Устройство и принцип работы газовой колонки

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:

ustrojstvo-gazovoj-kolonki.jpg

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:

ustrojstvo-turbirovannoj-gazovoj-kolonki.jpg

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.

princip_rabotu_gazovoj_kolonki_05-1-430x298.jpg
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.

princip_rabotu_gazovoj_kolonki_06-1-430x464.jpg
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.

image007-9.png

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.

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).

image009-8.png

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.

princip_rabotu_gazovoj_kolonki_07.jpg
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.

princip_rabotu_gazovoj_kolonki_08-1-430x296.jpg
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.

Название датчика Место расположения и назначение датчика
Датчик тяги дымохода Расположен в верхней части устройства, связывающей колонку с дымоходом. Отключает колонку при отсутствии тяги в дымоходе
Газовый клапан  Находится в патрубке для подачи газа. Отключает колонку при падении давления газа
Датчик ионизации Находится в камере устройства. Отключает устройство, если пламя гаснет при включенном газе.
Датчик пламени Находится в камере устройства. Перекрывает газ, если пламя не появляется после поджига
Клапан сброса Находится на патрубке подачи воды. Отключает воду при повышенном давлении в трубопроводе
Датчик потока Отключит колонку, если прекратит литься вода из крана или если отключится водоснабжение
Датчик температуры Расположен на трубах теплообменника. Заблокирует работу горелки при значительном перегреве воды, чтобы избежать повреждений и ожогов (в основном срабатывает при +85ºС и выше)
Датчик пониженного давления Не даст колонке включиться при пониженном давлении воды в трубах.

Включение прибора

Первым этапом является установление элементов питания. Для этого откройте отсек для батареек и установите их, соблюдая полярность. Затем нужно открыть вентиль холодной воды и газовый. Откройте на ближайшем из смесителей кран с горячей жидкостью.

В момент, когда жидкость протекает через водяной узел, происходит искровое возгорание и, благодаря этому, зажигается горелка. Если включение происходит впервые или после длительного простоя, в газовой магистрали  возможно скопление воздуха, для того, чтобы его удалить, понадобится несколько раз открывать смеситель с удержанием на минуту, а затем закрывать.

Если  загорание горелки происходит, нужно повернуть рычаг регулировки водяного напора (расположена справа) вправо, это даст возможность включить устройство Vektor JSD 20, когда понизилось давление жидкости в системе.

Розжиг старой газовой колонки

Устройства с ручным поджигом считаются устаревшими. В аппаратах старого образца предусмотрено постоянное горение фитиля и отключение ручным способом.
Розжиг старой газовой колонки осуществляется при помощи зажжённой спички, либо пьезорозжига.

Хотя конструкционно они мало отличаются от современных колонок, у них имеются определённые особенности, связанные с нагревом:

  • Чтобы пламя горело стабильно, помещение с колонкой должно иметь хорошую вентиляцию и регулярный приток воздуха;
  • Из-за отсутствия автоматизации, нужно самостоятельно проверять наличие тяги;
  • Есть способ проверки на наличие утечки газа у старых колонок: нужно смазать соединения газового вентиля мылом (появление пузырьков означает утечку).

Рекомендации по обслуживанию и ремонту

Все элементы конструкции колонки в силу разных факторов подвержены разрушению. Любое газовое оборудование нуждается в регулярном обслуживании. Если во время профилактических работ были выявлены дефекты, они должны быть максимально быстро устранены. Безусловно, часть ремонтных работ стоит доверить профессионалом, но некоторые могут быть выполнены самостоятельно.

Демонтаж и настройка редуктора

Предварительно требуется отключить подачу топлива и воды. Только после этого можно приступать к проведению профилактических или ремонтных работ. Чтобы снять редуктор, необходимо выполнить несколько действий:

  • с теплообменника сливается вода;
  • с помощью разводного ключа от колонки отсоединяются трубопроводы газа и воды;
  • если на предыдущих этапах не было допущено ошибок, то редуктор легко демонтируется.

xdemontazh_nastroyka_reduktora.jpg.pagespeed.ic.zqfhgv3vh_.jpg
В зависимости от модели агрегата в его конструкцию могут быть внесены изменения. Чтобы не возникло проблем во время демонтажа водного редуктора, необходимо предварительно отсоединить все трубы и детали, затрудняющие выполнение работы. Корпус должен сниматься легко, физических усилий для этого прикладывать не нужно.

Для настройки редуктора необходимо использовать специальные болты, располагающиеся с тыльной стороны узла. Чаще всего агрегат уже подготовлен к работе на заводе и в дополнительной настройке не нуждается. Нежелательно проводить регулировку узла без острой необходимости.

Чистка водяного узла

Это мероприятие следует проводить минимум один раз в течение 12 календарных месяцев. Откручивая крепежные болты, расположенные на крышке узла, необходимо проявить осторожность, чтобы не повредить фальцы. Когда крышка будет снята, требуется не только прочистить внутреннее пространство редуктора, но и выполнить следующие процедуры:

xchistka_vodyanogo_uzla.jpg.pagespeed.ic.yshcnjpy9n.jpg

  1. Должны быть удалены все твердые остатки со дна детали, а также нужно промыть фильтр грубой очистки воды.
  2. Шток желательно смазать солидолом или касторовым маслом.
  3. Если возникли подозрения, что прокладка утратила прежнюю эластичность, ее также необходимо смазать.

При регулярном проведении технического обслуживания агрегата можно значительно увеличить срок его эксплуатации. Чаще всего из строя выходят уплотнитель штока и мембрана. Первый элемент необходимо менять один раз в 3 года, а второй — после появления разрывов либо микротрещин. Кроме этого, при интенсивной работе может поломаться пружина возврата штока в первоначальное положение.

Внимательно изучив устройство и принцип действия газовой колонки, все профилактические мероприятия можно выполнять самостоятельно. Если же уверенности в собственных силах нет, то стоит обратиться за помощью к профессионалам. Во время работы с агрегатом требуется строго следовать инструкции.

xshema_ustroystva_gazovoy.jpg.pagespeed.ic.0x1aos-5da.jpg
xdatchik_tyagi_gazovoy_kolonki.jpg.pagespeed.ic.zzs0xyvudc.jpg

Видео

Добавьте свой комментарий: