над горелкой и представляет собой оребренную трубку, изогнутую в виде змейки. Под действием пламени вода в теплообменнике нагревается и движется через трехходовой клапан далее в разводку .

Вторичный теплообменник собой представляет систему волнистых пластин, которые собраны в единый блок с двумя парами отверстий. Каждой паре отверстий отведены свои функции.

Через одну из пар протекает вода из водопровода, а через вторую движется теплоноситель, поступающий в отопительный контур. Подобная система из пластинчатого и трубчатого теплообменников именуется сдвоенной.

Первичный и вторичный теплообменник объединены в одну систему, правильность работы которых обеспечивает специальных трехходовой клапан

Существуют отопительные приборы, в которых вместо сдвоенной системы используется битермический теплообменник сложной конфигурации. Такой теплообменник изготавливают из меди, он представляет собой пару трубок, расположенных одна в другой. По внешней трубке движется теплоноситель, а по внутренней – вода для обеспечения работы ГВС.

Битермический теплообменник нагревателя теплоносителя и воды отличается сложной конфигурацией, когда трубка одного контура помещается в трубку другого контура

Котлы с битермическим теплообменником более сложны в эксплуатации, так как оба теплообменника представлены единым блоком, что затрудняет его очистку от накипи. Но такие отопительные приборы пользуются спросом, так как отличаются малыми габаритными размерами и высокой скоростью нагрева воды.

Автоматика или блок управления котла

Автоматика котла отвечает за безопасную и стабильную работу. Она осуществляет контроль температуры воды в компонентах ГВС, поддерживает температуру теплоносителя в линиях теплоснабжения. не допускает работу отопительного прибора в случае опасных ситуаций.

Агрегат прерывает работу или не включается в таких случаях:

  • Сниженное давление в газовой системе;
  • Отсутствие тяги;
  • Отсутствие или критический перегрев теплоносителя.

Блок управления, контролирующий работу устройств защиты и автоматизации процесса, представлен набором переключателей, микросхем или их комбинацией. Помимо обеспечения безопасности и контроля температурного режима он следит за работой циркуляционного насоса и вентилятора.

Современные газовые котлы отличаются наличием интеллектуального управления, в программном обеспечении которых присутствуют различные режимы эксплуатации.

Принцип работы и специфика

Многие владельцы газового оборудования даже не задумываются о том, как реально работает газовый котел двухконтурного типа. Они ошибочно полагают, что нагрев воды и отопительного контура происходит одновременно. На самом деле все выглядит не так радужно.

Двухконтурный газовый котел не может одновременно работать в двух режимах, обеспечивая работу систем отопления и ГВС. Это и подтверждается наличием в его устройстве трехходового клапана

В нормальном режиме котел постоянно работает лишь для нагрева теплоносителя, циркулирующего в системе. При этом частота включения и интенсивность горения пламени контролируются датчиком температуры. Одновременно с горелкой производится и запуск , если действие отопительной системы не основано на естественной циркуляции теплоносителя.

Пространство в нижней части настенного котла предназначено для подводки газа, подключения холодной воды, а также отводов системы ГВС и отопительного контура

По сути, когда температура теплоносителя достигнет заданной величины, датчик посылает сигнал о снижении активности горелки. До тех пор, пока температура не опустится до заданной величины, котел будет находиться в пассивном режиме. Потом снова поступает команда от датчика автоматике на активизацию клапана подачи топлива.

Схема действия двухконтурного котла

Наличие системы ГВС немного усложняет схему работы газового котла двухконтурного типа. Нагретый горелкой , двигаясь по теплообменнику, обеспечивает нагрев пластинчатого теплообменника, по которому движется вода из водопровода.

Конструктивная схема двухконтурного газового котла с и битермическим и двумя обычными теплообменниками. В первом варианте нет необходимости в использовании двух теплообменников

Одновременное использование двухконтурной модели в режиме отопления и горячего водоснабжения невозможно. При активизации крана горячего водоснабжения благодаря трехходовому термостатическому клапану прекращается циркуляция теплоносителя по магистралям отопления. Котел переходит в режим перемещения воды по контуру с пластинчатым теплообменником, которым производится нагрев воды для бытовых нужд.

При значительном потреблении горячей воды на длительное время может быть парализована работа котла с ориентацией на отопление. Решить проблему можно двумя путями – предусмотреть установку более мощного отопительного прибора или включить в схему обустройства .

При активном использовании системы ГВС возможна установка двухконтурного котла со встроенным бойлером. В этом случае немного увеличивается расход топлива за счет того, что в паузе между циклами работы отопительной системы энергия горелки используется для поддержки температуры воды в дополнительном .

Определенный запас горячей воды во встроенном бойлере позволяет использовать систему ГВС без отключения контура отопления. В результате обе системы работают поочередно, при этом отсутствует фактор перегрева жидкости и продлевается срок жизни теплообменника.

Котел со встроенным штатным бойлером не только обеспечивает достаточный запасной объем горячей воды, но и помогает избежать длительного отключения контура отопления

Встроенный штатный бойлер позволяет в любое время получить горячую воду нужной температуры, запас которой обеспечивается в автоматическом режиме. В то время, как проточной системе ГВС требуется несколько минут для нагрева воды до требуемой температуры.

Типы исполнения газовых котлов на два контура

Особенности работы газового оборудования во многом определяется вариантом исполнения отопительного прибора. Современные котлы выпускаются в двух форм-факторах – напольные и настенные.

При выборе варианта исполнения нужно ориентироваться на размер отапливаемой площади, активность использования системы ГВС. Нужно понимать, что настенные котлы являются более компактными, но при этом имеют гораздо меньшую мощность.

Настенный газовый котел двухконтурного типа отличается компактными размерами и современным дизайном, но эффективен только при отоплении помещений небольшой площади при умеренном потреблении горячей воды

Выбор может быть оправданным, если отапливаемая площадь не превышает 200 кв.м, а суммарная производительность системы ГВС не более 14 л/мин.

Малогабаритные размеры настенного котла хоть и кажутся достоинством, на самом деле скрывают в себе много минусов. Компактность достигается за счет использования более тонких трубок теплообменника. Помимо того, что они имеют меньший срок службы, есть вероятность их засорения.

В напольных установках применяются более массивные и надежные чугунные теплообменники. Это не только увеличивает степень надежности работы отопительного прибора, но и продлевает срок его службы.

Достоинства и недостатки двухконтурных приборов

Достоинства двухконтурного отопительного агрегата состоят в следующем:

  • Экономичный расход топлива. Направлением для сравнения является использование двухконтурного котла или одноконтурного с бойлером косвенного нагрева.
  • Компактные размеры. Подавляющая часть двухконтурных котлов представлена настенными отопительными приборами. Их легко разместить как в подсобных помещениях, так и в малогабаритной кухне.
  • Универсальность. Нет необходимости покупать дополнительное оборудование и решать вопросы с его совместимостью с котлом.

В одном агрегате уже удачно объединены в единую автоматизированную систему проточный водонагреватель, отопительный прибор и циркуляционный насос.

Очевидно, что наряду с достоинствами, присутствуют и свои недостатки:

  • Невозможность одновременного действия отопления и контура ГВС. В связи с этим значительное потребление горячей воды может стать причиной снижения температуры в доме.
  • Ограничения мощности настенных моделей. Компактные настенные котлы из-за минимальных размеров горелки не в состоянии обеспечить требуемый температурный режим при максимальном напоре. Подобный недостаток наблюдается при удаленном размещении точек водозабора.
  • Чувствительность к качеству воды. Вторичный пластинчатый теплообменник требователен к качеству потребляемой воды. Наличие примесей становится причиной использования средств снижения ее жесткости, и проведения очистки теплоносителя.

Еще одним критерием оценки двухконтурного котла является его стоимость. Цена двухконтурного отопителя выше цены одноконтурного аналога.

Однако если рассматривать наличие системы ГВС и пути решения вопроса в случае установки одноконтурного котла, то при включении в схему сборки бойлера косвенного нагрева цена двухконтурника будет ниже.

Выводы и полезное видео по теме

С конструктивными составляющими и принципом действия газового нагревательного оборудования ознакомит следующий ролик:

Обвязку двухконтурного газового котла представит автор видео:

Детальное знакомство с особенностями и принципом действия двухконтурных газовых агрегатов дает возможность определить достоинства их эксплуатации. Приобретение таких отопителей поможет сэкономить на покупке дополнительного оборудования, необходимого для организации системы ГВС.

При поломке одного из контуров возможна эксплуатация другого, а замена контура всегда обойдется дешевле ремонта отдельной нагревательной установки. Двухконтурный котел можно использовать и в теплое время года, эксплуатируя его лишь в режиме нагрева воды для бытовых нужд, в чем и заключается удобство и экономичность в сравнении с покупкой отдельных агрегатов.

Расскажите о том, как выбирали двухконтурный котел на газу для обустройства собственного дома/квартиры/дачи. Что для вас стало решающим критерием в выборе? Делитесь, пожалуйста, полезными сведениями по теме, фотоснимками в расположенном ниже блоке, задавайте вопросы.

Принцип работы двухконтурного газового котла. Об этом вы не знали

Решить вопросы организации автономного теплоснабжения и обеспечения помещения горячей водой можно очень просто, достаточно приобрести один единственный двухконтурны газовый котел той модели, которая сможет обслужить обе системы одновременно. Пользоваться всеми преимуществами такого оборудования можно, только поняв принцип работы. Данные сведения пригодятся и тем, кому требуется своевременно выявить возможные перебои в работе, а также ликвидировать причины их возникновения.

Как устроен котел, обслуживающий сразу два контура

Главное отличие двухконтурного котла от аналогичного с одним контуром состоит в возможности одновременно обеспечивать помещение отоплением и горячей водой. Первичный теплообменник благодаря своему расположению осуществляет нагрев теплоносителя для того, чтобы система отопления во всем помещении могла функционировать полноценно. Вторичный же несёт ответственность за обеспечение помещения горячей водой в нужном объеме.

Стабильность функционирования принципа работы двухконтурного котла может обеспечить только полная исправность и слаженность эксплуатации каждой составляющей.

Конструкционно любой двухконтурный котёл включает в свой состав такие элементы, как:

  • теплообменники в количестве двух штук;
  • камера сгорания, к которой в обязательном порядке прилагается горелочный блок;
  • защитное оборудование;
  • система управления.

Чтобы понять, как именно устроен газовый котёл двухконтурного типа и его принцип работы, следует более подробно рассмотреть отдельно каждый значимый компонент такой конструкции.

Газовые горелки в составе двухконтурного котла

Горелка газового котла ответственна за получение нужного объема тепла, который сможет обеспечить правильную работу отопительной системы в каждом помещении отапливаемого объекта. Также вода нагревается до нужной температуры и уже в горячем виде поставляется в должном объеме. Получить тепловую энергию можно, сжигая соответствующие объемы топлива. Для этого горелка помещается в камеру сгорания, где помимо газа нагнетается ещё и воздух, способствующий поддержанию пламени.

В зависимости от выбранного режима горелки можно условно разделить на одноуровневые, многоуровневные и моделируемые. В первом варианте оборудование работает только в двух режимах – «запуск» и «стоп», отличается высокой экономичностью, стоит недорого и имеет простую конструкцию. Двухуровневые горелки могут функционировать как на полной, так и на частичной мощности. Достоинства его можно оценить в полной мере, начиная с весны, когда надобность в отоплении отпадает, а потому и смысла эксплуатировать прибор на полную силу нет. Модулируемая горелка считается самой дорогостоящей, с её помощью можно настраивать и регулировать мощность работы котла. Последний отличается экономичностью и служит довольно долго.

Конструкционно горелки бывают открытыми и закрытыми. В первом случае тот воздух, без которого полноценное сжигание топлива невозможно, подаётся из помещения, где расположен котёл. Такая система оснащается дымоходом, с его помощью обеспечивается естественная тяга.

Обычной металлической трубой оснащаются атмосферные отопительные котлы, турбированные же модели оборудуются коаксиальным дымоходом. Устанавливать их можно вертикально, однако часто они располагаются под углом — такой вариант подключается к общей шахте, через которую полноценно выводится дым и продукты горения.

Особого внимания заслуживают турбированные модели газовых котлов, в которых установлены камеры сгорания закрытого типа. Кислород в них поступает принудительно, а потому они считаются более надежными и никакой опасности в процессе работы не представляют, что делает их востребованными в жилых помещениях. Помимо дымоотвода им требуется специальной канал — именно по нему кислород будет подаваться в камеру.

Турбированным котлам коаксиальные трубы требуются для того, чтобы выводить дым и втягивать свежий воздух с улицы. В отдельных моделях таких элементов присутствует два, дополнительно они оснащаются трубой для подачи воздуха.

Все перечисленные модели в обязательном порядке оснащаются вентиляторами, продвигающие дым, а также автоматикой и многоуровневой системой защиты.

