Газові проточні водонагрівачі (газові колонки)

Проточні водонагрівачі (колонки) призначені для гарячого водопостачання – нагрівання води, використовуваної в санітарних цілях: прання, купання, миття посуду і т.п. Температура води, нагрітої проточних водонагрівачів та використовуваної для гарячого водопостачання, повинна бути не більше 60-65 ° С. Наприклад, комфортна температура для вмивання, прийняття душу, ванної становить 40-45 ° С. Для миття посуду воду необхідно нагріти сильніше. Але вода з температурою вище 60-65 ° С може викликати опік у людини. Крім того, використання проточних водонагрівачів для отримання води з більшою температурою може привести до поломки колонки. У цьому випадку зростає навантаження на теплообмінник, який не встигає передати воді тепло, одержуване при спалюванні газу. Також при нагріванні води понад 60 ° С значно прискорюється процес утворення накипу. Трубки теплообмінника, особливо при використанні жорсткої води, швидко покриваються зсередини відкладеннями, що призводить до зменшення потоку води.

Колонку характеризують такі основні параметри:

  • теплова потужність – кількість теплоти, що утворюється при спалюванні газу, що підводиться до пальника в одиницю часу, вимірюється в кіловатах (кВт);
  • теплова продуктивність – кількість теплоти, зраджувати теплоносія в одиницю часу, вимірюється в кВт;
  • коефіцієнт корисної дії – відношення теплопродуктивності до теплової потужності, вимірюється у відсотках (%);
  • продуктивність – обсяг води, що нагрівається колонкою при заданій різниці температур (At) за одиницю часу, вимірюється в літрах за хвилину (л / хв);
  • номінальний тиск газу – тиск газу на вході в апарат, при якому забезпечується найбільший коефіцієнт корисної дії і найбільш повне спалювання газу, вимірюється в декапаскалях (даПа), можливо вимір в миллибарах (мбар) або міліметрах водяного столу (мм.вод.ст.) ;
  • мінімальний тиск газу – тиск газу на вході в апарат, при якому забезпечується стійка, без проскакування робота пальника і забезпечується отримання мінімальної теплової продуктивності колонки, вимірюється в даПа (мбар, мм.вод.ст.);
  • мінімальний тиск води – найменший тиск води на вході в апарат, при якому відбувається розпал основного пальника, вимірюється в барах (бар);
  • мінімальний проток води найменший проток води через апарат, при якому відбувається розпал основного пальника, вимірюється в літрах за хвилину (л / хв);
  • максимальний тиск води у водопроводі – найбільший тиск води на вході в апарат, при якому забезпечується його робота без пошкодження окремих елементів, вимірюється в барах (бар).

Схема проточного водонагрівача

Основними вузлами колонки є:

  • газовідвід;
  • теплообмінник, що складається з «сорочки» зі змійовиком і калорифера;
  • основний пальник;
  • пристрою управління і захисту, що забезпечують управління колонкою і її безпечну роботу.

Газовідвідними пристрій служить для збору продуктів згоряння і видалення в димоотводяшій патрубок приладу. Площа перетину димоходу повинна бути не менше площі перетину димовивідного патрубка колонки. Основна маса колонок встановлюється з відводом продуктів згоряння в димохід. Разом з тим, існують проточні водонагрівачі малої потужності, які не потребують влаштування димаря. Видалення димових газів з приміщення відбувається за рахунок прнточно-витяжної вентиляції. Фактично продукти згоряння надходять в приміщення, в якому встановлена ??колонка. Теплова потужність таких колонок складає 8-11 кВт, їх розміщують безпосередньо під вхідним отвором вентиляційного каналу. Наприклад, газовий проточний водонагрівач Demrad З 125 В має потужність 8,7 кВт, що можна порівняти з сумарною потужністю всіх пальників 4 пальникової газової плити. Колонка Demrad З 125 В може нагріти 5 літрів гарячої воли за хвилину, що дозволяє забезпечити роботу однієї точки водозабору. Газова колонка VEKTOR JSD11-N має потужність 11 кВт, що дозволяє забезпечити приготування 6 літрів гарячої води за хвилину. При роботі колонок без димоходу необхідно приділяти підвищену увагу вентиляції приміщення. Відомо багато випадків отруєнь мешканців чадним газом при роботі таких апаратів в разі порушення функціонування припливно-витяжної вентиляції.

