Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Владельцы частных домов и других объектов нередко сталкиваются с нестабильной работой системы отопления. Одна из распространённых причин этого явления — завоздушивание системы. Есть разные способы решения проблемы, и один из самых эффективных — использование сепаратора воздуха для отопления.

Причины попадания воздуха в систему

Есть несколько путей, по которым воздух из атмосферы проникает в контур системы отопления:

  • его очень медленно, но всё-таки пропускают пластиковые трубы;
  • он попадает в систему там, где жидкость контактирует с атмосферой. Такой контакт происходит, в частности, в отопительном котле;
  • наконец, воздух проникает в систему через узлы, в которых нарушается герметичность контура — муфты, уплотнители, соединители и другие.

При сливе воды из системы отопления и её заполнении, а также на этапе подпитки воздух также может проникать в контур.

Воздух кажется безобидным только на первый взгляд и только неспециалистам. Попав в систему отопления, он создаёт серьёзные проблемы:

  • начинаются кавитационные процессы — воздушные пузырьки схлопываются. Это явление сопровождается гидроударами, которые, в свою очередь, постепенно разрушают систему;
  • воздух запускает процессы коррозии, и на внутренних металлических поверхностях появляется ржавчина;
  • мелкие воздушные пузырьки сливаются в крупные, а они, в свою очередь, создают пробки, нарушающие функционирование системы.

Одна из наиболее эффективных моделей, представленных на рынке — голландский сепаратор SpiroVent — сконструирована с использованием запатентованной трубки Spiro. Основа последней — стержень в форме трубки. На нём жёстко закреплено сетчатое оребрение, конструкция которого была тщательно просчитана разработчиками. Трубка Spiro зафиксирована внутри корпуса прибора — в металлической колбе.

Как работает сепаратор воздуха для отопления

Вода из контура поступает в прибор. Она омывает трубку с сетчатым оребрением, её скорость уменьшается. Замедляются и пузырьки воздуха, содержащиеся в теплоносителе. Они поднимаются вверх, попадают в воздушную камеру и выводятся в атмосферу через специальное приспособление — воздухоотводчик. Система освобождается от воздуха и надёжно служит долгие годы, не требуя ремонта.

Важное преимущество устройства, о котором идёт речь — лёгкость его монтажа. Прибор устанавливается в самой горячей точке системы — как правило, на выходе из котла, поскольку именно здесь образуются микропузырьки воздуха.

SpiroVent можно использовать в системах с температурой воды до 110ºС и давлением до 10 бар. Эти условия соблюдаются в большинстве систем, поэтому предлагаемую модель можно считать универсальной.

Наряду с описанными воздухоотводчиками в системе отопления производители предлагают и более сложные решения — например, сепаратор воздуха и шлама SpiroCross. Это устройство, иначе называемое гидрострелкой, решает сразу несколько задач — не только отводит воздух, но и балансирует потоки и удаляет загрязнения из системы. Удаление скоплений воздуха и шлама в системе отопления с помощью гидрострелки SpiroCross значительно упрощается!

Монтаж котельной требует ответственного и системного подхода. Пока мы делаем расчёты, инженеры ищут подходящие оборудование и арматуру, проверяют совместимость, настраивают, тестируют. Времени на всё перечисленное уходит довольно много. И вот он первый запуск. Кажется, можно расслабиться, но, как показывает практика, именно в работающей обвязке происходят процессы, последствия которых оценить невозможно, даже на этапе планирования. В первую очередь это касается шлама и воздуха.

Что случилось

Качество и состав теплоносителя влияет на работоспособность котла и других устройств. Содержащиеся в нём частицы, пузырьки воздуха, механический мусор часто становятся причиной коррозии и провоцируют износ котла и комплектующих.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Воздух и шлам представляют наибольшую опасность, так как удаляются в процессе эксплуатации и предугадать, с какой скоростью и в каких количествах они будут транспортироваться по контурам довольно проблематично.

Чем опасен воздух

Завоздушивание приводит к сбою системы. Воздушные пробки в радиаторах уменьшают теплоотдачу. Недостаток градусов восполняется за счёт увеличения мощности, что напрямую связано с ростом расходов на электроснабжение. Другая опасность аэрации кроется в содержании веществ.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Воздух состоит из кислорода 20% и азота 70 %. При попадании в теплобменник, трубы, арматуру они вступают в реакцию с металлом, а это первый признак ржавчины. Коррозия способна вывести из строя и сам котёл. Ремонт обойдётся в несколько тысяч рублей, это минимальная сумма. В некоторых случаях обслуживание не помогает, остаётся одно – покупать новый теплогенератор. А это довольно большие траты.