Какими бывают теплообменники газовых котлов

Теплообменник в газовом котле отвечает за получение тепла для того, чтобы в дальнейшем передать его воде. Если речь идет о двухконтурном котле и его принципе работы, то имеет место наличие первичного и вторичного теплообменника. Первый размещается над горелкой и представлен трубочкой с рёбрами, изогнутой змейкой. Нагретая до нужной температуры вода в теплообменнике продвигается в трёхходовой клапан, после чего поступает в отопительную систему. Вторичный теплообменник представлен целой системой изогнутых волнами пластин, все они совмещены в едином блоке, на котором также располагаются 4 отверстия. Через 2 из них осуществляется проток воды, ещё 2 ответственны за перемещение теплоносителя, который подается в отопительный контур.

Систему двух теплообменников называют сдвоенной. На рынке представлены отопительные приборы, в которых применяется битермический теплообменник. Для него характерна усложненная конфигурация. Для его изготовления применяется медь, сам элемент представлен расположенными друг в друге трубками: по внешней перемещается теплоноситель, внутренняя служит для движения воды, с помощью которой обеспечивается поставка горячей воды.

Оснащенные подобными теплообменниками газовые котлы отличаются сложностью эксплуатации, последняя заключается в затруднительном очищении от накипи. Однако подобные приборы отопления пользуются спросом, так как отличаются небольшими габаритами и очень быстро нагревают воду.

Как осуществляется управление работой котла

Для того чтобы обеспечить стабильную и безопасную эксплуатацию подобного отопительного оборудования, лучше выбрать автоматику. Она контролирует температуру воды в отдельных компонентах, поддерживает на должном уровне температуру теплоносителя и отвечает за грамотный принцип работы двухконтурного котла. При возникновении потенциально опасных ситуаций котел автоматически выключается — подобное проявление демонстрируется, если наблюдается:

  • уменьшение давления в газовой системе;
  • максимальное нагревание теплоносителя;
  • отсутствие тяги.

В тех газовых котлах, которые представлены сегодня на рынке, используется преимущественно «умное» управление, ПО которого позволяет выбрать один из доступных режимов эксплуатации.

Специфика работы котлов с двумя контурами

Те, кто думает, что оба контура в такой системе нагреваются сразу в одно и то же время, ошибаются, на самом деле всё работает совершенно иначе. В нормальном режиме эксплуатации такое оборудование на постоянной основе функционирует только для того, чтобы нагреть циркулирующий в системе теплоноситель. Как часто он будет включаться и насколько интенсивным кажется в процессе действия пламя, зависит от датчика температуры, который контролирует эти процессы. Вместе с горелкой запускается насос, но только в том случае, когда циркуляция теплоносителя естественным путем не оказывает какого-либо воздействия на работу отопительной системы. После того как температура последнего достигает нужного уровня, с датчика отправляется сигнал о том, что активность горелки должна быть уменьшена. После котел работает только в пассивном режиме вплоть до того момента, пока температурный показатель не достигнет запрограммированного уровня. Далее датчик отправляет сигнал на автоматику, которая, в свою очередь, запускает клапан, отвечающий за подачу горючего.

Достаточно предварительно ознакомиться с определёнными тонкостями функционирования газовых котлов, оснащенных двумя контурами, для того, чтобы понять, какие преимущества можно получить от их эксплуатации. Более того, приобретение таких отопительных систем позволяет не приобретать дополнительного оснащения, которое может потребоваться в любом другом случае для того, чтобы обеспечить дом горячей водой. Даже если один контур выйдет из строя, то второй может эксплуатироваться дальше, заменить один контур всё равно обойдется гораздо дешевле, нежели отремонтировать целую нагревательную установку.

Двухконтурный котёл вполне может эксплуатироваться летом, когда надобность в отоплении отпадает и требуется только обеспечить нагрев воды, предназначенной для бытовых нужд. Подобным образом можно действительно сэкономить, так как покупка одновременно двух агрегатов, каждый их которых функционирует автономно, обойдется гораздо дороже.

Читайте так же:

Двухконтурный котел принцип работы

Устройство и принцип работы двухконтурного газового котла – особенности конструкции

Разобраться в принципе работы двухконтурного газового котла поможет знание особенностей его конструкции.

В ее состав входит целый ряд узлов, способствующих нагреванию теплоносителя и отвечающих за переключение на контур ГВС.

Бесперебойное функционирование агрегата возможно только в том случае, если все составляющие модули будут работать слаженно. Общей информации об основных узлах будет достаточно для понимания принципа работы двухконтурного газового котла отопления.

Устройство конструкции

Конструкция прибора включает в себя такие элементы:

  1. Горелка. Является главным модулем отопительного котла. Местом ее размещения выступает камера сгорания. Задачей горелки является нагревание теплоносителя и высвобождение тепловой энергии для контура ГВС. Чтобы точно поддерживать необходимую температуру, этот элемент оснащается системой автоматического управления горением.
  2. Камера сгорания. Место установки горелки. Бывает открытого или закрытого типа. Закрытые конструкции комплектуются вентилятором, производящим подачу воздуха и отвод дыма. Благодаря ему достигается эффект тихого шума при работе оборудования.
  3. Циркуляционный насос. Отвечает за создание принудительного движения теплоносителя внутри отопительных труб и за эффективность работы ГВС. В отличии от вентилятора, при работе насоса почти не возникает никакой шум.
  4. Трехходовой клапан. Благодаря этому устройству котел имеет возможность переключаться на функцию подогрева воды для горячего водоснабжения.
  5. Основной теплообменник. Устройство двухконтурного газового котла настенного типа предусматривает его размещение поверх горелки, внутри камеры сгорания. Благодаря этому обеспечивается подогрев воды, которая впоследствии поступает в отопительные трубы или в систему ГВС.
  6. Вторичный теплообменник. Отвечает за погрев воды для ГВС.
  7. Автоматические приборы. Обеспечивают контроль параметров работы оборудования, следя за уровнем нагрева теплоносителя и воды. Это дает возможность наладить корректировку работы горелки, управлять различными узлами, поддерживать пламя, фиксировать возникающие неполадки и пр.

Пространство внизу корпуса предназначается для установки отводов коммутации отопительного контура, горячего и холодного трубопровода и газовой подводки. Некоторые модификации газовых двухконтурных котлов комплектуются спаренными теплообменниками: принцип работы двухконтурного котла при этом не изменяется.

Сходство с другими конструкциями

Хотя конструкция двухконтурного настенного газового котла далека от простоты, но при более пристальном изучении работы входящих в ее состав узлов все оказывается не так страшно. Оборудование этого типа напоминает газовый проточный водонагреватель (особенно это касается наличия горелки и теплообменника). Все другие детали позаимствованы у одноконтурного котла настенного типа. Значительную позитивную роль играет встроенная обвязка, состоящая из расширительной емкости, циркуляционного насоса и группы безопасности.

Изучая принцип работы газового двухконтурного котла, важно иметь в виду, что смешивание воды из системы ГВС с теплоносителем не должно допускаться ни в коем случае. Для заливания жидкости внутрь отопительной системы имеется отдельная труба, являющаяся частью контура. Чтобы подготовить горячую воду, используется определенный объем теплоносителя, который двигается внутри вторичного теплообменника.

Принцип работы

Оборудование данного типа рассчитано на два режима:

  1. Отопление.
  2. Нагревание воды для дома.

Следует сразу отметить, что работать одновременно в двух режимах оборудование данного типа не может. Это объясняет наличие в его конструкции трехходового клапана, направляющего определенную часть теплоносителя в систему ГВС.

Режим отопления

Функционирование двухконтурного котла в режиме обогрева ничем не отличается от работы простейшего проточного нагревателя.

Начальное включение горелки сопровождается достаточно длительным промежутком работы, что позволяет поднять температуру в контуре отопления до нужных значений.

По достижению оптимального режима подача газа прекращается.

При наличии в жилище датчика температуры воздуха, автоматика сама будет следить за его показаниями.

Режимы газовой горелки двухконтурного котла могут переключаться специальной погодозависимой автоматикой, наблюдающей за температурой снаружи дома.

Работающая горелка постепенно повышает температуру теплоносителя, движение которого внутри трубопровода поддерживается циркуляционным насосом. Благодаря принципу работы трехходового клапана в газовом котле вода получает возможность проходить внутри основного теплообменника в нормальном режиме.

Удаление продуктов сгорания может осуществляться самопроизвольно или с помощью специального вентилятора (им, как правило, оснащается верхняя область двухконтурного аппарата).

Контур ГВС в этом случае пребывает в неактивном состоянии.

Подача горячей воды

Система горячего водоснабжения включается только при непосредственном повороте вентиля водопроводного крана.

Возникновение потока провоцирует срабатывание трехходового клапана: таким образом осуществляется запуск отопительной системы.

Параллельно появляется пламя в газовой горелке, если она еще пребывала в отключенном состоянии.

Как правило, до появления горячей воды из крана проходит несколько секунд.

Также важно разобраться, как греет воду двухконтурный котел.

Как указано выше, при его включении система отопления отключается.

Регулировка всей этой процедуры осуществляется благодаря трехходовому клапану, перенаправляющему определенный объем нагретой воды внутрь вторичного теплообменника (пламя на вторичке полностью отсутствует).

Поступивший теплоноситель начинает обогревать циркулирующую в теплообменнике воду.

Несмотря на некоторую сложность схемы из-за малого циркуляционного круга теплоносителя двухконтурные газовые котлы, имеющие раздельные теплообменники, отличаются простотой обслуживания и ремонта.

Популярны также котлы ОГВ, позволяющие эффективно подавать горячую воду.

Характеристики теплообменников комбинированного типа

Комбинированные теплообменники сообщают котельному оборудованию следующие преимущества:

  • Высокий КПД в системе ГВС.
  • Простота внутреннего устройства.

Параллельно с этим возрастает вероятность появления накипи. Однако достоинств все-таки больше у раздельных теплообменников, что объясняет их высокую популярность. За счет усложнения конструкции достигают практически полного исчезновения накипи. Пока работает ГВС, циркуляция теплоносителя внутри отопительных труб прекращается. Если этот процесс затянется надолго, это может привести к нарушению теплового баланса в доме. В этом случае работает двухконтурный газовый котел, как летом, когда в отоплении нет необходимости.

После закручивания вентиля срабатывает трехходовой клапан, после чего двухконтурный котел переходит в режим ожидания. В некоторых моделях охладившийся теплоноситель начинает подогреваться сразу. Работа двухконтурного котла только на отопление будет продолжаться до момента следующего открывания крана. Уровень производительности отдельных модификаций может достигать 15-17 л/мин: на это напрямую влияет мощность котельного оборудования.

Устройство двухконтурных котлов

Устройство газового котла состоит из нескольких деталей. Так, разные котлы с одинаковой скоростью могут отопить маленькое или большое помещение. Различаются еще по энергопотреблению. Из чего состоит котел и для чего нужны его составляющие будет подробно описано ниже.

Летом с ним не будет проблем. Один из контуров можно отключить в любой момент, чтобы он не работал в тот период времени, когда это не нужно. Подключение не особо отличается от одноконтурного. Различие в том, что нужно подключить трехходовой клапан вместо двух- и одноходового.

Автоматика

Автоматика, помимо энергосберегающих функций имеет ряд положительных характеристик:

  • отсутствие перегрева;
  • увеличение срока службы;
  • уменьшение шанса взрыва газа;
  • экономия электричества;
  • автоматизация работы агрегата;
  • краткий цикл работы;
  • отключение в случае непредвиденных ситуаций.

Горелка

Горелка является основой для нагревания воды. Она сжигает топливо и тем самым генерирует тепло. При выборе горелки для двухконтурного газового котла обращают внимание на следующие характеристики:

  • КПД — насколько эффективно сжигается газ;
  • низкая токсичность;
  • работоспособность датчика тепла;
  • бесшумность работы.

Коаксиальный дымоход

Дымоход необходим для выведения продуктов горения, в основном углекислого газа из котла. Плохая работа дымохода может привести к накоплению отходов в доме и к отравлению угарным газом.

Коаксиальный дымоход — это две трубы разного диаметра, находящиеся одна в другой. Пока одна труба с помощью специальных вентилятором вытягивает продукты горения, другая с помощью того же вентилятора втягивает воздух в необходимом количестве, чтобы происходило горение. Вывод такого дымохода может быть прямо в стене и занимать мало места. Такой дымоход исключает попадание продуктов горения в помещение, а также использует кислород исключительно за пределами здания.

Теплообменник

Теплообменник — это тот самый механизм, с помощью которого идет нагревание водяной отопительной системы. Несмотря на то, что тепло излучается именно горелкой, принцип действия направлен на сохранение и отдачу тепла во внешний ресурс. Грубо говоря, это механизма нагревания и сохранения тепла, высвобождаемого горением.

Циркулярный насос

Предназначен для равномерной передачи тепла. Чтобы было более понятно, в обычных системах отопления у источника тепла температура в комнате больше выше. Т. е в дальней комнате от котла должно быть холоднее, чем в прилегающих к нему. Этот насос гонит тепло в самые дальние участки, чтобы при его возвращении ушло меньше времени для нагрева и нового запуска по трубам.

