Файл: Шевченко, Р. Н. Как пользоваться газовыми водонагревателями.pdf

ствия, не создающими запаса горячей воды, но обеспечивающими ее получение в случае потребно­ сти. В связи с этим они малогабаритны и удобны для установки непосредственно в местах использования горячей воды. Современные проточные водонагре­ ватели обеспечивают многоточечный водоразбор, при котором один водонагреватель подает воду для ванны, умывальника и для посудомойки при разно­ временном их использовании.

Принцип работы газового водонагревателя сво­ дится к тому, что тепло сжигаемого в горелке газа передается через определенную теплообменную сис­ тему холодной проточной воде, проходящей непре­ рывным потоком через аппарат. При этом водяная и газовая системы аппарата взаимозависимы и авто­ матически связаны.

Все проточные водонагреватели с тепловой на­ грузкой более 8000 ккал/ч, согласно Правилам безо­ пасности в газовом хозяйстве Госгортехнадзора

СССР, можно использовать только с отводом про­ дуктов сгорания в дымоход.

В связи с принципиальным подобием всех выпус­ каемых в СССР моделей проточных водонагревате­ лей особенности отдельных узлов аппарата можно описать по схеме, приведенной на рис. 1. Газ сжига­ ется в инжекционной горелке 3 низкого давления (для искусственного газа — в диффузионной). Теп­ ло продуктов сгорания, проходящих через теплооб­ менник 6, передается протекающей там воде. Зона горения ограничена огневой камерой 4, охлаждае­ мой снаружи змеевиком 5, через который поступает и отводится вода, проходящая через калорифер. Продукты сгорания, прошедшие через теплообмен­ ник, отводятся в дымоход системой газоотвода. Ра­ бота горелочного устройства регулируется блоккраном 2 с системой автоматических устройств.

20

Устройство. Основными узлами проточных водо­ нагревателей являются горелочное устройство, теп­ лообменник с огневой камерой, газоотвод и система автоматики.

Горелки инжекционного типа применяются на во­

трубке-распределителе со сверлеными огневыми от­ верстиями или огневыми щелями установлен от­ дельный шибер для регу­ лирования первичного воздуха, а в коллекторе для каждой из них — сопло.

На горелках аппара­ тов КГИ-56 и ВВК-6 та­ ких распределительных трубок десять, а на горел­ ках аппаратов ГВА-1 и ГВА-3 — четыре.

Ваппаратах типа КГИ

иЛ-1 применяются горел­ ки с центральным подво­ дом газа. На аппаратах КГИ-56 установлена го­ релка с общим смесителем

и34 распределительными трубками. Однако такая горелка имеет относитель­

но малый коэффициент Рис. 1. Схема проточного

На водонагревателях Л-1 и Л-3 применена го­ релка с двухместным подводом газа, выполненная в виде литого блока, который состоит из тройника, двух сопловых камер, имеющих по три газовых от­ верстия и по два диффузора-смесителя, а также из соединительного короба и 13 алюминиевых распре­ делительных трубок с профрезерованными огневы­ ми отверстиями в виде поперечных щелей. В моде­ ли Л-3 в верхней части трубок применены стальные пластины с продольными щелями, что повышает термостойкость распределителя.

Регулирование первичного воздуха в этих горел­ ках исключено. Коэффициент инжекции первично­ го воздуха составляет в них 0,6—0,7. Горелки успешно работают как на природном, так и на сжиженном газе. При соответствующих конструк­ тивных изменениях они могут быть пригодны и для искусственных газов.

Такие горелки используют и для унифицирован­ ных водонагревателей ВПГ-18. Они полностью обеспечивают требования стандартов и высокие эксплуатационные качества аппаратов. Кроме это­ го, их можно использовать и для водонагревателей с тепловой нагрузкой 8 000 и 25 000 ккаліч путем набора из соответствующих секций.

Запальник является обязательной принадлеж­ ностью любого горелочного устройства водонагре­ вателя. Обычно он представляет собой односопло­ вую инжекционную горелку малой производитель­ ности (расход природного газа — 30—35 л/ч). Газ к запальнику подводится через обособленный канал. Подвод газа блокируется с поступлением его на основную горелку и наличием запального пламени. Первое достигается последовательностью открытия крана: сначала на запальник, затем на основную горелку; второе—наличием специального клапана.

