Ph воды в системе центрального отопления
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Ph воды в системе центрального отопления

Что нужно знать при выборе радиаторов отопления

Сегодня на рынке отопительных радиаторов между собой активно конкурируют различные отопительные приборы. В борьбе за покупателя важны все характеристики изделий: стоимость, внешний вид, эксплуатационные и технические характеристики.
Необходимо отметить, что не все импортные или отечественные приборы способны выдержать условия работы в сетях центрального отопления в нашей стране. В России расчётная температура теплоносителей в системе, выполненной по однотрубной схеме, равняется 105 градусам, а в многоэтажных зданиях давление может поддерживаться на уровне 10 атм., а иногда может и превышать это значение. Необходимо учесть возможность гидравлических ударов в момент пуска насосного оборудования и плохое качество воды, содержащей много кислорода, различных солей, щёлочь, железо, взвешенные частицы.

Большинство требований, предъявляемых современными радиаторами к теплоносителям, в условиях открытой системы отопления обеспечить невозможно. Однако, даже строгое соблюдение норм, изложенных в документе, регламентирующем параметры воды в системе теплоснабжения в России, не гарантирует соответствие параметров теплоносителя тем параметрам, которые необходимы для обеспечения длительной и эффективной службы отопительных приборов. Например, для алюминиевого радиатора допустимое значение pH составляет 7-8, а документ допускает значение pH от 8,3 до 9,5.

Но ситуация в российском теплоснабжении претерпевает некоторые изменения. Более частым стало применение закрытых расширительных баков, двухтрубной системы, автономных, низкотемпературных, независимых систем отопления. Поэтому на российском рынке востребованы качественные радиаторы различного типа. Просто необходимо применять их в системе с соответствующими параметрами. Обычно все радиаторы делят на группы по материалу, который использовался при их изготовлении – чугунные, алюминиевые, биметаллические и стальные радиаторы отопления.

Чугунные радиаторы являются традиционными для нашей страны отопительными радиаторами. Их главное преимущество заключается в возможности использовать их в открытых системах. Чугунные секционные отопительные радиаторы наименее чувствительны к опорожнению системы. Благодаря повышенному содержанию кремния в поверхностном слое, чугун в необработанном виде не поддаётся коррозии и стоек к воздействию твёрдых частиц. Но гидравлические удары опасны для чугунных радиаторов, так как чугун – довольно хрупкий материал. В наше время на рынке представлены модели, которые способные работать под давлением от девяти до двенадцати атм. и максимальной температурой теплоносителя 110°С.

Чугунные радиаторы отличаются высокой теплопроводностью и тепловой инерционностью. Тепловую инерционность следует отнести к существенным недостаткам при современных системах отопления. Сегодня отопительные приборы всё чаще оснащаются термостатическими вентилями, которые позволяют изменять расход теплоносителя. Чугунный радиатор при закрытии вентиля долго остывает, а после его открытия – долго разогревается.

Стальные радиаторы отличаются низкой тепловой инерционностью и высокой теплоотдачей. Но они весьма чувствительны к содержанию кислорода, растворённого в теплоносителе. Поэтому использовать стальные радиаторы рекомендуют в закрытых сетях отопления. После опорожнения системы усиливается коррозия этих отопительных приборов. Эксплуатационные характеристики стальных радиаторов находятся в зависимости от толщины стенок и конструкции.

Стальные радиаторы бывают трубчатые, секционные и панельные. В секционных стальных радиаторах секции выполняются из листовой стали. Их легко очищать от пыли, но они не выдерживают давление выше шести атмосфер. Трубчатые радиаторы наиболее прочные. Они рассчитаны для работы при давлении 10-15 атм. и способны обеспечить высокий тепловой комфорт. Панельные радиаторы являются относительно недорогими и эффективными отопительными приборами, рассчитанными на давление семь-восемь атмосфер и температуру 110°С. Помимо чувствительности к воздействию кислорода панельные радиаторы подвержены загрязнению. Поэтому установка фильтров будет целесообразным решением. Стальные радиаторы являются самыми дорогими за исключением чугунных радиаторов эксклюзивных серий.