Теплообмінник ( «радіатор») служить для нагріву гарячими димовими газами протікає через нього води, частина тепла передається за рахунок випромінювання. Він складається з калорифера і вогневої камери ( «сорочки»), оперезаної змійовиком. Калорифер – це система мідних трубок, на які насаджені і припаяні мідні пластини. Застосування міді обумовлено її хімічну стійкість і високу теплопровідність. Останнім часом з’явилися колонки економ-класу, що мають біметалічний теплообмінник. Сорочка в них виконана зі сталі, змійовик з мідної трубки. У калорифере застосовується мідна трубка, на яку припаяні сталеві пластини.

Основна пальник колонки – инжекционная низького тиску. Вона має велику потужність для того, щоб прогріти холодну проточну воду (особливо взимку) за той невеликий час, поки вода йде через теплообмінник. Саме основний пальник визначає теплову потужність колонки, від неї залежить основний показник, що характеризує колонку-продуктивність. Це кількість нагрітої води (у літрах), яку вона може нагріти за хвилину. При цьому необхідно враховувати різницю температур, на яку проводиться нагрів. При встановленні продуктивності колонок окремі європейські та китайські виробники припускають, що температура воли збільшується на 25 ° С (? T 25 ° С). Для клімату України такий розрахунок підходить частково, тільки для теплої пори року. Взимку температура водопровідної води може бути 4-5 ° С, її нагрівання на 25 ° С не дасть комфортної для споживача температури. З урахуванням вищевикладеного виробники вказують в характеристиках колонок не одну продуктивність, а дві. Перша – стандартна при нагріванні води на 25 ° С (? T = 25 ° С), а друга може бути визначена при нагріванні води на 35 ° С (? T = 35 ° С), 40 ° С (? T = 40 ° С ) або на 50 ° С (? t = 50 ° С).

Коефіцієнт корисної дії (ККД) колонки характеризує процес отримання тепла, що виділяється при спалюванні газу, теплообмінником. Теплова потужність колонки – це кількість тепла, що виробляється пальником при спалюванні газу, а теплова продуктивність кількість тепла, яке отримала нагріта вода. Ставлення теплової продуктивності до теплової потужності визначає коефіцієнт корисної дії колонки. Чим більше тепла від продуктів згоряння отримує вода, тим вище ККД, тим більш економічним є апарат. Коефіцієнт корисної дії сучасних проточних водонагрівачів може бути більше 90%. У той же час, подальше збільшення коефіцієнта корисної дії призведе до значного охолодження продуктів згоряння і, як наслідок, зменшення або порушення природної тяги, конденсації води з димових газів, руйнування димоходу, закупорці оголовка.

Пристрої управління та захисту колонки забезпечують її включення і виключення, регулювання продуктивності, припинення подачі газу на горіння при досягненні параметрів, що представляють загрозу працездатності апарату і безпеки абонентів.

Автоматика безпеки колонки контролює:

  • проток води через апарат;
  • полум’я запальника або основного пальника (в залежності від конструкції апарату);
  • наявність тяги в димовідвідного патрубка апарату для відкритої камери згоряння або роботу вентилятора для закритої камери згоряння;
  • підвищення температури води понад встановлену (на сучасних апаратах).

Пристрої управління та захисту можуть працювати при наявності електроживлення або без нього (енергонезалежні колонки). Електроживлення автоматики колонок може здійснюватися:

  • від електричних батарей;
  • від електричної мережі змінного струму напругою 220 В;
  • від гідрогенератора.

Електричні батарейки встановлюються в батарейний блок апарату. Зазвичай застосовуються два гальванічні елементи напругою 1,5 У великій ємності, можливе використання однієї батарейки. При роботі колонок з батарейками необхідно замінювати їх на нові у міру розряду. Тривалість роботи колонок від елемента живлення до нею заміни є важливою характеристикою апарату. Чим рідше доводиться міняти батарейки, тим зручніше споживачеві. При застосуванні елемента живлення підвищеної енергоємності час безперервної роботи може становити до 250 ч.

