Устройство и принцип работы газовой колонки

Принцип работы газовой колонки: особенности устройства и работы газового водонагревателя

Если в вашем доме нет ГВС или же вам постоянно отключают горячую воду, то жить становится совсем неуютно. Но это не повод отказываться от теплого душа прохладным осенним вечером, согласны? Решить эту проблему можно с помощью установки газовой колонки, как делают многие пользователи. Но как работает такой миниатюрный водонагреватель и сможет ли он справиться со своей задачей?

Обо всем этом мы детально поговорим в нашей публикации — здесь рассмотрен принцип работы газовой колонки, схемы ее устройства. А также акцентировано внимание на основных неисправностях оборудования и способах справится с ними. Изложенный материал дополнен наглядными иллюстрациями, схемами и видеороликами.

Общее строение бытовой колонки

Газовая колонка — это проточный водонагревательный прибор. Это означает, что вода проходит сквозь неё и нагревается по ходу. Но, прежде чем перейти к разбору того, как устроена бытовая газовая колонка для нагрева воды, напомним, что ее монтаж и замена связаны с централизованной системой подачи газа.

Поэтому нужно обязательно подать документы в газовую службу вашего региона вместе с соответствующим заявлением. О нормах и необходимых документах можете прочитать в других наших статьях, а сейчас перейдем к устройству.

Различные модели газовых колонок разнятся между собой, но общее строение бытовой газовой колонки выглядит примерно следующим образом:

  • Газовая горелка.
  • Запальник/система розжига.
  • Вытяжка и соединение с дымоходом.
  • Патрубок дымохода.
  • Камера сгорания.
  • Вентилятор (в некоторых моделях).
  • Теплообменник.
  • Патрубок для подачи газа.
  • Водяной узел.
  • Патрубки для подвода воды.
  • Патрубок для вывода горячей воды.
  • Передняя панель с контроллером.

Центральный элемент колонки — газовая горелка, в которой поддерживается горение газа, что способствует нагреву воды. Горелка установлена в корпусе, в нем собираются раскаленные продукты сгорания, назначение которых — греть воду.

Корпус сделан из металла и полностью покрывает переднюю часть и бока колонки. Важно, чтобы материал корпуса хорошо проводил тепло, ведь качество нагревания зависит от пропускания им тепла.

Сверху аппарата находится вытяжка и дымоход, через которые продукты сгорания покидают колонку и помещение. Их устройство зависит от того, открытого или закрытого типа колонка, что будет показано ниже.

Трубы змеевиком извиваются внутри корпуса, вода проходит по ним под естественным напором и согревается раскаленными газами. Вся эта система труб называется теплообменником. Снизу находятся два патрубка: справа – для приема холодной воды из трубопровода, с левой стороны вытекает горячая вода.

Между водонапорной сетью и газовой колонкой зачастую устанавливается фильтр, который регулирует жесткость воды. Без фильтра колонку может покрывать накипь при высокой температуре воды. При входе в колонку вода проходит через водяной узел, который служит своеобразной «связью» между потоком воды и потоком газа. Об этой связи мы поговорим чуть дальше.

С помощью ещё одной трубки, которая также находится снизу, колонка подключается к газовой магистрали.

Там же находится передняя панель с блоком управления. Она оснащена регуляторами для контроля траты газа и воды. В зависимости от модели, это могут быть как простые ручки, которые нужно крутить, так и жидкокристаллические дисплеи, где можно увидеть множество характеристик колонки, или даже характер её неисправности в случае, если колонка не работает.

Как действует газовая колонка?

Ознакомимся с принципом действия газовой колонки в форме простого алгоритма:

  • когда вода течет через водяной узел, напрягается мембрана и двигает вверх шток, соединенный с газовым клапаном;
  • далее клапан открывает подачу газа на основную горелку;
  • газ поджигается от электрода или запальника, сгорает и подогревает воду, которая течет по трубам теплообменника;
  • нагретый водный поток подается к крану через левый патрубок;
  • через дымоход или вытяжку выводятся продукты горения газа — здесь есть принципиальная разница между колонками открытого и закрытого типов, о чем подробно будет указано ниже.

При этом, мощность пламени и мощность потока воды через колонку можно регулировать с помощью регуляторов на передней панели.

А теперь рассмотрим подробнее, как происходит зажигание горелки и как с этим связан уже упомянутый водяной узел.

Способ зажигания газа

Вообще, газовые колонки основываются на трёх способах зажигания газа. Как видно на схеме, во всех трёх случаях сигналом к зажиганию основной горелки служит реакция водяного узла (лягушки).

Вот три способа зажигания:

  • с помощью пьезоэлемента;
  • от батареек;
  • от вращения гидротурбины.

