Устройство и принцип работы газовой колонки

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.

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).
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.
Движение штока также заставляет отжаться пружину механического клапана, вследствие чего тарелка отходит от седла, и канал подачи газа к коллектору становится открытым.
Электромагнитный клапан, получив питание от батареек, открывается и не препятствует прохождению газа через пружинный клапан по направлению к коллектору.
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.

Происходит уравновешивание давления в камерах «лягушки». Возвращение мембраны из резины на место вызывает движение тарелки, подсоединенной к толкателю в соответствующем направлении до начального положения.
При возвращении штока освобождается тарельчатый клапан, надежно перекрывающий подачу горючего.
В это же время толкатель начинает прижим пластины выключателя, вследствие чего происходит разрыв цепи, питающей модуль управления.
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.

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.

Конструкция газовой колонки Аристон

Структура газовой колонки Аристон (FAST 11-14 CF P):

Стальной корпус;
Медный теплообменник;
Прерыватель обратной тяги;
Основная горелка (разные виды газа);
Газовый коллектор;
Запальник;
Водяной клапан;
Клапан подачи газа;
Пьезоэлемент;
Терморегулятор;
Регулятор расхода газа;
Патрубки, шланги подачи и отведения воды.

Устройство газовой колонки

Этот водонагревательный прибор имеет довольно простую конструкцию, и состоит из таких элементов как:

Датчик тяги (установлен на тех моделях, которые оборудованы принудительной вытяжкой).
Датчик ионизации.
Электромагнитный клапан.
Горелка.
Электрод для розжига.
Вытяжной дымоход.
Отсек для батареек (не на всех моделях).
Теплообменник.
Камера сгорания.
Запальник.
Датчик перегрева.
Вытяжная турбина (устанавливается не на всех моделях).
Штуцер для подключения к газовой магистрали.
Водяной узел.
Штуцер для подключения к водной магистрали.
Штуцер для подключения к магистрали ГВС.
Блок управления.
Корпус.

Разберем устройство каждой детали газовой колонки подробно.

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.

Общая схема конструкции

Водонагреватели выпускаются двух видов:

Атмосферные. Приборы, камера сгорания которых является открытой, воздух поступает внутрь через смотровой отсек на лицевой панели и проем внизу корпуса. Такова конструкция старой газовой установки (например, газовой колонки Нева 3208, газовой колонки Нева 4513, Нева Транзит ВПГ 10 е и др.).
Турбированные. Камера сгорания закрыта, воздух подается вентилятором, поэтому такие устройства называет еще наддувные.

Атмосферные приборы конструктивно состоят из элементов:

Внешний металлический корпус;
Запальник;
Газовая горелка с ручным управлением;
Теплообменник с ребристыми пластинами, закрытый кожухом;
Медный змеевик, расположенный вокруг теплообменника;
Клапан автоматической подачи газа с регулятором интенсивности;
Водяной редуктор (или водяной узел) с предохранительным клапаном;
Система пьезорозжига газовой колонки;
Система отведения продуктов сгорания, дымоходная труба;
Патрубки для подведения холодной воды, газа, отведения горячей вместе с присоединительными штуцерами.

Турбированный водонагреватель устроен схожим образом с нескольким отличительными особенностями:

Горелка – ступенчатая, модуляционная, которая автоматически меняет силу пламени;
Поступление воздуха осуществляет вентилятор, контролируемый блоком электронного управления;
Автоматическая система розжига, которую обеспечивает энергией электросеть, гидрогенератор, батарейки;
Установлен датчик температуры, контролирующий уровень нагрева воды, который не должен превышать установленный максимум (60⁰-70⁰ С в зависимости от модели).

Что нужно учесть при выборе водонагревателя?

Бытовая газовая колонка – это не котел для отопления и выбирать ее по мощности рядовому пользователю затруднительно. Гораздо понятнее, когда речь идет о количестве нагреваемой воды. Эта величина указана в техническом паспорте изделия любого производителя и выражается в литрах за минуту при нагреве на 25 °С.

Для наглядности приведем таблицу с данными по водонагревателям российского бренда Нева, показывающими зависимость производительности от тепловой мощности агрегата:

Справка. Колонки для нужд ГВС по эффективности уступают газовым котлам отопления от 3 до 5 процентов. Если КПД атмосферного отопителя составляет порядка 88%, то у такого же водонагревателя КПД равен 84%. Но ощутить эту разницу на практике невозможно.

