Глава 7. Водонагреватели и водогрейные устройства

36. Конструкции водонагревателей заводского изготовления

В настоящее время отечественной промышленностью серийно выпускаются стальные газовые емкостные водонагреватели АГВ-80М и АГВ-120М. Они предназначены для отопления и горячего водоснабжения отдельных квартир, коттеджей и небольших коммунально-бытовых учреждений. Водонагреватель АГВ-80М (рис. 116) состоит из вертикального цилиндрического резервуара, кожуха, газовой горелки, запальника, газоотводящего устройства. В центре резервуара расположена теплообменная жаровая труба с удлинителем. Пространство между резервуаром и кожухом заполнено изоляцией из шлако- или стекловаты. Над выходным отверстием жаровой трубы расположен тягопрерыватель. В нижней части аппарата размещена инжекционная горелка низкого давления, к которой на кронштейне крепится запальник. Запальник имеет два язычка пламени: от одного происходит зажигание основной горелки, а от второго нагревается спай термопары.

Рис. 116. Газовый емкостный водонагреватель АГВ-80М: 1, 3 - патрубки подвода холодной и отвода нагретой воды; 2 - отражатель; 4 - тягопрерыватель; 5 - резервуар; 6 - кожух; 7 - терморегулятор; 8 - термопара; 9 - Запальник; 10 - основная горелка

Смеситель горелки представляет собой согнутую под углом 90° профилированную трубу. На диффузоре смесителя имеется чугунная насадка. Огневые отверстия в насадке просверлены в специальных приливах, расположенных в один ряд, что улучшает условия подвода вторичного воздуха к факелам. Так как горелка работает с коэффициентом избытка воздуха α_т меньше 1, это условие является необходимым. Расположение отверстий по окружности позволяет равномерно распределить теплоту по топке, а большое число отверстий позволяет получать факелы небольшой высоты.

Водонагреватель снабжен автоматикой регулирования и безопасности (рис. 117). Автоматика регулирования (рис. 117, а) поддерживает температуру воды в заданных пределах.

Рис. 117. Приборы автоматики водонагревателя АГВ-80М: а - терморегулятор: 1 - втулка клапана; 2 - пружина; 3 - стакан; 4 - прокладка; 5 - клапан; 6 - седло клапана; 7 - перекидной рычаг; 8 - фигурный рычаг; 9 - перекидная пружина; 10 - корпус; 11 - ручка-указатель; 12 - латунная трубка; 13 - втулка; 14 - стержень; 15 - гайка; 16 - прокладка; 17 - пружина; 18 - шайба; 19 - уплотнительное кольцо; б - электромагнитный клапан: 1 - корпус; 2 - пружина клапана; 3 - седло; 4 - тарелка в камере ввода газа; 5 - трубка запальника; 6 - отверстие в корпусе для подвода газа к запальнику; 7 - шток; 8 - прокладка; 9 - тарелка в камере выхода газа; 10 - накидная гайка контактов термопары; 11 - стержень якоря; 12 - якорь; 13 - пружина якоря; 14 - кнопка; 15 - электромагнит; 16 - нажимное кольцо мембраны; 17 - мембрана

Автоматика безопасности водонагревателя состоит из электромагнитного клапана (рис. 117, б) и термопары, соединенной с ним проводами. При нормальной работе аппарата запальник нагревает спай термопары, в цепи развивается электродвижущая сила и в узле электромагнитного клапана образуется магнитное поле, удерживающее клапан в открытом положении. При этом газ поступает к основной горелке. В случае погасания запальника спай термопары остынет и электромагнитный клапан закроет доступ газа к основной горелке и запальнику. Повторное зажигание запальника необходимо производить вручную, но не ранее чем через 2 мин.

Для пуска водонагревателя в работу необходимо проверить, заполнен ли он водой. Для этого достаточно открыть любой из водоразборных кранов горячей воды и убедиться, что вода вытекает из него под напором. Затем открывают кран на газоходе перед аппаратом и, открыв дверку, подносят зажженную спичку к запальнику и открывают кран запальника. Через 1 - 2 мин после зажигания запальника необходимо оттянуть вниз до отказа кнопку электромагнита, при этом кнопка должна оставаться в нижнем положении. Убедившись в том, что запальник горит, открыть кран основной горелки и зажечь ее. Если горелка не загорится, а запальник погаснет, то повторное зажигание можно производить только после вентиляции топки в течение 2 - 3 мин. После пуска водонагревателя необходимо закрыть дверку и проверить наличие разрежения в дымоходе с помощью зажженной спички.

