Как правильно подготовить воду для системы отопления?

В преддверии зимних холодов особую значимость приобретает вопрос, как подготовить воду для отопительных систем. Правильная подготовка воды вдвойне важна для владельцев частных загородных участков, не подключенных к теплоцентрали и получающих воду из скважин или колодцев. Если вода жесткая, содержит сторонние примеси, например, железо или марганец, это чревато выходом из строя не только сантехники и бытовых электроприборов, но и порчей теплообменников, коррозией трубопроводов и радиаторов.

Система отопления загородного дома.

Первый и самый важный этап работы

Главное, что следует предпринять перед тем, как планировать мероприятия по водоподготовке для системы отопления, — провести химический анализ состава воды.

Известная (а) и предложенная (б) схемы подготовки воды для отопления: 1 — водонагреватель; 2 — пароводонагреватель; 3 — холодильник; 4 — питательный бак; 5 — коллектор высокого давления; 6 — коллектор низкого давления; пар; конденсат.

Провести анализы в домашних условиях можно при помощи тест-наборов для аквариумов (они продаются в любом зоомагазине). Однако, чтобы получить более точные значения и наиболее эффективно подготовить воду для отопления, следует воспользоваться услугами сертифицированной лаборатории.

Вода для анализа набирается в пластиковую бутылку из-под негазированной питьевой воды объемом 1,5 л. Недопустимо использовать бутылки из-под сладкой газированной воды и прочих напитков. Пробку и бутылку хорошо промывают той самой водой, которую забирают для анализа, при этом нельзя использовать моющие средства. Предварительно воду сливают 10-15 минут, чтобы исключить попадание в образец застоявшейся воды, так как это может сказаться на результатах тестов.

Чтобы предотвратить насыщение воды растворенным в воздухе кислородом, ее набирают тонкой струйкой, так чтобы она стекала по стенке бутылки. Вода наливается под горлышко. Бутылка плотно заворачивается пробкой, чтобы под нее не проник воздух. Кислород провоцирует протекание химических процессов, и это тоже может повлиять на результаты тестов. Если нет возможности немедленно отвезти пробы в лабораторию, то воду можно хранить в холодильнике (не в морозилке!), но не более двух суток.

Система отопления.

Комплексный анализ воды включает проверки по следующим показателям:

• жесткость;
• железо;
• марганец;
• рН (степень кислотности);
• окисляемость перманганатная (показывает наличие органических веществ в воде);
• минерализация;
• аммоний;
• насыщенность кислородом;
• мутность, цветность, запах.

При необходимости берутся пробы на наличие микроорганизмов. Некоторые из них, например, легионеллы и амебы, не только способны нанести серьезный вред здоровью, но и могут осесть внутри труб, образуя слизистую микробную пленку. Это способствует коррозии и ухудшает качество отопления.

Статья по теме: Молочные обои

Какие существуют проблемы при использовании незамерзающей жидкости в отопительных системах?

Проблема №1

Поскольку вода и антифриз имеют различные физические показатели, при проектировании системы отопления следует учитывать, будет использоваться та или иная жидкость. Базовые расчеты делаются, конечно, для воды. Если же планируется использование антифриза, потребуется изменить некоторые параметры системы:

• мощность котла;
• на 60% увеличить напор циркуляционного насоса;
• на 50% увеличить объем расширительного бака;
• на 50% увеличить тепловую мощность радиаторов.

Проблема №2

Антифризы на базе этиленгликоля имеют одну особенность – «не любят» перегрева системы. Например, если в любой точке системы температура превысит критическую для данной марки смеси, произойдет разложение этиленгликоля и присадок, в результате реакции образуются твердые осадки и кислоты. При выпадении осадков на нагревательные составляющие котла появляется нагар, в результате чего снижается теплообмен, стимулируется появление новых осадков, увеличивается вероятность перегрева.

Образованные при разложении этиленгликоля кислоты вступают в реакцию с металлами системы, в результате чего возможно развитие коррозийных процессов. Разложение присадок способно вызвать снижение защитных характеристик состава по отношению к уплотнителям, что может вызвать течь в местах соединения. Если система имеет цинковое покрытие, использование антифриза недопустимо. При перегреве появляется повышенное пенообразование, а это значит, что гарантировано завоздушивание системы. Следовательно, чтобы все эти явления исключить, нужно жестко контролировать отопительный процесс. Поскольку производителям котлов неизвестны физические свойства используемых теплоносителей (кроме воды), они исключают их применение.

Слишком жесткая и слишком мягкая вода

Пример схемы котельной для системы отопления, обеспечивающей быстрый монтаж и комфортное отопление и подготовку горячей воды в частном доме, коттедже, даче.