Зажигание с помощью пьезоэлемента – это ручное зажигание, и предполагает наличие кнопки на передней панели. Нажатие кнопки вызывает замыкание пьезоэлемента, который зажигает запальник. Он, в свою очередь, поджигает основную горелку после сигнала штока, который двигается водной мембраной при активном напоре воды.

Запальник продолжает гореть небольшим пламенем пока не будет выключен вручную. Это приводит к увеличенному расходу газа и повышенному образованию накипи в трубах. Одним из газовых проточных водонагревателей с ручным поджигом является Bosch Therm 4000 O W 10-2 P.

Газовые колонки некоторых моделей работают на батарейках. При этом поджиг происходит от электрической искры после сигнала штока. Таким образом, вместо запальника здесь присутствуют электроды, которые напрямую зажигают основную газовую горелку.

Но батарейки необходимо менять в среднем раз в 10 месяцев, а при постоянном использовании — раз в 2 месяца, чтобы не было непредвиденных обстоятельств. Одной из таких колонок на батарейках является Zanussi GWH 10 Fonte Glass La Spezia.

Иногда розжиг происходит от вращения гидротурбины (при потоке воды). Зажигание происходит также от электрической искры, но батарейки менять не нужно, ведь турбина сама генерирует электричество в процессе протекания воды.

Но для срабатывания гидротурбины необходимо высокое давление в трубах, минимум в 0,3 бар. Далеко не в каждом доме есть такое давление. В России и других странах СНГ не советуют покупать такие колонки из-за нестабильного напора воды. Как пример такой модели — газовая колонка Bosch Therm 6000 O WRD 15-2 G, которая заметно дороже двух вышеуказанных моделей.

Устройство водяного узла колонки

Устройство водяного узла представляет особый интерес. Его структуру можно увидеть на схеме внизу, подписи к деталям — под схемой. Остальные обозначенные элементы служат для креплений.

Основные рабочие детали это шток и диафрагма, под действием которой он движется когда в нижней части начинается проток воды. Шток открывает клапан и пропускает газ в горелку, который затем поджигается.

Ещё один рабочий элемент — шарик из ПВХ, служащий предохранителем. Он перекрывает ток газа при резких перепадах давления в водопроводных трубах — гидравлических ударах, о которых мы также ещё поговорим.

Тип камеры сгорания

По устройству камер сгорания бывают газовые колонки двух типов: с открытой и с закрытой.

Колонки с открытой камерой сгорания имеют открытый доступ воздуха к горелке, а продукты сгорания уходят в вытяжку.

Такие модели более простые, чем турбированные , о которых речь пойдёт ниже, их работа практически бесшумная и в большинстве случаев они не требуют электричества. Однако из-за открытой связи между камерой сгорания и помещением возможно загрязнение воздуха в помещении при плохой работе вытяжки.

Колонки с закрытой камерой сгорания являются турбированными . Камера сгорания в них герметичная, помимо каналов для нагнетания и выхода воздуха. Нагнетается он туда вентилятором через коаксиальные трубы и выходит на улицу через дымоход, вместе с продуктами сгорания.

Такие колонки обычно полностью автоматизированы, в них отсутствуют элементы ручного управления, а датчики тяги и температуры в них более чувствительные. Эти колонки “современные” и более безопасные.

На иллюстрациях выше была изображена газовая колонка именно с закрытой камерой сгорания. Для сравнения, на следующей иллюстрации можно увидеть устройство колонок двух типов рядом. Вы найдёте у них много схожих элементов, но принцип удаления продуктов горения заметно отличается.

Основные характеристики колонок

А теперь поговорим об аспектах практического использования колонки. Одна из основных характеристик — производительность. Она прямо соотносится с мощностью, которая указывается в кВт и показывает объём воды, нагреваемый за минуту на 25 °C.

Характеристики обычно указываются в паспорте устройства. Обычная колонка греет за минуту 10-20 литров воды на 25 °C, хотя эта величина может значительно колебаться.

Ещё одна характеристика современных колонок — модуляция мощности. Она показывает, как может меняться мощность колонки в зависимости от потока воды и измеряется в процентах от начальной мощности.

Читать еще:  Почему бензиновый или электрический триммер штиль, хускварна, чемпион не набирает обороты

Для модуляции колонки оборудуются специальной арматурой с мембраной, которая меняет подачу газа на горелку в зависимости от протока. Нормальной считается модуляция в диапазоне 40-100% мощности прибора.

Датчики безопасности и их значение

Газовая колонка может быть опасной, ведь она связана одновременно с водной и газовой магистралями, каждая из которых и по отдельности может представлять угрозу.

При проблемах с подачей газа или воды, датчики безопасности отключают работу колонки, а специальные клапаны перекроют подачу воды или газа.

