Газовая колонка электронной регулировкой температуры воды. Газовые колонки

14.06.2019

2016-11-17 Юлия Чижикова

От корректной настройки газовой колонки зависит оптимальность ее работы, экономное использование ресурсов, долговечность ее эксплуатации. Рассмотрим регулировку устройств, имеющих на передней панели два тумблера - регуляторы воды и газа, тип устройств полуавтомат.

Настройку любого газового нагревателя следует начинать с регулировки воды. Номинальное значение этого параметра указано в техническом паспорте, поставляемом в комплекте с устройством, обычно это 6, 10, 12 литров. Для того, чтобы правильно настроить аппарат на необходимое значение, нужно открыть вентиль с горячей водой, важно соблюдать условие - открывать следует только один кран, если у вас несколько точек водозабора. С помощью тумблера воды выставить соответствующее номиналу значение. После настройки кран закрывается.

Но надо учитывать тот факт, что напор потока магистрали у всех разный и не существует общих правил настройки.

Некоторые специалисты советуют, когда давление системы слабое, но нагреватель включается, ручку водяного тумблера следует устанавливать на максимум, а газовую постепенно поворачивать от минимума до момента достижения температуры, которая вас устроит.

Для того, чтобы отрегулировать подачу газа на устройство, нужно установить ручку регулятора газа на передней панели прибора на минимальный показатель. После подключения к электросети (у таких моделей, как Аристон и Электролюкс), либо установки батареек (Нева, Нева транзит, Селена, Ладогаз, Оазис, Юнкерс, Бош Терм и др.) нужно открыть газовый вентиль. Затем требуется открыть кран горячей воды, водонагреватель включится и начнет нагрев.

Следующий шаг - используя устройство для измерения температуры, регулятором газа выставить такое положение, чтобы разница температур на входе и выходе устройства соответствовала 25 градусам.

При этом следует учитывать тот факт, что нагрев не происходит сразу, следует подождать некоторое время. При последующей работе колонки изменение температуры на выходе прибора производится с помощью вентиля горячей воды. Включая больший поток, она уменьшается, меньший - увеличивается.

Если после вышеперечисленных действий установленная температура не устраивает, изменения необходимо делать только при помощи водного тумблера. Следует учитывать тот факт, что для увеличения срока службы колонки не рекомендуется устанавливать температуру выше 50 градусов.

Проточные водонагреватели достаточно инерционные, при включении не ожидайте, что сразу потечет горячая струя, следует подождать какое-то время.

Если между выключением - включением проходит небольшое время, необходимо быть осторожным, не подставляйте руки под кран, чтобы не обжечься, так как после выключения некоторое количество жидкости остается в системе. Инерционность следует учитывать при настройке температуры, чтобы получить номинальную разницу на входе и выходе, здесь спешка неуместна, необходимо точно подобрать соответствующее положение регулятора, когда полученный результат не изменяется в течение нескольких минут.

Когда водонагреватель работает от сжиженного газа и давление не соответствует номинальному, осуществляют его регулировку перед форсункой. Для этого снимают кожух, ослабляют запорный винт, подключают манометр к патрубку для измерения. Далее снимают пломбу с регулировочного винта, включают колонку, устанавливая регулятор на максимум, открывают все краны горячей воды. При помощи регулировочного винта осуществляют регулировку давления. Такую процедуру должен производить специалист.

Некоторые устройства, такие как Аристон, Оазис, Дион, Вектор JSD20-W и др. имеют режим зима - лето, оснащаются корректором температур, на колонке Аристон он располагается снизу, на Дионе, Оasis - на передней панели. В зависимости от сезона ручка выставляется в позицию «плюс» зимой и «минус» летом. Эта опция позволяет оптимально расходовать ресурсы.

Способ настройки автоматического газового нагревателя рассмотрим на примере Аристон fast evo ont b 14, JUNKERS Bosch WR. Основное отличие состоит в том, что на панели управления встроен всего один тумблер управления - регулировка температуры воды и мощности, он же является управлением включения - выключения. Поворачивая рукоятку по часовой стрелке, увеличивается температура, против часовой - уменьшается.