Расширительный бак

Это дополнительное устройство для котла было выявлено и сконструировано с учетом физических свойств нагретых тел. Бак предусмотрен как увеличенная емкость для воды, а точнее ее нагрева. Каждое физическое тело при нагревании увеличивается, и, чтобы трубы не взорвались при большем объеме поступаемой энергии, был придуман отдельный резервуар для воды.

Технические характеристики

Котлы подразделяются на вид потребляемого топлива. Это может быть, как бутан, так и метан. Обе элемента прекрасно горят и выделяют тепло. Также идет различие в энергопотребляемости. Разные виды с одинаковой выработкой тепла разняться в потреблении газа.

Котлы различаются по мощности вентиляции. Одним хватает естественной вентилируемости, другим необходим специальный агрегат. Также есть резервный коллектор, в котором теплая вода уже нагрета и в нужный момент продвигается по трубам и классический, нагревающий ее по факту до нужной температуры.

Как работает двухконтурный котел

Одинаковый способ нагрева воды делает это по-разному. Как бойлеры разной мощности нагревают определенный объем воды за разное время, так и разнообразные виды котлов подогревают проточную воду, отапливают помещение и выделяют угарный газ по-разному.

С битермическим теплообменником

Битермический теплообменник схож по своей структуре с коаксиальным дымоходом. Для такой конструкции не требуется трехходовой клапан. Явным плюсом такой схемы является не только ее экономичность, но и малогабаритность.

Важно! Есть огромный минус в поступаемой воде, так как двухходовой клапан имеет больше шансов быть закупорен при взаимодействии с водой, содержащей много соли. Т. е., если вода очень сильно хлорируется, шанс ее закупорки и выхода из системы намного выше, чем при трехходовой. Хотя, грубо говоря, это просто отсрочка времени, так как необходимо периодически тщательно прочищать трубы, желательно 1 раз в полгода.

С проточным нагревателем

Проточный нагреватель — перманентное нагревание воды в период пользования. Чтобы получить теплую воду из крана, необходимо подождать несколько секунд, пока холодная вода стечет. Время такая схема не экономит, зато экономия газа при этом колоссальная.

Обратите внимание! Вода в такой системе водоснабжения нагревается только тогда, когда она нужна для этого.

С проточным нагревателем и штатным бойлером

Проточный нагреватель и бойлер — это уникальный тандем. Один предназначен для экономии энергии и нагревания воды в нужный момент, другой нагревает воду постоянно. Такая система годится только в том случае, когда горячая вода требуется постоянно. У нее мало плюсов, да тем перекрывают существенные финансовые расходы.

 

Принцип подключения двухконтурного котла

На схеме выше условно показан сам котел (поз. 1) и подведенная к нему линия энергоснабжения (поз. 2) – газовая магистраль или же силовой кабель, если речь идет об электрическом агрегате.

Один замкнутый в котле конур работает исключительно на систему отопления – из агрегата выходит труба подачи разогретого теплоносителя (поз. 3), который отправляется на приборы теплообмена – радиаторы, конвекторы, теплые полы, полотенцесушители и т.п. Поделившись своим энергетическим потенциалом, теплоноситель возвращается в котел по трубе обратки (поз. 4).

Второй контур – это обеспечение горячей водой для бытовых надобностей. Этот конур постоянно подпитывается, то есть котел подключен трубой (поз. 5) к холодному водопроводу. На выходе же труба (поз. 6), по которой разогретая вода передается на точки водопотребления.

Контуры могут быть в очень тесной компоновочной взаимосвязи, но нигде не пересекаются своим «содержимым». То есть теплоноситель в системе отопления и вода в водопроводной системе не смешиваются, и могут даже представлять совершенно разные с точки зрения химии субстанции.

Схема работы котла только в режиме отопления

Желтая стрелка показывает поток газа к газовой горелке (поз. 1), над которой располагается первичный теплообменник (поз. 3). Циркуляционный насос (поз. 5) обеспечивает движение теплоносителя по трубам от обратки контура отопления через теплообменник — к трубе подачи и обратно в контур (синие стрелки с переходом в красные). Движение теплоносителя через вторичный (поз. 4) теплообменник не происходит. Так называемый «клапан приоритета» —- электромеханическое клапанное устройство или трёхходовой кран с сервоприводом (поз. 7), перекрывает «малый круг», открывая «большой», то есть через контур отопления со всеми его радиаторами, теплыми полами, конвекторами и т.п..

На схеме, помимо упомянутых узлов, обозначены цифрами и другие важные части конструкции котла: это группа безопасности (поз. 9), которая обычно включает манометр, предохранительный клапан и автоматический воздух отводчик, и расширительный бак (поз. 8). К слову, эти элементы хоть и обязательны для любой закрытой системы отопления, но могут конструктивно и не входить в устройство котла. То есть часто они просто приобретаются отдельно и «врезаются» в общую систему.

Изменения, происходящие при пуске горячей воды

Если отрыли кран горячей воды, то по трубе началось перемещение воды (голубые стрелки), на что сразу реагирует турбина датчика потока (поз. 6). Сигнал этого датчика обрабатывается блоком управления, откуда на трехходовой кран (поз. 7) передаётся команда на смену положения клапанов. Теперь открыт «малый» круг и «закрыт» большой, то есть теплоноситель устремляется через вторичный теплообменник (поз. 4). Там происходит отбор тепла у теплоносителя и передача его горячей воде, уходящей к открытой точке потребления. Циркуляция теплоносителя в системе отопления на это время приостанавливается.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

схема и устройство расширительного бака, а так же видео

Создание автономной отопительной системы на базе газового котла позволяет решить массу проблем с обогревом дома.

Нет нужды постоянно следить за количеством топлива, общий контроль за работой системы сводится к минимуму.

Кроме того, конструкция газового котла позволяет совместно с отоплением дома обеспечить подачу горячей воды, что увеличивает комфорт проживания до максимума.

Возможность решить все проблемы с помощью оного компактного устройства привлекает многих пользователей, хотя в этом вопросе есть и некоторые ограничения, обусловленные особенностями конструкции котла.

Рассмотрим этот вопрос внимательнее.

Содержание статьи

Особенности двухконтурного газового котла, в чем отличие от одноконтурного

Двухконтурный газовый котел — это доработанная конструкция одноконтурного агрегата. Оба вида ориентированы в первую очередь на выполнение базовой функции — нагрев теплоносителя для системы отопления.

Подача ГВС становится возможной благодаря наличию горячего теплоносителя (ОВ), второй контур является конструкционным дополнением к основному составу узлов и деталей.

Функция реализуется с помощью вторичного теплообменника, установленного между выходом первичного узла и трехходовым краном.

Проходя через первичный (основной) теплообменник, теплоноситель получает избыточное количество тепловой энергии, которое регулируется в трехходовом кране путем подмешивания определенного количества более холодной обратки.

Эта энергия пропадает зря, поэтому установка вторичного теплообменника не нарушает общую схему работы котла.

Горячий теплоноситель отдает излишки энергии на подготовку ГВС, и единственным изменением становится корректировка режима работы трехходового крана.

Существуют двухконтурные котлы с совмещенным (или битермическим) теплообменником, который способен нагревать теплоноситель и ГВС одновременно.

Устройство

Двухконтурный котел состоит из следующих узлов:

  • Газовая горелка. Она выполняет основную функцию — является источником тепла.
  • Первичный теплообменник. Представляет собой медный или стальной змеевик, по которому движется теплоноситель, нагреваемый в пламени горелки.
  • Вторичный теплообменник. Чаще всего он имеет пластинчатую конструкцию, изготовлен из нержавеющей стали. Производит нагрев ГВС в проточном режиме.
  • Газовая аппаратура. Это важный узел, который обеспечивает подачу, регулирование и прочие действия с газом. Здесь же находится газовый клапан, отвечающий за блокировку подачи при возникновении необходимости.
  • Циркуляционный насос. Он отвечает за перемещение теплоносителя по системе с одинаковой скоростью. Существуют энергонезависимые котлы, рассчитанные на естественную циркуляцию жидкости в системе, но большинство пользователей предпочитает устанавливать внешние циркуляционные узлы для активизации работы.
  • Вентилятор турбонаддува. Он нужен для подачи воздуха в камеру сгорания. Выполняются сразу две функции — обеспечивается наличие кислорода для нормального горения газа и создается избыточное давление, вытесняющее дым и прочие газы, образующиеся при сжигании топлива. Турбовентилятор заменяет естественную тягу, которая используется в атмосферных котлах. Она неустойчива, не поддается регулировке и зависит от массы внешних факторов.
  • Трехходовой кран. Это узел чисто механической конструкции, обеспечивающий подмешивание к горячему теплоносителю холодного обратного потока. Используется во всех видах и типах котлов, одно- и двухконтурных, энергозависимых и независимых.
  • Плата управления. Это «мозг» газового котла, производящий регулировку, контроль и прочие управляющие функции. Важным элементом платы является система самодиагностики — сеть датчиков, расположенных на всех основных узлах и выполняющих сторожевые функции. При возникновении каких-либо неполадок, датчики подают сигнал на плату управления, которая, в зависимости от сути проблемы, либо оповещает владельца о появлении неполадок с помощью буквенно-цифрового кода на дисплее, либо сразу блокирует работу котла во избежание аварии.

В каких режимах он может работать?

Существует два основных режима работы двухконтурного газового котла:

  • Зимний режим. Это полноценная работа всех систем агрегата — нагрев теплоносителя, подготовка горячей воды с заданными параметрами.
  • Летний режим. В теплое время года отопительный контур отключается, активным остается только нагрев ГВС.

Перевод из одного режима в другой производит сам пользователь, это стандартная процедура, не требующая вмешательства специалистов. Владелец сам решает, когда можно отключить отопление и кода его надо запускать.

При этом, подача горячей воды нужна круглый год, поэтому контур ГВС работает всегда, хотя, если в нем отпала необходимость, нагрев воды также можно отключить.

Существует еще один, защитный режим работы газового котла. Он предназначен для исключения замерзания теплоносителя в системе при понижении температуры до установленного предела.

В подобных ситуациях происходит запуск усиленной циркуляции, когда циркуляционный насос начинает гонять ОВ по системе с повышенной скоростью и не дает ей замерзнуть.

В российских условиях подобная функция весьма полезна и позволяет избежать серьезных проблем.

Принцип работы

Рабочий процесс основан на работе первичного теплообменника. Теплоноситель поступает в него и получает определенную температуру в пламени горелки. Она конструктивно совмещена с первичным теплообменником, находится в его нижней части, что обеспечивает максимальную эффективность нагрева.

Затем ОВ выходит из первичного и сразу поступает во вторичный теплообменник. Чем короче путь из одного устройства в другое, тем меньше теплопотери при транспортировке ОВ и тем выше эффективность котла.

Отдав некоторую часть тепла, ОВ проходит в трехходовой кран, где окончательно настраивается ее температура, после чего выводится в отопительный контур.

Циркуляционный насос обеспечивает подачу теплоносителя в стабильном режиме, а вентилятор турбонаддува выполняет дымоудаление и обеспечивает процесс горения.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Существуют конденсационные котлы, в которых нагрев теплоносителя происходит поэтапно — сначала он получает энергию от конденсата, осажденного из дыма, а затем нагревается в обычном режиме. Это относительно новая технология, которая позволяет экономить топливо и увеличить срок службы узлов котла. Однако, она работает только в низкотемпературных системах и в российских условиях бесполезна.

Как работает двухконтурный котел с биотермическим теплообменником

Битермический теплообменник представляет собой змеевик, изготовленный из коаксиальной трубы. Несколько упрощая, это два трубопровода, вставленных один в другой.

По внешнему объему перемещается теплоноситель, а по внутреннему — вода для контура ГВС. Такой способ нагрева существенно меняет качество работы котла — эффективность возрастает, количество горячей воды увеличивается и позволяет удовлетворить потребности большой семьи.

Однако, битермический теплообменник обладает существенным недостатком — сложность организации внутреннего пространства трубки значительно затрудняет промывку.

Все известковые отложения, которые довольно быстро появляются на внутренней поверхности трубы, необходимо периодически удалять, иначе она перекроют сечение теплообменника полностью.

Кроме того, с увеличением толщины известкового слоя падает эффективность нагрева — отложения начинают работать как теплоизолятор. Пользователю приходится увеличивать подачу газа, чтобы скорректировать режим работы котла.

ОСТОРОЖНО!

В результате теплообменник быстро выходит из строя из-за чрезмерного нагрева снаружи и большого количества накипи внутри.

Промывку такого теплообменника выполняют далеко не все сервисные центры, а конструкция некоторых котлов такова, что проще поменять, чем демонтировать и установить обратно один и тот же узел.

Недостаток битермических теплообменников целиком относится к эксплуатационным вопросам. С точки зрения эффективности такая конструкция весьма удачна и позволяет увеличить объем горячей воды, доступный для единовременной выдачи без потери температуры в отопительном контуре или самого ГВС.

Принцип работы котла с проточными нагревателем

В данном случае имеется в виду пластинчатый теплообменник, хотя и битермическая конструкция является проточной. Пластинчатый теплообменник обладает высокой эффективностью, но относительно малой производительностью.