Електроживлення колонок напругою 220 В використовується для апаратів з закритою камерою згоряння, хоча можливо і для звичайних, які працюють за рахунок природної тяги (наприклад, колонка FAST EVO В фірми Ariston). Колонки з відкритою камерою згоряння з електроживленням від мережі 220 В представляють невелику групу апаратів, що мають обмежене застосування.

Електроживлення пристроїв управління і захисту може здійснюватися від гідрогенератора, який виробляє електричну напругу за рахунок енергії протікає через колонку води. В цьому випадку необхідно забезпечувати вищу, в порівнянні з іншими типами апаратів, мінімальний тиск води. Наприклад, для проточного водонагрівача Junkers Bosh WR 10 – 2G з гідрогенератором мінімальний тиск води на вході – 0,35 бар, а для аналогічного за характеристиками водонагрівача Junkers Bosh WR 10 – 2В з розпалом від батарейок мінімальний тиск води на вході всього 0,1 бар . Мінімальний тиск води, при якому запалюється пальник, особливо важливо для зношених водопровідних мереж, створюють невеликий напір води в будинках. У багатоквартирних будинки тиск води зменшується зі збільшенням поверху: чим вище квартира, тим менше натиск. Замість мінімального тиску води на вході в апарат можливе використання іншої характеристики – мінімальний проток води, який вимірюється в літрах за хвилину (л / хв). Цей показник точніше. Навіть при хорошому тиску води на вході в колонку при недостатньому протоці на мембрані водяного вузла не буде достатньої перепаду тиску для її переміщення. Така ситуація виникає в разі, якщо водопровідні труби або трубки теплообмінника зсередини забруднені.

Залежно від конструкції колонок можливі різні схеми пристроїв управління і захисту. В колонках з електроживленням розпал полум’я проводиться іскрою, яка виникає при подачі високої напруги на електрод розпалу. Енергонезалежні колонки не мають в своєму складі електронного блоку управління, розпал проводиться п’єзоелементом з подачею іскри на електрод розпалу. На шпальтах старих модифікацій можливий розпал відкритим вогнем (сірником). Контроль полум’я на таких водонагрівачах здійснюється термопарою, яка при нагріванні виробляє термо-ЕРС.

Автоматика по протоку води включає в себе два вузла – газовий і водяний. Вона забезпечує подачу газу до основного пальника при відкритті водозабору (наявності протоку води) і відключення основного пальника при припиненні водозабору (відсутності протоку). У водяному вузлі є мембрана, яка при наявності протоку води відкриває клапан, розташований в газовому вузлі. В сучасних колонках до складу водяного вузла входить регулятор протоку води, що забезпечує ручне регулювання кількості води, що протікає через апарат.

Газовий вузол включає в себе клапан, який відкриває подачу газу на основний пальник. У ньому також може бути конусний кран, який забезпечує ручне регулювання подачі газу на основний пальник. При наявності запальника газовий вузол блокує основний пальник при розпалювання запальника: спочатку запалюється запальник і тільки потім – основний пальник. Це досягається спеціальною конструкцією крана (блок-кран) або використанням електромагнітного клапана, що відкриває або закриває подачу газу тільки на запальник.

Запальник – це інжекційний пальник низького тиску малої потужності (на сучасних колонках – не більше 350 Вт, наприклад, теплова потужність запального пальника колонки NEVALUX 6011 170 Вт).

Запальник виконує дві функції:

  • розпалює основний пальник;
  • нагріває термопару і забезпечує роботу автоматики енергонезалежних колонок.

Автоматика безпеки по полум’я на сучасних колонках може бути двох видів. У першому випадку вона складається з термопари, що нагрівається полум’ям запальника, і електромагнітного клапана. При згасанні запальника електромагнітний клапан припиняє подачу газу на основний пальник і запальник. У другому випадку контроль полум’я проводиться датчиком іонізації, який може стежити за полум’ям запальника або основного пальника. При відсутності полум’я закривається електромагнітний клапан на вході газу в колонку. Контроль полум’я датчиком іонізації здійснюється на проточних водонагрівачах, що мають електроживлення.