Обычно газовые колонки выдерживают напряжение до 10-12 бар, что в 20-50 раз выше, чем обычное давление в трубах. Такие резкие скачки возможны при так называемых гидравлических ударах.

Но если давление ниже, чем 0.1-0.2 бар, то колонка не сможет работать. Нужно внимательно изучить инструкцию и характеристики перед покупкой, чтобы понять, оптимизирована ли колонка под низкое давление воды в трубах стран СНГ и будет ли исправно работать. И наоборот — будет ли она выдерживать резкие перепады давления, что тоже, увы, не редкость в наших условиях.

Вообще, современная газовая колонка содержит много датчиков безопасности. Все они, в случае поломки, могут быть заменены.

Подробнее о назначении и месте расположения датчиков — в таблице ниже.

Устройство и принцип работы газовой колонки

Здесь вы узнаете:

Прежде чем приступить к рассмотрению конструкции колонки, стоит отметить, что современные аппараты для нужд ГВС бывают двух видов:

  • с открытой камерой сгорания;
  • турбированные, с закрытой камерой сгорания.

Данные виды нагревателей имеют конструктивные отличия, какие – мы обозначим в процессе изучения. Итак, традиционный водонагреватель представляет собой подвешиваемый к стене агрегат, к которому присоединяются патрубки для газа и воды. Ниже на рисунке показано устройство колонки:

1 – датчик наличия тяги в дымоходе; 2 – датчик температуры; 3 – горелка; 4 – регулятор температуры; 5 – патрубок подключения газа; 6 – патрубок присоединения дымохода; 7 – диффузор; 8 – теплообменник; 9 – газовый клапан; 10 – регулятор протока; 11 – патрубки подключения воды.

Поскольку на рисунке затруднительно показать все детали и элементы, то перечислим наиболее важные из них, не попавшие в перечень:

  • водяной узел;
  • система розжига;
  • датчик наличия пламени;
  • запальник;
  • предохранительный сбросной клапан.

Турбированная газовая колонка отличается закрытой конструкцией камеры сгорания, воздух в нее нагнетается вентилятором. Как правило, в подобных агрегатах устанавливается горелка с плавным регулированием пламени (модуляционная). Управление прибором осуществляет электронный блок, получающий сигналы от датчиков. Ниже показана структурная схема газовой колонки с закрытой камерой сгорания:

Виды горелок

Производители выпускают несколько классов колонок, отличающихся по типу горелочного устройства и камеры сгорания:

  • Атмосферные колонки — присутствует открытая камера сгорания. Воздух на горелку забирается посредством естественной циркуляции, напрямую из помещения. Бойлер энергонезависим. Главное достоинство: низкая стоимость.
  • Турбированные колонки — в конструкции расположена камера сгорания закрытого типа. Воздух поступает принудительным способом, под давлением, нагнетаемый вентилятором (турбиной). В турбоколонках присутствует функция модуляции пламени. Температура пламени поддерживается в автоматическом режиме, что позволяет приспосабливаться к давлению воды в водопроводе.
    Главное достоинство турбированных колонок: низкий расход газа (меньше, чем у атмосферных бойлеров на 15-20%), а также возможность работать при низком давлении воды. Турбоколонки подключаются к коаксиальному или классическому дымоходу.

На устройство горелки влияет тип используемого газа. Большинство проточных колонок предназначены для работы на метане. После смены форсунок на горелке и замены жиклеров на запальнике (для полуавтоматических моделей), появляется возможность использования бойлера под пропан.

Производительность газовых горелок варьируется от 17-26 кВт. В современной колонке КПД достигает 85-90%.

Устройство водяного узла колонки

Устройство водяного узла представляет особый интерес. Его структуру можно увидеть на схеме внизу, подписи к деталям — под схемой. Остальные обозначенные элементы служат для креплений.


Конструктивные элементы ремкомплекта водяного узла газовой колонки марки “Нева”: 1) мембрана силиконовая Д 54 мм; 2) сальник штуцера подвода холодной воды 19х14х2,5 мм; 3) сальник сливного клапана 10х6х2 мм; 4) сальник регулятора расхода воды 14,5х9,5х2,5 мм – 2 шт; 5) сальник уплотнения штока резьба М 12 х 1 5,34х1,78х1,78 мм – 2 шт; 6) сальник уплотнения втулки штока М 12 х 1 14х11х1,5 мм; 7) сальник винта регулятора подмембранного давления 6,4х2,6х1,9 мм; 8) сальник винта регулятора протока воды 7хх3,2х1,9 мм; 9.) сальник соединения водяного и газового узлов 27,5х23,5х2 мм; 10) сальник соединения водгазового узла с горелкой 18х13х2,5 мм; 11) сальник датчика температуры воды 10х6х2 мм

Основные рабочие детали это шток и диафрагма, под действием которой он движется когда в нижней части начинается проток воды. Шток открывает клапан и пропускает газ в горелку, который затем поджигается.

