Газові  водонагрівачі

.

1.  Газові водонагрівачі проточного типу (колонки) 

У багатьох наших співгромадян словосполучення «газова колонка» традиційно викликає не найприємніші асоціації. Перш за все це обумовлено тим, що більшість старих моделей газових водонагрівачів проточного типу, що широко використовувалися в Радянському Союзі для ГВП населення, має ряд серйозних недоліків, які робили їх експлуатацію незручною (наприклад, вони могли працювати тільки при визначеному тиску у водопроводі) і небезпечною. 
Сучасні газові «проточники» практично позбавлені цих недоліків. Тому ті мешканці, в квартирах у яких до цих пір відсутнє центральне ГВП (тільки в Києві кількість таких квартир обчислюється тисячами), намагаються замінити застарілі моделі на нові. Крім того, газові колонки охоче купують власники дач і заміських будинків; міське населення встановлює їх на випадок відключення подачі гарячої води при аваріях теплових мереж і проведення щорічних профілактичних заходів.

Рис. 1. Принципова схема простішого газового водонагрівача
           з п'єзоелектричною системою запалювання:
 
1 - гарячий кран; 
2 - водяна арматура;  
3 - клапан подачі газу;
4 - п'єзоелемент;  
5 - запальник; 
6 - основний пальник;
7 - теплообмінник; 
8 - витяжний ковпак

Принцип роботи простій газової колонки показано на рис. 1. Після того, як відкриють кран 1, вода починає надходити у водяну арматуру колонки 2. Потім користувач вручну відкриває клапан подачі газу 3 і одночасно натискає кнопку пьезоэлемента 4. Електрична іскра запалює запальник 5 і основний пальник 6. Піднімаючись вгору, продукти горіння проходять через теплообмінник 7 і віддають тепло воді, що відразу після цього подається в кран гарячої води. Через витяжний ковпак 8 продукти горіння виводяться в димар. Головний параметр проточного газового водонагрівача - потужність. Саме від цієї характеристики залежить кількість точок водорозбору, які зможе обслужити колонка. Потужність більшості випускаються сьогодні газових колонок складає від 17 до 24,4 кВт.

Моделі потужністю 17-19 кВт здатні ефективно подавати гарячу воду на одну не дуже ємну (наприклад, миття або душ) точку водорозбору, потужністю 24,4 кВт - на два таких точки. Існують колонки потужністю до 29 кВт, які можуть одночасно обслуговувати до трьох точок - мийку, душ і ванну. Є й газові водонагрівачі з потужністю, що не перевищує 10 кВт (наприклад, модель ВПГ-5 mini компанії «Росіянка-М»). 
Потужність сучасної колонки може регулюватися - східчасто або плавно. Кількість ступенів варіюється від 2 до 10. При плавного регулювання потужність може приймати будь-яке значення - від мінімального до максимального. Системи плавного регулювання коштують дорожче, але вони набагато зручніше і, як правило, обладнані ними колонки служать довше.
Пристрої розпалювання полум'я сучасних газових колонок можна розділити на п'єзоелектричні і електричні. Самі доступні за ціною - прилади з п'єзоелектричними системами, але вони не дуже зручні. Для того щоб запустити таку колонку, користувачеві потрібно одночасно відкрити клапан подачі газу і натиснути кнопку розпалювання. При цьому йому доведеться протримати клапан у відкритому стані 15-20 с і, можливо, кілька разів подати на запальник іскру. Електричний розпал набагато зручніше і економніше. Відразу після появи потоку води електронна система автоматично відкриває газовий клапан запальника і, водночас, створює розряд, який підпалюває газ. Після загорання основного пальника, термопара сигналізує про успішне розпалювання, і блок управління автоматично гасить запальник. Таким чином, для включення колонки достатньо буде відкрити кран з водою. 
У газових «проточниках», обладнаних електричною системою розпалювання, немає необхідності в постійно горящого запальника, що дозволяє споживачу заощаджувати до 25% газу. Коштують такі колонки дорожче: їх ціна може перевищувати ціну аналогічних за потужністю моделей з п'єзоелектричним розпалом на 50-60 у.о. Для роботи електричної системи розпалювання потрібні батарейки, які необхідно буде нехай і не дуже часто, але все-таки регулярно змінювати. Необхідність у цьому відпадає, якщо на колонці встановлена система розпалювання Hydro Power, розроблена інженерами компанії Junkers (Bosch). Більшість використовуваних в даний час газових колонок оснащений камерами згоряння відкритого типу. Повітря, необхідне для горіння газу, вони беруть прямо з приміщення. Тому їх не можна встановлювати в погано провітрюваних приміщеннях. Однак на ринку з'явилися і водонагрівачі з закритою камерою згоряння (мал. 2). У багатоквартирному будинку повітря для горіння може поступати до такого приладу або з припливного колективного воздуховода, коаксіально поєднаного з димарем, або безпосередньо з вулиці. Продукти згоряння за спеціальною трубою повинні виводитися за межі будівлі в димохід або (якщо мова йде про невеликий заміський будинок) через стіну. 