Кроме того, вода с микропузырьками повреждает движущиеся части циркуляционных насосов. В трубах будет слышен шум и стук. Вибрации сами по себе безопасны. Однако для человека посторонние звуки неприятны и вызывают чувство дискомфорта.

В теплоносителе воздушные газы присутствуют в растворённом виде, микропузырьках, воздушных мешках. Последние более крупные и скапливаются в верхних участках. При повышении температуры воздух идёт вверх, высвобождается и пузыриться, при понижении снова разжижается. Растворённый воздух убрать из системы очень сложно.

Читайте так же:  Что делать, если не продавливается обратка в отоплении
Чем опасен шлам

Механическая грязь разносится с теплоносителем и засоряет отверстия клапанов, насосов и других подвижных частей. Отложения накапливаются, разрушая сначала поверхность, а потом и внутренние части. Особенно часто грязь оседает в топке котла, что усиливает перегрев. Если не принять меры, котёл перегорит.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Также шлам образуется при трении металлических элементов. Как правило, это расходники, арматура. От них отслаиваются защитные покрытия и направляются в жидкость. Песчинки плотнее воздуха, а значит тяжелее. Когда котёл выключен, они оседают вниз, убрать их легче. Но частые остановки системы крайне нежелательны.

Что делать

Чтобы убрать излишки, необходима универсальная конструкция, компактная и желательно не слишком дорогая. Производители отопительного оборудования предложили несколько решений.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Наиболее эффективно газы и отложения удаются при маленькой скорости теплоносителя. В зоне покоя они всплывают или оседают. Создать такие условия в реальности просто, если пользоваться деаэраторами и дешламаторами. В народе их называют, сепараторами.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Вертикальные колбы со встроенными воздушниками и патрубками оснащены специальными сетками, кольцами, сдерживающими поток. Проходя через них, теплоноситель фильтруется и очищенным идёт к потребителям.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Оптимальный вариант, если вы оборудуете домашнюю котельную, поставить воздухоотводчик и дренажный клапан. Такой набор не гарантирует полного освобождения от примесей, но базовую защиту обеспечит.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Сепарирующие механизмы расширенного исполнения относится к узкоспециализированным инструментам. Данные изделия успешно заменяет гидравлический разделитель, причём функционал у него гораздо шире. С помощью стрелки можно не только убирать шлак, но и поддерживать баланс температур и давления.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Разделитель это практически тот же сепаратор, только намного универсальней. Он подключается к подающей и обратной ветке. Внутри отсутствуют сплошные перегородки, что позволяет бесперебойно работать сразу двум циркуляционным насосам. Вместительный вертикальный корпус идеально подходит для стока нежелательных смесей. Поступая в гидрострелку, жидкость замедляет движение. Это даёт возможность воде разрядиться и очиститься.

Что выгоднее

Гидрострелки или обычный сепаратор? Вопрос с однозначным ответом. Стрелка лучше, тем более Gidruss. Российская промышленная группа выпускает и проектирует оборудование систем отопления более 5 лет.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Фирменные изделия прошли опрессовку и полностью готовы к установке. Цены вполне адекватные. Курс на импортозамещение, взятый руководством, сделал Гидрусс одним из лидеров рынка. Недавно компания обновила каталог и представила усовершенствованную конструкцию гидрострелки. Теперь она с сепаратором из нержавеющей стали.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Перфорированная вставка расположена по всей длине. Отверстия сдерживают напор и отделяют вредные вещества. Благодаря удобному расположению, между котлом и распределительными коллекторами, гидрострелка гарантирует быстрый и качественный отсев воздуха и шлама.

Вода на подаче очень горячая, поэтому пузырьки воздуха устраняются почти полностью. Теплоноситель обратки обошёл всех потребителей и собрал все примеси, которые сбрасываются вниз, к сливному крану. Дополнительно монтируют магнитный уловитель, притягивающий металлические частицы.

Преимущества гидрострелок с сепараторами

По всем «фронтам». Система функционирует исправно и максимально эффективно весь эксплуатационный период.

