Как работает газовая колонка

Как и бойлеры, газовые колонки являются неотъемлемой частью любой квартиры или загородного дома, где хозяева хотят получить горячую воду. В статье мастер сантехник расскажет, как работает газовый проточный нагреватель и в чем принцип её действия.

Общее строение бытовой колонки

Газовая колонка — это проточный водонагревательный прибор. Это означает, что вода нагревается во время протекания внутри такого аппарата, а не накапливается в нем.

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.

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

Как работает Газовая колонка:

• 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 водяной узел. В просторечии его называют «лягушкой». На рисунке желтыми стрелочками показано направление движения газа, синими стрелочками – направление движения воды.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

Используемый газ

Нагревающие воду колонки чаще всего используют для работы природный газ, однако многие из моделей могут быть перенастроены на потребление газа в баллонах (сжиженного). Это особенно актуально и востребовано для обеспечения горячей водой загородного или дачного дома, к которому не подведена газовая магистраль.

Расход газа

На данный параметр напрямую влияет мощность аппарата, а также возможность ее регуляции. Узнать расход газа для выбранной модели вы можете в паспорте на колонку. Он указывается в кубических метрах газа за один час. Если вы хотите рассчитать, сколько потребляет газа колонка с пьезорозжигом, добавляйте около 25%.

Необходимое давление воды

Минимальное давление, необходимое для включения выбранной колонки, указывают в документации к оборудованию. Уделять внимание этому параметру особенно важно при монтаже колонки в старых домах, возведенных в 60-70-х годах, так как напор в их трубах часто бывает недостаточным для работы нагревателя. Если производитель заявляет минимальным требованием напор больше 0,15 бар, то в старом здании с функционированием данной колонки возможны проблемы.

Еще один момент – способность колонки выдерживать гидравлический удар, периодически появляющийся при водоснабжении. Так называют недлительное повышение напора в трубах, способные вызвать утечки и повреждения соединений. При значении в пределах 11-12 бар колонка способна выдерживать подобные изменения.

Модуляция мощности

Выбор колонки с опцией модуляции повышает комфорт использования такого оборудования. Если модуляция отсутствует, то при открывании второго крана напор и температура воды будет уменьшаться, что скажется на работе колонки. Если же в аппарате предусмотрена модуляция, скачки давления воды вызовут автоматическую регуляцию мощности горелки, и на выходе из колонки температура воды не поменяется.

Учитывайте, что такая модуляция имеет свои границы. Ее максимальное значение ограничивается максимумом допустимой мощности колонки, а на минимальную влияют особенности водяной арматуры в аппарате (чувствительность и эластичность). Самым оптимальным диапазоном для модуляции называют 40-100% от мощности.

Особенности эксплуатации

Для длительной и эффективной работы газовой колонки важно соблюдать такие правила:

• Учитывать жесткость воды, которая поступает в аппарат. Если требуется, следует позаботиться об ее смягчении и очистке.
• Установить комфортную температуру нагрева воды. Не рекомендуется нагревать воду слишком сильно, поскольку это является стимулом избыточного образования накипи.
• Выполнять работы по техобслуживанию колонки раз в год.

Видео

В сюжете - Принцип работы Газовой колонки НЕВА

 

В сюжете - Как выбрать газовую колонку

 

В сюжете - Что такое газовая колонка и характер её неисправностей

 

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Кухня с газовой колонкой — идеи дизайна, правила монтажа