Нормальные показатели жесткости — 7-10 мг-экв/л. Если это значение превышено, значит, вода содержит избыточное количество солей кальция и магния. При нагревании соли выпадают в осадок, известный как накипь. Накапливаясь внутри труб и батарей, накипь препятствует теплоотдаче и способствует износу системы отопления.

Самый доступный способ смягчения воды — кипячение. При термической обработке удаляется оксид углерода, а потому значительно снижается кальциевая жесткость. Тем не менее, некоторое количество кальция остается в воде, поэтому полностью устранить жесткость кипячением не удастся.

Другой метод очистки — использование фильтров с ингибиторами (нейтрализаторами) накипи, такими как: известь, едкий натр, кальцинированная сода. Жесткую воду также пропускают через фильтры из ионообменной смолы, при этом ионы калия и магния заменяются ионами натрия.

Использование магнитных умягчителей относится к безреагентным способам смягчения воды. Под влиянием магнитного поля свойства воды изменяются так, что соли калия и магния теряют способность формироваться в виде твердого осадка и выделяются в виде рыхлого шлама. Однако соли все же остаются в воде и нуждаются в выведении. Кроме того, этот способ не столь эффективен при температуре воды выше 70-75 градусов (то есть температуре, обычной для бойлеров, водонагревателей и котлов).

Грубая очистка и обезжелезивание всей воды, умягчение воды для систем отопления и горячего водоснабжения (ГВС).

Очистка методом обратного осмоса заключается в продавливании воды через специальную мембрану, задерживающую вредные вещества. Это позволяет полностью удалить соли кальция и магния, являющиеся причиной накипи. Но у этого способа имеются и недостатки: высокая стоимость очистного оборудования и расход большого количества воды при очистке (на 1 л чистой воды примерно от 2 до 10 л сливаются в канализацию).

Слишком мягкая обессоленная вода, например, дождевая или талая, вредна для системы отопления не меньше, чем жесткая, поскольку содержащиеся в воде кальциевые соли нейтрализуют кислые реакции, замедляя коррозию. Поэтому, прежде чем использовать для системы отопления дождевую или талую воду, следует дать ей отстояться несколько дней и заливать, только предварительно убедившись, что уровень ее рН находится в пределах 6,5-8, но не ниже. Это особенно важно, если разводка была сделана из неоцинкованных труб, изначально подверженных коррозии.

Статья по теме: Рулонные шторы на пластиковые окна без сверления – щадящие системы

На что еще обратить внимание при выборе

Все умягчающие фильтры для воды определенного вида имеют одинаковый принцип работы и различаются лишь качеством работы, реже — практически незначимыми конструктивными особенностями. Поэтому определенных критериев выбора нет. Однако мы рекомендуем обратить внимание на:

• производительность – также пропускная способность, измеряется в м 3 /час или л/час;
• размер – магнитные умягчители незначительно превышают диаметр трубы, в то время как для полифосфатных фильтров требуется немало пространства вокруг трубы;
• диаметр резьбы – должен совпадать с диаметром используемых труб в планируемом месте установки;
• производитель – лучше выбрать фильтр известного производителя, желательно в специализированных торговых точках, способных обеспечить ремонт или замену в период действия гарантии.

Способы обезжелезивания воды

Грубая очистка, реагентное обеззараживание и обезжелезивание всей воды, устранение избыточного хлора и сорбционная доочистка воды, умягчение воды для систем отопления и ГВС.

Предельно допустимое содержание железа в воде для технических нужд, в частности, для системы отопления, не должно превышать 1 мг/л. Идеальный показатель — 0,3 мг/л. Переизбыток железа приводит к заиливанию внутренних поверхностей труб и размножению в железистом осадке бактерий, которое происходит особенно активно уже при 30-40 градусах тепла. Это приводит к быстрому износу системы горячего водоснабжения и отопления.

Самый простой способ обезжелезивания — отстаивание. Под воздействием кислорода содержащееся в воде железо самостоятельно окисляется, образуя ржавый осадок. Чтобы провести обезжелезивание самостоятельно, понадобится большой резервуар емкостью 200-300 л и устройства для нагнетания кислорода: брызгальная установка или компрессор (для небольших резервуаров подойдет обычный компрессор для аквариумов).

Для обезжелезивания воды вполне применим тот же способ, что и для ее смягчения, — использование метода обратного осмоса. Также применяются фильтры с ионообменными смолами. Для предотвращения размножения железобактерий используют хлорирование (50 мг/л), но предварительно следует выяснить, насколько устойчивы к хлору установленные водопроводные сооружения.

