Как работает газовая колонка

Для решения вопроса по обеспечению жилища горячей водой часто выбор останавливается на газовом водонагревателе проточного типа. Но, чтобы выбрать хорошую модель из множества представленных на рынке, необходимо иметь хотя бы минимальные знания об устройстве и принципе работы газовой колонки.

Способы зажигания газа

У колонок существует несколько типов зажигания, но всех их объединяет одно – основная горелка устройства зажигается с помощью водяного узла, который подает сигнал на подачу газа.

В остальном же все колонки могут иметь следующие виды зажигания.

1. Зажигание от пьезоэлемента. Вариант ручного управления, при котором на внешней панели устройства расположена кнопка включения. При ее нажатии пьезоэлемент поджигает запальник, от которого зажигается основная колонка. Такой способ зажигания имеет один минус – запальник необходимо выключать вручную. Если этого не сделать, то он будет продолжать гореть, что приведет к перерасходу газа и образованию накипи на стенках трубок.
2. От батарейки. В таких моделях сначала подается сигнал от штока, а потом электрическая искра осуществляет поджиг. В таких конструкциях роль запальника играют специальные электроды – основная горелка зажигается от них напрямую. Из минусов таких моделей можно отметить необходимость регулярно менять батарейки. Как минимум, это надо делать раз в 10 месяцев, а при регулярном использовании – каждые 2 месяца.
3. От гидравлической турбины. В некоторых случаях зажигание газа может осуществляться с помощью вращающейся турбины, которая приводится в действие напором воды. В таких колонках основная горелка также зажигается от электрической искры, однако следить за батарейками не нужно. Связано это с тем, что турбина при вращении сама вырабатывает необходимое электричество. Колонки с гидравлической турбиной не слишком распространены в России. Связано это с необходимостью обеспечить достаточный напор в трубах. Колонка будет работать при давлении не менее 0,3 бар. А такое условие обеспечивается далеко не везде.

Читайте также: как включить газовую колонку.

Тип камеры сгорания

Независимо от способа зажигания газа, во всех колонках камеры сгорания могут быть двух типов: открытого или закрытого.

Если конструкция камеры сгорания открытого типа, то в нее воздух попадает напрямую из помещения, а все продукты горения удаляются с помощью обыкновенной вытяжки. Такие устройства обладают несколькими преимуществами:

• простая конструкция;
• при работе практически не издает шума;
• чаще всего электричество им не нужно.

Однако у таких камер есть один существенный недостаток. В том случае, когда вытяжка не работает должным образом, может произойти загрязнение воздуха в комнате.

Закрытые камеры сгорания характерны для газовых колонок с турбиной. Конструкция таких камер, за исключением труб для подачи и вывода воздуха, полностью герметична. Подается воздух с помощью встроенных вентиляторов, а удаляется через дымоход.

Закрытая камера сгорания в колонке полностью герметична

Закрытая конструкция камеры сгорания свойственна более современным моделям колонок с автоматическим режимом работы. Благодаря наличию различных датчиков такие модели считаются наиболее безопасными.

Датчики безопасности – где располагаются и для чего необходимы

Любая газовая колонка при неправильном использовании может представлять опасность. Связано это с тем, что она одновременно подключена к трубопроводам газо- и водоснабжения, которые даже по отдельности могут создать проблемы. Специально для предотвращения опасностей в устройствах предусмотрены датчики и клапаны, которые в случае возникновения проблем отключают устройство и перекрывают подачу воды и газа.

Стандартные газовые колонки способны выдержать резкий скачок давления воды до 10-12 бар, что значительно превышает напор в городских трубопроводах водоснабжения. Однако при давлении в 0,2 бара и ниже устройство попросту не будет работать.

Важно! Перед тем, как покупать колонку, обязательно нужно ознакомиться с ее основными характеристиками. Особое внимание важно уделить тому, при каком напоре воды она будет работать.

Все современные модели колонок оснащены различными датчиками. Можно выделить следующие разновидности.

1. Датчик тяги. Располагается в узле подсоединения дымохода к колонке. Отключает устройство, если нет тяги.
2. Газовый клапан. Если возникают проблемы с подачей газа, отключает колонку. Располагается в патрубке подачи газа.
3. Датчик ионизации. Необходим для отключения устройства в том случае, когда пламя гаснет при действующей подаче газа. Находится в камере сгорания.
4. Датчик пламени. Если в процессе поджига пламя не появляется, то датчик блокирует подачу газа. Располагается в камере.
5. Клапан сброса. С его помощью производится отключение подачи воды при резком скачке давления. Расположен в патрубке подачи воды.
6. Датчик потока. Выключает устройство, если прекращается подача воды.
7. Температурный датчик. Располагается на трубах теплообменника. Датчик необходим для того, чтобы контролировать нагрев воды. Если температура будет превышать +85°С, то он отключает горелку.
8. Датчик давления. Если в трубах подающих воду падает давление, датчик отвечает за отключение колонки.

