Как работает газовая колонка для воды

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

Принцип действия колонки можно описать следующим образом:

• 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

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%.

Как нагревается вода

Само название проточный водонагреватель указывает на то как осуществляется подогрев ГВС. Принципиальную схема работы бойлера:

• Подача воды — в корпусе колонки присутствует два патрубка, для подключения к холодному и горячему водоснабжению. При открытии крана ГВС начинается движение жидкости по внутренней системе бойлера.Водяной узел — установлен сразу после входного патрубка. Вода под напором попадает в редуктор (лягушка). Внутри газо-водяного узла установлена резиновая мембрана, оказывающая воздействие на шток, подключенный к газовому клапану. В автоматических колонках на металлическом стержне присутствуют ушки для подачи сигнала на продуцирование искры блоком розжига. Устройство и принцип работы водяного клапана заключается в следующем:
  • вода создает давление, что приводит к выпучиванию мембраны;
  • резиновая диафрагма приводит в движение шток, открывающий подачу газа на основную горелку;
  • после отключения крана ГВС, металлический стержень возвращается в первоначальное положение благодаря пружине;
  • подача газа прекращается.
    

• Теплообменник — после прохождения «лягушки» вода поступает в радиатор (теплообменник) колонки, расположенный непосредственно над основной горелкой. При сжигании газа выделяется достаточное количество тепла, чтобы прогреть змеевик и передать энергию воде. На разогрев калорифера уходит от 30 сек, до нескольких минут.
• Выходной патрубок — после прохождения теплообменника нагретая вода направляется вниз к выходному патрубку, подключенному к трубам горячего водоснабжения.

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:
  • Электромагнитный газовый клапан работает на основе термопары, использует тепловую энергию для выработки напряжения. При нагреве продуцируется электричество в несколько мВ.
  • Принцип работы электромагнитного клапана — поджигается фитиль и нагревает термопару. Все это время пользователь держит клапан зажатым.
  • Устройство термопары — две полоски металла с разной проходимостью электронов. При нагреве возникает электромагнитное поле.
  • 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:
  • работающие от батареек или сети;
    

  • 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

Интенсивность нагрева регулируется несколькими способами. В зависимости от модели газовой колонки используется следующий блок управления:

• 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.

Отведение продуктов сгорания

Существует два варианта конструкции проточных бойлеров:

• Дымоходный — продукты сгорания отводятся принудительным или естественным способом в специальный дымовой канал. В своем доме устанавливают дымоход из одностенной нержавеющей или сэндвич трубы.
• Бездымоходный — используется для водонагревателей с закрытой камерой сгорания и принудительным забором воздуха и отведения дыма. Для подключения используется вертикальная или горизонтальная коаксиальная труба.

Читайте также:

Подключение трубы дымоудаления осуществляется в соответствии с рекомендациями производителя, описанными в инструкции по эксплуатации. Монтаж выполняется с строгим соблюдением следующих норм:

Понимание того как работает проточный водонагреватель существенно облегчает и увеличивает комфорт эксплуатации.