В гармонии. Баланс температур и давления очень важен для отопления. Разделительная стрелка оптимизирует процессы, уберегая многоконтурную обвязку от гидравлического удара.

Чистота и комфорт. Отсутствие примесей уменьшает вес теплоносителя. Потоки циркулируют с большей скоростью, оказывая незначительное действие запорные краны, гайки, задвижки.

Федоров Сергей Анатольевич, директор ООО «Терма-СЕТ»

Введение

Известно, что при запуске систем отопления большие проблемы вызывают остающиеся внутри воздушные полости и циркулирующие в потоке твердые частицы или шлам. Наличие воздушных полостей и пробок автоматически означает высокую концентрацию растворенных газов в воде, что может вызвать усиление процессов коррозии и эрозии, проблемы с кавитацией, снижение эффективности работы насосов, арматуры и теплообменников. Наличие газов в свою очередь стимулирует появление твердых частиц в теплоносителе. Оседая в местах с наименьшей скоростью, слои частиц резко снижают эффективность теплопередачи. Попадая в насосы и регулирующую арматуру, они быстро выводят оборудование из строя. Процессы коррозии под слоем отложившегося шлама трудно затормозить. Если учесть, что при периодической остановке систем на профилактику на дне трубопроводов оседают тонны частиц, этот процесс каждый раз создает новые источники язвенной коррозии.

Существующие в настоящее время методы и оборудование направлены в большей степени на обработку воды, поступающей в систему /1/. При этом иногда не принимается во внимание, что системы не могут быть идеально герметичными, газовые потоки внутрь систем могут быть достаточно большими даже в закрытых системах, а дегазация крупных и сложных систем может занимать продолжительное время. В этом случае, как и в случае запуска, проблемы могут возникать и при нормальном качестве воды подпитки. Можно отметить также, что в случае ошибок при проектировании или настройке, в некоторых областях систем могут появляться участки отрицательных давлений. В этом случае создаются условия для возникновения устойчивых потоков газа в систему.

Читайте так же:  Эдс термопары газового котла

Принято считать, что в большинстве случаев установка достаточного количества воздухоотводчиков обеспечит дегазацию систем в процессе работы. Чтобы оценить эффективность их применения напомним, что газы в системе находятся в трех состояниях: в виде полостей, пузырьков и микропузырьков и в растворенном состоянии /2/. Работа воздухоотводчиков связана в основном с первой формой, т.к. только появление в верхней части воздухоотводчика значительного объема газа приводит в действие механизм его удаления. Основная масса пузырьков и микропузырьков идущая в потоке просто не успевает подниматься в камеру воздухоотводчика. Поэтому воздухоотводчики должны размещаться в верхних точках системы, в местах локальных возвышений и на радиаторах. В сложных системах необходимо устанавливать большое количество этих приборов. При этом воздухоотводчик наряду с расширительным баком является одним из самых уязвимых элементов. Практически все различия в конструкциях и ценах связаны с разной степенью надежности и защищенности воздухоотводчиков от блокирования их пузырьками или разгерметизации при попадании внутрь спускового механизма частиц грязи.

В сложных системах с большим количеством воздухоотводчиков, установленных в труднодоступных местах трудно проверить качество их работы. Низкая цена (и иногда качество) воздухоотводчиков зачастую не компенсирует трудоемкость обслуживания и потери от возникающих проблем. Не удаленные вовремя воздушные полости могут снова поглотиться водой при изменении режима работы системы, дополнительно стимулируя коррозию. Вытекание воды или попадание воздуха внутрь при разгерметизации воздухоотводчика может быстро вывести из строя любую систему. Автоматические поплавковые воздухоотводчики удаляют воздушные пробки и пузыри по мере их появления в автоматическом режиме /3/. Воздухоотводчики этого типа обеспечивают лучшую герметичность и лучше защищены от блокировки и разгерметизации при попадании в них грязи.

Устанавливаемые внутри контура системы грязевики, как правило, оснащены сетками с крупными ячейками. В противном случае они быстро забиваются, и циркуляционный поток может быть полностью блокирован. Таким образом, можно считать, что внутри системы, как правило, отсутствуют устройства, которые выполняют процессы тонкой очистки теплоносителя от шлама и его количество может расти в результате химических реакций или отслоения отложений.