Устройство агрегата

Газовые водогрейки, независимо от фирмы производителя, имеют похожие составляющие, наличие которых у разных моделей может отличаться незначительно. Для примера, можно рассмотреть устройство газовой колонки Нева.

Устройство аппарата снаружи

Схема газовой колонки приведена на рисунке ниже.

Схема газовой колонки

Передняя часть и боковины водонагревателя закрываются кожухом из металла (1). На фасаде аппарата имеется смотровое окно (2) для визуального контроля за работой агрегата. Под окошком располагаются регуляторы: ручка, регулирующая расход газа (3) и регулятор расхода воды (4). Между ручками располагается ЖК дисплей (5), который отображает значение температуры воды, подающейся к потребителю.

В самом низу аппарата располагаются патрубки для подачи воды и ее вывода, а также для подачи газа. На правой стороне водонагревателя имеется патрубок (6), к которому подключается холодная вода из водопровода, а слева – подсоединяется труба (7) для отвода нагретой жидкости. Рядом с ней, но немного ближе к центру, имеется патрубок (8). К нему подключается шланг, соединяющий колонку с газовой магистралью, а в некоторых ситуациях — к баллону с газом. На самом верху водогрейки, находится фланец (9) для подсоединения газоотводной трубы (дымохода).

Все элементы агрегата закрепляются на металлической основе (10), выполняющей функцию задней стенки аппарата. На ней проделано 2 отверстия для подвешивания агрегата на стену с помощью кронштейнов.

Похожую конструкцию имеет и новая модель газовой колонки Астра.

Внутреннее устройство агрегата

Теперь рассмотрим, как устроена газовая колонка изнутри, при снятом внешнем кожухе. Как уже было сказано выше, патрубки под номерами 6, 7 и 8 предназначены для подсоединения холодной воды, отвода нагретой и подключения газа.

Водяной блок агрегата (12) соединяется с патрубком подачи воды (6). Из водяного блока выходит шток (13), на котором крепится ручка для регулировки напора воды. Ниже располагается цилиндрическая деталь (14), имеющая на стенках насечку. Она выполняет функцию пробки, извлекаемую для слива жидкости с аппарата, если потребуется его ремонт. Также пробка имеет предохранительный клапан, открывающийся при избыточном давлении в водопроводе.

В центре агрегата находится блок электронного управления (16). От него в разные стороны выводятся провода, идущие к различным элементам агрегата и датчикам.

Устройство колонки изнутри

Слева, симметрично блоку воды — размещен газовый (17). Оба модуля и собраны так, что представляют собой единую конструкцию. Из него, как и из водяного, выходит шток (18) для настройки подачи газа. Посередине между газовым патрубком и регулирующим краном расположен клапан (19) (электромагнитный).

Также на газовом блоке имеется микровыключатель (15), который прижимается специальным толкателем, когда он выключен. Выше можно увидеть коллектор (20), соединенный с газовым блоком с помощью патрубка, одетого на фланцы. Коллектор крепится к корпусу с помощью 2 винтов (21). В задней части коллектора располагаются сопла. Через них подается газ на горелку (22), имеющую 10 рядов. На передней части коллектора закреплена пара элементов, схожих по внешнему виду, но выполняющих разные роли. Справа – искрообразующая свеча (23), разжигающая горелки, а слева – датчик пламени (24).

Выше коллектора находится теплообменник из меди (25). Он как раз и отдает тепло, полученное от сгорания газа, проходящей через него воде. Справа к теплообменнику подсоединяется водяной узел (26), а с левой стороны — патрубок для отвода нагретой воды (27). Крепится модуль теплообмена к корпусу агрегата с помощью 2 винтов (28). На патрубке для отвода нагретой воды установлено 2 датчика. Верхний (29) защищает водогрейку от перегрева, а тот, что ниже (30) — служит в качестве термометра. От него идут провода к ЖК дисплею, закрепленному на кожухе агрегата.

Наверху аппарата установлено устройство для отвода отработанных продуктов горения (31). Благодаря системе различных по форме перемычек, поток горячих отработанных газов направляется в сторону канала дымохода. Слева установлен датчик тяги (32), имеющий связь с датчиком перегрева (29) посредством электрической цепи. Внизу корпуса водонагревателя находится блок (34) для 2-х элементов питания (батареек). Для крепления внешнего кожуха аппарата с двух сторон корпуса имеются места для вкручивания винтов (33).

Схема внутреннего устройства газовой колонки Оазис ничем не отличатся от приведенной выше, разве что наличием переключателя “зима-лето” на передней панели. Он предназначен для отключения половины работающих горелок в летний период для экономии газа.

Вам может быть интересно: как отремонтировать газовую колонку.

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.

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.