Ещё один рабочий элемент — шарик из ПВХ, служащий предохранителем. Он перекрывает ток газа при резких перепадах давления в водопроводных трубах — гидравлических ударах, о которых мы также ещё поговорим.

Тип камеры сгорания

По устройству камер сгорания бывают газовые колонки двух типов: с открытой и с закрытой.

Колонки с открытой камерой сгорания имеют открытый доступ воздуха к горелке, а продукты сгорания уходят в вытяжку.

Такие модели более простые, чем турбированные, о которых речь пойдёт ниже, их работа практически бесшумная и в большинстве случаев они не требуют электричества. Однако из-за открытой связи между камерой сгорания и помещением возможно загрязнение воздуха в помещении при плохой работе вытяжки.

Колонки с закрытой камерой сгорания являются турбированными. Камера сгорания в них герметичная, помимо каналов для нагнетания и выхода воздуха. Нагнетается он туда вентилятором через коаксиальные трубы и выходит на улицу через дымоход, вместе с продуктами сгорания.

Такие колонки обычно полностью автоматизированы, в них отсутствуют элементы ручного управления, а датчики тяги и температуры в них более чувствительные. Эти колонки “современные” и более безопасные.

На иллюстрациях выше была изображена газовая колонка именно с закрытой камерой сгорания. Для сравнения, на следующей иллюстрации можно увидеть устройство колонок двух типов рядом. Вы найдёте у них много схожих элементов, но принцип удаления продуктов горения заметно отличается.


Сравнение камер сгорания в колонках. Слева изображена камера сгорания колонки открытого типа. Справа – газовая колонка с камерой сгорания закрытого типа, где воздух нагнетается внутрь камеры с помощью вентилятора

Принцип работы

Чтобы понять принцип работы газовой колонки, нужно вначале рассмотреть, какой системой безопасности она оснащена. Когда агрегат пребывает в выключенном состоянии, электричества управляющий блок (16) не получает, так как цепь разорвана в микровыключателе (15). Пластина выключателя прижимается толкателем, и, пока это происходит, он находится в отключенном состоянии.

Электромагнитный клапан (19) также закрыт и перекрывает подачу газа от входного патрубка, поскольку на него не поступает питание. Но это не единственное место, перекрывающее газ — он еще перекрывается с помощью пружинного клапана, который располагается в газовом модуле (35). Нерабочее состояние клапана характеризуется прижатием прокладки тарелки к седлу, что обеспечивает полное перекрытие подачи горючей смеси к коллектору.

Водяная секция состоит из двухкамерного модуля (36), в просторечии называемого “лягушкой”, с эластичной мембраной из резины. С помощью специального канала камеры “лягушки” могут сообщаться. Когда подача воды отключена, давление в камерах выравнено, и мембрана находится в положении равновесия.

Принцип работы колонки газовой

Вода к теплообменнику подается через нижнюю часть камеры. Наверху установлен шток с тарелкой, изготовленной из пластика, которая прилегает к мембране. Шток выходит наружу через отверстие в середине, по направлению к блоку газа. Напротив данного штока, в газовом модуле, находится такой же, но соединенный с пружинным клапаном, к которому прикреплен толкатель, идущий от выключателя.

Что происходит при пуске воды

Как работает газовая колонка, если отрыть воду? При открывании на точке потребления (водозабора) крана с водой, происходит следующее.

  1. При прохождении потока жидкости через “лягушку”, в ее камере создается разрежение. Резиновая мембрана под действием повышенного давления выгибается и выталкивает тарелку. Последняя передает толкающее движение на шток. Шток водяного модуля толкает расположенный напротив шток газового модуля (37).
  2. Далее толкатель, имеющий связь со штоком, больше не держит пластину выключателя, и она отпускается. При этом выключатель замыкает цепь, и электропитание начинает поступать в электронный управляющий модуль из секции с батарейками.
  3. Движение штока также заставляет отжаться пружину механического клапана, вследствие чего тарелка отходит от седла, и канал подачи газа к коллектору становится открытым.
  4. Электромагнитный клапан, получив питание от батареек, открывается и не препятствует прохождению газа через пружинный клапан по направлению к коллектору.
  5. Тем временем блок управления вырабатывает и направляет в свечу (23) электрический импульс для создания искрового разряда, способного разжечь пламя. При штатном срабатывании всех узлов — горелка загорается.
Читать еще:  Как почистить стиральную машину автомат от грязи проверенными средствами

Процесс розжига контролируется датчиком ионизации (24). В случае, когда горелка не загорается в течение 6-7 секунд, то, чтобы избежать накопления высокой концентрации взрывоопасной смеси, электронный модуль, не получив импульса от датчика, перекроет подачу газа. При наличии горения, датчик сформирует импульс на отключение свечи зажигания. Если после начала работы водонагревателя пламя погаснет, то и импульс от датчика перестанет приходить в модуль управления, после чего он незамедлительно отреагирует на это перекрытием газа с помощью электромагнитного клапана.