Сепараторы для дегазации и удаления шлама

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Рис.1 Сепаратор

Появившиеся в последние годы в РФ сепараторы начали производиться в Европе более 30 лет назад и стали стандартным элементом для дегазации и удаления шлама из систем отопления и водоснабжения. Кроме удаления пробок, сепараторы извлекают микропузырьки и частицы шлама из потока воды и объединяют в себе функции воздухоотводчиков, фильтров и деаэраторов. Сепараторы не требуют расходных материалов, энергии и сервисного обслуживания, работают несколько десятков лет, имеют простую и надежную конструкцию без движущихся частей.

Универсальный сепаратор представляет собой металлический цилиндр с воздухоотводчиком наверху, вентилем для сброса шлама внизу и неподвижным механическим сепарирующим элементом внутри (Рис.1). Элемент внутри сепаратора обеспечивает быструю транспортировку микропузырьков наверх и осаждение нерастворимых частиц внизу при прохождении потока воды через сепаратор. Автоматический поплавковый воздухоотводчик сепаратора выводит накапливающийся наверху воздух, а периодическое удаление шлама осуществляется вручную с помощью шарового вентиля внизу сепаратора. В обоих случаях система не разгерметизируется. При начальном заполнении системы водой большие воздушные пузыри быстро удаляются с помощью специального вентиля в корпусе воздухоотводчика. Сепараторы устанавливаются вертикально.

Сепараторы разных фирм, как правило, отличаются разным типом сепарирующих элементов. В сепараторах Пневматекс (Швейцария) в качестве такого элемента используются лепестковая спираль (спирали) с профилированной поверхностью из нержавеющей стали, установленная вертикально вдоль оси сепаратора ( Рис.1). Разными могут быть и механизмы извлечения газов и твердых частиц. Как правило, при этом используется гравитационный механизм осаждения частиц и возгонки пузырьков. Для усиления эффекта снижается скорость потока внутри сепаратора (увеличение поперечного сечения), производится ламинаризация потока. В некоторых моделях используется центробежный эффект при раскручивании потока внутри сепаратора. При использовании рабочих элементов с большой площадью включается механизм сорбции микропузырьков на поверхности с дальнейшим их слиянием в более крупные пузырьки и всплытием.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Диапазон применения сепараторов достаточно широк.

Например, промышленные сепараторы Пневматекс (типоразмеры DN 50 – 600 mm) способны обрабатывать потоки в диапазоне 5 – 2000 м 3 /ч. Корпуса промышленных сепараторов изготовляются из стали.

Латунные сепараторы для небольших объектов (типоразмеры DU 20 – 40 mm) обрабатывают потоки до 5 м 3 /ч. Все сепараторы из латуни собираются из базовых элементов и легко трансформируются.

Сепараторы с магнитными ловушками

Сепараторы Пневматекс с магнитными ловушками (DN 20 – DN 400 мм) улавливают нерастворимые примеси железа в воде намного эффективней, чем обычные сепараторы. Стержень (стержни) с мощным магнитом вставляется снизу снаружи в гильзу сепаратора и вынимается перед операцией вымывания шлама без нарушения герметичности системы. Магнитный стержень отделен стенками гильзы от воды и не требует очистки или защиты от коррозии. Гильза сделана из немагнитного материала, поэтому магнитные частицы быстро оседают вниз и затем шлам смывается через вентиль. Для эффективного вымывания вентиль смещен от центра (создание вихревого эффекта). Сепараторы с магнитными ловушками содержат также обычные сепарирующие элементы и обладают всеми свойствами дегазации и удаления немагнитных частиц, как и у обычных моделей сепараторов.

Читайте так же:  Нужно ли утеплять гараж

Эффективность применения и монтаж сепараторов

Для оптимальной работы сепараторов в качестве устройств дегазации необходимо учитывать, что сепараторы, обладая функциями воздухоотводчиков, улавливают также микропузырьки и механические частицы непосредственно из потока и удаляют их из системы. Скорость дегазации сепараторов на порядки превышает соответствующие характеристики воздухоотводчиков (Рис.2). Поскольку при достаточной скорости циркуляции поток воды может захватывать воздух из пробок и переносить его в виде микропузырьков по всей системе, установка в оптимальном месте даже одного сепаратора может обеспечить быструю дегазацию системы.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Рис.2 Зависимость содержания газа в воде от времени при работе воздухоотводчиков в разных точках системы и сепаратора (воздухоотводчики: 1 – на восходящем вертикальном потоке, 2 – на нисходящем, 3 – на горизонтали, 4 – сепаратор)

Эффект глубокой очистки от шлама и дегазации системы с помощью сепараторов достигается за счет неоднократного прохождения жидкости через сепаратор при циркуляции. Таким образом, сепараторы используются только в циркуляционных схемах. Их гидравлическое сопротивление невелико и в процессе работы практически не меняется т.к. при переполнении грязью нижней части сепаратора частицы просто перестают оседать и уносятся потоком.

Глубина дегазации зависит от грамотного выбора места инсталляции сепараторов /4, 5/. Эффективность применения сепараторов для дегазации увеличивается при снижении давления и увеличении температуры в точках их размещения. Сепараторы для дегазации рекомендуется устанавливать после источников тепла в системах отопления либо в нагретом обратном потоке в системах охлаждения в наиболее высоких точках (Рис.3 сепаратор ZIO.S справа). Так как сепараторы удаляют воздух, находящийся в микропузырьковом состоянии, для дегазации системы их необходимо устанавливать только в тех зонах, где возможно образование микропузырьков. Таким образом, сепараторами полностью решается проблема завоздушивания и шумов, снижается скорость коррозии. Если скорость коррозии невелика, сепараторы могут удалять значительный объем кислорода.

Конечная концентрация газов в системе будет близка к величине равновесной концентрации газов в точке установки сепаратора при данных температуре и давлении. Нужно отметить, что из-за универсальных механизмов своей работы сепараторы удаляют все свободные газы, независимо от их химических свойств.

Сепараторы шлама обычно устанавливаются перед прибором, который надо защитить от грязи или в начале контура циркуляции (Рис.3, сепаратор ZIO слева от котла).

При достаточной скорости циркуляции, когда большая часть нерастворимых частиц переносится в потоке, можно добиться быстрой и практически полной очистки от шлама всей системы. Удаление шлама также снижает скорость коррозии, т.к. исключаются очаги ее образования.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Рис.3 Оптимальное расположение сепараторов в закрытой системе отопления

При использовании различных средств защиты от коррозии и образования отложений или в процессе работы системы старые слои могут отслаиваться, или образовываться новые частицы. В этом случае установка в циркуляционном контуре любых фильтров связана с риском быстрой и неожиданной блокировки циркуляционного потока, даже если используются дорогостоящие промывные фильтры с автоматическим контролем.

С помощью сепараторов можно добиться удаления шлама с размером частиц до 5 – 10 мкм. Скорость и глубина очистки растет с уменьшением скорости потока теплоносителя, увеличением размера частиц и их плотности. На Рис.4 представлены кривые степени очистки теплоносителя от твердых частиц (окислы железа) от количества циклов для двух скоростей потоков. Видно, что для очистки системы на 90 или более процентов достаточно 15-20 циклов (при скорости 1 м/c). При скорости потока 0,5 м/c скорость и глубина очистки существенно выше.

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Рис. 4 Степень очистки от механических частиц сепаратором (скорость потока 1 м/c, 0,5 м/c) в зависимости от количества циклов прохождения потока через контур

На Рис.5 представлен сепаратор ZIO 300 S (DN 300) для защиты котельной 12 МВт от шлама (Томск). На Рис.6 представлен сепаратор ZIK 400 F (DN 400) установленный в ЦТП университета г. Абердин (Великобритания).

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Рис.5 Сепаратор шлама ZIO 300 S

Сепаратор воздуха для отопления своими руками

Рис.6 Комбинированный сепаратор ZIK 400 F

Таким образом, сепараторы на сегодняшний день являются наиболее простым и эффективным устройством, удаляющим газы и шлам из циркуляционных контуров без разгерметизации систем и риска блокировки циркуляционного потока.

Литература

1. Слепченок В.С. “Пути борьбы с кислородной внутренней коррозией”, Новости Теплоснабжения, №4 (апрель), 2005

2. Федоров С.А. “Пути попадания газов в системы отопления и некоторые особенности деаэрации”, СОК, №4, 2007

3. John Siegenthaler "Modern Hydronic Heating“, 1995, p.437

4. Федоров С.А. “Дегазация и удаление шлама – рецепт нормальной работы систем теплоснабжения”, Новости Теплоснабжения, №12, 2006

5. Федоров С.А. “Дегазация и удаление шлама с помощью сепараторов”, АВОК, №7, 2006

Оцените статью
Adblock detector