Если содержание железа в воде свыше 5 мг/л (что не редкость для воды из скважин), то для очистки используются фильтры с глауконитовым песком, обогащенным оксидом марганца. Пройдя через фильтрующую среду, служащую катализатором окисления, вода избавляется от железа, марганца и сероводорода, которые выпадают в осадок. Когда такой фильтр засоряется, его требуется промывать растворами, восстанавливающими окислительную способность (раствором перманганата калия). Следует помнить, что при подобном методе очистки вредные химикаты сливаются в канализацию, поэтому его допустимо использовать только при наличии на участке централизованной канализации. Удаление механических загрязнений, марганца, микроорганизмов, кислорода

Грубая очистка воды, отдувка растворенных газов, обезжелезивание, сорбционная очистка, умягчение и обеззараживание воды.

Для удаления сторонних примесей (песка, волокон торфа, фито- и зоопланктона, мелкой глины, грязи, органических веществ и т.п.) применяются различные механические фильтры, оснащенные промывными или съемными картриджами. При очень сильных загрязнениях используются напорные фильтры с зернистой загрузкой (кварцевый песок, керамзит, активированный уголь, антрацит).

Самым наглядным признаком наличия в воде марганца является черный осадок. Его концентрация редко превышает 2 мг/л, но уже при концентрации в 0.05 мг/л марганец может осаживаться на стенках труб, постепенно закупоривая их. Обычно марганец растворен в воде вместе с железом, так что с обезжелезиванием воды одновременно происходит и деманганация. Для удаления марганца используются фильтры с ионообменными смолами.

Статья по теме: Выравнивание пола самовыравнивающейся смесью: стяжка и время высыхания наливного, лучше гипсовый и цементный

Для обеззараживания воды, то есть удаления вирусов, бактерий, простейших микроорганизмов, применяются озонирование, хлорирование, а также облучение ультрафиолетовыми лучами с длиной волны в 200-300 нм.

Грубая очистка, реагентное обеззараживание и обезжелезивание, умягчение воды, устранение избыточного хлора и сорбционная доочистка воды, финишная тонкая очистка.

Метод ультрафиолетового облучения является самым безопасным способом обеззараживания воды среди вышеперечисленных, так как не воздействует на ее химический состав, поражая исключительно вредоносные микроорганизмы. Обеззараживание воды при помощи УФ-установок происходит за несколько секунд.

Коррозионная активность воды сильно зависит от наличия растворенного в ней кислорода. Норма растворенного кислорода для закрытой и открытой системы отопления одинакова и составляет не более 0,05 мг/куб.м. Для снижения содержания кислорода в воде используются деаэрационные установки и колонки.

Чтобы кислород не попадал в отопительные системы иными путями (с воздухом), нужно следить за общей целостностью и герметичностью системы и не наполнять ее водой слишком быстро, так как это способствует образованию воздушных пробок. Если используются трубы из газопроницаемых материалов, например, полиэтилена или полипропилена, они должны быть защищены антидиффузным слоем из алюминия.

Профилактика или регулярная очистка: выбор оптимального режима эксплуатации

Следует подробнее изучить защиту от накипи. Песок, царапающий стенки труб, заметен. Его не трудно отделить простейшим фильтром для очистки системы отопления. Соли изначально присутствуют в растворенном состоянии. Они не нарушают прозрачность, при небольшой концентрации не различимы по вкусу.

Даже при малой концентрации (менее допустимой нормы 7 мг-экв/литр) такие примеси активно преобразуются в твердые частицы. Процесс ускоряется в самых горячих местах системы. Накипь блокирует перемещение жидкости, что сопровождается тепловым разрушением функционального узла. Возникновения таких неисправностей в отопительный сезон сопровождается крупными финансовыми затратами на восстановление работоспособности. Хуже всего, когда авария произошла в отсутствии хозяев. В этом случае ледяные пробки способны разорвать трубы.

Чтобы упростить задачу, некоторые пользователи применяют очистку. Такие услуги предлагают специализированные сервисные предприятия. Они рекомендуют промывать теплообменник газового котла каждые 2-3 года, а в индивидуальных случаях — чаще. Для выполнения процедуры пользуются агрессивными химическими реагентами на основе кислот, которые способны разрушить прочные кальциевые образования.

Эти же операции можно выполнить самостоятельно. Однако надо помнить, что понадобится качественное специализированное оборудование, точный выбор реагентов, строгое соблюдение правил технологии. В результате общие затраты могут получиться больше, чем при обращении к профессионалам.

В ходе воспроизведения методики опытные специалисты контролируют процесс удаления примесей по изменению цвета жидкости. В радиатор добавляют специальный реагент, который выполняет функции индикатора. Однако нет никаких способов проверки состояния стенок труб. Кислота разрушает металл, паяные соединения. Это негативное воздействие оперативно проверить невозможно. Как и в случае с накипью повышается вероятность аварийных ситуаций.