При отсутствии разрежения в дымоходе, а также при выбивании газов из топки пользоваться водонагревателем категорически запрещается.

После нагрева воды до установленной температуры терморегулятор прекращает подачу газа к основной горелке. При падении температуры воды в водонагревателе на 5 - 10°С (в результате отбора горячей воды или теплопотерь при отоплении) терморегулятор возобновляет подачу газа к основной горелке. Регулирование максимальной температуры воды производится вращением правой нижней гайки блока автоматики. При понижении температуры гайку необходимо повернуть вниз, при повышении - вверх.

Для выключения водонагревателя необходимо закрыть кран запальника и кран основной горелки, а также кран на газопроводе перед прибором.

Водонагреватели обслуживаются лицами, ознакомившимися с инструкцией и с основными правилами безопасности труда.

Емкостные водонагреватели типа АГВ с отводом продуктов сгорания в дымоход могут устанавливаться в ванных комнатах и кухнях.

Емкостный водонагреватель АГВ-120 отличается от рассмотренных выше большей теплопроизводительностью и габаритами, а также конструкцией блока автоматики регулирования.

Основные характеристики водонагревателей АГВ даны в табл. 16.

Таблица 16. Характеристики емкостных водонагревателей

Объем ванной комнаты при установке АГВ должен быть не менее 6 м³. При установке водонагревателей АГВ на кухне увеличение объема кухни (сверх предусмотренного для установки плит) не требуется. На рис. 118 показана установка аппарата АГВ-120.

Рис. 118. Установка водонагревателя АГВ-120

К дымоходу водонагреватели присоединяются трубами из кровельной стали толщиной 0,8 - 1 мм, причем диаметр соединительных труб должен быть не менее 80 мм для АГВ-50 и АГВ-80М и не менее 100 мм - для АГВ-120, Общая длина горизонтальных участков соединительных труб должна быть не более 3 м для новых зданий и не более 6 м для существующих домов.

Величина вертикального участка соединительной трубы, считая от патрубка прибора до начала ее поворота, должна быть не менее 0,5 м, а в помещениях высотой до 2,7 м допускается вертикальный участок 0,25 м.

На рис. 119 показана схема отопления и горячего водоснабжения помещений с помощью водонагревателя АГВ-120. Трубопровод горячей воды к радиаторам и для водоразбора прокладывается под потолком, а обратный - над полом помещения. Водопроводный вентиль в период работы аппарата в отопительном режиме должен быть закрыт и открывать его следует только периодически для пополнения (подпитки) системы водой. При пользовании горячим водоснабжением краны на подающем и обратном трубопроводе системы отопления должны быть закрыты, а на подпиточном трубопроводе - открыты. Перед каждым радиатором на подводе горячей воды устанавливаются краны двойной регулировки. Расстояние от низа радиатора до пола должно быть 100 - 150 мм.

Рис. 119. Схема отопления и горячего водоснабжения с помощью водонагревателя АГВ-120: 1 - водонагреватель; 2 - кран проходной сальниковый диаметром 20 мм; 3 - соединительная газоотводная труба; 4 - предохранительный клапан; 5 - обратный клапан диаметром 15 мм; 6 - вентиль водопроводный диаметром, 15 мм; 7 - водоразборный кран: 8 - воздухосборник; 9 - смеситель настенный (для умывальника); 10 - смеситель настенный с душем; 11 - кран двойного регулирования диаметром 15 мм; 12 - радиатор; 13 - подающий трубопровод отопления; 14 - обратный трубопровод отопления; 15 - сигнальный трубопровод; 16 - циркуляционный трубопровод горячей воды к водоразборным кранам; 17 - существующий водопровод

Отопительные котлы КЧМ-2 (рис. 120). Водогрейные котлы типа КЧМ-2 предназначены для отопления отдельных квартир или небольших домов. Котел (рис. 120, а) собирается из отдельных чугунных секций, число которых может изменяться от 4 до 12 (табл. 17). В передней и задней частях котел замыкается лобовыми секциями. Боковые стенки и верх котла защищены от потерь теплоты асбестовыми прокладками и кожухом из листовой стали.