Выполнение всех этих функций в газовой колонке Нева возможно только при соблюдении одного условия: цепь между двумя датчиками не должна быть разорвана, а именно — между температурным датчиком контроля воды на выходе (29) и датчиком тяги (32). Эти реле соединены последовательно, и их контакты находятся в замкнутом состоянии, когда датчики находятся в рабочем состоянии. Поэтому, чтобы на управляющий модуль поступало питание, оба датчика должны замыкать цепь.

Если в дымоотводном блоке образуется слабая тяга, то продукты сгорания, благодаря особой конструкции газоотводящего блока, не могут пройти по направлению к центральному каналу, и направляются в боковые полости. Поскольку слева располагается температурный датчик, он «обнаружит» внезапный подъем температуры, разорвав цепь подачи питания на управляющий модуль. Это приведет к остановке подачи горючей смеси и отключению горелок.

По аналогии срабатывает и реле, которое размещено на патрубке для отвода нагретой воды из теплообменника. Когда вода нагреется до 90°С, а это считается критическим уровнем, то цепь питания электронного блока будет разорвана.

Работа при выключении воды

Когда подача воды отключается, происходит следующее.

  1. Происходит уравновешивание давления в камерах «лягушки». Возвращение мембраны из резины на место вызывает движение тарелки, подсоединенной к толкателю в соответствующем направлении до начального положения.
  2. При возвращении штока освобождается тарельчатый клапан, надежно перекрывающий подачу горючего.
  3. В это же время толкатель начинает прижим пластины выключателя, вследствие чего происходит разрыв цепи, питающей модуль управления.
  4. Поскольку электромагнитный клапан после отключения управляющего блока не получает электричества, то он также закрывается.

Таким образом, отключение воды вызывает запуск цепочки процессов, которые в автоматическом режиме выключают водонагревательный аппарат. Для наглядности на фото ниже показаны основные узлы агрегата (вид снизу), влияющие на его работу (нумерация сохранена и добавлена новая позиция, под номером 40 – толкатель микровыключателя).

Основные узлы колонки газовой

Информационный дисплей (38) также подключен к электронной схеме управления водонагревателем и температурным датчиком (39) на выходном патрубке с помощью нескольких проводов. Дисплей играет только информационную роль и не участвует в работе и настройке газового водонагревателя.

Агрегат способен работать и при отключенном ЖК дисплее, например, после снятия внешнего кожуха, на котором он закреплен.

Подводя итог вышесказанному, можно сказать, что газовая колонка является достаточно сложным и надежным при эксплуатации аппаратом. За многие годы существования данных агрегатов, их конструкция изменилась ненамного, разве что для более удобного управления в аппаратах стали использоваться электронные узлы управления и контроля.

Основные характеристики колонок

А теперь поговорим об аспектах практического использования колонки. Одна из основных характеристик — производительность. Она прямо соотносится с мощностью, которая указывается в кВт и показывает объём воды, нагреваемый за минуту на 25 °C.

Характеристики обычно указываются в паспорте устройства. Обычная колонка греет за минуту 10-20 литров воды на 25 °C, хотя эта величина может значительно колебаться.

Ещё одна характеристика современных колонок — модуляция мощности. Она показывает, как может меняться мощность колонки в зависимости от потока воды и измеряется в процентах от начальной мощности.

Для модуляции колонки оборудуются специальной арматурой с мембраной, которая меняет подачу газа на горелку в зависимости от протока. Нормальной считается модуляция в диапазоне 40-100% мощности прибора.


На схеме изображена модулирующая арматура и принцип её работы, который похож на работу водяного узла и его мембраны

Датчики безопасности

Газовая колонка может быть опасной, ведь она связана одновременно с водной и газовой магистралями, каждая из которых и по отдельности может представлять угрозу.

При проблемах с подачей газа или воды, датчики безопасности отключают работу колонки, а специальные клапаны перекроют подачу воды или газа.

Обычно газовые колонки выдерживают напряжение до 10-12 бар, что в 20-50 раз выше, чем обычное давление в трубах. Такие резкие скачки возможны при так называемых гидравлических ударах.

Но если давление ниже, чем 0.1-0.2 бар, то колонка не сможет работать. Нужно внимательно изучить инструкцию и характеристики перед покупкой, чтобы понять, оптимизирована ли колонка под низкое давление воды в трубах стран СНГ и будет ли исправно работать. И наоборот — будет ли она выдерживать резкие перепады давления, что тоже, увы, не редкость в наших условиях.


