Come funziona il riscaldatore a gas

Per risolvere il problema dell’acqua calda in casa, spesso la scelta ricade su uno scaldacqua istantaneo a gas. Ma per scegliere un buon modello tra i tanti presenti sul mercato, è necessario avere almeno una conoscenza minima del dispositivo e del principio di funzionamento della colonna a gas.

Modalità di accensione del gas

Esistono diversi tipi di accensione, ma tutti hanno una caratteristica in comune: il bruciatore principale dell’apparecchio viene acceso dall’unità acqua, che dà il segnale per l’erogazione del gas.

Altrimenti, tutti gli apparecchi possono essere accesi utilizzando le seguenti modalità di accensione.

1. Accensione con elemento piezoelettrico. Una variante ad azionamento manuale con pulsante di accensione sul pannello esterno dell’apparecchio. Quando viene premuto, l’elemento piezoelettrico accende l’accenditore, che accende il bruciatore pilota. Questo tipo di accensione ha lo svantaggio di dover spegnere manualmente l’accenditore. In caso contrario, continuerà a bruciare, causando un consumo eccessivo di gas e la formazione di incrostazioni sulle pareti dei tubi.
2. Funzionamento a batteria. In questi modelli, il segnale di accensione viene prima emesso dallo stelo e poi una scintilla elettrica accende il gas. In queste costruzioni, speciali elettrodi svolgono il ruolo di accenditori: il bruciatore principale si accende direttamente da essi. Gli svantaggi di questi modelli sono la necessità di sostituire regolarmente la batteria. Almeno una volta ogni 10 mesi, o ogni 2 mesi in caso di uso regolare.
   
3. Da una turbina idraulica. In alcuni casi, l’accensione del gas può avvenire per mezzo di una turbina rotante azionata da una corrente d’acqua. In queste unità anche il bruciatore principale viene acceso da una scintilla elettrica, ma non è necessario monitorare le batterie. Ciò è dovuto al fatto che la turbina stessa genera l’energia elettrica necessaria. Gli scaldacqua con turbina idraulica non sono comuni al mondo. Ciò è dovuto alla necessità di garantire una prevalenza sufficiente nelle tubazioni. Il riscaldatore funziona a una pressione di almeno 0,3 bar. E questa condizione non è prevista ovunque.

Leggi anche: come accendere il riscaldatore a gas.

Tipo di spazio di combustione

Indipendentemente dalla modalità di accensione del gas, tutti gli apparecchi hanno due tipi di camere di combustione: aperte o chiuse.

Se il design della camera di combustione tipo aperto, Se viene installata una camera di combustione chiusa, l’aria fluisce direttamente dal locale nella camera di combustione e tutti i gas di combustione vengono estratti con una cappa di aspirazione standard. Questi dispositivi offrono diversi vantaggi:

• costruzione semplice;
• Il riscaldatore non produce quasi alcun rumore durante il funzionamento;
• In genere non hanno bisogno di elettricità.

Tuttavia, queste telecamere presentano un grosso svantaggio. Se l’aspiratore non funziona correttamente, può causare l’inquinamento dell’aria nel locale.

Camere di combustione chiuse sono caratteristiche delle caldaie a gas con turbina. La struttura di questo tipo di caldaie è completamente sigillata, ad eccezione dei tubi di ingresso e uscita dell’aria. L’aria viene scaricata tramite i soffiatori incorporati ed espulsa attraverso il camino.

Schema di una caldaia a gas

Il riscaldatore è dotato di un involucro metallico nella parte anteriore e laterale (1). Sulla parte anteriore dell’apparecchio è presente una scritta finestra di ispezione (2) per un controllo visivo del funzionamento dell’unità. Sotto la finestra si trovano i comandi: una manopola per la regolazione del flusso del gas (3) e un regolatore del flusso dell’acqua (4). Tra le maniglie si trova un display LCD (5) che visualizza il valore della temperatura dell’acqua erogata all’utenza.

Nella parte inferiore dell’apparecchio si trovano i connettori per l’ingresso e l’uscita dell’acqua e per l’alimentazione del gas. Sul lato destro del riscaldatore è presente un raccordo (6), che si collega alla rete dell’acqua fredda, mentre sul lato sinistro è presente un tubo (7) per l’uscita dell’acqua riscaldata. Accanto ad esso, ma un po’ più vicino al centro, c’è un ugello (8). Ad esso è collegato il tubo flessibile che collega il riscaldatore alla conduttura del gas e, in alcune situazioni, alla rete di distribuzione del gas alla bombola del gas. Sulla parte superiore del riscaldatore è presente una flangia (9) per il collegamento di un tubo di scarico del gas (canna fumaria).