При выборе аппарата для нагрева воды вам необходимо в первую очередь определиться с его производительностью. Дальше мы предлагаем следовать простым рекомендациям:

Если ваш бюджет ограничен, а в районе проживания часто отключают электричество, то простая энергонезависимая модель атмосферного типа – как раз то что нужно. Система розжига – от пьезоэлемента или на батарейках, они служат довольно долго (2—3 месяца при интенсивной работе).
В большинстве квартир нельзя ставить атмосферные колонки из-за отсутствия дымоходных каналов, а отвод продуктов горения в вентиляционные шахты запрещен. Никаких проблем, покупайте турбированный водонагреватель с коаксиальным дымоходом, выходящим на улицу прямо сквозь стену. Только определите место выхода трубы и согласуйте его с соседями. Подробнее о подключении дымоходов к газовым колонкам рассказано в этой статье.
В наших условиях, когда водопроводные сети изношены, лучше не ставить аппараты с розжигом от гидрогенератора. Последний может быстро выйти из строя из-за плохого качества воды и гидроударов в трубопроводах. Чтобы защитить генератор, придется водяной редуктор, а это дополнительные расходы.
Старайтесь подбирать современные модификации аппаратов, где запальник не горит круглосуточно. Он медленно, но верно расходует газ, разрушает переднюю стенку теплообменника и коптит на лицевую панель.

Распространенные неисправности

Как и любое газоиспользующее оборудование, водогрейная колонка должна обслуживаться и ремонтироваться специалистом в данной области. Но есть ряд простых неисправностей, которые хозяин частного дома или квартиры может устранить самостоятельно. Чаще всего у проточных водонагревателей встречаются такие неполадки:

Не поджигается запальник.
Фитиль горит, но после открывания крана основная горелка не включается или поджигается, но тут же затухает.
Наблюдается недостаточный нагрев воды.
Вода начинает капать из нижней части корпуса.

Причин возникновения перечисленных симптомов может быть много, но мы укажем наиболее очевидные, которые пользователь может устранить своими руками.

Тягу в дымоходе нужно проверять регулярно, как это показано слева. Справа — очистка теплообменника от накипи, когда колонка не греет воду.

Нередко случается, что запальник не зажигается из-за банальной причины – разрядились элементы питания (батарейки).

Причиной затухания горелки может стать:

отсутствие тяги в дымоходном канале;
неисправность датчика тяги либо нарушение контакта в его проводке;
негерметичная мембрана водяного узла;
засор фильтра на входе (при наличии).

Низкая температура выходящей воды, что бывает спустя несколько лет эксплуатации, обычно связана с появлением накипи в теплообменнике и его придется промывать. А вот капли воды из-под корпуса говорят о негерметичности какого-либо соединения, предохранительного клапана или самого теплообменника. Причина – перегрев аппарата в момент отключения воды.

Неисправность с перегревом присуща атмосферным газовым колонкам. Механизм такой: когда резко перекрывается вода и горелка отключается, теплообменник остается горячим, в нем происходит вскипание и образуется пар. Если ситуация постоянно повторяется, то пар в конце концов прорывается наружу, нарушая наиболее слабое уплотнение. Отсюда рекомендация: в подобных аппаратах нужно сначала отключать газ, а потом перекрывать воду.

Возможные неисправности

В процессе функционирования проточного водонагревателя могут случиться сбои и неполадки, которые свидетельствуют о выходе из строя деталей редуктора. К ним относятся следующие:

колонка не включается;
зажигание пламени происходит не с первого раза;
с редуктора течет вода;
после того, как закрывается кран горячего водоснабжения, пламя не гаснет.

Все эти сбои в работе говорят о том, что вероятнее всего произошла одна из следующих поломок:

Порвалась мембрана — в среднем, диафрагма успешно работает на протяжении 5-7 лет. С течением времени, из-за постоянного механического воздействия и повышенной жесткости воды, резина просто прорывается. Основным признаком, указывающим на то, что причина неполадки в мембране, является утечка воды из редуктора.
Засорение штока — когда прорывается мембрана, вода попадает на металлическую поверхность стержня, из-за чего он быстро ржавеет. Из-за ржавчины нарушается нормальное движение иглы. Признаки такой неполадки — это затрудненный пуск колонки. Зажигание пламени происходит только при мощном давлении воды. После того, как закрывается кран горячего водоснабжения, горелка продолжает гореть.
Огрубевшая мембрана — от эластичности диафрагмы зависит эффективность работы водяного узла газовой колонки. Для срабатывания необходимо, чтобы мембрана очень чутко реагировала на малейшие изменения напора воды. Если прокладка огрубела, то колонка будет срабатывать с опозданием.
Засорение фильтра грубой очистки — на входе в редуктор находится сетчатка, которая очень быстро забивается, особенно в тех случаях, когда подключение и обвязка устройства производились с нарушением требований. О неисправности этого элемента говорит разница в давлении на входе и выходе из водонагревателя.

Все вышеописанные неисправности легко устранить, главное своевременно выявить причину.

О том, как выполнить чистку газовой колонки, читайте в этой статье