Načelo delovanja plinskega grelnika vode: posebnosti naprave in delovanja plinskega bojlerja

Če v vašem domu ni centralne oskrbe s toplo vodo ali pa vam toplo vodo pogosto izklapljajo, postane bivanje precej neprijetno. Vendar to ni razlog, da bi se odrekli toplemu tušu v hladnem jesenskem večeru, se strinjate? To težavo lahko rešite z namestitvijo plinskega grelnika vode, kot to počnejo številni uporabniki. Toda kako deluje tako majhen grelnik vode in ali bo kos svoji nalogi?

O vsem tem bomo podrobno govorili v naši objavi – tukaj je obravnavano načelo delovanja plinskega grelnika vode, sheme njegove zasnove. Prav tako je poudarjena pozornost na glavnih okvarah opreme in načinih, kako se z njimi spopasti. Predstavljeno gradivo je dopolnjeno z nazornimi ilustracijami, shemami in videoposnetki.

Splošna zgradba gospodinjskega grelnika vode

Plinski grelnik vode je pretočni grelnik vode. To pomeni, da voda teče skozenj in se med tem segreva. Toda preden preidemo na razlago tega, kako je zgrajen gospodinjski plinski grelnik vode, naj spomnimo, da sta njegova namestitev in zamenjava povezana s centraliziranim sistemom za oskrbo s plinom.

Zato je treba obvezno predložiti dokumente plinski službi vaše regije skupaj z ustreznim zahtevkom. O normah in potrebnih dokumentih lahko preberete v naših drugih člankih, zdaj pa preidimo k napravi.

Različni modeli plinskih grelnikov vode se med seboj razlikujejo, vendar je splošna zgradba gospodinjskega plinskega grelnika vode približno naslednja:

• Plinski gorilnik.
• Vžigalnik/sistem vžiga.
• Odvod in priključek na dimnik.
• Dimniški priključek.
• Zgorevalna komora.
• Ventilator (pri nekaterih modelih).
• Toplotni izmenjevalnik.
• Priključek za dovod plina.
• Vodni sklop.
• Priključki za dovod vode.
• Priključek za odvod tople vode.
• Sprednja plošča s krmilnikom.

Osrednji element grelnika je plinski gorilnik, v katerem poteka zgorevanje plina, kar omogoča segrevanje vode. Gorilnik je nameščen v ohišju, v katerem se zbirajo vroči produkti zgorevanja, katerih namen je segrevati vodo.

Ohišje je izdelano iz kovine in popolnoma prekriva sprednji del ter stranice grelnika. Pomembno je, da material ohišja dobro prevaja toploto, saj je kakovost segrevanja odvisna od njegovega prenosa toplote.

Strukturne komponente plinskega grelnika vode, ki so v notranjosti ohišja. Tukaj je prikazana plinska oprema zaprtega tipa.

Zgoraj na napravi sta napa in dimnik, skozi katera produkti zgorevanja zapuščajo grelnik in prostor. Njuna zasnova je odvisna od tega, ali je grelnik odprtega ali zaprtega tipa, kar bo prikazano spodaj.

Cevi v obliki spiral se zvijajo v notranjosti ohišja, voda teče skozi njih pod naravnim pritiskom in se segreva z razbeljenimi plini. Ves ta sistem cevi se imenuje toplotni izmenjevalec. Spodaj sta dva cevna priključka: na desni – za dovod hladne vode iz cevovoda, na levi strani pa odteka topla voda.

Med vodovodnim omrežjem in plinskim grelnikom vode je pogosto nameščen filter, ki uravnava trdoto vode. Brez filtra se grelnik lahko prekrije z vodnim kamnom pri visoki temperaturi vode. Ob vstopu v grelnik voda teče skozi vodni sklop, ki služi kot nekakšna "povezava" med tokom vode in tokom plina. O tej povezavi bomo govorili malo kasneje.

Goreči plinski gorilnik z električnim vžigom in senzorjem plamena. Senzorji igrajo pomembno vlogo pri delovanju opreme. O njihovih funkcijah bomo govorili v nadaljevanju.

S pomočjo še ene cevi, ki se prav tako nahaja spodaj, je grelnik priključen na plinsko omrežje.

Tam se nahaja tudi sprednja plošča z upravljalno enoto. Opremljena je z regulatorji za nadzor porabe plina in vode. Odvisno od modela so to lahko preprosti gumbi, ki jih je treba vrteti, ali pa LCD zasloni, na katerih je mogoče videti številne lastnosti grelnika, ali celo naravo njegove napake, če grelnik ne deluje.

Kako deluje plinski grelnik vode?