22

Теплообменник осуществляет основную функцию водонагревателя — нагрев проточной воды, посту­ пающей в аппарат из водопроводной сети. Состоит он из камеры сжигания газа (огневой камеры или топки) и калорифера, размещенного в ее верхней части. На наружной стороне топки размещены змеевики, подводящие холодную воду к трубкам калорифера и предохраняющие стенки топки от перегрева.

В ранних конструкциях (аппараты типа КГ) для увеличения степени участия змеевиков в тепло­ обмене и повышения КПД применяли двухзаходные змеевики: один — для подачи холодной воды к калориферу, другой — для подачи нагретой воды к водоразборному крану. Позднее двухзаходные зме­ евики были исключены, а в последних моделях (типа ВПГ) змеевик имеет лишь один оборот вокруг укороченной огневой камеры. Это оправдано, по­ скольку основное количество тепла может быть пе­ редано воде через калорифер (через змеевики в ранних конструкциях воде передавалось не более 8—10% тепла). Во всех случаях змеевик по всей длине припаивают к стенке огневой камеры.

Основной орган теплообменника, через который осуществляется передача тепла воде,— это калори­ фер, который устанавливают в верхней части огне­ вой камеры. Он состоит из большого количества пластин, передающих тепло к стенкам водяных трубопроводов. Для равномерности теплообмена калорифер изготавливают из двух секций. В ниж­ ней, где проходящие газы имеют наибольшую тем­ пературу, число пластинок меньше, чем в верхней, через которую проходят продукты сгорания, уже от­ давшие часть тепла в нижней секции. Пластинки нижней секции изготавливают из более толстой ли­ стовой меди, поскольку их условия работы с точки

зрения разрушения более жесткие. Температурный режим пластинок рассчитывают так, чтобы их мак­ симальный нагрев был значительно ниже темпера­ туры плавления применяемого припоя.

Во всех ранних конструкциях отечественных проточных водонагревателей применяли двухсек­ ционные калориферы. В моделях Л-3 и ВПГ при­ меняется односекционный пластинчатый калорифер. Отвечая требованиям ГОСТ 19910—74 относитель­ но КПД аппарата (не менее 82%) и температуры продуктов сгорания (не ниже 180°С), такой кало­ рифер несколько уступает двухсекционным в долго­ вечности, но значительно дешевле их.

При условии надлежащего эксплуатационного ухода и строгого соблюдения заданных режимов газоснабжения или применения ограничивающей нагрев автоматики эксплуатационная стойкость теплообменника должна быть достаточно большой, а долговечность его равняться примерно 10 годам.

Блок автоматики (блок-кран) на всех существу­ ющих моделях отечественных проточных водонагре­ вателей представляет собой узел автоматического регулирования прохождения газа к основной горел­ ке в зависимости от наличия протока воды. Необхо­ димость такой блокировки очевидна и вызвана опасностью перегрева и разрушения элементов теплообменника при прекращении протока воды.

Наиболее совершенная конструкция блок-крана использована в аппаратах Л-1, Л-3 и в унифициро­ ванной модели ВПГ-18 (рис. 2).

В водяной камере, состоящей из корпуса 1 и крышки 5, размещена мембрана 3, зажатая в их разъеме. Через тарелку 6 мембрана связана с водя­ ным штоком 7. В крышке камеры шток уплотнен фторопластовым сальником 11 и затянут штуце­ ром 10. На входе в водяную камеру установлен

24

фильтр 12 и регулирующий винт 13. При закрытых кранах водоразбора давление в верхней и нижней частях камеры выравнено и мембрана занимает нижнее положение.

Рис. 2. Схема блок-крана водонагревателей Л-3 и

ВПГ-18:

воды.

При открытии любого из кранов вода, протека­ ющая через трубку Вентури 2, инжектирует воду из верхней части камеры через канал, в котором раз­

25

мещен шариковый замедлитель 4. Мембрана за счет падения давления в верхней камере поднима­ ется и через тарелку 6 толкает кверху водяной шток, который в свою очередь воздействует на самостоя­ тельный шток 9 газового клапана 8. При этом за счет действия шарикового замедлителя происходит плавное открытие газового клапана. Газ поступает через смеситель основной горелки к соплам. В по­ лость газового узла газ подается через пробковый кран, который должен быть предварительно открыт. При прекращении водоразбора мембрана опускает­ ся и газовый клапан под воздействием конусной пружины перекрывает доступ газа к основной го­ релке.