Tutti gli elementi dell’unità sono fissati su una piastra metallica (10) che funge da parete posteriore dell’apparecchio. Su di esso sono stati praticati 2 fori per il montaggio a parete dell’unità con le staffe.

Il nuovo scaldacqua a gas Astra ha una struttura simile.

Dotazione interna dell’unità

Vediamo ora come si configura il riscaldatore a gas dall’interno, con l’involucro esterno rimosso. Come già detto, i nippli 6, 7 e 8 sono destinati all’allacciamento dell’acqua fredda, all’uscita dell’acqua calda e all’allacciamento del gas.

Il blocco dell’acqua dell’unità (12) è collegato al tubo di ingresso dell’acqua (6). Il blocco dell’acqua è dotato di un mandrino (13) sul quale è montata la manopola per la regolazione della pressione dell’acqua. Al di sotto di questo si trova la parte cilindrica (14) con una parete dentellata. Ha la funzione di un tappo che può essere rimosso per scaricare il liquido dall’apparecchio in caso di riparazione. L’otturatore è inoltre dotato di una valvola di sicurezza che si apre in caso di sovrapressione nella rete idrica.

Al centro dell’unità si trova centralina elettronica (16). Da qui partono i cavi per i vari componenti dell’apparecchio e per i sensori in diverse direzioni.

Design interno dello scaldabagno

A sinistra, simmetricamente al blocco dell’acqua, si trova il gas (17). Entrambi i moduli sono assemblati per formare un’unica unità. Da questo, come da quello dell’acqua, esce il mandrino (18) per la regolazione dell’alimentazione del gas. A metà strada tra l’attacco del gas e la valvola di controllo si trova una valvola (19) (elettrovalvola).

Sul blocco gas è presente anche un microinterruttore (15) che viene premuto da un apposito spintore quando il blocco gas è spento. In alto è possibile vedere collettore (20), collegato al blocco gas tramite una presa collegata alla flangia. Il collettore è fissato all’involucro con 2 viti (21). Nella parte posteriore del collettore si trovano gli ugelli. Il gas viene convogliato attraverso di esso al bruciatore (22), che è dotato di 10 file. Sulla parte anteriore del collettore sono montati una coppia di elementi simili nell’aspetto, ma che svolgono ruoli diversi. A destra si trova la candela (23) che accende i bruciatori e a sinistra il sensore di fiamma (24).

Sopra il collettore si trova scambiatore di calore in rame (25). Cede il calore generato dal gas all’acqua che lo attraversa. Sul lato destro la serpentina dell’acqua (26) è collegata allo scambiatore di calore e sul lato sinistro l’uscita dell’acqua calda (27). Il modulo dello scambiatore di calore è fissato al corpo dell’unità con 2 viti (28). Sono presenti 2 sensori montati sull’uscita dell’acqua riscaldata. Quello superiore (29) protegge lo scaldabagno dal surriscaldamento e quello inferiore (30) funge da termometro. Questo conduce al display LCD collegato all’involucro dell’unità.

Sulla parte superiore dell’apparecchio è presente un dispositivo per lo svuotamento dei prodotti di combustione esausti (31). Un sistema di traverse variabili dirige il flusso dei gas di scarico caldi verso il condotto della ciminiera. sul lato sinistro è presente un sensore di tiraggio (32) che comunica con il sensore di surriscaldamento (29) mediante un circuito elettrico. Nella parte inferiore del corpo del riscaldatore è presente un blocco (34) per 2 batterie. Su entrambi i lati dell’involucro sono presenti punti di fissaggio a vite per il fissaggio dell’involucro esterno (33).

Lo schema interno dello scaldabagno a gas Oasis non differisce da quello precedente, se non per la presenza dell’interruttore “inverno-estate” sul pannello frontale. È progettato per spegnere metà dei bruciatori in funzione nel periodo estivo per risparmiare gas.

Principio di funzionamento del riscaldatore a gas

L’acqua fluisce verso lo scambiatore di calore attraverso la parte inferiore della camera. Sulla parte superiore è montato uno stantuffo con una piastra di plastica che si appoggia al diaframma. L’asta del riscaldatore del gas pilota si estende attraverso un foro al centro verso il blocco del gas. Di fronte a questo stelo, nel modulo del gas, si trova lo stesso pistone, ma collegato a una valvola a molla a cui è collegato uno spintore, proveniente da un interruttore.

Cosa succede quando l’acqua inizia a scorrere

Come funziona una caldaia a gas quando l’acqua viene aperta? Quando si apre il Euroinetto dell’acqua nel punto di estrazione, si verifica quanto segue.