Seznanimo se z načelom delovanja plinskega grelnika vode v obliki preprostega algoritma:

• ko voda teče skozi vodni sklop, se membrana napne in premakne navzgor palico, povezano s plinskim ventilom;
• nato ventil odpre dovod plina na glavni gorilnik;
• plin se vžge z elektrode ali vžigalnika, zgori in segreva vodo, ki teče po ceveh toplotnega izmenjevalca;
• ogret tok vode se dovaja do pipe skozi levi cevni priključek;
• skozi dimnik ali napo se odvajajo produkti zgorevanja plina – tu je bistvena razlika med grelnikoma odprtega in zaprtega tipa, o čemer bo podrobno navedeno spodaj.

Poleg tega je mogoče moč plamena in moč pretoka vode skozi grelnik uravnavati z regulatorji na sprednji plošči.

Zdaj pa si podrobneje oglejmo, kako poteka vžig gorilnika in kako je s tem povezan že omenjeni vodni sklop.

Strukturni elementi in princip delovanja vodnega sklopa. V vsakdanjem jeziku ga imenujejo "žabica". Na sliki rumene puščice prikazujejo smer gibanja plina, modre puščice – smer gibanja vode.

Način vžiga plina

Splošno gledano, plinski grelniki vode temeljijo na treh načinih vžiga plina. Kot je razvidno iz sheme, v vseh treh primerih signal za vžig glavnega gorilnika daje reakcija vodnega sklopa (žabice).

Tu so trije načini vžiga:

• s pomočjo piezoelementa;
• iz baterij;
• z vrtenjem hidroturbine.

Vžig s pomočjo piezoelementa je ročni vžig in predvideva obstoj gumba na sprednji plošči. Pritiskanje gumba povzroči sklenitev piezoelementa, ki vžge vžigalnik. Ta nato vžge glavni gorilnik po signalu palice, ki se premika zaradi vodne membrane ob aktivnem pritisku vode.

Vžigalnik še naprej gori z majhnim plamenom, dokler ni ročno izklopljen. To vodi do povečane porabe plina in povečanega nastajanja vodnega kamna v ceveh. Eden od plinskih pretočnih grelnikov vode z ročnim vžigom je Bosch Therm 4000 O W 10-2 P.

Shema plinskega grelnika vode s piezovžigom. Na sliki so označene »notranjosti« grelnika – glavne konstrukcijske enote znotraj ohišja in gumbi/ročaji na zunanji strani.

Plinski grelniki vode nekaterih modelov delujejo na baterije. Pri tem se vžig zgodi z električno iskro po signalu palice. Tako so namesto vžigalnika prisotne elektrode, ki neposredno vžgejo glavni plinski gorilnik.

A baterije je treba zamenjati v povprečju vsakih 10 mesecev, ob stalni uporabi pa — vsaka 2 meseca, da ne pride do nepredvidenih okoliščin. Eden takšnih grelnikov na baterije je Zanussi GWH 10 Fonte Glass La Spezia.

Včasih vžig poteka z vrtenjem hidroturbine (ob pretoku vode). Vžig se prav tako zgodi z električno iskro, vendar baterij ni treba menjati, saj turbina sama ustvarja elektriko med pretakanjem vode.

A za delovanje hidroturbine je potreben visok tlak v ceveh, najmanj 0,3 bara. Daleč od tega, da ima vsak dom takšen tlak. V Rusiji in drugih državah SND ne priporočajo nakupa takšnih grelnikov zaradi nestabilnega pritiska vode. Kot primer takšnega modela – plinski grelnik vode Bosch Therm 6000 O WRD 15-2 G, ki je opazno dražji od dveh zgoraj omenjenih modelov.

Zgradba vodnega sklopa grelnika

Zgradba vodnega sklopa je še posebej zanimiva. Njegovo strukturo lahko vidite na spodnji shemi, podpisi k delom so pod shemo. Preostali označeni elementi služijo za pritrditve.

Konstrukcijski elementi kompleta za popravilo vodnega sklopa plinskega grelnika vode znamke “Neva”: 1) silikonska membrana D 54 mm; 2) tesnilo priključka dovoda hladne vode 19x14x2,5 mm; 3) tesnilo odtočnega ventila 10x6x2 mm; 4) tesnilo regulatorja pretoka vode 14,5x9,5x2,5 mm – 2 kosa; 5) tesnilo palice, navoj M12x1, 5,34x1,78x1,78 mm – 2 kosa; 6) tesnilo puše palice, navoj M12x1, 14x11x1,5 mm; 7) tesnilo vijaka regulatorja tlaka pod membrano 6,4x2,6x1,9 mm; 8) tesnilo vijaka regulatorja pretoka vode 7x3,2x1,9 mm; 9) tesnilo spoja vodnega in plinskega sklopa 27,5x23,5x2 mm; 10) tesnilo spoja vodno-plinskega sklopa z gorilnikom 18x13x2,5 mm; 11) tesnilo senzorja temperature vode 10x6x2 mm

Glavni delovni deli sta palica in membrana, pod vplivom katere se palica premika, ko v spodnjem delu začne teči voda. Palica odpre ventil in spusti plin v gorilnik, ki se nato vžge.

