Принцип работы газовой колонки: как устроен и как работает газовый водонагреватель

Разновидности камер сгорания

Камеры сгорания бывают двух типов:

Открытую или атмосферную камеру производители чаще всего устанавливают на водогрейных колонках из-за простоты и дешевизны конструкции. Циркуляция воздуха, требуемого для поддержания горения, поступает внутрь камеры естественным путем.
В закрытую камеру воздух нагнетают вентилятором. Такие газовые колонки называются турбинированными.

Создание принудительной тяги позволяет работать водонагревателю при любых условиях. Агрегат с открытой камерой не разожжется, если отсутствует тяга. Подобная неприятность наблюдается при плохих погодных условиях, когда ветер задувает в дымоход.

Неисправности и их устранение

Очень часто встречается ситуация, когда колонка не зажигается. Обычно это случается, когда отсутствует тяга в вентиляции. Причиной может стать образование большого количества сажи или попадание постороннего предмета в воздуховод.

Большинство моделей снабжены специальным защитным устройством, которое и блокирует поступление газа. Поэтому непосредственно перед запуском необходимо проверять тягу с помощью зажженной спички или листка бумаги. В аппаратах с автоматическим розжигом могут выйти из строя элементы питания, которые следует заменить. А также нагреватель может не запускаться, если в системе водоснабжения слабый напор. Происходит это часто из-за засорения водяных фильтров.

В этом случае теплообменник снимают и прочищают с использованием химических веществ. При правильной эксплуатации и техническом обслуживании нагреватель может прослужить очень долго, даже превысив установленный срок службы.

Внутренние элементы колонки

Под кожухом спрятаны рабочие узлы газовой колонки:

Патрубок подвода трубопровода ХВС соединен с водяным блоком. На этом узле установлен механизм с рукояткой для регулировки напора жидкости. Водяной блок имеет пробку с предохранительным клапаном. Узел используют для слива воды в случае ремонта или стравливания избыточного давления.
Рядом с водяным блоком размещен газовый узел. В совокупности они образуют единую систему. Газовый блок оснащен регулировочным штоком с рукояткой, проворачиванием которой добиваются оптимальной температуры воды на выходе из крана. Патрубок подключения газопровода соединен с блоком через электромагнитный клапан. В случае отсутствия тяги, погасания пламени горелки и других аварийных ситуациях запорный узел перекрывает подачу газа. В штатной ситуации клапан просто отсекает газ при выключении колонки.
Газовый блок соединен патрубком с коллектором. С задней его части установлены сопла, подающие газ на горелку. Спереди к коллектору подсоединена свеча розжига, подающая искру на запальник. Рядом установлен датчик пламени горелки, расположенной в камере сгорания.
Над коллектором расположен медный теплообменник. Он состоит из изогнутой трубы с ребрами. Узел забирает тепло сгорающего газа и отдает его воде. Холодная вода подается на теплообменник через водяной узел. Выход нагревательного узла соединен с патрубком отвода горячей жидкости. Здесь же установлены датчики защиты от перегрева и контроля температуры. Один из них является термометром, отправляющим показания на ЖК дисплей.
Между камерой сгорания и дымоходным патрубком располагается отводящая система продуктов горения. По сути – это еще одна камера с перегородками. Перемычки образуют каналы, направляющие продукты горения в дымоход. Внутри камеры стоит датчик контроля тяги в дымоходе. По электроцепи он связан с датчиком, контролирующим перегрев.
Снизу корпуса водонагревателя расположено два блока. Один из них предназначен для установки батареек. Второй – это блок управления. От электронного управляющего модуля провода подсоединены ко всем датчикам газовой колонки.

Внешнее и внутреннее устройство приборов разных марок схоже. Отличаться может исполнение узлов и наличие дополнительных функций.

Общее строение бытовой колонки

Газовая колонка — это проточный водонагревательный прибор. Это означает, что вода проходит сквозь неё и нагревается по ходу. Но, прежде чем перейти к разбору того, как устроена бытовая газовая колонка для нагрева воды, напомним, что ее монтаж и замена связаны с централизованной системой подачи газа.

Поэтому нужно обязательно подать документы в газовую службу вашего региона вместе с соответствующим заявлением. О нормах и необходимых документах можете прочитать в других наших статьях, а сейчас перейдем к устройству.

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

Конструктивные составляющие газовой колонки, находящиеся внутри корпуса. Здесь изображено газовое оборудование закрытого типа

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. Об этой связи мы поговорим чуть дальше.

Горящая газовая горелка с электрическим зажиганием и датчиком пламени. Датчики играют важную роль в функционировании оборудования. Об их функциях поговорим далее

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.

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.

Требования к вентиляции и дымоходу

Для создания циркуляции воздуха в помещении необходимо вентиляционное отверстие. Оно не должно быть забито, через него должен спокойно проходить воздух. Если пренебречь этим правилом, то в случае утечки газа жильцы квартиры получат отравление с тяжелыми последствиями.

Значительно увеличится риск детонации бытового газа, если он не будет удаляться естественным путем, так как утечка может произойти в ночное время суток, когда человек не в состоянии ее обнаружить.

Для нормального функционирования газовой колонки нужно дополнительно провести дымоход. Он может быть выведен в общую домовую систему или непосредственно на улицу. При сооружении дымохода необходимо учесть, что он не может иметь более двух изгибов под углом 90 градусов.

Общая длина дымохода не должна превышать трех метров. Допускается три варианта расположения дымоотводной трубы.

Труба должна иметь вертикальный участок в месте подсоединения к водонагревателю. Длина вертикального участка обязана быть больше или равна 50 см. Длина горизонтального участка трубы не должна превышать двух метров.

Допускается выполнение дымохода из гибкой гофрированной трубы, но необходимо исключить ее провисание, которое может блокировать отвод продуктов сгорания.

Установка дымохода для газовой колонки

Монтаж колонки в кухне начинается с замеров и подготовки необходимых материалов. Легче всего устанавливается гофрированный переход. Начало его надевается на дымоотводящий патрубок колонки и фиксируется хомутом. Свободный конец соединяется с декоративным кольцом дымоотводного канала или началом трубы дымохода. Самое главное — соответствие диаметров гофры отводу для газа и дымовыводящему каналу.

Дымоводы из других материалов составляются из прямых и угловых элементов. Они бывают стандартные и специально приспособленные или изготовленные под технические условия.

Сборка элементов должна быть максимально плотной. При необходимости узлы герметизируются жаропрочным составом, не боящимся кислоты. Вхождение труб одной в другую должно составлять не менее одного радиуса. Стыки усиливаются хомутами в зонах свободного доступа.

Вытяжная труба не должна иметь прогиба, соприкосновения с конструкциями дома, электропроводкой, иными коммуникациями. При проходе изделия через крышу и стену необходима разделка и жаростойкая изоляция.

Допустимо размещение не более 3 изгибов, поэтому видов монтажа немного. Эти требования касаются колонок с открытой камерой сгорания. Допускается отсутствие вертикального канала дымоудаления и использование отверстия в стене. В этом случае выброс газов идет посредством вентилятора принудительного дымоудаления. Газовые нагреватели с закрытой камерой имеют свои рекомендации завода-изготовителя.

Особенности газовых колонок с турбонаддувом

Отметим сразу, что дымоходная труба у агрегатов этого типа все-таки есть. Термин «бездымоходная колонка» употребляется в том смысле, что газоиспользующая установка не нуждается в традиционном дымоходе с естественной тягой. Это одна из множества особенностей, которыми отличаются газовые колонки с закрытой камерой сгорания. Естественная тяга не нужна, потому что в аппарат встроена собственная, принудительная, обеспечиваемая вентилятором. А для подачи воздуха и выброса отработанных газов используется специальный двустенный (коаксиальный) дымоход.

Теперь соберем все технические решения, внедренные в турбированном водонагревателе, в один список, а затем рассмотрим каждое из них по отдельности:

система автоматического розжига с помощью электричества;
принудительное удаление дымовых газов и всасывание воздуха для горения извне с помощью турбины;
герметичная камера сгорания закрытого типа;
модуляционная горелка;
электронный блок управления;
система, препятствующая размораживанию теплообменника.

Поскольку турбированные газовые колонки всегда подключаются к домовой электросети, то система розжига в них применяется электрическая. На многих интернет-ресурсах можно найти информацию, что в наддувных агрегатах используется пъезорозжиг или искрообразование от батареек. Эти данные не соответствуют действительности, нет никакого смысла встраивать элементы питания в прибор, подключаемый к сети 220 В. Не говоря уже о ручном пъезорозжиге, что абсолютно не совместим с работой средств автоматизации.

Вентилятор, устанавливаемый в турбированную газовую колонку, выполняет 2 задачи: выталкивает в коаксиальный дымоход продукты сгорания и затягивает в камеру воздух с улицы, минуя помещение. В схемах нагревателей от различных производителей турбина может внедряться по-разному:

в качестве нагнетателя — вентилятор находится в начале газовоздушного тракта, перед горелкой и нагнетает воздух в закрытую камеру;
в качестве дымососа — турбина располагается перед выходом дымовых газов, за теплообменником, и функционирует в режиме всасывания.

Камеры сгорания турбированных колонок герметичны лишь условно. Это означает, что они отделены от воздушной среды помещения, но сообщаются с улицей, поэтому существенного избыточного давления в них не бывает. Суть в том, чтобы вентилятор подавал именно такое количество воздуха, какое требуется для горения в том или ином режиме. Производительностью нагнетателя (или дымососа) управляет контроллер.

В тандеме с вентилятором функционирует газовая горелка аппарата. По принципу работы она является модуляционной, то есть, способна в автоматическом режиме плавно изменять интенсивность горения. При этом газогорелочное устройство ориентируется на изменения напора воды, возникающие вследствие увеличения или уменьшения водоразбора.

Всеми процессами в нагревателе от начала и до конца управляет электронный блок – контроллер. Ориентируясь на сигналы датчиков, последний регулирует мощность горелки и производительность вентилятора, а при возникновении нештатной ситуации дает команду на перекрывание газа. Впрочем, схема построена таким образом, что в случае серьезной аварии газовый клапан сам отключит подачу топлива, без команды контроллера.

И последнее новшество – система, предохраняющая теплообменник от размораживания в том случае, когда температура в помещении опускается ниже 0 ºС. Газовая колонка с антизамерзанием оборудована специальным электрическим нагревателем, автоматически включающимся при температуре 0 ºС или ниже в режиме ожидания, когда вода в трубках теплообменника не движется.

Основные плюсы колонки Grandini JSQ24-С

Газовая бездымоходная колонка Grandini JSQ24 С представляет собой оборудование, которое выполнено в лучших итальянских традициях. Устройство способно нагреть воду в самые короткие сроки, обеспечивая потребителя необходимым ее количеством. Конструкция имеет современный дизайн и компактные размеры.

Монтаж осуществить довольно просто. Подача воды будет обеспечена в объеме 8 л в минуту. Этот параметр является минимальным. При снижении температуры он может быть увеличен до 12 л в минуту. Мощность оборудования составляет 24 кВт. Колонка работает в автоматическом режиме, а розжиг осуществляется от батареек.

На что обратить внимание при выборе?

Перед покупкой двухконтурной модели стоит обратить внимание на пять важных показателей:

1. Тип камеры сгорания

Существуют устройства с открытой и закрытой камерой сгорания. Приборы с открытой камерой забирают воздух из помещения, а продукты горения выводят через дымоход. По технике безопасности такой дымоход должен быть не менее 4 м в высоту. Так как при этом кислород из помещения расходуется, то в таком доме должна быть хорошо организована вентиляция.

При закрытом горении воздух забирается с улицы, а продукты горения в этот момент выводятся наружу. Таким образом кислород в помещении не сгорает и в целом атмосфера гораздо более благоприятная. Модели с закрытой камерой подойдут тем, у кого плохо организована вентиляция в доме. Также их можно устанавливать на кухне или в ванной комнате. Устройства с закрытой камерой горения — это единственно возможный вариант для многоквартирных домов.

3. Материал теплообменника

Теплообменник устройства может изготавливаться из таких материалов:

Чугун. Применяется в самых дешевых моделях. Неплохо генерирует тепло, но КПД обычно не превышает 90%. Котлы с чугунными теплообменниками более тяжелые и громоздкие, что усложняет их монтаж.
Нержавеющая сталь. Применяется для бюджетного и среднего класса. Нержавейка довольно долговечная и при необходимости легко ремонтируется. Однако теплоотдача меньше, чем у меди.
Медь. Медные теплообменники ставят в моделях среднего и дорогого класса. Они долговечные и хорошо отдают тепло.

Если хотите взять классическую модель и собираетесь сами монтировать ее, берите с нержавеющим теплообменником. Для теплого пола и горячего водоснабжения рекомендуем брать устройство конденсационного типа с медным теплообменником.

4. Мощность котла

В среднем 1 кВт мощности прибора способен отопить около 8 м2 площади. Разделите общую площадь, которую вам нужно отопить на 8 и получите требуемую мощность. Добавьте 1 кВт на подогрев воды. Если же хотите более точно рассчитать мощность устройства, воспользуйтесь формулой, которую мы приводили для одноконтурных котлов.

Нюансы регулировки тяги в газовой колонке

В результате полной или частичной закупорки дымоходного канала может произойти проникновение угарного газа во внутреннюю часть строения, создавая опасность для здоровья человека. Постепенное поступление углерода в помещение может пройти незаметно для жильцов, особенно это опасно в ночное время, когда все спят. Чем раньше обнаружена утечка, тем меньше вреда она доставит. В лучшем случае пострадавшие перенесут приступ мигрени, в худшем – летальный исход.

Опасность представляет также снижение притока кислорода в камеру сгорания. Обычная печь в этой ситуации попросту угасает, а в случае с газовыми агрегатами может произойти утечка горючих соединений. В этой ситуации прибавляется риск возникновения пожара, что также влечет за собой необратимые последствия.

Для определения показателя эффективности дымоходной конструкции существует ряд действенных методов. К ним следует прибегать перед началом отопительного сезона для проверки пригодности системы к длительному использованию. В летний период причиной засорения трубы могут стать птицы или мелкие животные, которые гибнут, угодив в отверстие и не имея возможности выбраться.

Устройство

Устройство аппаратов с принудительной вытяжкой повторяет конструкцию проточного водонагревателя. Вода греется за счет энергии сгоревшего газа — природного или сжиженного. Подача жидкости производится из водопроводной трубы: холодная вода, нагретая газовой горелкой, поступает в точку водозабора. При открытии крана горелка загорается, из него течет уже подогретая жидкость. Аппарат имеет герметичную камеру сгорания закрытого типа. От камеры отходит коаксиальная труба, сообщающаяся с улицей.

В конструкции коаксиальной трубы два канала: внешний и внутренний. Первый служит для подачи воздуха в камеру сгорания, второй — для отведения дыма. В чем преимущество такого технического решения? В помещении приходится делать только одно отверстие в стене, а не два — отдельно для ввода и вывода. Обязательное условие работы турбированного водонагревателя — наличие вентилятора, направляющего отработанные газы в коаксиальную трубу.

Системы управления

Проточные бездымоходные водонагреватели могут отличаться типом горелки:

С авторегулировкой мощности — автоматические горелки поддерживают заданную мощность горения, поэтому поток на выходе стабильно горячий, независимо от давления в трубах.
С ручной регулировкой — в этом случае степень подогрева можно регулировать механическим переключателем. Но температура не является величиной постоянной: на нее влияют атмосферные условия, температура входящего потока и давление в газопроводе.

Тип розжига

Колонки системы «турбо» могут иметь:

Электророзжиг: команду «пуск» дает датчик, срабатывающий в момент открытия крана с горячей водой; источник питания — батарейки или электросеть. Его плюс — нет постоянно горящего запальника, а значит, газ не расходуется впустую.
Пьезорозжиг: искра появляется в момент механического воздействия на кнопку розжига. Минус — постоянно горящий запальник.
Гидротурбинный розжиг: встроенный генератор вырабатывает электричество, используя энергию водного потока, проходящего через него. Подобные аппараты не требуют ни батареек, ни электросети.

Розжиг бездымоходной газовой колонки

Немаловажным компонентом газового водонагревателя является система розжига колонки. Данный элемент влияет не только на удобство использования устройства, но и на степень его безопасности.

В бездымоходных газовых колонках может устанавливаться три типа розжига:

Электронный;
Пьезорозжиг;
Розжиг от гидротурбины.

Устройства, оснащенные электронной системой розжига, имеют одну важную особенность – им не приходится находиться в режиме ожидания постоянно. При необходимости розжига устройства создается искра, энергия для которой берется из батареек. Розжиг осуществляется при каждом открытии крана, а все остальное время система находится в неактивном состоянии.

Пьезорозжиг работает за счет пьезоэлектрического эффекта, т.е. приложенные механические усилия создают искру. В отличие от предыдущей конструкции, для работы пьезоэлектрического розжига требуется постоянно горящий запальник, который и обеспечивает работу водонагревателя.

Розжиг

По типу розжига все газовые аппараты делятся на 3 типа:

Ручной – зажигаются спичками. Просто, но небезопасно. В современных моделях используется нечасто.
Полуавтоматический – горелка загорается от искры пьезоэлемента, которая получается после нажатия на кнопку. Самый популярный, но неэкономичный тип розжига для колонки. Фитиль или горит весь день, или каждый раз надо разжигать агрегат заново.
Электрический – встроенная электроника самостоятельно зажигает и тушит колонку, сигналом для запуска служит открытие или закрытие крана. Работают от блока питания (от 220В), батареек или гидрогенератора. Модели с такой системой стоят больше, но пользоваться ими комфортней. К минусам электрического розжига относят зависимость от электричества (элементов питания), запуск от гидрогенератора позволяет решить и эту проблему.

При выборе системы запала на колонке для квартир или частных домов следует руководствоваться принципом удобства в эксплуатации и ценой аппарата.

Электронный блок газовой колонки

Газ при горении в фитиле громко шумит

После установки газовой колонки Нева-3208 проявилось неприятное явление, не влияющее на качество работы колонки. Газ при горении в фитиле в дежурном режиме издавал довольно громкий звук, который был неприятен для слуха и создавал дискомфорт. После размышлений и экспериментов удалось избавиться от шума простым способом. Предположил, что струя газа в горелке под давлением, вырываясь из жиклера и ударяясь о стенку в месте изгиба горелки, создает условия для горения с шумом.

Для проверки этого предположения засунул в горелку полоску жести приблизительно длиной 3 см и шириной 5 мм, главное, чтобы влезла внутрь горелки. Шум исчез. Если Ваша газовая колонка тоже шумит, то можете взять любую металлическую полоску, например, вырезать из жести от консервной банки, сделать в ней на краю отверстие, одеть полоску на выровненную и загнутую на конце крючком скрепку и засунуть ее в горелку. Получится подобие рыболовной блесны. Скрепка нужна для того, чтобы можно было вынуть из горелки полоску металла обратно, если шум не исчезнет, хотя если будет гореть нормально, то можно и не вынимать. Этот эксперимент можно провести, даже не снимая кожух с газовой колонки.

Выбираем место установки

Несмотря на то, что место монтажа будет определено подготовленным проектом, желающие иметь у себя на кухне водонагреватель, должны знать правила установки газовой колонки в квартире.

Производить монтаж водогрейки допустимо только на кухне или в другом нежилом помещении, кроме ванной комнаты, так как по новым правилам, наличие данного агрегата в ней недопустимо.
Для соединения выхода, предназначенного для отведения продуктов сгорания из колонки и входа в канал дымохода, встроенный в стене, разрешается применять трубу из оцинкованной или нержавеющей стали, с толщиной стенок не менее 1 мм. Диаметр ее должен быть 120 мм. Применение алюминиевой трубы или гофрированной нежелательно.
Участок трубы по прямой при выходе из колонки должен быть в пределах 30-50 см.
Монтаж агрегата должен производиться на высоте, недосягаемой для детей, учитывая то, что вы должны легко доставать до регуляторов.
Площадь комнаты для установки агрегата должна быть не меньше 8 м2. Высота помещения в пределах 2-2,5 м, но не меньше.
Расстояние от ближайшей стены к аппарату не должно быть меньше 15 см, а к ближайшему газовому прибору – 10 см. Спереди колонки на расстоянии 60 см также не должно быть никаких препятствий.
Труба для отведения продуктов горения должна подводиться только к дымоходу, если это частный дом, либо к встроенному в стене специальному каналу для дымохода. Подключение газовой колонки к вентиляционному каналу категорически запрещено, поскольку отработанные продукты горения попадут к вашим соседям, а это может привести к печальным последствиям, поскольку угарный газ не имеет ни цвета, ни запаха.
Наличие хорошей тяги в дымоходе – обязательное условие, которое должно быть подтверждено документально, что сила тяги соответствует установленным нормам.
Помещение с агрегатом должно хорошо вентилироваться (иметь окно с форточкой).

Принцип работы газовой колонки: особенности устройства и работы газового водонагревателя