Схема зажигания горелки, работающей на электрической искре. Места расположения основных датчиков безопасности бытовой газовой колонки

Вообще, современная газовая колонка содержит много датчиков безопасности. Все они, в случае поломки, могут быть заменены.

Подробнее о назначении и месте расположения датчиков — в таблице ниже.

Как работает газовая колонка для воды

    Содержимое:
  1. Конструкция газового проточного нагревателя
    1. Виды горелок
    2. Как нагревается вода
    3. Системы розжига
    4. Контроль температуры воды
    5. Системы безопасности
    6. Отведение продуктов сгорания

Устройство проточных газовых водонагревателей практически не изменилось со времени их изобретения. Были добавлены различные узлы, регуляторы и модули, влияющие на автоматизацию процесса нагрева. Но основной принцип работы и устройство газовой колонки остались прежними. Понимание процессов, происходящих при включении и выключении бойлера облегчит его эксплуатацию и обслуживание.

Конструкция газового проточного нагревателя

  • при открытии крана ГВС включается горелка, нагревающая воду;
  • после отключения горячего водоснабжения, бойлер выключается.

Техническое устройство газовой водогрейной колонки состоит из нескольких систем и внутренних модулей:

  • горелки;
  • теплообменника;
  • блока розжига;
  • системы дымоотведения;
  • датчиков контроля и безопасности.

Хотя присутствуют небольшие изменения и модификации внутреннего устройства у водонагревателей современного образца, основной принцип работы остается неизменным независимо от того какая модель бойлера используется.

Виды горелок

На устройство горелки влияет тип используемого газа. Большинство проточных колонок предназначены для работы на метане. После смены форсунок на горелке и замены жиклеров на запальнике (для полуавтоматических моделей), появляется возможность использования бойлера под пропан.

Производительность газовых горелок варьируется от 17-26 кВт. В современной колонке КПД достигает 85-90%.

Как нагревается вода

На корпусе водонагревателей с механическим блоком управления присутствуют две крутящиеся ручки для изменения напора нагреваемой жидкости и подачи газа. Если необходимо, чтобы бойлер работал при малом давлении воды, необходимо выкрутить соответствующий регулятор на минимум.

Системы розжига

Устройство и принцип работы проточного газового водонагревателя несколько отличается в зависимости от модели и степени автоматизации работы. Принято выделять 3 основных группы бойлеров:

  • С ручным розжигом от спички — старые колонки простейшей конструкции. Розжиг выполняется вручную. Для работы бойлера требуется, чтобы постоянно горел запальной фитиль. Используется принцип работы электромагнитного клапана. Модуль выполняет следующую функцию:
    1. Электромагнитный газовый клапан работает на основе термопары, использует тепловую энергию для выработки напряжения. При нагреве продуцируется электричество в несколько мВ.
    2. Принцип работы электромагнитного клапана — поджигается фитиль и нагревает термопару. Все это время пользователь держит клапан зажатым.
    3. Устройство термопары — две полоски металла с разной проходимостью электронов. При нагреве возникает электромагнитное поле.
    4. Электричества становится достаточно, чтобы оставить электромагнитный клапан открытым. Газ продолжает поступать на горелку, поддерживая ее горение.

    Устройство электромагнитного клапана обеспечивает безопасную и одновременно удобную эксплуатацию водонагревателя.

  • Полуавтоматические с пьезорозжигом — устройство газового водонагревателя в этом случае модифицировано. Как и у старых колонок присутствует запальная горелка. Розжиг фитиля выполняется посредством пьезоэлемента. Остальная работа бойлера осуществляется в автоматическом режиме.
  • С электронным розжигом — современная газовая колонка работает как полностью автономный модуль. При открытии крана ГВС продуцируется искра, подаваемая на горелку. Внутреннее устройство проточной газовой колонки современного образца может отличаться от старых бойлеров наличием различных модулей, существенно увеличивающих комфорт эксплуатации. Появились дополнительные функции: модуляция пламени, контроль над количеством расходуемой воды и т.п. Существует две базовых модели с электронным розжигом:
    1. работающие от батареек или сети;
    2. использующие для продуцирования искры гидрогенератор (гидротурбину).

    Принцип розжига влияет на комфорт эксплуатации и отражается на стоимости бойлера. Полностью автоматические бойлеры на 30-40% дороже аналогичных моделей с пьезоэлементом. Колонки с розжигом от спички, старого образца, поэтому уже не выпускаются.