Še en delovni element je PVC kroglica, ki služi kot varovalka. Zapre pretok plina ob nenadnih spremembah tlaka v vodovodnih ceveh – hidravličnih udarih, o katerih bomo še govorili.

Tip zgorevalne komore

Po zasnovi zgorevalne komore obstajajo plinski grelniki vode dveh vrst: z odprto in z zaprto komoro.

Grelniki z odprto zgorevalno komoro imajo prost dostop zraka do gorilnika, produkti zgorevanja pa odhajajo v odvod.

Takšni modeli so preprostejši od turbinskih, o katerih bomo govorili v nadaljevanju, njihovo delovanje je skoraj neslišno in v večini primerov ne potrebujejo elektrike. Vendar pa je zaradi odprte povezave med zgorevalno komoro in prostorom možno onesnaženje zraka v prostoru ob slabi učinkovitosti odvoda.

Grelniki z zaprto zgorevalno komoro so turbinski. Zgorevalna komora je v njih tesnjena, razen kanalov za dovod in odvod zraka. Zrak se vanjo potiska skozi koaksialne cevi s pomočjo ventilatorja in odhaja skozi dimnik na prosto, skupaj s produkti zgorevanja.

Takšni grelniki so običajno popolnoma avtomatizirani, nimajo ročnih krmilnih elementov, senzorji vleka in temperature pa so v njih občutljivejši. Ti grelniki so “sodobni” in varnejši.

Na zgornjih slikah je bil prikazan plinski grelnik vode z zaprto zgorevalno komoro. Za primerjavo si lahko na naslednji sliki ogledate napravo grelnikov obeh tipov skupaj. Pri njih boste našli veliko podobnih elementov, vendar se način odstranjevanja produktov zgorevanja opazno razlikuje.

Primerjava zgorevalnih komor v grelnikih. Na levi je prikazana zgorevalna komora grelnika odprtega tipa. Na desni – plinski grelnik vode z zaprto zgorevalno komoro, kjer se zrak v komoro potiska s pomočjo ventilatorja.

Glavne značilnosti grelnikov

Zdaj pa se pogovorimo o vidikih praktične uporabe grelnika vode. Ena glavnih značilnosti je zmogljivost. Ta je neposredno povezana z močjo, ki je navedena v kW in prikazuje količino vode, segrete na 25 °C na minuto.

Značilnosti so običajno navedene v priročniku naprave. Običajni grelnik vode segreje 10–20 litrov vode na 25 °C na minuto, čeprav se ta vrednost lahko znatno spreminja.

Še ena značilnost sodobnih grelnikov vode — modulacija moči. Prikazuje, kako se lahko moč grelnika vode spreminja glede na pretok vode, meri pa se v odstotkih od začetne moči.

Za modulacijo so grelniki vode opremljeni s posebnim ventilom z membrano, ki spreminja dovod plina v gorilnik glede na pretok. Normalna modulacija je v območju 40–100 % moči naprave.

Na shemi je prikazan modulacijski ventil in načelo njegovega delovanja, ki je podobno delovanju vodnega sklopa in njegove membrane.

Varnostni senzorji in njihov pomen

Plinski grelnik vode je lahko nevaren, saj je povezan tako z vodovodom kot s plinovodom, od katerih lahko vsak posebej predstavlja grožnjo.

Pri težavah z dovodom plina ali vode varnostni senzorji izklopijo delovanje grelnika vode, posebni ventili pa zaprejo dovod vode ali plina.

Običajno plinski grelniki vode prenesejo tlak do 10–12 barov, kar je 20–50-krat več od običajnega tlaka v ceveh. Taki nenadni skoki so možni pri tako imenovanih hidravličnih udarcih.

Če pa je tlak nižji od 0,1–0,2 bara, grelnik vode ne bo mogel delovati. Pred nakupom je treba natančno preučiti navodila in značilnosti, da bi razumeli, ali je grelnik vode optimiziran za nizek tlak vode v ceveh držav SND in ali bo deloval pravilno. In obratno — ali bo prenašal nenadne tlačne skoke, kar tudi, žal, ni redkost v naših razmerah.