Принцип его работы заключается в пропускании двух потоков в перпендикулярном направлении между пачкой из металлических пластин, соединенных таким образом, что потоки не смешиваются. Большая площадь пластин обеспечивает высокую эффективность теплопередачи, что позволяет готовить горячую воду в проточном режиме, т.е. на ходу.

При небольших размерах это устройство поднимает температуру холодной воды до 50° и выше, на что способно только высокоэффективное устройство.

На выходе из первичного теплообменника горячий теплоноситель пропускается через вторичный теплообменник. Одновременно через него походит поток воды, который получает заданную температуру и поступает на приборы водоразбора.

ВАЖНО!

Единственными недостатками таких устройств являются нестабильность режима нагрева, который зависит о скорости прохождения воды, и необходимость периодической очистки от известковых отложений.

Работа с накопительным бойлером

Накопительный бойлер — это емкость, внутри которой проходит змеевик с горячим теплоносителем. Отличие от стандартного теплообменника в объеме и способе нагрева — здесь жидкость статична, она получает тепловую энергию в постоянном режиме.

По мере водоразбора объем вода пополняется и вновь нагревается. При этом, температура ГВС намного ровнее, а количество горячей воды со стабильными параметрами гораздо больше, чем у конструкций с пластинчатыми теплообменниками.

Чаще всего используют внешние накопители, но есть двухконтурные агрегаты со встроенными емкостями. Они эффективны, обладают максимальными возможностями и сроком службы.

Специалисты и рядовые пользователи отзываются о подобных конструкциях как о наиболее предпочтительных вариантах.

Полезное видео

В данном видео вы узнаете о принципе работы двухконтурного газового котла отопления:

Заключение

Двухконтурный газовый котел позволяет получить максимальный набор функций в одном устройстве.

Это удобно, позволяет сэкономить жилое пространство, сконцентрировать всю аппаратуру благоустройства дома в одной точке. Однако, имеются и некоторые недостатки, возможности двухконтурных котлов имеют свои пределы, о которых надо иметь точное представление.

Это поможет сделать правильный выбор и получить наиболее удачный вариант конструкции газового котла.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Как работает двухконтурный котел: устройство, принцип действия, виды

При выборе газового котла отопления прежде всего надо решить, одноконтурный вы хотите котел или двухконтурный. В чем их отличия, устройство и как работает двухконтурный котел в разных режимах — эти темы рассмотрены ниже. 

Чем отличается двухконтурный котел от одноконтурного, принцип работы

Одноконтурные котлы отопления могут подогревать только теплоноситель, который идет в систему отопления. Двухконтурные, плюс к отоплению, могут еще греть воду для бытовых нужд. Дополнительная функциональность обеспечивается дополнительными устройствами, так что устройство двухконтурного котла сложнее чем одноконтурного.

Еще один момент: двухконтурные котлы — обязательно автоматические, так как за работой всей «начинки» следит автоматика (стоят датчики, сигналы которых обрабатывают микропроцессоры).

Настенные газовые котлы Ariston

Высокая степень автоматизации характерна для газовых котлов. Отопительное оборудование, работающее на других видах топлива, тоже может иметь автоматику, но подготовка горячей воды в них не реализована (во всяком случае, пока не реализована). Так что если говорят «двухконтурные котлы», то обычно имеют в виду газовые. Далее, рассматривая как работает двухконтурный котел, будем говорить именно о газовых агрегатах.

По способу установки они могут быть настенные или напольные. Но напольные двухконтурные — это, скорее, исключение. А вот настенные модели больше идут с возможностью подготовки воды для ГВС.

Двухконтурные котлы с разными типами теплообменников

Теплообменники двухконтурных котлов бывают двух типов: битермические и сдвоенные пластинчатые. Об устройстве, достоинствах и недостатках обоих видов поговорим подробнее.

Устройство и принцип работы 2-х контурных котлов с пластинчатым теплообменником

У котлов с пластинчатым теплообменником, по сути, два расположенных в разных местах теплообменника. Один — основной — находится в работе и при включении оборудования на «отопление», и при подогреве горячей воды. Второй начинает греться только тогда, когда включается где-то горячая вода.

Теплообменник ГВС (вторичный) и основной теплообменник (первичный)

 

Как правило, вторичный теплообменник находится ниже первичного

Как работает двухконтурный котел на отопление

При работе на отопление, алгоритм работы котла с пластинчатым сдвоенным теплообменником следующий (контроль по температуре теплоносителя):

  1. Включается насос, который гонит теплоноситель по трубам отопления. Тот циркулирует, оббегая все включенные в систему радиаторы.
  2. Температура теплоносителя контролируется датчиком, сигнал от которого поступает в микропроцессор. Если в настройках температура заложена более высокая, подается сигнал на открытие газового крана в горелку, высекается искра.
  3. Разжигается горелка, начинается подогрев теплообменника, через который проходит теплоноситель. Насос все это время в работе.
  4. При достижении выставленной температуры, подача газа прекращается. Насос еще некоторое время работает (от 20-30 секунд до минуты или чуть более). Это необходимо, чтобы охладить разогретый теплообменник, иначе теплоноситель, оставшийся в этой части, может закипеть.
  5. Насос выключается, котел некоторое время стоит в режиме ожидания.
  6. Далее процесс начинается снова с запуска циркуляционного насоса.

Принцип работы двухконтурного котла с пластинчатым теплообменником

Точно так же работают и одноконтурные котлы, оснащенные автоматикой. Разница появляется во втором режиме — при подготовке теплой воды.

При нагреве воды для ГВС

Когда где-то в доме открывается кран горячей воды, в двухконтурном котле в работу включается второй теплообменник. Давайте рассмотрим как работает двухконтурный котел при нагреве воды:

  • При открытии крана горячей воды срабатывает датчик протока. По его сигналу плата управления переключает трехходовой клапан, направляя поток нагретого теплоносителя на вторичный теплообменник. Пока открыт кран горячей воды, трехходовой клапан находится в этом положении, циркуляционный насос гоняет небольшой объем теплоносителя по созданному кругу. Тот переносит тепло, отдавая его вторичному теплообменнику.
  • Постепенно вторичный теплообменник нагревается, становится теплее и проходящая через него вода. Через минуту-две она достигает заданной температуры. Поддержание заданной температуры происходит при помощи модуляции высоты пламени в горелке. Чем больше положений, тем стабильнее будет нагрев.

    Со сдвоенным теплообменником

  • Когда кран закрывается, трехходовой клапан перекидывается в исходное состояние, отрезая вторичный теплообменник. Все тепло снова идет в систему отопления.
  • Во вторичном теплообменнике циркуляция воды прекращается сразу после закрытия крана, но опасности закипания нет — все-таки нагрев вторичный и максимальная температура нагрева — не более 80°C, чего явно недостаточно для закипания.

Алгоритм работы прост и несложен, хотя само устройство двухконтурных котлов, безусловно, сложнее (и они дороже) чем одноконтурных. Но и комфорт они предоставляют несравненно больший.

Трехходовой клапан Navien 13-40 30015423A

Летний режим

Так как в теплый период отопление работать не должно, а нагревать воду очень даже надо, в современных двухконтурных котлах предусмотрен летний режим. Переводится в него оборудование нажатием кнопки. В этом случае трехходовой клапан отсекает линию на отопление и циркуляция происходит по замкнутому контуру внутри котла.

Выносной пульт управления газовым котлом позволяет производить все необходимые регулировки

Как работает двухконтурный котел только на подогрев воды? Работа двухконтурного котла в летнем режиме отличается тем, что подача газа и розжиг горелки происходит при открытии крана горячей воды. Сигнал в управляющий модуль поступает от датчика потока. При достаточном расходе (обычно 2,5 л/мин) подается команда на подачу газа к горелке и ее розжиг. Интенсивность подачи газа регулируется в зависимости от выставленной температуры ГВС.

После того как расход горячей воды прекращается, перекрывается газ и горелка тухнет. Циркуляционный насос еще какое-то время работает (режим постциркуляции). Это необходимо, чтобы не закипел теплоноситель (и не образовалась накипь).

Как следует из принципа работы двухконтурного газового котла, при нагреве воды для ГВС, теплоноситель в системе отопления не греется. Многие считают это недостатком и боятся замерзнуть. В реалии никто не замечает этих «отключений». Даже если вам надо налить ванну теплой воды, займет это пусть 20 минут, пусть 30 минут. Ничего с радиаторами за это время не случится — слишком велика тепловая инерционность системы. Даже на малом объеме теплоносителя такие «простои» незаметны.

С битермическим теплообменником

Битермический теплообменник устроен по принципу «труба в трубе». Внутреннее устройство может быть разным — фирмы стараются усовершенствовать свои изделия и пробуют различные варианты. Неизменным остается одно: одна большая труба поделена на части — вдоль. Они разделены металлическими перегородками, герметичны и не сообщаются.

Один из вариантов битермического теплообменника для двухконтурных газовых котлов отопления

Как работает двухконтурный котел с битермическим теплообменником? По одной части трубы — внешней — циркулирует теплоноситель, который подается в систему отопления. Во второй части — внутренней — вода появляется только после того, как где-то открыли кран горячей воды. Работавший до этого контур отопления перекрывается (сигналом от платы управления), все тепло идет на подготовку горячей воды. Все это время циркуляционный насос не работает.

Устройство двухконтурного котла с битермическим теплообменником

Когда прекращается расход горячей воды (закрыли кран), включается циркуляционный насос, снова подогревается теплоноситель, который циркулирует по трубам отопления. Как видите, устройство двухконтурных котлов с битермическими теплообменниками проще — меньше деталей, датчиков, соответственно, проще управление. Это отражается на цене — они немного дешевле. В то же время КПД таких котлов в режиме нагрева воды несколько выше (в среднем 93,4%, против 91,7%).

Есть и минусы — битермические теплообменники чаще забиваются. В режиме нагрева воды для ГВС нет циркуляции в контуре теплоносителя. Это не страшно, если система герметична (она такой и должна быть) и не требует постоянной подпитки.

Вот так зарастает битермический теплообменник

Но если где-то есть утечка и для поддержания рабочего давления в системе отопления необходимо постоянно добавлять воду, происходит постепенное зарастание просвета той части трубы, по которой циркулирует теплоноситель. Когда этот просвет оказывается забит солями, активнее греется та часть, которая проводит воду для ГВС. Это приводит к тому, что начинает забиваться солями и эта часть, котел просто перестает работать.

Оба контура битермического теплообменника подверглись отложению накипи

Какой же выбрать теплообменник

При выборе двухконтурного котла отопления приходится решать, купить котел с битермическим теплообменником или с раздельными теплообменниками. Решать придется вам, потому что однозначного ответа нет. Вот критерии:

  • С битермическим быстрее нагревается вода для ГВС, так как нагрев идет непосредственно от пламени горелки. То есть, меньше расходуете воды пока она нагреется, меньше идет впустую газа и электричества.
  • Так как нагрев непосредственный, то точнее поддерживается температура.

    Определиться с теплообменником не так-то и легко

  • У моделей с раздельными теплообменниками, они реже забиваются. К тому же есть возможность заменить только один из теплообменников.
  • Если «полетит» битермический, не работают и отопление, и ГВС. В котле с раздельными теплообменниками, при выходе из строя вторичного, отопление продолжит работать.
  • Как показывает практика, промыть «запущенный» битермический теплообменник бывает весьма непросто. Пластинчатые же после промывки могут оказаться в нерабочем состоянии (пластины одна от другой на расстоянии 2-3 мм). Но если теплообменник разборного типа, его можно разобрать, прочистить и собрать обратно. Так что проблемы могут быть только с паянными пластинчатыми теплообменниками. Советуем прочитать статью о том, как почистить теплообменник.
  • У битермических меньше пропускная способность — труба разделена на секции. Для обеспечения одинакового расхода воды надо брать более дорогие модели (за счет большего расхода дорогих металлов на более производительные теплообменники).
  • В летнем режиме (без отопления) более экономичен битермический теплообменник.
  • Как правило, битермический теплообменник стоит дороже, чем два раздельных.

Мнение редакции сайта. Мы рекомендуем приобретать отопительные котлы с раздельными теплообменниками.

Теперь вы не только знаете как работает двухконтурный котел, но и то, какие теплообменники в нем могут быть установлены.

Принцип работы, инструкция и схема

Двухконтурные котлы сегодня наиболее востребованы на рынке. Это связано с рядом факторов. Самый главный из них - устройство, имеющее две цепи, выполняет несколько функций. Рассмотрим подробнее, что такое двухконтурный газовый котел. Также будет затронут принцип работы устройства, а также схема подключения и инструкция по эксплуатации. Эта статья подойдет тем, кто хочет лучше разобраться в этом вопросе.