Рис. 2. Водонагрівач із закритою камерою згоряння:
 
1 - закрита камера згоряння;
2 - вентилятор;  
3 - коаксиальна труба

Найбільш зручні й економічні газові колонки, обладнані моду-ліруемимі пальниками. Вони автоматично змінюють величину полум'я, в залежності від кількості що протікає через колонку води. Тому, скільки б не подавалося води на водозабірну точку, її температура завжди буде постійною. Власник такої колонки може вручну виставити потрібну йому температуру, після чого апарат буде автоматично підтримувати її, незалежно від витрати і зміни тиску води. 

Рис. 3. Автоматика безпеки 
газової колонки Fast (Ariston)

Всі сучасні газові колонки обладнуються тими чи іншими системами безпеки (рис. 3), як правило, який припиняє подачу газу при погасані основного пальника або відсутність тяги в димарі. У водонагрівачах з п'єзоелектричним розпалом для контролю полум'я основного пальника використовується термопара. Після того як полум'я гасне, вона остигає, і газ перекривається. У колонках з електричним розпалом часто використовується іонізаційний контроль полум'я: по краях пальники поміщають два електроди; при наявності полум'я повітря іонізується, і в ланцюзі виникає електричний струм.

.

2.  Газові водонагрівачі накопичувального типу (бойлер)

Існуючі сьогодні газові водонагрівачі накопичувального типу поділяються на настінні (об'ємом бака - від 10 до 100 л) і на підлогу (від 120 до 2000 л). Перші добре підходять для ГВП міських квартир або дач, в яких одночасно проживають до 4 осіб, другі - для заміських будинків або невеликих підприємств, наприклад, кафе. Як правило, в водонагрівачі накопичувального типу використовується природний газ низького тиску, але більшість моделей досить легко можна переналаштувати на скраплений газ. 
На даний момент газові водонагрівачі накопичувального типу користуються у споживачів значно меншим попитом, ніж газові колонки. Перш за все це обумовлено їх високою ціною і досить великими габаритами. Нагрівачі цього типу менш економічні: газ в них витрачається не тільки на те, щоб нагріти воду до певної температури, а й щоб якийсь час підтримувати її температуру. Крім того, такі водонагрівачі відрізняє досить велика інерція, тобто отримати гарячу воду споживач зможе тільки через деякий час (від 30 хвилин до кількох годин) після включення водонагрівача. З іншого боку, газові водонагрівачі накопичувального типу володіють перевагами, яких немає у колонок. 
По-перше, такі нагрівачі в набагато меншому ступені залежать від тиску води або газу. Справа в тому, що в побутових українських газових мережах тиск газу складає 13 мбар або менше. Чи не адаптовані до цього колонки при роботі будуть втрачати до 20-30% потужності і не зможуть подавати воду на розрахункову кількість точок водорозбору. Водонагрівачі накопичувального типу здатні працювати при зниженому тиску газу, і на об'ємі води, який вони зможуть нагріти до необхідної температури, це ніяк не позначиться. Зниження тиску води теж істотно зменшує продуктивність газових колонок. Ряд моделей при низькому тиску просто не зможе працювати. А накопичувальний водонагрівач протягом деякого часу зможе безперебійно забезпечувати користувача водою потрібної температури.
По-друге, накопичувальні водонагрівачі можуть одночасно обслуговувати декілька точок водорозбору, що вимагають великої кількості води, наприклад, дві ванни. Потужності газових колонок для цього недостатньо.
По-третє, в трубках теплообмінників газових «проточники» осідає велика кількість накипу. Особливо інтенсивно цей відбувається там, де використовується жорстка вода. У результаті ККД теплообмінника знижується, продуктивність колонки падає і виникає необхідність в очищенні трубопроводу теплообмінника, що є досить трудомісткою операцією. Для нормальної роботи водонагрівача накопичувального типу потрібно буде тільки періодично очищати його пальник від нагару. 
Додамо, що потужні газові водонагрівачі накопичувального типу (300 л і більше) при необхідності можуть працювати як проточні.

Рис. 4. Принципова схема газового водонагрівача
           накопичувального типу з п'єзоелектричною 
           системою запалювання:
 
1 - накопичувальний резервуар;
2 - п'єзоелектричний розпал;
3 - запальник;  
4 - основнийпальник;
5 - труба відводу диму;
6 - витяжний ковпак;  
7 - термо-пара;
8 - електромагнітний газовий клапан;
9 - турбулятор

Спрощено роботу газового нагрівача накопичувального типу (рис. 4) можна представити таким чином. Після того, як холодна вода заповнила накопичувальний резервуар 1, користувач за допомогою системи п'єзоелектричного розпалювання 2 і запальника 3, підпалює основний пальник 4. Продукти горіння піднімаються вгору по трубі відведення диму і нагрівають воду в резервуарі. У трубі встановлено турбулятор 9, який закручує продукти згоряння і тим самим поліпшує теплообмін бака. Після цього продукти згоряння, через витяжний ковпак, виводяться в димар. Коли вода нагрілася до потрібної температури, встановлена в резервуарі термопара 7 через електромагнітний газовий клапан 8 припиняє подачу газу на основний пальник.