Shema vžiga gorilnika, ki deluje na električno iskro. Mesta namestitve glavnih varnostnih senzorjev gospodinjskega plinskega grelnika vode.

Na splošno ima sodobni plinski grelnik vode veliko varnostnih senzorjev. Vsi so v primeru okvare zamenljivi.

Več o namenu in mestih namestitve senzorjev — v spodnji tabeli.

Glavne težave in načini za njihovo odpravo

Ko govorimo o zgradbi in načelih delovanja gospodinjske plinske kolone ter o vgrajenih senzorjih, je na kratko vredno omeniti možne okvare in težave. Tukaj se ne bomo ustavili pri popolnem popravilu ali zamenjavi kolone, ampak bomo hitro pregledali vse elemente, navedene v opisu gorilnika, in opisali njihove okvare ter načine, kako jih odpraviti sami.

Kot že omenjeno, je glavni element kolone — plinski gorilnik. Pogosto gorilnik ugasne zaradi delovanja varnostnih senzorjev, o katerih smo že govorili. Pogoste težave, ki vodijo do takšnega scenarija — so umazanija toplotnega izmenjevalnika s sajami in vodnim kamnom.

Vzrok za slab tlak — je nastajanje vodnega kamna v ceveh toplotnega izmenjevalnika. V tem primeru je treba toplotni izmenjevalnik odstraniti in cevi sprati s posebnimi tekočinami za odstranjevanje vodnega kamna.

Na tej fotografiji je prikazan umazan toplotni izmenjevalnik. V tem primeru ga je treba odstraniti in očistiti saje. Če je kolona nameščena v bližini kuhinjske plošče, je možno tudi onesnaženje toplotnega izmenjevalnika s kuhinjskimi maščobami.

Če zgorevanje plina ni popolno ali pa kolono dolgo uporabljamo, se na zunanji strani komore nabirajo saje, kar znatno zmanjša toplotno prevodnost in kakovost ogrevanja vode.

Če želite izvedeti več o vzrokih za slab tlak in podrobnostih čiščenja, prosimo, sledite tej povezavi.

Če se plinski ventil ne odpre zaradi šibkega tlaka dovedene vode, odstranite filter, preverite, kako zamašen je, in ga po potrebi sperite. Če je tlak vode ali plina nezadosten, se boste morali obrniti na ustrezno državno službo.

Če voda uhaja neposredno iz kolone, to pomeni, da je tesnjenje v ceveh porušeno. Razstavite jih in zamenjajte tesnilne elemente. Po potrebi boste morali zamenjati same cevi.

Ločeno velja opozoriti na okvaro vodne membrane. Če je kolona v uporabi dlje časa, se membrana vodnega sklopa obrabi in njena občutljivost znatno pade. Neha se odzivati na nizek tlak vode in posledično ne daje signala za vžig gorilnika. V najboljšem primeru jo je treba zamenjati vsakih 5–6 let.

Ko se membrana obrabi, lahko kupite komplet za popravilo in zamenjavo opravite sami. Vodni sklop je sestavljen iz osnovnih elementov, kot so gumijasta membrana, pokrov, ohišje in plastična ploščica z vzmetjo.

Včasih je težava tudi v batnici, ki jo premika membrana, tudi to lahko po potrebi zamenjate, saj za to obstajajo posebni popravljalni kompleti.

Da bi se bolje seznanili z delovanjem svojega modela plinskega grelnika vode, morate natančno preučiti navodila za uporabo in tehnični list naprave. To ne bo le prihranilo vašega časa in živcev, ampak bo tudi samo po sebi izboljšalo razumevanje, kako ta naprava deluje.

Zaključki in koristen video na to temo

Za utrjevanje razumevanja strukture plinskega grelnika vode si lahko ogledate video pregled, kjer je podrobno razložena lega vseh elementov grelnika na živem primeru:

V tem gradivu smo preučili zgradbo gospodinjskega plinskega grelnika vode, načelo njegovega delovanja. Nato smo pregledali delovanje glavnih elementov. In če poznate glavne sklope in elemente plinske opreme, senzorje njenega varnostnega sistema, lahko sami diagnosticirate okvaro. In če je vzrok napake v onesnaženju posameznih elementov konstrukcije, lahko opravite tudi samostojno vzdrževanje plinskega grelnika vode.

Želite dopolniti zgoraj navedeno gradivo s koristnimi nasveti ali postaviti vprašanja, ki jih tukaj nismo obravnavali? Prosimo za nasvet pri naših strokovnjakih in drugih obiskovalcih spletnega mesta – obrazec za povratne informacije se nahaja spodaj.