Немного общей информации

Двухконтурный газовый котел, принцип работы которого мы сейчас рассмотрим, может справиться сразу с двумя задачами: во-первых, это нагрев и поддержание заданной температуры воды для системы отопления, а во-вторых, нагрев носителя для использования. в хозяйственных целях. Таким образом, в вашем доме не только тепло, но и горячая вода. В этом существенное отличие двухконтурного котла от любого другого. Можно сделать простой вывод, что в конструкции установлено два высокопроизводительных теплообменника, каждый из которых выполняет свою функцию.Кроме того, двухконтурный газовый котел может быть разной мощности. Сегодня на рынке представлены модели от 12 до 35 кВт. Этого вполне достаточно для обогрева большого помещения площадью 350-400 кв. Производительность большинства моделей колеблется в пределах 8-12 литров в минуту.

О преимуществах двухконтурных котлов

Можно с уверенностью сказать, что достоинств у этих агрегатов гораздо больше, чем недостатков. Теперь рассмотрим все плюсы. Во-первых, это значительная экономия газа. Это было достигнуто за счет использования современных теплообменников.Кстати, гидросистема позволила сделать работу агрегатов абсолютно бесшумной, поэтому двухконтурный газовый котел можно установить в любом удобном месте. Размеры в большинстве случаев позволяют без проблем установить. Если напольный вариант не подходит, всегда можно установить устройство на стене, что особенно актуально для небольших квартир, где важен каждый квадратный метр. Работа двухконтурного котла полностью автономна, чему способствует соответствующее оборудование (насос, расширительный бак, компьютер и система безопасности).

Немного о минусах

Нет ничего вечного и несовершенного. Двухконтурный котел имеет ряд недостатков. Во-первых, нельзя не отметить заметную потерю воды на начальном этапе. Рассмотрим на конкретном примере. Вот вы включили горячую воду, автоматически заработали дополнительный теплоноситель. Чтобы горячая вода пошла, нужно подождать примерно 30-40 секунд в зависимости от марки бойлера. Все, что идет с краном до этого времени, называется потерей.Можно с большой уверенностью сказать, что это не такой уж большой недостаток. Если необходимо нагреть среду для бытовых нужд, то газовый двухконтурный котел делает это в проточном режиме без возможности накопления. Пойдем дальше и поговорим о том, как работает агрегат.

Двухконтурный газовый котел: принцип работы

Как уже было сказано выше, устройство может работать в нескольких режимах. Если одноконтурный котел предназначен только для обогрева помещения, то двухконтурный еще может нагреть воду, но об этом уже было сказано.Если нужно утеплить комнату, принцип работы следующий: носитель, в нашем случае вода, поступает в теплообменник, который нагревается до определенной температуры. Сегодня диапазон колеблется в районе 35-85 градусов по Цельсию. Термостат автоматически запускает режим нагрева. Это делается при падении температуры в системе ниже нормы. В результате начинает работать циркуляционный насос и подает воду из теплообменника (предварительно подогретую) в систему. Также учитывается давление в системе, которое не должно опускаться ниже 0.5-0,7 бар. При необходимости микропроцессор посылает сигнал на горелку, которая нагревает среду до желаемой температуры.

Как работает котел: Часть 2

Но на этом не заканчивается. После включения котел начинает работать на повышение. Сначала на минимальной мощности, а со временем доходит до максимальной. Когда котел настенного газового двухконтурного отопления на каком-то этапе достигает заданной температуры, агрегат переходит в режим модуляции. Если при первом включении мощность превышает допустимое значение, микропроцессор подает сигнал на выключение горелки.Повторная активация осуществляется через три минуты. Камера сгорания металлическая, имеет специальную термостойкую обмотку. Сверху - теплообменник, ниже - горелка. Последний зажигается ровно в тот момент, когда температура носителя в системе падает и необходимо нагреть воду. Вместе с ним также включается циркуляционный насос, предназначенный для прогона воды по замкнутой системе. При достижении заданной температуры газовый настенный двухконтурный котел переходит в дежурный режим.В одних моделях горелка горит, но как минимум, в других воняет и загорается при подаче газа.

Еще немного об особенностях работы

Чтобы среда не попала во второй контур, используйте трехходовой клапан. Таким образом, можно было подавать нагретую воду от котла в систему по одной линии (подача) и возвращать по другой (обратка). Стоит обратить внимание на то, что котел представляет собой двухконтурную газовую стенку, установленную таким образом, чтобы носитель двигался по кругу, не образуя нагара.Но это касается первого теплообменника. Во втором - вода забирается из трубопровода. Как показывает практика, качество СМИ зачастую оставляет желать лучшего. По этой простой причине перед носителем имеет смысл установить фильтры, удаляющие нерастворимые соединения. При обрыве контура ГВС котел может работать в режиме отопления помещения. Так что зимой вы не будете сидеть в холодной квартире или доме.

О том, как работает система ГВС (горячее водоснабжение)

Если переключить газовый котел отопления настенный двухконтурный на летний режим, то будет работать только система отопления носителя для бытовых нужд.На самом деле батареи будут холодными, а из-под крана будет течь горячая вода. Принцип работы здесь предельно прост. Трехходовой клапан меняет свое положение и закрывает линию нагрева, тем самым открывая путь к вторичному теплообменнику, куда направляется среда. Когда вода проходит через носитель, она нагревается и попадает прямо в контур горячей воды. Процесс начинается с включения реле, контакты которого замыкаются при расходе носителя более 2,5 л.Микропроцессор получает команду зажечь горелку, после чего газовый клапан постепенно открывается. Мощность увеличивается с увеличением. Затем устройство переходит в режим плавного регулирования температуры. Стоит отметить, что газовые отопительные котлы настенные двухконтурные от всех производителей устроены так, что горелка отключается при превышении заданной температуры на 5 градусов, а включается при понижении температуры носителя на 1 градус.

Двухконтурный газотурбинный котел: достоинства и недостатки

Суть моделей с турбонаддувом в том, что есть приточная вентиляция.Подача воздуха для процесса горения газа, а также отвод продуктов сгорания осуществляется с помощью встроенного вентилятора. В этом случае есть пара воздуховодов небольшого диаметра. Процесс происходит одновременно. Продукты сгорания выбрасываются в окружающую среду, а кислород, необходимый для поддержания горения, наоборот, подается в котел. Вентиляторы устанавливаются внутри котла. Но следует отметить, что принудительный отвод подходит для агрегатов мощностью не более 30 кВт.Что касается преимуществ, то они очевидны, дымоход строить не нужно. На улицу выведены две трубы: одна большого диаметра, вторая маленькая. Первый используется для подачи кислорода, второй - для отвода дымовых газов. Но есть и недостатки, дело в том, что газовые отопительные котлы двухконтурного типа имеют более сложную конструкцию, и проделать отверстие в стене не всегда удается. Давайте посмотрим на еще один важный момент.

Руководство пользователя

Трудно дать конкретные рекомендации, это связано с тем, что рекомендации каждого производителя свои.Но есть несколько общих правил, которые необходимо соблюдать для нормальной работы вашего котла. Во-первых, между трубопроводом и теплообменником стоит специальный фильтр. Так что периодически его нужно чистить или менять. Как часто это делать, узнавайте в паспорте. Еще одно требование - следить за давлением в системе. В большинстве случаев оно не должно опускаться ниже 0,5-0,75 бар. Если показатель ниже, нужно долить воду в систему, если выше, то наоборот, чтобы слить определенное количество носителя.Часто бывает два клапана, а также манометр. Если стрелка в зеленой зоне, значит все нормально. Есть одна хитрость - уменьшить

.

Устройство газового котла. Особенности, виды, принципы работы газовых котлов

Для отопления загородного дома или коттеджа отлично подойдет газовый котел. Он один из популярных теплоагрегатов, которые используются для отопления помещений. Важное преимущество этого оборудования в том, что оно работает на газе. В настоящее время это наиболее экономичное топливо, используемое для отопления помещений. Кроме того, газ имеет более низкую стоимость, чем другие виды топлива. Чтобы избежать путаницы в различном отопительном оборудовании, необходимо изучить устройство газового котла и его составные части.Только тогда вы сможете сделать правильный выбор источника тепла. Устройство газового котла каждого вида примерно одинаковое.

Компоненты

Основными элементами являются:

  • Газовая горелка представляет собой прямоугольную конструкцию, в которой расположена форсунка. Они служат для подачи газа в камеру сгорания и обеспечивают однородное пламя, а значит, и равномерный нагрев.
  • В качестве теплообменника стоит коробка с радиаторами. Внутри него находятся трубки с теплоносителем, в основном это вода.При горении газ выделяет тепло, которое передается жидкости. Устройство газового котла Комби оснащено двумя теплообменниками - первичным и вторичным.
  • Для обеспечения давления в магистрали используйте циркуляционный насос отопления. Этот технический элемент может быть во всех типах газовых котлов.
  • Если наблюдается интенсивный нагрев теплоносителя, необходимо на время взять его. Для этого и есть расширительный бачок.
  • Важным моментом является отвод продуктов сгорания.Их необходимо снимать с котлов при помощи естественной тяги или внутреннего вентилятора.
  • В систему управления системой входит блок управления газовым котлом, которое осуществляется с помощью различных датчиков.

Рекомендуется

Наиболее эффективные методы проращивания семян

Несмотря на то, что метод рассады в овощеводстве - процесс очень трудоемкий, его использует большинство садоводов. Посадка семян в открытый грунт - простой и удобный метод, но он эффективен только в определенных климатических зонах.I ...

Светоотражающая краска. Сфера применения

Когда машины начали заполнять дороги, их популярность начала набирать светоотражающая краска. Благодаря этой краске как водителям, так и пешеходам становится намного легче избегать аварий в темноте. Назначение краски Светоотражающая краска - лакокрасочный материал, который ...

Газовый клапан

В настенных и напольных агрегатах предусмотрены эти элементы. Клапан газового котла предназначен для регулирования подачи газа к горелке. То есть открывать и закрывать предметы в нужное время.

Уличный газовый котел

Устанавливать этот теплоагрегат необходимо при наличии средств на его приобретение, а также достаточного места.

Помещение должно соответствовать всем техническим требованиям. Устройство уличного газового котла довольно просто. Единственное отличие от других типов - наличие двухконтурного теплообменника.

Достоинства и недостатки уличных котлов

Среди достоинств таких конструкций можно выделить следующие:

  • Не нужно делать засыпку горючим материалом, так как котел работает на газе;
  • КПД довольно высок по сравнению со стоимостью топлива;
  • Капитальный обогрев большой площади.

К отрицательным моментам можно отнести следующее:

  • Для установки данного типа газового котла необходимо собрать соответствующую документацию, на что уходит много времени;
  • Невозможность установки заподлицо с стеной;
  • Необходимость оснащения помещения специальной вентиляцией для удаления продуктов горения.

Газовые установки настенные

При сохранении компактности такая установка может выполнять функции котла.Устройство настенного газового котла ничем не отличается от уличного типа, кроме габаритов.

Плюсы и минусы стеновых блоков

К преимуществам газового котла данного типа можно отнести следующие:

  • Компактность, позволяющая устанавливать его вместе с другой техникой или элементами мебели;
  • В комплект котла входят все необходимые элементы, установка дополнительного громоздкого оборудования не требуется;
  • Если долгое время не было газа, устройство можно легко перенастроить за счет использования газовых баллонов.

Как и любой агрегат, настенный котел имеет свои недостатки:

  • Газовый котел позволяет отапливать большую площадь помещения.
  • Имея чувствительность к химическим свойствам теплоносителя. Если не установить дополнительный кондиционер для белья, теплообменник выйдет из строя. И его замена стоит довольно дорого.
  • Если прибор отопления газового котла предусматривает наличие двухконтурной системы, необходимо установить дополнительный кран. В открытом положении он служит для охлаждения теплоносителя.Подача воды начинается через 10 секунд после открытия клапана.

В отличие от настенного от уличного оборудования

Устройство представляет собой газовый котел напольного типа, отличающийся от настенных изделий. Это отражается не только на стоимости, условиях монтажа и технических параметрах. По ним определяют тип котла. Кроме того, у уличных моделей более длительный срок службы. Эта характеристика зависит от материала конструкции всех элементов конструкции. Как правило, котлы изготавливаются из толстого слоя чугуна, благодаря чему долгое время не подвержены коррозии.

Конструкцией агрегата предусмотрено несколько типов горелок: атмосферные и вентиляционные. Первый тип недорогой, простой в эксплуатации и не вызывает большого шума. Горелки второго типа часто встречаются в подвесных горшках. Они дороже, но обладают большей мощностью.

Система безопасности

Система безопасности - важный момент при выборе такого оборудования. Когда вы выключаете электричество, современные газовые котлы останавливаются и продолжают работать автоматически при возобновлении подачи электроэнергии.В случае отключения подачи газа автоматически закрываются только горелки. После этого запуск системы выполняется вручную, так как автоматического метода не существует.

Устройство газового котла АОГВ предполагает установку защиты от замерзания и энергосберегающего оборудования. Благодаря датчикам для контроля температуры охлаждающей жидкости.

Когда температура газа падает до 5 ºС, котел включается на обогрев. Как известно, отопление летом не требуется. Значит, ротор не сломан, надо включить насос.Для этого котлам предусмотрена особая функция.