Рис. 120. Водогрейный котел КЧМ-2: а - устройство: 1 - тягопрерыватель; 2 - горелка; 3 - вход обратной воды; 4, 5 - электромагнитный н соленоидный вентили; 6 - подвод газа; 7 - ниппель; 8 - электропроводка; 9 - вход газа; 10 - выход нагретой воды; 11 - трансформатор; б - терморегулятор: 1 - корпус; 2 - рычаг верхний; 3 - пружина; 4 - рычаг нижний; 5 - упор; 6 - стержень; 7 - латунная трубка; 8 - регулировочная ганка; 9 - электроконтакт; 10 - клеммы; в - соленоидный клапан: 1 - колпак; 2 - клеммы; 3 - гайка; 4 - диск; 5 - чехол; 6 - стакан; 7 - соленоидная катушка; 8 - сердечник; 9 - конус: 10 - клапан; 11 - винт для открытия клапана вручную; 12 - колпачок; г - электромагнитный клапан: 1 - электромагнит; 2 - дисковый якорь; 3 - шток; 4 - верхний тарельчатый клапан; 5 - нижний тарельчатый клапан; 6 - шток; 7 - кнопка пусковая; 8, 9, 10 - пружины

Для улучшения теплотехнических показателей котлы снабжены удлинителями потока уходящих газов. Это устройство состоит из чугунных вставок, имеющих ребра с внутренней стороны, и распорок. При установке вставок ребра попадают в межсекционные щели котла и крепятся с помощью стержней. Распорки размещаются в топочном пространстве между вставками и имеют отверстия для прохода продуктов сгорания.

Таблица 17. Технические характеристики котлов КЧМ-2

Продукты сгорания, поднимаясь вверх, ударяются о распорку, частично проходят через имеющиеся в ней отверстия, а большей частью попадают в зазоры, образованные вставками и секциями котла, тем самым улучшая теплопередачу от продуктов сгорания к воде.

Котлы снабжены специально разработанными инжекционными горелками низкого давления. Насадка горелки имеет прямоугольную форму в виде рамки (с перемычкой посередине). Подвод газовоздушной смеси из смесителя горелки осуществляется к центру перемычки, а затем (с двух сторон) к выходным отверстиям, расположенным по периметру рамки. Двухрядное расположение по насадке огневых отверстий позволяет сократить ее размеры, однако ухудшает условия подвода вторичного воздуха. Это несколько увеличивает длину факела по сравнению с горелками, имеющими однорядное расположение отверстий.

Номинальное давление перед горелками, работающими на природном газе - 1300 Па, на сжиженном - 3000 Па.

Горелки устанавливаются на уровне колосниковой решетки (которая снимается при работе на газе), а вместо топочной дверки устанавливается фронтовая плита. К фронтовой плите крепятся подводящий газопровод, горелка и приборы автоматики. В котлах с различным числом секций устанавливаются горелки определенной теплопроизводительности (табл. 18).

Таблица 18. Характеристики инжекционных горелок для секционных котлов КЧМ-2

Котлы снабжаются двухпозиционной автоматикой регулирования температуры воды. Терморегулятор, установленный на выходе горячей воды из котла, воздействует на соленоидный клапан, через который осуществляется подача газа на основную горелку. Работа терморегулятора (рис. 120, б) основана на использовании различных коэффициентов линейного расширения металлов, из которых сделан чувствительный элемент. Наружная латунная трубка имеет коэффициент линейного расширения больший, чем внутренний инварный стержень. При нагреве воды выше установленной температуры терморегулятор срабатывает и размыкает цепь соленоидного клапана. Соленоидный клапан закрывается и прекращает доступ газа к горелкам. К запальнику газ продолжает поступать через электромагнитный клапан. При снижении температуры воды длина латунной трубки уменьшается, пружина возвращает рычаги в первоначальное положение и электрический контакт замыкается. В цепи возникает электрический ток, и соленоидный клапан открывает доступ газа. Предельные температуры устанавливаются специальной регулировочной гайкой на терморегуляторе. Пределы настройки терморегулятора - от 45 до 85°С.

Соленоидный клапан (рис. 120, в) является исполнительным устройством автоматики регулирования. При подключении катушки клапана к источнику переменного тока напряжением 12 В появляется электромагнитное поле и сердечник втягивается внутрь соленоидной катушки, поднимая клапан. Газ в соленоидный клапан поступает сверху (на клапан), чем достигается большая плотность закрытия.