При включении устройства происходит самодиагностика газоводяного блока и других систем колонки. В случае неисправности происходит блокировка прибора и загорается красный светодиод. Перед первым включением необходимо настроить давление газа на входе. Для этого надо перекрыть газовый вентиль, ослабить винт в газовом блоке и вставить манометр в штуцер отбора давления газа. Затем открыть газовый кран, включить колонку, открыв водоразбор и удостовериться, что давление соответствует указанной цифре в инструкции.

Для регулировки максимального и минимального значения нужно проделать все вышеуказанные манипуляции, потом удалить вынуть батарейки, поставить микропереключатель в выключенное положение, вставить батарейки в отсек. Открыть один вентиль горячей воды, включить микропереключатель, отрегулировать максимальное давление на горелке при помощи оранжевого винта. Затем снова его отключить, точно также отрегулировать минимальное, микропереключатель перевести в выключенное положение, если индикатор светится оранжевым цветом, значит, настройки сохранены.

Настройка Нева 4511 заключается в регулировании расхода струи, протекающей через прибор, при помощи водяного тумблера. Выставив его на минимум, уменьшается расход, аппарат включается при значении не менее 2,5 литра в минуту.

При установке на максимальное значение увеличивается поток, а колонка включается, когда проток составляет не меньше 6 литров за минуту. При промежуточных положениях включение происходит в интервале между этими цифрами. Если в магистрали низкое давление, производитель рекомендует регулятор устанавливать на минимальный расход.

Водонагреватель Термет 19 01 оснащен водогазовой арматурой, которая автоматически поддерживает на постоянном уровне выставленную температуру. В этом блоке есть автоматический регулятор протока с плавной регулировкой. При установке ручки до предела вправо, течет маленький поток, 5,8 литров в минуту, при максимально возможной температуре.

Если нужно уменьшить струю, нужно прикрутить кран. Установив ручку предельно влево, протекает большой поток, 11.5 литров за минуту, с пониженной температурой. Выставив тумблер на среднее положение, температура меняется обратно пропорционально количеству воды. Если тумблер регулировки потока выставить произвольно, ее можно изменить ручкой регулирования газа. В случае, если газовая колонка Термет не зажигается, советуем

Газовый водонагреватель представляет собой проточный нагревающий прибор, который для нагрева воды использует не электричество, а бытовой газ.

Чтобы купить нагреватель, который будет радовать вас своей работой, давайте сразу определим технические возможности, которые будут решающими при покупке.

Мощность

Самый первый (и, наверное, основной) параметр, который влияет на выбор той или иной модели газовой колонки, это мощность. Для принятия душа или мытья посуды вполне достаточно колонки мощностью десять-одиннадцать литров (примерно семнадцать-двадцать киловатт).

Если вы допускаете возможность одновременного принятия душа и мытья посуды, то лучше подумать о газовом водонагревателе с мощностью от двадцати до двадцати шести киловатт, что эквивалентно производительности одиннадцать -пятнадцать литров в минуту.

Разные мощности

Необходимо принимать в расчет, что газовый водонагреватель имеет два показателя мощности: полезная мощность и полная (или номинальная) мощность.

Показатель полезной мощности отражает реальную энергию, которая будет передана воде, проходящей через нагревательные элементы. Этот показатель получается умножением полной мощности на коэффициент полезного действия (КПД).

Как правило, КПД современной стандартной газовой колонки составляет порядка девяноста процентов и это достаточно высокий уровень.

Регулировка расхода газа

Возможность регулировки расхода газа (равно как и мощности пламени) является второй важнейшей характеристикой современной газовой колонки.

Возможны несколько вариантов такой регулировки:

плавная,
ступенчатая,

Регулировка интересна тем, что она позволяет выставить необходимую температуру, которая будет автоматически поддерживаться с помощью электроники самой нагревательной колонки. Как вы уже поняли, первые варианты регулировки мощности пламени задают мощность пламени (и соответственно нагрева воды) вручную.