    Контроль температуры воды

    • Механический — ограничение температуры нагрева проточной газовой колонки выставляется с помощью ручек, расположенных на корпусе. Как правило, левый рычаг регулирует давление газа на горелке, второй: скорость циркуляции воды. Изменяя показатели можно выставить комфортную для мытья степень нагрева. На дисплей, подключенный к датчику температуру воды выводятся цифровые показатели. Температура выводится в градусах по Цельсию.
      Недостаток механического управления в том, что оно зависимо от внешних факторов. При одновременном открытии второй точки водоснабжения, изменении напора ХВС, меняется температура нагрева.
    • Модуляция пламени — в этом случае электронный блок управления регулирует не скорость протока и давление газа, а контролирует температуру воды на выходе. Преимущество в том, что интенсивность нагрева меняется автоматически, подстраиваясь под рабочие параметры ГВС. Недостаток колонок с модуляцией пламени: высокая стоимость, зависимость от электричества.

    В современных газовых бойлерах проточного типа установлены дополнительные системы, контролирующие расход горячей воды и автоматически отключающие работу, например, после наполнения ванны. Рабочая температура нагрева воды от 35-60° С.

    Системы безопасности

    Во внутреннем устройстве присутствует несколько модулей и датчиков, предотвращающих возникновение аварийных ситуаций, связанных: с перегревом воды, утечкой и концентрацией СО и СО₂. Используется следующая система безопасности:

    • Термопара — используется в полуавтоматических моделях и колонках старого образца с ручным розжигом. Принцип подачи газа основан на применении электромеханического датчика. Чтобы открыть доступ топлива необходимо нагреть термопару и поддерживать созданную температуру. На практике это означает, что при задувании фитиля отключается подача газа на дополнительную и основную горелку.
    • Ионизация пламени — датчик отслеживает наличие горения. При затухании основной горелки подается сигнал на отключение газа. Устройство установлено в современных водонагревателях с автоматической системой розжига.
    • Регулятор расхода воды — устанавливается в некоторых современных колонках с функцией модуляции пламени. Модуль контролирует сколько жидкости прошло через теплообменник. После достижения предельного количества отключает подачу воды.
    • Микровыключатель или микропереключатель — используется в автоматических колонках. Подключен к штоку водяного редуктора. Суть работы устройства в том, что при открытии крана ГВС в водяной мембране приходит в движение шток, подсоединенный к микровыключателю. На корпусе последнего находится клавиша, которую зажимает металлическая пластина. Шток водяного узла приходит в движение, отводит лапку микропереключателя, запускает продуцирование искры. После отключения ГВС клавиша обратно зажимается металлической пластиной. Принцип работы микропереключателя тесно связан с газовым клапаном и водяным редуктором.
    • Система защиты от перегрева воды — в конструкции присутствует термопредохранитель. При плохой тяге и нарушениях, допущенных во время монтажа, колонка будет выдавать запредельные показатели нагрева жидкости. При достижении пограничных значений термопредохранитель будет отключать бойлер, чтобы защитить теплообменник и предотвратить утечку угарного газа.
    • Датчик тяги — установлен на отводящем патрубке дымовой трубы. Принцип действия схожий с другими регуляторами водонагревателя. При слабой циркуляции воздушных потоков или опрокидывания обратной тяги, моментально блокируется подача газа на горелку.

    Система безопасности предназначена защитить потребителя от возникновения аварийных ситуаций. Неисправность датчиков, основная причина сбоев в работе проточных газовых бойлеров. Приблизительно в 70% случаев если колонка отказывается работать, причина кроется в одном из модулей системы безопасности.

    Как работает газовая колонка

    Бытовые проточные водонагреватели, использующие природный газ, появились в начале прошлого столетия и до сих пор верой и правдой служат человечеству в качестве источников горячей воды для дома. С той поры приборы были конструктивно усовершенствованы, но принцип их действия остался прежним. В данной статье пи опишем этот принцип и рассмотрим устройство газовой колонки в современном исполнении.

    Устройство проточных газовых водонагревателей

    Прежде чем приступить к рассмотрению конструкции колонки, стоит отметить, что современные аппараты для нужд ГВС бывают двух видов:

    • с открытой камерой сгорания;
    • турбированные, с закрытой камерой сгорания.

    Данные виды нагревателей имеют конструктивные отличия, какие – мы обозначим в процессе изучения. Итак, традиционный водонагреватель представляет собой подвешиваемый к стене агрегат, к которому присоединяются патрубки для газа и воды. Ниже на рисунке показано устройство колонки:

    1 – датчик наличия тяги в дымоходе; 2 – датчик температуры; 3 – горелка; 4 – регулятор температуры; 5 – патрубок подключения газа; 6 – патрубок присоединения дымохода; 7 – диффузор; 8 – теплообменник; 9 – газовый клапан; 10 – регулятор протока; 11 – патрубки подключения воды.