Автоматика безопасности состоит из термопары, запальной горелки и электромагнитного клапана (рис. 120, г). Термопара из хромель-копеля является источником получения электродвижущей силы (ЭДС) в системе. Спай термопары нагревается факелом запальника, и в цепи и обмотке электромагнита клапана, соединенной с проводниками термопары, возникает ЭДС. Дисковый якорь клапана соединен со штоком, к нижнему концу которого прикреплен тарельчатый клапан. В нерабочем положении тарельчатый клапан прижат пружиной к верхнему седлу и перекрывает доступ газа к основной и запальной горелкам. При пуске электромагнитного клапана в работу (во время зажигания котла) необходимо нажать на кнопку, которая через шток связана с тарельчатым клапаном. При этом открывается доступ газа к запальной горелке через отверстие в корпусе клапана. Когда термопара нагрета и в обмотке электромагнита возникла ЭДС, якорь прижмется к нему и клапан откроет доступ газа к основным горелкам. При остывании термопары в цепи нет ЭДС и клапан под действием пружины закроется и прекратит проход газа. Автоматическое отключение газа при погасании запальной горелки происходит не более чем через 25 с.

Установка котлов типа КЧМ-2 допускается только в нежилых помещениях объемом не менее 7,5 м³, имеющих вентиляционный канал. При установке котла в кухне кубатура ее должна быть на 6 м³ больше требуемой для установки газовых плит. Расстояние между выступающими частями горелки котла и противоположной стеной должно быть не менее 1 м, а расстояние между боковыми и задней стенками котла и стеной помещения - не менее 0,4 м. Котел присоединяется к дымоходу трубами из кровельной стали (толщиной 0,8 - 1 мм), диаметр соединительных труб должен быть меньше, чем у патрубка. Минимальная величина разрежения в дымоходе - 3 Па.

Общая длина горизонтальных участков соединительных труб для отвода продуктов сгорания должна быть: во вновь строящихся зданиях - не более 3 м, в существующих домах - не более 6 м. Величина вертикального участка соединительной трубы (от патрубка-прибора до оси горизонтального участка трубы) должна быть не менее 0,5 м. В помещениях высотой 2,7 м допускается вертикальный участок 0,25 м. Соединительные трубы должны иметь уклон в сторону котла не менее 0,01. Звенья соединительных труб должны плотно, без зазоров вдвигаться одно в другое (по ходу движения продуктов сгорания) не менее чем на 0,5 диаметра трубы.

Прокладка соединительных труб через жилые помещения запрещается. Соединительные трубы, проложенные в холодных помещениях, утепляются (изолируются).

При установке отопительного котла КЧМ-2 разводящий (подающий) трубопровод горячей воды прокладывают под потолком, а обратный - над полом помещения. Минимальный уклон трубопроводов принимается 0,003. Радиаторы устанавливаются на расстоянии 100 - 150 мм от пола. Перед каждым радиатором на трубопроводе горячей воды устанавливают краны двойной регулировки.

Водопроводный вентиль на линии подачи воды при работе котла должен быть закрыт. Открывают его периодически только для положения системы водой.

Перед пуском котла следует убедиться, что система заполнена водой (проверяют по появлению ее из сигнальной трубы - у раковины). Затем необходимо включить штепсельную вилку трансформатора в электросеть и открыть кран на опуске газопровода к котлу. Через глазок котла необходимо поднести горящую спичку к запальнику и одновременно нажать до отказа кнопку электромагнитного клапана. Спустя 1 - 2 мин отпустить кнопку и убедиться, что запальник горит. Если запальник погас, необходимо провести повторное зажигание. После этого плавно открывают газовый кран перед горелкой и убеждаются, что газ горит у всех отверстий горелки. Затем регулируют горение газа: при появлении признаков отрыва пламени уменьшают воздушным регулятором поступление первичного воздуха, а при наличии коптящего пламени - прибавляют его поступление, вращая регулятор по часовой стрелке.

После пуска котла проверяют наличие разрежения в дымоходе с помощью горящей спички. При отсутствии разрежения, а также при выбивании пламени из топки пользоваться котлом категорически запрещается.

Если вода в котле нагрета до заданной температуры, то горелка автоматически выключается, а запальник продолжает гореть. При охлаждении воды на 5 - 6°С горелка автоматически включается. Если необходимо повысить температуру воды, то следует передвинуть стрелку терморегулятора в сторону положения "Гор.", а если понизить - в сторону "Хол.". Температура нагретой воды в котле контролируется термометром.

Для остановки котла нужно закрыть газовые краны перед горелкой и на опуске газопровода, а также выключить трансформатор из электросети.

Обслуживание котла должно производиться в полном соответствии с инструкцией.