Ручная регулировка мощности пламени

В случае ручной регулировки температуры воды возможна ситуация, когда вы, стоя под душем, получаете ожог из-за того, что из крана неожиданно пошла очень горячая вода. "Почему?" - спросите Вы. Это вполне может быть связано с тем, что на кухне кто-то включил воду и объем воды, поступающей к колонке, резко уменьшился (при неизменном уровне нагрева).

На колебания температуры нагреваемой воды также может влиять температура поступающей из магистрали воды. (сначала шла холодная, потом пошла теплее), давление газа в системе газоснабжения или давление воздуха. После установки нужной мощности температура воды регулируется с помощью крана только горячей воды. Если вы будете прокручивать вентили смесителя очень быстро, это может привести к отключению колонки и результат будет прямопротивоположным ожидаемому.

При использовании колонок с неавтоматической регулировкой мощности не рекомендуется получать нужную температуру воды, соединяя горячую воду из колонки и холодную воду из крана.

Автоматическая регулировка пламени

Газовые колонки с модуляцией пламени (автоматической регулировкой мощности) позволяют избежать всех перечисленных неудобств. После установки нужной температуры воды, мощность колонки будет меняться в зависимости от внешних параметров, сохраняя температуру воды на постоянном уровне.

Если вы повернете кран горячей воды при использовании газовой колонки с автоматической регулировкой мощности, то изменения температуры не добьетесь. Менять температуру нужно с помощью крана холодной воды. Нужно отметить, что при меньшей мощности нагрева, в колонке образуется меньше накипи.

Регулировка напора воды

Помимо возможности регулировки мощности нагрева, многие газовые колонки имеют возможность регулировки напора воды. С ее помощью вы можете регулировать как поток воды, так и температуру нагрева (чем меньше поток, тем выше температура воды при постоянной мощности и наоборот чем больше поток, тем ниже температура).

Эта функция полезна в том случае, если у вас небольшой напор воды. Выставляете минимальный поток и включаете колонку. При недостаточном напоре, вполне возможно, что установке большого расхода воды колонка просто потухнет или не будет включаться

Для тех, у кого постоянно слабый напор воды в магистральных трубах, можно порекомендовать специальный насос, который повышает давление. Эти насосы продаются в в большом ассортименте.

Газовые редукторы

Некоторые газовые нагреватели оснащаются специальными устройствами-редукторами, которые поддерживают постоянное давление газа, и обеспечивают комфорт и стабильность нагрева воды. Необходимо принимать в расчет, что в России давление газа в трубах по нормам отличается от норм, принятых за рубежом (у нас тринадцать мбар, за рубежом двадцать). Поэтому, приобретая газовую колонку, уточните, что выбранный вами аппарат, специально адаптирован к Российским условиям.

В противном случае газовая колонка не сможет работать нормальном режиме и выдавать полную проектную мощность.

Розжиг газа

В современных газовых колонках газ может разжигаться несколькими способами:

розжиг искрой от батареек,
розжиг искрой от специальной гидротурбины,
пьезорозжиг.

Пьезорозжиг

При использовании пьезорозжига необходимо нажать на специальную кнопку. Этот способ достаточно неудобен и неэкономичен (увеличивается расход газа на четверть), т к после выключения воды продолжает гореть запальник, что существенно увеличивает неэффективный расход газа.

Также этот способ неудобен тем, что нужно подходить к колонке (которая вполне может располагаться в подвале ) и нажимать на кнопку поджига. Согласитесь, удовольствия от этого мало. Эти проблемы позволяют решить газовые водонагреватели с автоматическим поджигом.

Автоматический розжиг

Когда вы открываете водопроводный кран, розжиг осуществляется автоматом, а также начинает работать вентилятор и включается подача газа для нагрева воды. Когда кран закрывают, перекрывается газ и отключается вентилятор. Так выглядит общий алгоритм работы колонок с автоматическим розжигом.

Они отличаются по способу его осуществления. В одном случае искру для поджига подает маленький , который подключен к приводу гидротурбины, а в другом искра производится с помощью двух батареек. Срок использования батареек при использовании в газовой колонке составляет обычно около года. Нужно иногда проверять уровень их заряда по специальному индикатору.