Есть ли смысл создавать новые проблемы в ходе очистки? Гораздо разумнее предотвратить образование накипи. Такой подход поможет сохранить долговечность и безупречное функциональное состояние отопительного оборудования — радиаторов, труб, котлов.

Антифризы для отопления

В системы отопления кроме воды заливают специальные незамерзающие жидкости — антифризы. Обычно это водные растворы многоатомных спиртов. Не так давно на нашем рынке появился антифриз на основе глицерина. Так что теперь типов незамерзающих жидкостей для систем отопления три.

Виды незамерзающих жидкостей и их свойства

Антифризы есть на основе двух веществ: этилен-гликоля и пропилен-гликоля. Первый более дешев, замерзает при более низких температурах, но очень токсичен. Отравиться можно не только выпив, но даже просто замочив руки или надышавшись парами. Второй незамерзающий теплоноситель для системы отопления — на основе пропилен-гликоля.Он более дорог, но безопасен. Иногда он даже используется как пищевая добавка. Его минус (кроме цены) — он теряет текучесть при более высоких температурах чем пропилен-гликоль.

Несмотря на высокую токсичность чаще покупают этилен-гликолевые теплоносители. Связано это, скорее всего, с ценой — пропилен-гликоль дороже раза в два. Но этилен-гликолевые антифризы в чистом виде еще и химически активны, могут вспениваться, имеет повышенную текучесть. С пеной и активностью борются присадками, а повышенная текучесть никак не корректируется. В паре с токсичностью она — опасное сочетание. Если есть где-то малейшая возможность, этот антифриз протечет. А так как и его пары ядовиты, ни к чему хорошему это не приведет. Поэтому, если есть возможность, используйте пропилен-гликоль.

Еще один важный недостаток — этилен-гликоль очень плохо реагирует на перегрев, а перегрев наступает при довольно низкой температуре. Уже при +70°C образуется большое количество осадка, который оседает на элементах системы отопления. Отложения снижают теплоотдачу, что снова ведет к перегреву. В связи с этим в системах с котлами на твердом топливе такие антифризы не используют.

Пропилен-гликоль, наоборот, химически почти нейтрален. Он меньше всех теплоносителей реагирует с другими веществами, перегрев наступает при более высоких температурах и приводит не к таким последствиям.

В конце прошлого столетия был разработан антифриз для систем отопления на основе глицерина. Он — это нечто среднее между этиленовыми и пропиленовыми теплоносителями. Он безопасен для человека, но не очень хорошо влияет на прокладки, также плохо реагирует на перегрев. По цене и температурным характеристикам он примерно в том же диапазоне, что и пропиленовые теплоносители (смотрите таблицу).

Особенности систем с антифризом в качестве теплоносителя

При проектировании системы отопления надо изначально принимать во внимание теплоноситель. Это связано с более низкой теплоемкостью незамерзающих жидкостей, а также другими их свойствами. Если все оборудование было рассчитано на воду, а зальют в нее антифриз, могут возникнуть следующие проблемы:

• Не хватит мощности и в доме будет холодно. Это связано с более низкой теплопроводностью антифризов. Решить эту проблему можно малой кровью — увеличить скорость движения теплоносителя, поставив более мощный циркуляционный насос. Но по-хорошему, требуется увеличение количества секций радиаторов.
• В системах закрытого типа может недостаточным оказаться объем расширительного бачка. Это связано с тем, что при нагревании незамерзайки расширяются больше, чем вода. Выход — поставить еще один бачок. Суммарный объем должен быть чуть больше требуемого (объем можно взять из таблицы).

• Если использованы обычные резиновые прокладки, при использовании этилен-гликоля или глицерина они через некоторое непродолжительное время разрушатся и потекут. Потому перед заливкой антифриза во всех разъемных соединениях прокладки заменяют на паронитовые или тефлоновые.

Как вы поняли, лучший теплоноситель для системы отопления — вода. Она и лучше по характеристикам и в разы дешевле. Если же отоплению грозит разморозка, приходится заливать антифризы, но не автомобильные, а специальные — для отопления. В этом случае, при наличии достаточного количества средств, лучше использовать пропилен-гликоль. Этиленовые незамерзайки — крайний случай. Они пригодны в системах закрытого типа, в которых установлены специальные прокладки и автоматизированные котлы, которые не допустят перегрева.

Чтобы покупателям было проще ориентироваться, в теплоносители добавляют красители. В этиленовые — красные или розовые, в пропиленовые — зеленый, в глицериновые — голубой. Через некоторое время цвет может стать нет таким интенсивным или пропасть совсем. Это происходит из-за термического разрушения красителей, но на свойства самого антифриза не влияет.