1. Quando il liquido scorre attraverso la rana, si crea un’aspirazione nella camera della rana. La membrana di gomma si piega sotto l’aumento della pressione e spinge la piastra verso l’esterno. Quest’ultimo trasmette un movimento di spinta allo stelo. L’asta del modulo acqua spinge l’asta opposta del modulo gas (37).
2. A questo punto lo spintore, che ha un collegamento con l’asta, non trattiene più la placca dell’interruttore e viene rilasciato. Un interruttore chiude il circuito e l’alimentazione del modulo di controllo elettronico viene fornita dal vano batteria.
3. Il movimento dello stelo del pistone costringe anche la molla della valvola meccanica ad arretrare, provocando l’allontanamento dell’otturatore dalla sua sede e l’apertura del condotto di alimentazione del gas al collettore.
4. L’elettrovalvola, una volta alimentata dalle batterie, si apre e non ostacola il flusso di gas attraverso la valvola a molla verso il collettore.
5. Nel frattempo, l’unità di controllo genera e invia un impulso elettrico all’innesto (23) per creare scarica di scintille, in grado di accendere la fiamma. Quando tutti i componenti sono stati azionati correttamente, il bruciatore si accende.

Il processo di accensione è monitorato dal sensore di ionizzazione (24). Nel caso in cui il bruciatore non si accenda entro 6-7 secondi, il modulo elettronico, senza ricevere un impulso dal sensore, interrompe l’alimentazione del gas per evitare l’accumulo di un’elevata concentrazione di miscela esplosiva. In presenza di combustione, il sensore genera un impulso per spegnere la candela. Se, dopo l’avvio del riscaldamento, la fiamma si spegne, l’impulso del sensore cessa di trasmettere al modulo di controllo e quest’ultimo reagisce immediatamente chiudendo il gas tramite un’elettrovalvola.

Tutte queste funzioni possono essere eseguite nel riscaldatore a gas Neva solo se è soddisfatta una condizione: il circuito tra i due sensori, ovvero il sensore di controllo della temperatura di uscita dell’acqua (29) e il sensore di tiraggio (32), non deve essere interrotto. Questi relè sono collegati in serie e i loro contatti sono chiusi quando i sensori sono in funzione. Pertanto, entrambi i sensori devono essere messi in cortocircuito per alimentare il modulo di controllo.

Se nel fumaiolo c’è una debole corrente d’aria, i prodotti della combustione, grazie alla particolare costruzione dell’unità di estrazione del gas, non possono dirigersi verso il canale centrale, ma vanno a finire nelle cavità laterali. Poiché il sensore di temperatura si trova sul lato sinistro, “rileverà” un aumento improvviso della temperatura interrompendo il circuito di alimentazione del modulo di controllo. Questo provoca l’arresto della miscela e lo spegnimento dei bruciatori.

Il relè, che si trova sulla tubazione di uscita dell’acqua riscaldata dallo scambiatore di calore, funziona allo stesso modo. Quando l’acqua si riscalda fino a 90°C, considerato un livello critico, il circuito di alimentazione dell’unità di controllo viene interrotto.

Funzionamento in assenza di acqua

Quando l’alimentazione idrica viene interrotta, si verifica quanto segue.

1. La pressione nelle camere della rana è equilibrata. Il ritorno in posizione della membrana di gomma fa sì che la piastra collegata alla punteria si muova nella direzione appropriata fino alla posizione di partenza.
2. Quando l’asta del pistone rientra, la valvola a otturatore viene rilasciata e chiude in modo sicuro l’alimentazione del carburante.
3. Contemporaneamente, il pulsante inizia a premere la piastra di commutazione, interrompendo il circuito che alimenta il modulo di controllo.
4. Poiché l’elettrovalvola non riceve elettricità dopo lo spegnimento dell’unità di controllo, essa si chiude anche.

La chiusura dell’acqua innesca così una catena di processi che spegne automaticamente il riscaldatore. Per chiarezza, la foto qui sotto mostra i componenti principali dell’unità (vista dal basso), che ne influenzano il funzionamento (la numerazione è stata mantenuta e si è aggiunta una nuova posizione, al numero 40 – microinterruttore di spinta).

I componenti principali di un riscaldatore a gas

Il display informativo (38) è inoltre collegato con diversi fili al circuito elettronico di controllo dello scaldacqua e al sensore di temperatura (39) sul Euroinetto di uscita. Il display visualizza solo ruolo informativo e non è coinvolto nel funzionamento o nella regolazione del generatore di calore a gas.

L’unità è in grado di funzionare anche quando il display LCD è spento, ad esempio dopo aver rimosso l’involucro esterno su cui è fissato.

In sintesi, il riscaldatore a gas è un apparecchio piuttosto complicato e affidabile. Questi apparecchi sono cambiati poco nel corso degli anni, tranne che per il fatto che ora sono dotati di dispositivi elettronici di controllo e monitoraggio che ne facilitano il funzionamento.