Для использования колонки с поджигом от гидротурбины необходим хороший напор воды. Такие колонки требуют, чтобы давление было минимум 0,3 атм, в то время, как агрегаты с другими видами поджига успешно работают и с давлением 0,1 атм. Поэтому, в том случае, если ваш напор воды не соответствует указанному уровню, лучше остановить свой выбор на газовом водонагревателе с поджигом от батареек.

Хочу рассказать о создании несложного устройства, которое сильно облегчило жизнь домашним обитателям - автоматический регулятор температуры газовой колонки. Подобные устройства уже создавались и описывались здесь на хабре, хотелось сделать чуть более продвинутый девайс и подробно описать весь процесс создания от задумки и измерения до реализации, без использования готовых модулей типа Arduino. Устройство будет собрано на макетной плате, язык программирования - C. Это моя первая разработка законченного (и работающего!) устройства.

1. Исходные данные

Мы живем на съёмной квартире, которая обладает одним очень неприятным свойством: в доме нет горячей воды, холодная вода нагревается на месте при помощи нагревателя (Водонагреватель Проточный Газовый - ВПГ ), который расположен на кухне. Во время принятия душа если происходит очередной скачок давления - приходится голышом шлепать до колонки или звать кого-нибудь. Интегрировать полноценный «умный дом» возможности нет, поэтому решено было внедрить автоматическое регулирование нагревателя. К слову, довольно быстро нашел несколько похожих решений, например , а значит проблема моя известна и решена в своем виде.

Требования к решению

Простота
ПИД-регулятор или его подобие
Возможность выбора поддерживаемой температуры
Отображение текущих параметров
Решение вопросов безопасности устройства

Архитектура системы

После некоторых размышлений архитектура устройства была набросана следующим образом:

Сервопривод (непосредственно в теле ВПГ)
Термодатчик штатный ВПГ
Блок усиления сигнала термодатчика и стабилизатор питания сервопривода (непосредственно в теле ВПГ)
Блок управления (внешний)

2. Сервопривод

Так как профессия у меня программная и механика всегда оставалась самой сложной частью - начать решил с неё. Надо сказать что к первому этапу долго не мог собраться, ВПГ очень боязно было трогать, но очередной перепадок давления вынудил меня начать.

Разобрав колонку и осмотревшись - нашёл места для установки сервомашинки TowerPro MG995, как-то давно заказанной «на сдачу» на aliexpress.

Для устранения люфта привода тяг сделал одну тягу подпружиненной. Люфт был полностью устранен, но выяснилась другая проблема - сервомашинка с моментом > 10 кг*см оказалась слишком дерзкой для ВПГ. При включении переходные процессы в электронике машинки вызывают рывок в рандомное положение и через пару холостых включений тяга оказалась погнутой! Силумин колонки точно не выдержит такого обращения. Так же вызывала нарекания геометрия качалки, которая была не на оси регулятора - что приводило к нелинейности регулировки. Финальный вид узла привода дросселя:

Узел переделан - использованы пружины от ВАЗ (от карбюратора - куплены в магазине автозапчастей) и качалка теперь на геометрической оси вала. Такая конструкция имеет небольшой люфт, но зато линейна в регулировке и может демпфировать бешенство рулевой машинки. Углы выставлены на оптимальные значения для регулировки в наиболее востребованных положениях регулятора.

3. Блок датчиков ВПГ

Терморезистор ВПГ меняет своё сопротивление в пределах 20..50 КОм, использовать напрямую в качестве делителя проблематично - получим низкую точность измерения. Но как оказалась на практике - при повышении питающего напряжения до 12В можно без проблем получить приемлемый диапазон выходного сигнала - только использовать ОУ в режиме повторителя (при необходимости можно поменять коэффициент усиления) для изоляции делителя от нагрузки. Схема блока внутри ВПГ:

Делитель R2 и термодатчик колонки формирует сигнал с напряжением 1.4..4.96 В в полном диапазоне измерений (на практике - 20..60 градусов цельсия). Изначально разработал мостовую схему - которая может компенсировать уход источника питания, но была отброшена из-за того что источник питания влиял слабо, а первый пункт «ТЗ» был - «простота». Операционный усилитель обеспечивает развязку делителя и нагрузки. Стабилитрон D1 ограничивает выходное напряжение на уровне 5.1 В для случаев отсоединения датчика (в противном случае на выходе было бы 12В - что смертельно опасно для контроллера) - что схемой контроллера будет считаться безусловной ошибкой. Интегральный стабилизатор 7805 питает сервомашинку - решение неудачное, при стопоре машинки он ужасно нагревается и думаю может выйти из строя при клине привода (если не сработает встроенная защита). Более на этом блоке не буду заострять внимание.

4. Контроллер

Контроллер собран на базе ИМС Atmega8 в dip-корпусе.

Тактирование - внутренний осцилятор на 8 МГц. Питание - ещё один 7805 на плате. Индикация через стандартный LCD1602 дисплей. Схема блока:

Управление питанием блока осуществляется от колонки через транзистор - используя малогабаритное реле. Сигнал термодатчика (Контакт №4 разьема) имеет подтяжку на землю и при отсоединении датчика во время работы покажет очень высокую температуру - что приведет к уменьшению регулятора и не вызовет опасных ситуаций. Собранный блок:

4. Испытания и регулировка

Для отработки ПИД-регулятора была написана модель ВПГ на Qt. На ней были отработаны основные моменты и ситуации работы нагревателя - старт холодный/горячий, перепады давления. Для снятия характеристик был добавлен UART-разьем на плату контроллера, куда раз в секунду отпарвлялись данные о показателях - текущая температура, положение дросселя и т.д.

При испытаниях выявилось следующее:

Очень большая инерция ВПГ от начала воздействия до реакции на термодатчике - порядка 30 секунд
Округление до градуса в микропрограмме контроллера - плохая идея, алгоритм может работать более точно

Результаты измерения и калибровки термодатчика, Зависимость можно считать условно-линейной:

Первые прогоны в программе отрисовки телеметрии от колонки:

(забыл на графики добавить легенду. Здесь и далее - красный - температура датчика, зеленый пунктирный - положение дросселя, синий - желаемая юзером температура)

Почти удачная регулировка

Удачные варианты коэффициентов

Неплохой вариант старта

Первые прогоны показали основные параметры системы, дальше уже не составило труда замерить их и настроить по ускоренной формуле, параметры подбирал долго и мучительно. Полностью от колебаний избавится не удалось, но колебания в пределах 1 градуса считаются приемлемыми. Принятый вариант:

В процессе подбора интегральый коэффициент пришлось полностью отключить, думаю что это из-за большой инерции системы. Итоговые коэффициенты:

Float Pk = 0.2; float Ik = 0.0; float Dk = 0.2;

5. Корпусирование

Устройство собрано в пластмассовом корпусе распределительной коробки.

И в таком виде работает.

6. Безопасность использования

Важный вопрос, которым задавался с самого начала.Пройдемся по основным пунктам.

Гальваническая развязка цепей колонки и регулятора

Что будет если блок питания 12В закоротит и на цепи датчика окажется 220 вольт? Не вызовет это подачу газа в колонку. Как оказалось - не вызовет - в колонке имеется два уровня подачи газа - электромагнитный клапан контроллера и механический клапан воды. Открыть только соленоид мало - газ не поступит без тока воды.

Отключение или отрыв датчика внутри ВПГ

При отключении терморезистора от блока внутри ВПГ на выходе будет генерироваться сигнал 0xFF (5.1В) что проверяется программой как ошибка, контроллер останавлиает выполнение программы, сервопривод выставляется на минимум.

Отключение или отрыв датчика от контроллера

В этом случае генерируется больша ятемпература (подтядка линии датчика к земле) что приведет к выводу привода в минимальное значение, что так же безопасно для юзера.

Электронно-механическая защита ВПГ

Цени защиты ВПГ остаются функционировать в штатном режиме, в случа кипения/перегрева/датчика тяги колонки штатные системы должны отключить её.

7. Файлы

Полный архив проекта доступен на github . В директориях проекта доступны результаты измерений, прошивка контроллера и можели бойлера на Qt.

Спасибо за внимание!

Запись опубликована автором в рубрике Без рубрики. Добавьте в закладки .