Автоматика по тязі повинна припиняти подачу газу на основний пальник і запальник (при наявності) при відсутності тяги в димоході. Для російських колонок час спрацьовування такої автоматики – не менш 10 сек, але не більше 60 сек.

Автоматика по максимальній температурі води відключає основний пальник і запальник при нагріванні води понад певної температури. Така автоматика є тільки на сучасних колонках, вона захищає теплообмінник від перегріву, при якому він може бути пошкоджений (температура спрацьовування – 90-100 ° С) або від утворення накипу в теплообміннику. У цьому випадку температура спрацьовування датчика нагріву води близько 80 ° С. Освіта накипу є серйозною проблемою для проточних газових водонагрівачів. На відміну від води, один раз заливається в систему опалення, через колонку регулярно проходять всі нові і нові порції води. Якщо її жорсткість підвищена, всередині трубок утворюється накип, яка має теплопровідність в сотні разів меншу в порівнянні з міддю. В результаті знижується коефіцієнт корисної дії колонки, ребра трубок калорифера перегрівається і інтенсивно вигорає. Згодом через зменшення внутрішнього діаметру трубок теплообмінника падає проток води через апарат.

Регулювання температури нагріву води може здійснюватися кількома способами:

  • зміною подачі газу на основний пальник за допомогою крана, вбудованого в газовий вузол;
  • зміною витрати води, що проходить через апарат, за допомогою регулятора протоки, вбудованого в водяній вузол. Цей спосіб можна використовувати не на всіх проточних водонагрівачах, колонки, виготовлені в 1990-х роках і раніше, не мають такого регулятора;
  • за допомогою змішувача, зменшуючи потік гарячої води;
  • за допомогою змішувача, додаючи холодну воду до отримання необхідної температури води.

При жорсткій воді не рекомендується розбавляти гарячу воду холодної змішувачем. Це може привести до перегріву води в теплообміннику і утворенню накипу в трубах теплообмінника.

Найбільш сучасні моделі колонок мають пристрої управління, які змінюють подачу газу на пальник в залежності від протоку води через неї, здійснюючи модуляцію полум’я основного пальника. Окремі апарати оснащуються цифровими дисплеями, що відображають температуру нагрівання води, температуру, що задається споживачами, коди помилок, висвічуються при автоматичному відключенні колонки і інші параметри, необхідні для управління апаратом.

Таким чином, в залежності від схем управління і захисту, газові проточні водонагрівачі поділяють наступним чином:

1. Енергонезалежні колонки з запальником, розпал колонки проводиться споживачем сірником. Контроль полум’я здійснюється біметалічною пластиною або термопарою. В даний час не проводяться, в експлуатації знаходиться невелика кількість таких колонок, термін служби яких, встановлений виробником або в нормативних документах, закінчився. Але наявність запасних частин дозволяє підтримувати ці водонагрівачі в працездатному стані.

2. Енергонезалежні колонки з запальником, розпал колонки проводиться споживачем п’єзоелементом. Контроль полум’я здійснюється термопарою.

3. Енергозалежні колонки з запальником, розпал проводиться іскрою, що виробляється генератором високої напруги при відкритті крана гарячої води (гідрогенератор). Колонки оснащені електронним блоком управління. Контроль полум’я здійснюється електродом іонізації.

4. Енергозалежні колонки без запальника, розпал проводиться іскрою, що виробляється генератором високої напруги при відкритті крана гарячої води. Колонки оснащені електронним блоком управління. Контроль полум’я здійснюється електродом іонізації.

5. Енергозалежні колонки із закритою камерою згоряння. Колонки оснащені електронним блоком управління. Контроль полум’я здійснюється електродом іонізації.

Багато виробників водогрійного обладнання в лінійці продукції, що виробляється мають колонки з різними схемами управління і захисту. Наприклад, німецька фірма Vaillant виробляє такі водонагрівачі, що мають однакові технічні характеристики і відрізняються пристроями управління і захисту:

  • atmoMAG exclusive GRX – розпал від гідрогенератора;
  • atmoMAG exclusive RXI – розпал від батарейок;
  • atmoMAG exclusive RXZ – ПЬЕЗОРОЗПАЛ.
Ссылка на основную публикацию