    Поскольку на рисунке затруднительно показать все детали и элементы, то перечислим наиболее важные из них, не попавшие в перечень:

    • водяной узел;
    • система розжига;
    • датчик наличия пламени;
    • запальник;
    • предохранительный сбросной клапан.

    Турбированная газовая колонка отличается закрытой конструкцией камеры сгорания, воздух в нее нагнетается вентилятором. Как правило, в подобных агрегатах устанавливается горелка с плавным регулированием пламени (модуляционная). Управление прибором осуществляет электронный блок, получающий сигналы от датчиков. Ниже показана структурная схема газовой колонки с закрытой камерой сгорания:

    Принцип действия газовой колонки

    Назначение рассматриваемых нагревателей – это быстро прогреть большое количество проточной воды. Соответственно, все технические решения, реализованные в аппарате, направлены только для достижения этой цели. Отсюда и более низкий по сравнению с газовыми котлами КПД – в пределах 85—92%, у турбированных нагревателей – до 94%.

    В агрегатах любой конструкции принцип работы заключается в том, что горелка поджигается от запальника в тот момент, когда на входном патрубке появляется проток воды. Понятно, что это происходит при открывании крана горячей воды в доме. Срабатывает водяной узел (в простонародье – лягушка) и газовый клапан подает топливо на основную горелку. Она поджигается от запальника и начинает прогревать теплообменник. Последний изготовлен из медного листа, согнутого в виде овала, вокруг которого обмотана трубка змеевика.

    Вода проходит по змеевику снизу вверх, получая тепло от горелки, после чего уходит к потребителям. Воздух для горения поступает в камеру сквозь смотровое окошко из того же помещения, где расположен прибор. Дымовые газы удаляются под воздействием естественной тяги дымоходной трубы или шахты. После прекращения протока «лягушка» механически закрывает клапан, а тот перекрывает подачу горючего, нагреватель отключается.

    Особый интерес представляет устройство водяного узла. Он состоит из корпуса со встроенной диафрагмой (поз. 2) и прикрепленным к ней штоком (поз. 1). Когда в нижней части под диафрагмой начинается проток воды, то за счет давления шток выдвигается и нажимает на исполнительный механизм газового клапана. Чтобы избежать резких перепадов давления и последующего за ними резкого открывания подачи топлива и хлопков в камере, в «лягушке» имеется перепускной клапан с шариком – замедлителем (поз. 6). Резкий скачок давления заставит шарик перекрыть канал, а при его стабилизации отверстие снова откроется.

    Если говорить о водонагревателях с закрытой камерой, то принцип работы газовой колонки здесь точно такой же. Только горение происходит в закрытом пространстве, а воздух туда подается вентилятором. Причем забор воздуха происходит с улицы через двустенную коаксиальную трубу. По внутреннему проходу наружу движутся дымовые газы, а в пространстве между стенками им навстречу поступает воздух. В процессе среды обмениваются теплом, что в конечном счете и повышает КПД агрегата.

    Более сложное устройство колонок с наддувом позволяет управлять мощностью горелки, плавно изменяя интенсивность пламени. Этим занимается контроллер, он поддерживает установленную пользователем температуру воды на выходе при открывании нескольких кранов горячей воды или перепадах давления в сети. Естественно, что в подобных нагревателях не используется ручной розжиг, все полностью автоматизировано.

    О системах розжига и безопасности

    В нынешнее время проточные нагреватели снабжаются системами ручного и автоматического розжига. В первом случае искру на запальнике создает пъезоэлемент, включаемый кнопкой на передней панели. Затем фитиль горит постоянно, вне зависимости от того, как газовая колонка работает. Потушить запальник можно, лишь перекрыв подачу горючего.

    Электронный розжиг происходит автоматически, при открывании крана ГВС. Искра создается на запальнике от энергии двух круглых батареек, их заряда хватает ориентировочно на год. Фитиль не горит постоянно, он затухает сразу после пуска главной горелки. Таким же способом, но без батареек запальник включается от искры, создаваемой гидрогенератором. Его турбина приводится в движение давлением воды и вырабатывает электроэнергию.

    Во всех колонках в соответствии с нормами задействованы следующие средства безопасности:

    • при отсутствии тяги в дымоходе клапан закроет подачу топлива по сигналу датчика;
    • при падении давления в газовой магистрали или его отключении сработает газовый клапан;
    • при затухании пламени сработает соответствующий датчик и топливная магистраль будет закрыта.

    С целью сберечь теплообменник газовой колонки многие модели аппаратов дополнительно снабжаются датчиком температуры и предохранительным клапаном.

    Заключение

    Проточная водогрейная установка – очень эффективный и безопасный бытовой прибор. Кроме того, принцип действия, используемый в нем, проверен не то что годами – десятилетиями. Единственное неудобство – оформление и согласование документации при установке нового изделия.

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector