Конструкція і принцип дії газової колонки

Проточні водонагрівачі, що споживають природний газ, здатні відразу подати певну кількість гарячої води та забезпечувати господарські потреби необмежено довгий час. І хоча принцип роботи газової колонки лишився незмінним з часів її винаходу, конструкція побутового приладу модернізувалася та удосконалювалася. Користувачам не завадить вивчити будову сучасного водонагрівального апарата, щоб правильно його експлуатувати, а за потреби і відремонтувати власноруч.

Будова газових колонок сучасного зразка

В інтернет-магазинах побутової техніки зараз можна купити проточні швидкісні водонагрівачі 2 різновидів:

1. Нагрівальні прилади з камерою згоряння відкритого типу (атмосферні). Повітря для спалювання газу надходить до пальника прямо з кімнати, проникаючи крізь спеціальні отвори знизу чи спереду апарата.
2. Апарати з камерою закритого типу, ізольованою від атмосфери приміщення. Повітря до зони горіння примусово нагнітається вентилятором через коаксіальний димохід, тому колонки називають турбованими чи наддувними.

Спочатку пропонуємо розглянути будову атмосферних колонок найпростішої конструкції. Водонагрівальний прилад складається з таких елементів:

• декоративний кожух, який кріпиться до металевої рами;
• основний пальниковий пристрій з електродами розпалювання, у старих моделях – з пілотним пальником;
• мідний теплообмінник – трубчастий змійовик з ребрами, огорнутий кожухом;
• клапан газовий автоматичний з рукояткою регулювання подачі палива до пальника (змінює інтенсивність горіння);
• водяний вузол, обладнаний запобіжним клапаном;
• над топкою встановлений дифузор – збирач диму з патрубком для приєднання труби димоходу;
• знизу розташовані штуцери для під’єднання газопроводу та магістралей холодної/гарячої води.

Всередині дифузору, куди за рахунок тяги піднімаються продукти горіння, знаходиться датчик тяги. Він підключений проводами до електромагніту газового клапана. Другий датчик – термопара – теж приєднаний до цього клапана, стоїть у зоні горіння та слідкує за наявністю полум’я.

У газових колонках різних років випуску застосовується 2 типи систем розпалювання:

• п’єзоелектричні виробляють іскру від кнопки, яку треба натискати рукою;
• автоматичні отримують енергію від батарейок, електромережі чи гідрогенератора.

Турбована версія нагрівальної колонки має повністю закриту робочу камеру. За будовою вона нагадує атмосферний водонагрівач, та має деякі відмінності:

1. Замість газового пальника з ручним налаштуванням теплообмінник нагрівається ступінчастим або модуляційним пристроєм. Він здатний автоматично змінювати інтенсивність полум’я залежно від потреб системи гарячого водопостачання (ГВП).
2. Повітря для спалювання газу нагнітає до камери вентилятор.  Швидкістю обертання крильчатки і продуктивністю агрегата керує електронний блок управління.
3. Спосіб розпалювання – автоматичний від електродів, встановлених всередині топки.
4. Конструкція колонки передбачає підтримування температури вихідної води на рівні, заданому користувачем (зазвичай, 55…60 °С). Для моніторингу нагріву служить додатковий температурний датчик, підключений до контролера.

Схема наддувної газової колонки показана на картинці:

Як працює водонагрівальна колонка

Проточний водонагрівач має автоматично запускати основний пальник після відкриття крана ГВП у будь-якій кімнаті будинку та забезпечити потрібну температуру води. Постараємося докладно пояснити принцип роботи газової колонки поетапно, починаючи від ручного розпалу атмосферної моделі старого типу:

1. Перед початком експлуатації користувач відкриває газовий вентиль та підпалює пілотний запальник. Він розташований навпроти оглядового вікна, з боку основного пальника. Автоматичні нагрівачі розпалювати не потрібно.
2. Після відкриття «гарячого» крана на змішувачі тиск у трубопроводі підвищується. Спрацьовує мембрана водяного вузла (народна назва – «жабка»), яка давить на шток, механічно з’єднаний з клапаном подачі газу.
3. Під впливом мембрани шток переміщується, відкривається паливний клапан і газ надходить до основного пальника. Відбувається запалювання від пілотної трубки чи іскрою від електродів.
4. Користувач налаштовує полум’я вручну за допомогою рукоятки крана, встановленій на лицьовій панелі. У нових колонках регулювання здійснюється автоматично, треба лише виставити температуру.
5. Вода спочатку нагрівається в змійовику, потім надходить до теплообмінника газової колонки, де набуває потрібної температури. Завдяки такій схемі на трубках не утворюється конденсат, адже різниця між температурою холодної води і полум’ям доволі велика.
6. Нагріта вода прямує мережею до споживачів. Після закриття змішувача мембрана «жабки» відкидає шток назад, клапан закриває подачу газу, полум’я пальникового пристрою згасає. Підігрів води припиняється.

За таким принципом функціонує більшість дешевих газових колонок, обладнаних постійно палаючою пілотною трубкою. Зате вони не потребують електроенергії – заміни батарейок або приєднання до будинкової електромережі.

Якщо з різних причин на основному пальникові трапиться відрив полум’я і пристрій згасне, термопара (датчик іонізації) охолоне. Тиск рідини у капілярній трубці впаде, спрацює механічний клапан і перекриє газ.

При послабленні тяги димоходу пальник теж згасне. Це відбудеться завдяки біметалічному датчикові тяги, розташованому в дифузорі. Розпечені гази збираються на виході труби, температура зростає і датчик розриває електричний ланцюг живлення електромагнітного клапану –подача газу припиняється.

Детальніше робота колонки описується на відео:

На сучасних моделях водонагрівачів немає постійно палаючого запальника. Адже він дарма споживає пальне та з часом руйнує передню частину мідного кожуха змійовика. Робота колонки організована інакше: коли з’являєтся витрата води у системі ГВП, шток «жабки» давить на кнопку мікроперемикача, а той подає напругу до іскрових електродів. Від них спалахує основний пальник.

В турбованих водонагрівачах застосований датчик протоку – він фіксує рух води трубою та повідомляє про це контролер. Електронний блок ініціює розпал і запуск турбіни, «жабка» відкриває газовий клапан. Далі температуру води підтримує контролер, відстежуючи покази відповідних датчиків. За потребою він змінює оберти вентилятора і модулює полум’я пальника.

Як обрати газовий водонагрівач

На відміну від газових котлів опалювання, колонка обирається за кількістю води, яку вона здатна нагріти. Теплова потужність відходить на другий план. Продуктивність вказується у технічному паспорті агрегата від будь-якого бренду, одиниці виміру — літр на хвилину (л/хв). Мається на увазі, що вода нагрівається на 25 °C від початкової температури.

Щоб показати зв’язок між продуктивністю і тепловою потужністю проточних нагрівачів, представимо таблицю с характеристиками апаратів бренду «Нева».

Довідка. ККД колонок на 3—5 відсотків нижчий, аніж газових опалювальних котлів аналогічного типу. Наприклад, ефективність атмосферного енергонезалежного обігрівача дорівнює 88%, такої самої колонки – 84%.

Перед вибором водонагрівального апарату треба спочатку розрахувати його продуктивність за кількістю споживаної води. Потім дотримуйтесь наших рекомендацій:

1. Якщо у вашому районі трапляються відімкнення світла, то ваш варіант – енергонезалежний водонагрівач з відкритою камерою згоряння. Можна вибрати агрегат з ручним п’єзоелементом чи батарейками, які служитимуть 2-3 місяці при інтенсивному користуванні.
2. Оскільки у багатоквартирних будинках немає димоходів, а підключення до вентиляції забороняється, встановити атмосферну колонку не вдасться. Тоді варто придбати колонку з турбонаддувом і коаксіальною трубою, що виводиться назовні крізь стіну. Заздалегідь оберіть місце виходу каналу і узгодьте його з власниками суміжних квартир. Детальніше димоходи газових нагрівачів описуються в іншому матеріалі.
3. Агрегати з живленням від гідрогенератора краще не встановлювати, якщо маєте вдома централізоване водопостачання. «Завдяки» стану мереж і якості води вказана деталь може зламатися досить швидко.
4. Якщо є можливість, вибирайте сучасніші моделі з автоматичним розпалюванням. Цілодобово палаючий запальник банально закопчує передню панель та даремно витрачає газ.

Вибирати серед брендів досить важко – у магазинах представлено багато газових колонок від різних виробників. Вкажемо декілька брендів, що добре зарекомендували себе в Україні:

• Bosch (раніше продукція йшла під назвою Junkers);
• Beretta;
• Roda
• Electrolux;
• Gorenje;
• Atlantic;
• Ariston.

Несправності та причини їх виникнення

Є правило: газове обладнання, у тому числі водонагрівальні колонки, має обслуговуватися і ремонтуватися спеціально навченим персоналом. Та коли трапляються дрібні неполадки, хазяїн приватної оселі може справитися самотужки. До таких несправностей можна віднести:

1. Не горить пілотний запальник.
2. Після відкривання вентиля на змішувачі колонка не запускається, або основний пальник спалахує та відразу гасне.
3. Вода слабо нагрівається у теплообміннику.
4. З-під корпусу спостерігається витік води.

Перелічені ознаки можуть вказувати на безліч неполадок, та ми наведемо найбільш поширені проблеми, які домовласник здатний подолати власними силами.

Іноді користувач просто забуває, що у водонагрівачі є батарейки і вони поступово розряджаються. Тоді система автоматичного розпалу не працюватиме.

Причини відмови пальника:

• відсутність достатньої тяги у трубі для відведення газів;
• поломка датчика тяги чи розрив у електропроводці;
• зношена мембрана, що стоїть у «жабці» водяного вузла;
• засмічення сітчастого фільтра, встановленого перед нагрівачем.

Зниження температури нагріву через 3—6 років активної експлуатації вказує на відкладення накипу всередині теплообмінника. Елемент треба чистити й промивати.

Коли з колонки капає вода, шукайте негерметичне з’єднання у водяному вузлі, або перевіряйте працездатність запобіжного клапана. Причиною витоку нерідко стає перегрів деталей агрегата.

Проблема перегріву властива газовим колонкам з відкритою камерою. Як це відбувається: після перекриття води і згасання пальника температура в змійовику лишається високою. У ньому починається кипіння, з’являється пара. З часом вона знаходить слабке місце, руйнує ущільнення та виходить назовні. Порада: у старих колонках спочатку перекривайте газ, а потім зупиняйте воду.

Заключний висновок

Недорогі проточні водонагрівачі з закритою камерою згоряння мають досить просту конструкцію і мінімум електроніки. Знаючи внутрішню будову газової колонки, домовласник без проблем обслужить агрегат і за потребою усуне дрібні несправності. Турбовані колонки влаштовані складніше, але і тут користувач може самостійно виконати частину робіт. Наприклад, почистити електроди або замінити зношену мембрану водяного вузла.