В современных приборах устанавливают систему диагностики. Они могут самостоятельно провести анализ всех элементов и дать информацию об общем состоянии системы. Такая модель проверяет до 90% всего оборудования. Благодаря этому специалисты быстро производят замену или ремонт конкретного устройства.

Стоимость котла

Как уже говорилось ранее, цена на настенные и напольные котлы разная. Так, стоимость настенных моделей колеблется от 28 000 до 150 000 рублей, а уличных - от 30 000 до 40 000 рублей.Не забывайте, что для установки наружного блока необходимо собрать пакет необходимых документов и обустроить специальное помещение, что повлечет дополнительные финансовые затраты.

Устройство и работа газового котла

Начнем с того, что в комнате есть градусник, измеряющий температуру воздуха. Если он выйдет из строя, то гусеничный клапан переключится на «подогрев». Затем запускается циркуляционный насос и вода начинает двигаться по системе отопления.

Затем открывается газовый вентиль, и горелка зажигается.Нагрев теплоносителя происходит за счет энерговыделения при сгорании топлива. Для измерения давления и температуры в конструкцию входят термостат и манометр. Когда температура достигает требуемых параметров, насос автоматически отключается. Со временем этот процесс нагрева повторяется. При постоянной работе насоса происходит круглосуточный подогрев теплоносителя, который передает свое тепло радиаторам.

Автоматика

Огромную роль в функционировании газового котла играет комплексная система автоматизации.Он контролирует работу агрегата во всех режимах и состоит из следующих элементов:

  • Датчики, регулирующие высоту пламени на горелке и температуру;
  • Система включения и выключения котла при сбоях в электросети;
  • Датчики, регулирующие давление газа при проблемах с подачей газа;
  • Устройства, применяемые для защиты от замерзания, актуальны в холодный период года, когда необходимо демонтировать котел;
  • Аппаратное обеспечение для включения циркуляционного насоса, если система не используется в течение длительного времени;
  • Система самодиагностики и выявления ошибок в отдельных элементах.

Если вы знаете, что это газовый котел, то вы легко сможете выбрать подходящую модель, сэкономив тем самым деньги при покупке и обслуживании.

Отзывы

Мнения пользователей настенных и напольных котлов разделились. Потому что эти конструкции имеют ряд отличий. Так что стеновая сборка не может обогреть большую площадь помещения, чем уличный аналог. Поэтому люди выбирают газовые котлы, исходя из этого принципа.

Итак, пользователи настенных устройств выделяют ряд преимуществ.Поэтому, по их мнению, эти агрегаты имеют небольшие габариты, что позволяет устанавливать их вместе с другими элементами. Отрицательная сторона - чувствительность к теплоносителю. Если вода некачественная, теплообменник может быстро сломаться. Его замена стоит довольно дорого.

Котлы по своим техническим характеристикам превосходят настенные стили и используются для отопления большой площади.

Единственный минус, который полюбился многим пользователям, - это процесс установки.Для установки оборудования необходимо выделить отдельное помещение, потому что оно достаточно габаритное. Также необходимо собрать определенные документы, что требует много времени. Еще один важный момент - вывод продуктов сгорания. В помещении, где вы будете устанавливать агрегат, должна быть предусмотрена естественная или механическая вентиляция.

Заключение

Газовый котел является важным элементом системы отопления. Он несет теплоноситель, который далее течет по трубам и радиаторам.Работа на таком виде топлива, как газ, - лучший вариант для создания комфортных условий в помещении. Итак, мы нашли устройство газового котла. Надеюсь, эта информация поможет вам правильно выбрать устройство.

.

Принципы работы оксигенатора: газообмен, теплопередача и работа

ВВЕДЕНИЕ


С начала 1950-х годов, когда впервые началась разработка аппарата искусственного кровообращения, произошла огромная эволюция устройств и оборудования для поддержки сердца (1 , 2). Однако, несмотря на разнообразие конструкций на протяжении многих лет, все они содержат три основных компонента: механизм циркуляции крови, метод газообмена на кислород и углекислый газ и некоторый механизм контроля температуры.В главе 2 рассматривается первый важный компонент, а теперь мы сосредоточимся на двух последующих элементах: газообмене и теплопередаче. И хотя его называют «оксигенатором», мы должны признать, что он отвечает за перемещение как кислорода внутрь, так и углекислого газа наружу. Обсуждение начнется с базового обзора принципов физики, а затем мы применим эти принципы к устройствам, используемым специально для экстракорпоральной поддержки, включая сердечно-легочный обход (CPB) и экстракорпоральную мембранную оксигенацию (ECMO).
По мере прохождения этой главы вы можете заметить, что торговых наименований и названий производителей мало. Автор намеренно избегает их использования. Основная цель заключалась в том, чтобы сосредоточить внимание на физиологии, физике и химии оксигенатора и теплообменника, а также подчеркнуть тот факт, что существует большое количество производителей, производящих множество продуктов, которые, как было доказано, функционируют очень хорошо. Несмотря на то, что мы стали свидетелями значительных улучшений в процессе перехода от пузырьковых оксигенаторов к мембранным и полым волоконным оксигенаторам, существует мало данных, свидетельствующих об окончательном превосходстве одного продукта над другим в пределах одного класса, например, оксигенаторов из полого волокна из полипропилена.Фактически, многие сравнения продемонстрировали лишь незначительные различия, которые имеют минимальное влияние на клиническую практику (3). Это включает в себя множество различных покрытий, которые мы обсудим, используя общие химические названия. Время от времени мы приводили ссылки, в которых сравнивались различные продукты, такие как покрытия биосовместимости, но не будем включать эту информацию в текст. Поступая таким образом, нам будет легче устранить любую коммерческую предвзятость, и мы надеемся предложить читателю лучшее понимание принципов и функциональности устройств, чтобы они могли сами оценить доступные коммерческие варианты и выбрать продукты, которые наилучшим образом соответствуют их потребностям. о приложениях, доступности, запасах прочности, стоимости и послужном списке.

ФИЗИКА ГАЗООБМЕНА

Движение молекул кислорода (O2) и углекислого газа (CO 2 ) между воздухом и кровью через биологический или синтетический барьер регулируется несколькими конкретными законами физики. Сначала мы рассмотрим принципы этих законов, а затем обсудим их прямое применение к естественным процессам в легких человека, а также нашу попытку имитировать естественный процесс с помощью различных устройств и методов.

Закон Дальтона (Джон Дальтон, 1801):


Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений всех отдельных газов в этом объеме.На уровне моря это должно быть 760 мм рт.

Первый закон диффузии Фика (Адольф Фик, 1855):



В этой математической формуле J представляет диффузионный поток или количество вещества (например, O2), перемещаемого на единицу площади в единицу времени. D, коэффициент диффузии, является константой для конкретного барьера в зависимости от его состава и т. Д. Его также называют «коэффициентом диффузии», и предыдущий отрицательный знак просто делает поток J положительным, когда движение идет вниз по градиенту концентрации.Коэффициент диффузии определенных молекул газа через биологические мембраны, такие как альвеолы, может изменяться относительно быстро из-за воспаления, отека или повреждения, которые могут изменить характеристики мембраны. Однако он должен быть постоянным для синтетических барьеров, таких как мембранные оксигенаторы, на которые влияют только значительные изменения температуры и давления (или, по крайней мере, до тех пор, пока он не будет помещен в биологическую среду, когда на него может повлиять свертывание и т. Концентрация вещества представлена ​​буквой φ, а длина - x.В целях обсуждения переноса газа через мембраны первый закон диффузии Фика говорит нам, что движение O 2 и CO 2 через барьер будет происходить в направлении от более высокой к более низкой концентрации (парциальное давление) с величина, которая пропорциональна градиенту и пропорциональна площади, и обратно пропорциональна
коэффициенту диффузии или «коэффициенту диффузии». Проще говоря, диффузия газа происходит быстрее, когда градиент через мембрану выше, и «более тонкий» барьер позволяет диффузию газа в большей степени, чем «более толстый», в то время как барьер такой же «толщины», но гораздо большей площади поверхности допускает большее газ диффундировать в течение того же промежутка времени.

Закон Грэма (Томас Грэм, 1848 г.):


Скорость диффузии газа обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы.

Закон Генри (Уильям Генри, 1803):


Количество газа, которое может раствориться в объеме жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению газа в этой жидкости. Математически, где p - парциальное давление конкретного газа, c - концентрация растворенного газа, а kH - константа для конкретного газа в конкретном растворе; например, kH для O2, растворенного в воде при 298 K, составляет 769.2 л атм / моль. Именно этот принцип позволяет пузырькам газа выходить из раствора в крови во время разгерметизации, как когда аквалангисты получают «повороты» из-за слишком быстрого всплытия во время погружения. Закон Генри позволяет большему количеству газов, вдыхаемых на глубине под гораздо более высоким парциальным давлением из-за окружающей воды, растворяться в крови, особенно при более длительных периодах воздействия. Если ныряльщик быстро всплывает до того, как легкие смогут постепенно вытеснить поглощенный газ, тогда избыточный газ образует пузырьки воздуха в крови, которые ответственны за симптомы и повреждение органов декомпрессионной болезни, также известной как «изгибы» или кессон. болезнь.






РИСУНОК 3.1. Параллельный поток против противотока. Повышенный перенос происходит из-за движения по всей системе с противотоком, а не из-за максимального равновесия 50:50, достигаемого при одновременном потоке.


Принцип противоточного обмена


При наличии двух параллельных трубок, заполненных жидкостью или газом, разделенных мембраной с некоторой степенью проницаемости для компонентов этой жидкости или газа, обмен молекулами или частицами через барьер больше эффективен, если движения жидкостей противоположны по направлению.В теоретическом примере с легко диффундирующим газом G, который мы хотим переместить из одной системы в другую посредством диффузии, мы предположим, что концентрация G в том, что мы будем называть «донорной» системой, составляет 100%, и что там - нулевое количество G на «принимающей» стороне системы (рис. 3.1). Если две системы движутся параллельно (одновременно), то на входе концентрации составляют 100% и 0%. По мере продвижения двух систем происходит постоянная диффузия G через барьер с уменьшением концентрации G на донорной стороне и увеличением концентрации на принимающей стороне.Постепенно концентрации изменяются на 90%: 10%, 80%: 20% и так далее, пока не будет достигнуто равновесие 50%: 50%. Продолжение движения по дополнительной длине трубки не обеспечивает дополнительного обмена G в принимающей системе, и конечный результат на участке выхода остается 50%. Если мы теперь изменим направление одной из систем так, чтобы донорская и реципиентная системы текли в противоположных направлениях (противоток), движение G может происходить по всей длине системы, потому что градиент, приводящий к диффузии, может сохраняться. .Если системы имеют достаточную длину, концентрация G может потенциально достигать 100% в месте его выхода, непосредственно рядом с входной стороной донорной системы
, где концентрация также составляет 100%. Таким образом, равновесие достигается на 100%, а не на 50%. Газообмен через жабры рыб - пример естественного биологического применения этого эффективного принципа противоточного обмена. Противоточный обмен применяется не только к передаче газов, как в примере, но в равной степени к перемещению веществ между жидкостями, газом и жидкостью, а также к передаче тепла между двумя жидкостями (жидкостями или газами).

ОКСИГЕНАТОРЫ ДЛЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ


Базовая конструкция оксигенатора

Естественный процесс газообмена в легких включает направление крови в мелкие капилляры, прилегающие к тонкостенным альвеолам, содержащим вдыхаемый воздух, так что кислород может диффундировать, а углекислый газ может диффундировать. out, основываясь на принципах диффузии в законе Фика, изложенном выше. Размер капилляров таков, что клетки перемещаются по существу по одной, чтобы обеспечить максимальное воздействие и время для газообмена.Большая площадь респираторной поверхности нормального легкого человека обеспечивает чрезвычайно эффективный обмен большого объема O2 и CO 2 . Соответствующий обмен действительно требует эффективного движения воздуха в альвеолы ​​и из них через одни и те же проходы, что создает возможность проблем с вентиляцией мертвого пространства.

При разработке эквивалента искусственного легкого, который будет использоваться в течение коротких периодов времени во время CPB, необходимо учитывать множество факторов, которые часто играют друг против друга.Например, наличие очень большой площади поверхности максимизирует возможность газообмена, но затем также увеличит размер устройства и, следовательно, объем заливки, необходимый для его заполнения, а также связанные с ним потребности в гемодилюции и потенциальной трансфузии. Имитация естественного легкого с крошечными «капиллярными» кровеносными проходами также максимизирует эффективность обмена, но при этом создаст чрезвычайно высокое сопротивление внутри мембраны, требующее очень большой площади поверхности и приводящее к большему напряжению сдвига, гемолизу и т. Д. .Таким образом, разработка идеального устройства для газообмена была построена на ряде компромиссов между преимуществами и недостатками доступной площади поверхности, сопротивления потоку, размера, объема заливки, способности к диффузии, утечки плазмы и биосовместимости.