Система мембранного привода штока газового клапана является единственным применяемым авто­ матическим устройством для блокировки системы «вода — газ» в проточных водонагревателях. Это объясняется тем, что резиновая мембрана не созда­ ет заметного дополнительного сопротивления при относительно небольшой разнице в давлениях воды на входе в блок-кран и выходе из него.

Газовая и водяная части блок-крана монтиру­ ются обычно по одной оси с примыканием стороны низкого давления верхней камеры непосредственно к газовой части. При этом обеспечивается компакт­ ность общего монтажа узла и возможность приме­ нения толкающего штока с надежным разделением водяной и газовой частей блок-крана, что в свою очередь облегчает их демонтаж. Вертикальная ком­ поновка узла блок-крана по одной оси нашла при­ менение в унифицированной модели ВПГ-18. Соб­ ственно газовая часть блок-крана, кроме газового клапана, имеет еще и газовый кран, перекрываю­ щий доступ газа в аппарат. Привод газового крана обеспечивает блокировку запальной и основной го­

26

релок на последовательное включение, т. е. исклю­ чает возможность подачи газа на основную горелку, если не горит запальная.

Современные требования к проточным водона­ гревателям вызвали необходимость в расширении автоматических функций блок-крана, в связи с чем разработаны различные системы комплексной авто­ матизации этих функций (регулирование темпера­ туры нагретой воды, блокировка доступа газа к основной горелке при исчезновении тяги и др.).

Система отвода продуктов сгорания в дымоход

является важным элементом любого проточного водонагревателя. Она обязательна для всех аппара­ тов с тепловой нагрузкой выше 8000 ккаліч и не применяется только в кухонных водонагревателях малой производительности.

Тяга в камере сжигания водонагревателя дол­ жна обеспечивать поступление воздуха в количест­ ве, необходимом для полного сгорания газа. В случае чрезмерно высокого разрежения в дымоходе лишний воздух не должен проходить через камеру сжигания. При временном прекращении тяги ничто не должно препятствовать удалению продуктов сго­ рания, а при обратной тяге поступающий свепху воздух не должен попадать в камеру сжигания. Для обеспечения этих условий в современных проточ­ ных водонагревателях применяют систему двойного колпака (нижний колпак и верхний — тягопреры­ ватель) и на потоке отходящих газов устанавлива­ ют предохранитель от обратной тяги (отражатель).

Зазор между двумя колпаками служит для под­ соса воздуха из атмосферы помещения, не прохо­ дящего через камеру сжигания, в случае увеличения тяги в дымоходе. Отражатель препятствует измене­ нию степени разрежения в огневой камере при возникновении статического равновесия или обрат­

27

ной тяги. Таким образом, проточные водонагревате­ ли обеспечивают полное сжигание газа без органи­ зации специальной тяги. Объем воздуха, необходи­ мый для полного сжигания газа, сохраняется постоянным и не зависит от изменений тяги над аппаратом.

Конструкции. В настоящее время в эксплуатации находится большое количество моделей проточных водонагревателей (КГ, КГИ-56, ВВК-5, ВВК-3, ГВА-1, ГВА-3, Л-І, Л-3, ВПГ-18 и др.), выпущенных заводами газовой аппаратуры.

ГОСТ 19910—74 на проточные водонагреватели обусловил тепловые нагрузки приборов (8 ООО, 18 000 и 25 000 ккал/ч), ввел классификацию по го­ рючим газам и степени автоматизации (высший и первый классы) и повысил требования к КПД ап­ парата (не менее 82%). В соответствии с этим ГОСТом начат серийный выпуск унифицированной модели водонагревателей ВПГ-18-А-3-П.

Поскольку в эксплуатации находится значитель­ ное количество аппаратов, выпущенных ранее, ниже приведены сведения о конструктивных и эксплуата­ ционных особенностях наиболее распространенных моделей.

Водонагреватель КГ (рис. 3) — полуавтомати­ ческий аппарат, не обеспечивающий многоточечного водоразбора. В первые годы выпуска он был рас­ считан на сжигание искусственного газа, а к концу выпуска имел инжекционную горелку СБ-2. Тепло­ обменник аппарата имеет двухрядный калорифер и двухзаходный змеевик.

Кожух аппарата закрывает только теплообмен­ ник, оставляя открытой зону блок-крана. Блок-кран имеет водяную камеру одностороннего наполнения и управляется краном на входе воды в аппарат и регулятором расхода воды. Розжиг основной го-

28

Рис. 3. Водонагреватель КГ :

1 — ручка крана запальника; 2 — запальник; 3 — кожух; 4 —