Газовые котлы
Там, где нет централизованного теплоснабжения, широко используют известное устройство АГВ – аппарат газовый водонагревательный. Он появился в СССР в 1950-е годы. Тогда стали выпускать агрегаты АГВ-80 для водяного отопления и горячего водоснабжения. В 1960-е годы началось производство агрегата АГВ-120, позволяющего снабжать теплом помещения площадью 85—100 м 2.
Но техника не стоит на месте, совершенствуется и АГВ, повышается, в частности, его тепловая мощность, снижается выброс вредных веществ, улучшаются эксплуатационные качества.
Основа АГВ – бак, связанный с отопительной сетью квартиры. Чем-то АГВ похож на самовар – в нем нет ничего лишнего. Газ, сгорая, нагревает жаровую трубу-теплообменник, расположенную внутри бака, а она отдает тепло воде в баке. Продукты сгорания по жаровой трубе попадают в дымоход и выбрасываются в атмосферу. Клапан подачи газа к горелке включается автоматическим устройством, поддерживающим нужную температуру воды в баке.
Нагретая вода поступает в отопительную сеть, которая обычно состоит из восходящего трубопровода, верхней разводящей магистрали, радиаторов и обратной магистрали, а также расширительного бачка. В полном соответствии с законами физики – теплая жидкость легче холодной – вода поднимается по восходящему трубопроводу и, отдав в радиаторах тепло, охлаждается, опускается вниз по обратному трубопроводу и вновь попадает в агрегат для нагрева. Движущую силу, которая перемещает воду, создает разница в высоте между центром нагрева – АГВ и центром охлаждения – радиаторами. Чем больше эта разница, тем интенсивней циркулирует вода. Такую отопительную систему называют термосифонной, или же системой с естественной циркуляцией, поскольку для перемещения воды не нужна внешняя сила.
При пуске системы вода, нагреваясь, существенно увеличивается в объеме. Ее излишки принимает расширительный бачок, который устанавливают в наивысшей точке восходящей магистрали. Лишняя вода из бачка сливается по переливной трубке. Бачок компенсирует неизбежные потери воды от испарения и, сообщаясь с атмосферой, исключает появление избыточного давления в системе.
Использование природного газа заставляет очень деликатно обращаться с ним. За безопасностью АГВ следит автоматика, полностью перекрывающая подачу газа, если пламя запальника погасло или упало его давление, а также если нарушилась тяга дымохода.
В современных аппаратах внутри цилиндрического корпуса вместо прежней жаровой трубы вертикально устанавливаются три стальные штампованные полые теплообменные секции, похожие на суживающийся короб, по ним продукты сгорания поступают в дымоход.
Вода для хозяйственных нужд нагревается в змеевике – медной трубке, многократно опоясывающей секции теплообменника. В нижней части резервуара находится топка с окном для розжига и наблюдений. В литой чугунной горелке первичный воздух, необходимый для сжигания, подсасывается струей газа, выходящей из сопла смесителя. В результате образуется газовоздушная смесь, которая сжигается в топке. Чтобы смесь сгорала без остатка, из атмосферы поступает так называемый вторичный воздух. Такая инжекционная горелка обеспечивает устойчивое горение газа, даже если меняется его давление, при этом не образуются окись углерода, соединения азота и другие вредные продукты горения.
В топочном узле устанавливается еще и вспомогательная горелка – запальник с двумя факелами, термопара с соединительным проводом и поддон, защищающий пол от перегрева. Разрежение в топке стабилизируется тягопрерывателем, который установлен в верхней части агрегата.
Безопасную работу агрегата обеспечивает блок автоматики из двух контуров. Один состоит из соединенных последовательно термопары, электромагнита, который управляет главным газовым клапаном, и термореле или датчика тяги, в верхней части резервуара возле тягопрерывателя. Термопара, находящаяся в одном из постоянно горящих факелов запальника, нагревается и создает в цепи электрический ток, который, проходя по обмотке электромагнита, воздействует на якорь, заставляя его удерживать открытым главный газовый клапан.
Датчик тяги, или термореле, – это биметаллическая изогнутая полоса, которая при нормальной тяге в дымоходе замыкает контакты электроцепи. Если тяга нарушается, то продукты сгорания идут мимо дымохода сквозь отверстие в тягопрерывателе и нагревают биметаллическую полосу. Она изгибается и разрывает цепь питания электромагнита. Якорь «отпускает» клапан подачи газа, и горелка полностью гаснет.
Чтобы снова включить аппарат, необходимо сначала определить и устранить причину нарушения тяги, затем, нажав кнопку «пуск», открыв главный газовый клапан, зажечь запальник и кнопку удерживать до тех пор, пока не сработает электромагнит, управляющий главным газовым клапаном. Только тогда можно открывать кран основной горелки, и она вспыхнет от факела на запальнике.
Другой контур поддерживает в баке нужную температуру воды для отопительной сети. Здесь датчиком служит небольшой баллон, заполненный керосином. Баллон помещен между секциями теплообменника в верхней части резервуара и герметично соединен трубкой с сильфоном – тонкостенным металлическим цилиндром, имеющим поперечные ребра-гофры. Сильфон, связанный с клапаном основной газовой горелки, способен удлиняться, увеличивая свой объем.
Вместе с водой в резервуаре нагревается и керосин в баллоне. При этом он расширяется, значительно увеличивается в объеме (коэффициент термического объемного расширения у керосина впятеро больше, чем у воды). Когда вода нагревается сильнее, чем нужно, сильнее растягивается и сильфон, заставляя рычаг закрыть клапан основной горелки. Если вода в баке остывает, керосин уменьшается в объеме, сильфон сжимается, рычаг, перемещаясь, открывает газовый клапан, основная горелка зажигается от запальника, и вода снова начинает нагреваться. Нужную ее температуру устанавливают, вращая регулировочную гайку со шкалой.