Измерения характеристик и возможностей оксигенаторов


В попытке создать отраслевые стандарты для сравнения возможностей оксигенаторов Ассоциация по развитию медицинского оборудования ранее разработала набор стандартов для оксигенаторов.Однако надежность этих стандартов была подвергнута сомнению, поскольку в них не учитывалось влияние изменчивости условий на входе, которое влияет на изменчивость переноса газа. Впоследствии было показано, что улучшение газообмена в некоторых устройствах может быть продемонстрировано путем изменения условий, при которых оценивались оксигенаторы (4,5,6). Несмотря на непринятие этих стандартов, существует серия измерений, которые помогают определить физические и функциональные возможности оксигенаторов.Как упоминалось ранее, заправочный объем - это объем жидкости (кристаллоида или крови), необходимый для заполнения фазы крови устройства, включая любой встроенный теплообменник. Это также может включать некоторый минимальный уровень в резервуаре в зависимости от устройства и производителя. Производители также предоставляют минимальные и максимальные рабочие объемы для своих конкретных устройств. Способность оксигенатора насыщать кровь кислородом выражается в эталонном потоке кислорода, который определяется как скорость потока цельной крови при нормотермии, с нормальным гемоглобином (12 г / дл), с нулевым базовым избытком, который будет увеличить содержание кислорода в венозной крови с насыщением кислородом 65% на 45 мл / л потока.Подобные измерения способности устройства удалять CO 2 выражаются в эталонном потоке крови по диоксиду углерода. Также предоставляется индекс гемолиза для устройства, выраженный как количество свободного гемоглобина / 100 см3 крови, прокачиваемое через оксигенатор во время теста in vitro. Наконец, номинальный поток или эталонный поток - это максимальный рекомендуемый поток для достижения адекватного газообмена, и он равен самому низкому потоку среди эталонного потока кислорода, эталонного потока крови по диоксиду углерода, максимального рекомендованного производителем потока или 8 л / мин ( 7).

Оксигенаторы с прямым контактом (пузырь, грохот, вращающийся диск, барабан)


Не повторяя историю разработки оксигенаторов раннего поколения, описанную в предыдущих главах этой книги, мы обсудим только физиологические концепции газообмена, где это прямой контакт крови с газовой фазой, а не особенности конструкции различных ранних машин. Во всех устройствах кровь из тела пациента поступала в машину и в какой-то момент непосредственно смешивалась с газовой смесью, состоящей в основном из кислорода, в виде очень маленьких пузырьков, образующихся с помощью нескольких механизмов, часто с использованием устройства, называемого барботером, которое генерировало пузырьки газа (8).Каждый пузырек обеспечивал площадь поверхности в крови для газообмена. Размер пузырьков стал очень важным, поскольку доступная площадь поверхности для газообмена обратно пропорциональна диаметру пузырьков: меньшие пузырьки обеспечивали большую площадь поверхности и более эффективный перенос кислорода. Однако, если пузырьки были слишком маленькими, быстрое увеличение натяжения CO 2 ограничивало возможное удаление CO 2 . Постепенно производители определили пузырьки надлежащего размера, которые обеспечили бы идеальный респираторный коэффициент для системы около 0.8 (Выведение CO 2 : поглощение O2). Как только пузырьки образуются и смешиваются с венозной кровью, у смеси есть достаточно времени для передачи кислорода непосредственно молекулам гемоглобина в крови (очень небольшая часть переходит в раствор). Одновременно CO 2 покидает раствор и попадает в пузырьки, выходя из верхней части устройства или в сепаратор. По мере продвижения крови любые остаточные пузырьки будут постепенно сливаться и отфильтровываться из крови, прежде чем она будет возвращена
пациенту.Одним из самых больших препятствий для этой конструкции было образование пены в результате аэрации крови, и для минимизации этой проблемы использовались различные пеногасители и конструкции. Основным преимуществом был очень эффективный газообмен, обеспечиваемый прямым контактом. Однако такое же прямое воздействие также серьезно повредило клеточные компоненты крови при использовании в течение длительных периодов времени. Другим преимуществом является очень низкий перепад давления или сопротивление конструкции пузырькового оксигенатора, поскольку не было необходимости направлять кровь через небольшие каналы, примыкающие к газовой фазе, для обмена O2 и CO 2 , как в мембране.Движущей силой венозной крови был просто гидростатический столб, и его движению вверх во время газообмена способствовали поднимающиеся пузырьки. Большой размер и емкость устройств означали, что они также могут служить венозными резервуарами системы.

Несмотря на физиологическую простоту пузырьковых оксигенаторов и других устройств прямого контакта, стоимость и сложность установки, наряду с ограничениями, вызванными прямым повреждением крови, делали ее менее практичной для более длительных или более сложных кардиологических операций и привели к к разработке более сложных оксигенаторов.


Мембранные оксигенаторы


В ранних конструкциях газообменных устройств были испытаны многие различные материалы, включая керамику, пластмассы, резину и ряд синтетических продуктов, таких как целлюлоза, полиэтилен и тефлон. За это время было получено много знаний о механизмах газообмена через мембранный оксигенатор (9). Однако первый широко применяемый клинический оксигенатор, который полностью исключил прямой контакт фаз крови и газа, что сделало его настоящим мембранным оксигенатором, был разработан Колобоу и его коллегами (10,11).Преимущества предлагаемой новой мембраны заключались в разделении крови и газа, уменьшении повреждений и тромбозов, наблюдаемых при использовании пузырьковых оксигенаторов (12), а также в уменьшении газовых эмболов (13). Кроме того, с новыми оксигенаторами кровь больше не выталкивалась вверх движущимися пузырьками газа, а прокачивалась через мембрану независимо от потока газа, что позволяло отдельно регулировать скорость и состав газовой фазы для управления O2 и CO 2 обмен. Мембрана была сконструирована в виде длинной катушки из листа силиконового полимера, который полностью разделял газовую и кровяную фазы.Газообмен был не таким эффективным, как через другие материалы, поскольку кислород должен был по существу диффундировать в фазу силиконового полимера, а затем диффундировать в кровь, с тем же процессом, обратным для диоксида углерода. Таким образом, требовались гораздо большие площади поверхности и одновременно большие объемы заливки. Мембрана также имела относительно высокое сопротивление или падение давления от входа к выходу фазы крови. Мембрана обладала приемлемой биосовместимостью, требовала значительной антикоагуляции, и было признано, что она стимулирует фибринолитическую систему, а также было обнаружено, что она поглощает большие количества определенных лекарств, что часто затрудняет достижение терапевтических уровней.Однако, в отличие от других синтетических пластиков, используемых для клинических оксигенаторов, в первую очередь из полипропилена, силиконовая мембрана оставалась практически непроницаемой для белков плазмы и часто могла использоваться в течение нескольких недель без сбоев, что делало ее идеальной для долгосрочной поддержки, такой как ЭКМО. В операционной, где оксигенатор должен был работать всего несколько часов и где утечка плазмы и отказ оксигенатора были менее серьезными проблемами, большой размер и объемы заправки делали его гораздо менее практичным, чем другие доступные варианты.

Микропористые оксигенаторы

В отличие от больших и менее эффективных оксигенаторов с силиконовыми мембранами, так называемые микропористые оксигенаторы с полыми волокнами были разработаны специально для нужд операционной, где кратковременное использование небольших устройств, требующих малых объемов заливки и низкого сопротивления, было очень выгодно. Подавляющее большинство оксигенаторов были изготовлены из полых волокон полипропилена, хотя в некоторых использовались листы полипропилена, в которых микропоры размером менее 1 мкм создаются в процессе нагрева и растяжения материала.Газ движется через мелкие волокна, окруженные кровью, движущейся противотоком. После контакта с кровью поры в волокнах покрываются белками плазмы, через которые могут проходить молекулы газа, но через которые белки плазмы и вода не проходят из-за поверхностного натяжения крови. Со временем поры в конечном итоге пропускают компоненты плазмы через поры в газовую фазу, что называется утечкой плазмы. Обычно это занимает несколько часов или даже дней, что намного больше, чем требуется для поддержки CPB; поэтому это обычно не имеет клинического значения, за исключением случаев, когда эти мембраны используются для долгосрочной поддержки, такой как ЭКМО.В таких случаях требуется очень тщательный мониторинг функции оксигенатора и частая замена оксигенатора.


Хотя цель оксигенатора состоит в том, чтобы имитировать функцию естественного легкого, обеспечивая достаточную подачу кислорода и удаление углекислого газа, воспроизвести структуру легкого невозможно. Газовый поток движется через оксигенатор, а не входит и выходит из дыхательных путей, что дает некоторое преимущество для эффективности оксигенатора, возможно, компенсируя тот факт, что оксигенатор не может начать воспроизводить легочную модель газообмена.Богатый кислородом воздух проникает в альвеолы ​​с вдохом и некоторое время находится в массивной области респираторной поверхности, которой является легкое. Рядом с миллионами альвеол находится такое же количество крошечных капилляров, настолько маленьких, что красные кровяные тельца (эритроциты) выстраиваются один за другим, чтобы пройти через них, выполняя необходимый обмен молекулами газа. Оксигенаторы из полого волокна не могут конкурировать с такой эффективной системой. Однако с дополнительным пониманием гидродинамики и газообмена инженеры смогли разработать удивительно эффективные устройства, компенсируя недостатки дополнительными достоинствами.Это включает в себя чрезвычайно сложную физику гидродинамики, которая была подробно объяснена в другом месте (14) и которую мы попытаемся упростить здесь для применения оксигенаторов. Ранее мы отмечали, что наименьший возможный конструктивный путь для крови все еще в
более 100 раз превышает размер капилляров, и если его уменьшить, сопротивление становится недопустимым для целей экстракорпоральной поддержки. Это компенсируется увеличением длины кровотока более чем в 1000 раз.Таким образом, вместо того, чтобы каждая клетка кратковременно проходила через отдельную альвеолу, теперь у нас есть большее количество крови, проходящей через более широкие, но очень большие расстояния, чтобы создать более эффективную площадь поверхности для газообмена. Поскольку кровь представляет собой вязкую жидкость, скорость потока внутри оксигенатора не везде одинакова. И хотя на самом деле газ течет внутри микроволокон, а кровь вокруг них, давайте рассмотрим движение крови, как если бы она была в трубке, чтобы лучше понять динамику жидкости и ее влияние на газообмен.Внутри «трубки» скорость крови меняется: самый быстрый поток в центре, а окружающая кровь движется с постепенно уменьшающимися скоростями по мере того, как она удаляется от центра и приближается к внешнему краю, который был бы границей раздела с газовая фаза. В этот момент скорость теоретически равна нулю, а центральный поток максимален. На границе раздела с нулевой скоростью образуется пограничный слой, в котором происходит диффузия кислорода через мембрану. Поскольку растворимость кислорода в жидкой части крови очень низкая, большая часть диффузии происходит на границе раздела или рядом с ним на гемоглобин в крови вблизи пограничного слоя.Распространение дальше в поток труднее из-за расстояния. Если длина кровеносного пути короткая и поток является абсолютно ламинарным, то к гемоглобину в центральном потоке крови попадет очень мало кислорода или вообще не будет. Однако поток не является ламинарным, и турбулентность нарушает слои градиента скорости и увеличивает вихревые токи и перемешивание. В этом случае это очень желательно, чтобы увеличить способность кислорода диффундировать к более доступным молекулам гемоглобина.Эта проблема также может быть решена путем увеличения длины пути прохождения крови и времени пребывания, но это резко увеличит площадь поверхности, размер оксигенатора и, следовательно, основной объем. Другое решение могло бы заключаться в уменьшении ширины пути прохождения крови, уменьшении расстояния между границей раздела и центральным потоком, но, как указывалось ранее, это могло бы значительно увеличить сопротивление потоку до непрактичного уровня. Пропуская газ через волокна вместо крови, сопротивление намного ниже и обеспечивает соответствующий контакт для газообмена.Газосодержащие микроволокна размещены нелинейным образом с рядом мягких изгибов и поворотов, создающих турбулентность и повышенное перемешивание, но не настолько, чтобы увеличивать напряжение сдвига и вызывать повреждение эритроцитов. Дополнительные вентиляторы или небольшие лопасти помещаются в фазу крови для достижения того же эффекта, который известен как «вторичный поток» (15).
В отличие от кислорода, углекислый газ гораздо лучше растворяется в крови, где он быстро превращается в бикарбонат. Дополнительные молекулы CO 2 транспортируются на аминогруппах белков плазмы, включая гемоглобин, что делает выведение CO 2 гораздо менее проблематичным, чем доставка кислорода (рис.3.2 и 3.3).




РИСУНОК 3.2. Типичная открытая система для взрослых, показывающая резервуар для кардиотомии (A), складывающуюся венозную сборную камеру (B) и комбинированный полипропиленовый оксигенатор и теплообменник (C).


«Плазмонепроницаемые» оксигенаторы с полым волокном


В 2008 году первый оксигенатор из полого волокна из полиметилпентена (PMP) был одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) для использования в США для экстракорпоральной поддержки.Хотя оксигенаторы PMP использовались в Европе в течение многих лет, их внедрение в Соединенных Штатах стало важным новым инструментом для долгосрочной экстракорпоральной поддержки. Как и предшественник полипропилена, оксигенаторы PMP обладали очень эффективным газообменом, малой площадью поверхности и объемом заливки, превосходной биосовместимостью и очень низким сопротивлением кровотоку. Однако полые волокна PMP были действительно непористыми, вместо того, чтобы быть покрытыми очень тонкой мембраной, которая обеспечивала эффективный газообмен без возможной утечки плазмы, хотя сообщалось о редких случаях (16).Хотя это мало что изменило в операционной, оно произвело революцию в поддержке ЭКМО в этой стране и во всем мире, предоставив маломощный, биосовместимый и эффективный оксигенатор с низким уровнем сопротивления, который можно было использовать в течение нескольких дней или недель подряд (рис. . 3.4). Единственный недостаток этих оксигенаторов, отмеченных автором по сравнению с ранее использовавшимися силиконовыми мембранами
, - это скорость, с которой они выходят из строя при тромбозе. Несмотря на то, что стимул для коагуляции, кажется, меньше у PMP и его различных покрытий, поскольку площадь поверхности и объем настолько малы, когда тромбоз инициируется, он может прогрессировать чрезвычайно быстро, вызывая относительно внезапный отказ оксигенатора.Это становится чрезвычайно важным в свете тенденций в поддержке ЭКМО и стремления к более простой, более «автоматизированной» и компактной системе, которая привела к меньшему мониторингу до- и постмембранного давления и меньшему внимательному наблюдению со стороны опытного персонала. С этим приходит меньше предупреждений о потенциальных проблемах и, возможно, меньше запаса прочности для предотвращения внезапного и потенциально катастрофического отказа системы.




РИСУНОК 3.3. Миниатюрный педиатрический контур для младенцев с венозным резервуаром (A) и полипропиленовым оксигенатором / теплообменником (B).Также показаны роликовый насос (C) и гемофильтр (D).


Резервуары


Системы для CPB также включают некоторую форму резервуара - либо мягко складывающееся устройство, либо твердый контейнер, который выполняет ряд функций, или некоторую комбинацию (см. Рис. 3.2 и 3.3). Основная функция - регулирование объема и обеспечение насоса постоянным источником крови для доставки пациенту, даже если имеется временное прерывание венозного возврата от пациента, преднамеренное или непреднамеренное.Резервуар делают достаточно большим для полного обескровливания объема крови пациента в случае глубокой гипотермической остановки кровообращения. После попадания в резервуар кровь проводит там короткое время, позволяя любым пузырькам, которые могли попасть в резервуар, подняться наверх, так как кровь затем сливается со дна резервуара и затем прокачивается через оксигенатор и теплообменник. . Этот временный застой очень полезен для удаления воздуха из крови, особенно при использовании аспирационных устройств, которые возвращают пролитую кровь непосредственно обратно в насос, но также является причиной того, что CPB требует более высокого уровня антикоагуляции (обычно время свертывания активируется более 400 секунд) по сравнению с контурами ЭКМО, которые не имеют резервуара, имеют минимальные области застоя и могут работать с гораздо более низкими уровнями антикоагуляции.Но поскольку в контурах ЭКМО нет резервуара (кроме небольшого серворегулятора или камеры податливости), их дальнейшее функционирование полностью зависит от стабильного и непрерывного поступления венозного возврата от пациента. Существуют дополнительные устройства безопасности, такие как артериальные фильтры (которые теперь могут быть встроены в сам оксигенатор) и детекторы пузырьков, но они будут обсуждаться более подробно в главе 23. Системы ЭКМО являются «закрытыми», поскольку в них нет резервуаров. ; поэтому каждый кубический сантиметр крови, закачиваемой пациенту, должен быть заменен кубическим сантиметром, поступающим в венозную возвратную сторону.Хотя многие системы имеют очень маленькие складные отсеки, используемые либо в качестве серворегуляторов для роликовых насосов, либо в качестве камер соответствия
, чтобы минимизировать кавитацию воздуха из-за высокого отрицательного давления, создаваемого центробежными насосами, они не являются резервуарами и не имеют возможности хранить или объем подачи крови. Однако это также устраняет большую часть застоя крови в системе и является причиной того, что ЭКМО может работать при значительно более низких уровнях антикоагуляции по сравнению с CPB.




РИСУНОК 3.4. Оксигенатор из полиметилпентена с комбинированным внутренним теплообменником, обычно используемый для долгосрочной поддержки (ECMO).


Работа оксигенатора


Аппарат искусственного кровообращения обычно контролируется перфузиологом, который отвечает за обеспечение адекватной доставки кислорода ко всем тканям и органам тела в течение периода поддержки. Точно так же контур ЭКМО поддерживается персоналом, который выполняет аналогичные роли на долгосрочной основе.Это включает в себя все три тесно взаимосвязанных компонента поддержки: насос, оксигенатор и контроль температуры. Обеспечение адекватного потока насоса эквивалентно естественному сердечному выбросу. Контролируемая гипотермия приводит к защитному эффекту во время поддержки или после острой ишемии / гипоперфузии за счет снижения метаболических требований. А адекватный газообмен обеспечивает тканям необходимый кислород (при условии адекватного потока и адекватной пропускной способности кислорода гемоглобином), а также удаление углекислого газа.Движение O2 и CO 2 Только золотые участники могут продолжить чтение. Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы продолжить

Связанные

.

Что такое автоматический выключатель SF6? Конструкция, принцип работы, преимущества и недостатки элегазового выключателя

Автоматический выключатель, в котором для гашения дуги используется газ SF 6 под давлением, называется автоматическим выключателем SF 6 . Газ SF 6 (гексафторид серы) обладает отличными диэлектрическими, гашением дуги, химическими и другими физическими свойствами, которые доказали его превосходство над другими средами для гашения дуги, такими как масло или воздух. Автоматический выключатель SF 6 в основном делится на три типа

  • Автоматический выключатель поршневой без нагнетания
  • Однопоршневой автоматический выключатель.
  • Двухконтурный поршневой выключатель.

В автоматическом выключателе, в котором в качестве изолирующей среды использовались воздух и масло, сила гашения дуги нарастала относительно медленно после перемещения контакта. В высоковольтных выключателях используются свойства быстрого гашения дуги, которые требуют меньше времени для быстрого восстановления, нарастания напряжения. В этом отношении автоматические выключатели SF 6 обладают хорошими свойствами по сравнению с масляными или воздушными выключателями.Так в высоковольтных сетях до 760 кВ используются выключатели SF 6 .

Свойства автоматического выключателя на основе гексафторида серы

Гексафторид серы обладает очень хорошими изоляционными и дугогасящими свойствами. Эти свойства:

  • Это бесцветный, без запаха, нетоксичный и негорючий газ.
  • SF 6 Газ чрезвычайно стабилен и инертен, а его плотность в пять раз больше плотности воздуха.
  • Он имеет более высокую теплопроводность, чем у воздуха, и способствует лучшему охлаждению токоведущих частей.
  • SF 6 Газ сильно электроотрицателен, что означает, что свободные электроны легко удаляются из разряда за счет образования отрицательных ионов.
  • Обладает уникальным свойством быстрой рекомбинации после удаления искры, возбуждающей источник. Он в 100 раз более эффективен по сравнению со средой для гашения дуги.
  • Его электрическая прочность в 2,5 раза выше, чем у воздуха, и на 30% меньше, чем у диэлектрического масла. При высоком давлении диэлектрическая прочность газа увеличивается.
  • Влага очень опасна для выключателя SF 6 . Из-за сочетания влажности и газа SF 6 образуется фтористый водород (при прерывании дуги), который может повредить части выключателей.

Конструкция SF 6 Автоматические выключатели

SF 6 Выключатели в основном состоят из двух частей, а именно (а) блока прерывателя и (б) газовой системы.

Блок прерывателя - Этот блок состоит из подвижных и неподвижных контактов, состоящих из набора токоведущих частей и датчика дуги.Он соединен с газовым резервуаром SF 6 . Этот блок состоит из скользящих отверстий в подвижных контактах, которые пропускают газ под высоким давлением в основной резервуар.

Газовая система - Замкнутая газовая система используется в автоматических выключателях SF 6 . Газ SF 6 стоит дорого, поэтому его утилизируют после каждой операции. Этот блок состоит из камер низкого и высокого давления с аварийной сигнализацией низкого давления и переключателями аварийной сигнализации. Когда давление газа очень низкое, из-за чего снижается диэлектрическая прочность газов и снижается способность гашения дуги выключателей, эта система подает предупреждающий сигнал.2 таким образом; он хранится в резервуаре низкого давления. Этот газ низкого давления возвращается в резервуар высокого давления для повторного использования.

Теперь давление поршня дневного вытяжного вентилятора используется для создания давления гашения дуги во время операции размыкания с помощью поршня, прикрепленного к подвижным контактам.

Преимущество выключателя SF 6

SF 6 Автоматические выключатели имеют следующие преимущества перед обычными выключателями

  1. SF 6 Газ обладает отличными изоляционными, дугогасящими и многими другими свойствами, которые являются величайшими преимуществами автоматических выключателей SF 6 .
  2. Газ негорючий и химически устойчивый. Продукты их разложения невзрывоопасны, поэтому нет риска возгорания или взрыва.
  3. Электрический зазор значительно уменьшен из-за высокой диэлектрической прочности SF 6 .
  4. На его производительность не влияют колебания атмосферных условий.
  5. Он обеспечивает бесшумную работу и отсутствие проблем с перенапряжением, поскольку дуга гаснет при нулевом естественном токе.
  6. Нет снижения диэлектрической прочности, поскольку во время искрения не образуются частицы углерода.
  7. Требуется меньше обслуживания и не требуется дорогостоящая система сжатого воздуха.
  8. SF 6 выполняет различные функции, такие как устранение коротких замыканий на линии, переключение, размыкание ненагруженных линий электропередачи, реактора трансформатора и т. Д. Без каких-либо проблем.

Недостатки выключателей SF 6

  1. SF 6 газ в некоторой степени удушает.В случае утечки в баке прерывателя газ SF 6 тяжелее воздуха и, следовательно, SF 6 оседает в окружающей среде и приводит к удушению обслуживающего персонала.
  2. Попадание влаги в бак выключателя SF 6 очень вредно для выключателя и вызывает несколько отказов.
  3. Внутренние части нуждаются в чистке во время периодического обслуживания в чистой и сухой среде.
  4. Требуется специальное сооружение для транспортировки и поддержания качества газа.
.

Принцип работы

  • Ресурс исследования
  • Исследовать
    • Искусство и гуманитарные науки
    • Бизнес
    • Инженерная технология
    • Иностранный язык
    • История
    • Математика
    • Наука
    • Социальная наука
    Лучшие подкатегории
    • Продвинутая математика
    • Алгебра
    • Базовая математика
    • Исчисление
    • Геометрия
    • Линейная алгебра
    • Предалгебра
    • Предварительный расчет
    • Статистика и вероятность
    • Тригонометрия
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Астрономия
    • Астрофизика
    • Биология
    • Химия
    • Науки о Земле
    • Наука об окружающей среде
    • Науки о здоровье
    • Физика
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Антропология
    • Закон
    • Политология
    • Психология
    • Социология
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Бухгалтерский учет
    • Экономика
    • Финансы
    • Менеджмент
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Аэрокосмическая техника
    • Биоинженерия
    • Химическая инженерия
    • Гражданское строительство
    • Компьютерные науки
    • Электротехника
    • Промышленное проектирование
    • Машиностроение
    • Веб-дизайн
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Архитектура
    • Связь
    • Английский
    • Гендерные исследования
    • Музыка
    • Исполнительское искусство
    • Философия
    • Религиоведение
    • Письмо
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Древняя история
    • Европейская история
    • История США
    • Всемирная история
    • другое →
    Лучшие подкатегории
    • Хорватский
    • Чешский
    • Финский
    • Греческий
.

Принципы, эксплуатация и обслуживание судов

Материалы исследования морской инженерии Информация для морских инженеров

Ищи:

  • Дом
  • Экзамен MEO
  • Безопасность
    • Пожаротушение
    • Пожарные извещатели
    • Дегазация
  • Общие
    • Котлы
    • Насосы
    • Компрессоры
    • Смазочное масло
    • Очистка сточных вод
    • Система инертного газа
    • Кондиционер
    • КИП
    • Гидравлика
    • Теплообменники
    • Рулевой механизм
    • Холодильное оборудование
    • Коррозия
    • Сварка
    • Очистители
  • Мотор
    • Дизельные двигатели
    • Вибрация
    • Турбокомпрессоры
    • Инструменты
  • Скачать
    • Вопросы и ответы по дизельным двигателям 1
    • Вопросы по MEO, класс 2
    • Контрольные листы MEO класса 1
  • Контрольные списки
  • Военно-морской флот
    • Руль
  • Электрооборудование
  • Квадрокоптер
    • Двигатель и ESC Fire
    • Подключение сонара
.

Смотрите также

ООО ЛАНДЕФ © 2009 – 2020
105187, Москва, ул. Вольная д. 39, 4 этаж.
Карта сайта, XML.