Биметаллические радиаторы имеют алюминиевую наружную поверхность и оребрение, а проводящие каналы выполнены из стали. Такая конструкция позволяет снизить теплоотдачу и увеличить прочность изделия. На рынке представлены модели, которые способны работать при давлении в 35 атм., а допустимое значение pH для них составляет от шести с половиной до девяти с половиной. Наиболее надёжными являются те биметаллические радиаторы, в которых теплоноситель контактирует только со сталью.

И, наконец, алюминиевые радиаторы отопления. Малый вес это одно из достоинств этих радиаторов. Благодаря этому на установку будет уходить минимум времени и сил. Они изготовлены из материала, который сочетает в себе низкую тепловую инерционность с высокой теплопроводностью. Алюминиевые радиаторы способны быстро реагировать на произошедшие изменения потребности помещений в тепле. Существуют модели способные работать при давлении в 20 атм. Довольно жёсткие требования предъявляют алюминиевые радиаторы к теплоносителю. Значение pH для них должно составлять 7-8. Для алюминия опасны твёрдые частицы, способные вызвать абразивный износ радиатора и разрушить его защитный слой. В системе с алюминиевым радиатором устанавливают дополнительные фильтры и грязевики.
В зависимости от технологии производства алюминиевые радиаторы бывают литые под давлением или прессованные (экструзионные). Вторые выдвигают к качеству теплоносителя более высокие требования. Поэтому специалисты не рекомендуют их установку в сетях центрального отопления.

Необходимо обратить внимание на то, что алюминий способен образовывать гальванические пары при контакте с некоторыми металлами, в частности с медью, широко используемой в сантехнических системах. Одни специалисты считают, что в системе отопления с медной разводкой и алюминиевым радиатором не будет происходить ускоренная коррозия, а НИИ сантехники рекомендует использовать чугунные, бронзовые или латунные переходники с целью не допустить контакт меди и алюминия. В алюминиевых радиаторах скапливается водород. Поэтому их необходимо оснащать воздухоотводчиками, из которых следует периодически выпускать газ.
Не стоит забывать и про элегантность – если ваша квартира оформлена в модном стиле хай-тек, можно даже не скрывать радиаторы за шторами – их серебристый цвет великолепно дополнит общий интерьер помещения.

Влияние жесткости воды на систему отопления

Узнайте:

Запомните:

  • Если жесткость воды в диапазоне 5-7 мг-экв/л – жидкость может быть использована в отопительной системе.
  • Слишком мягкая вода имеет малое содержание солей и минералов, но при этом ее кислотность повышается.
  • Низкий ph-воды способствует образованию в жидкости СО2.

При выходе из строя элементов системы отопления причину видят в некачественных труба, недостаточной мощности радиаторов, в перепадах давления теплоносителя. Однако мало кто учитывает влияние жесткости воды на систему отопления, в то время как химический состав теплоносителя оказывает непосредственное влияние на состояние внутренних полостей труб, радиаторов и кранов.

Что делает жесткая вода с трубами

Жесткая вода разрушает отопительную систему изнутри, образуя, сначала накипь, а затем – известковый налет, который приводит всю систему в негодность.

Как определить химический состав воды

В промышленных масштабах, например, на теплоэлектростанциях, жесткость воды определяют методом комплексного химического анализа с использованием специальных реактивов. В системе автономного отопления качество жидкости определяется визуальным методом. Растворенные в воде соли кальция и магния не изменяют цвета жидкости, но при нагреве эти химические элементы образуют видимый осадок. Этот осадок и образует известковый налет на внутренних поверхностях труб, снижая их пропускную способность.

Как проверить жесткость воды в отопительной системе

Проверяется уровень ph лакмусовым индикатором, который продается в аптеках и в хозяйственных магазинах. Также, воду можно проверить в домашних условиях при помощи заморозки, как показано на видео.

Чтобы предотвратить образование минеральных отложений в радиаторах и трубах, перед заливкой жидкости в систему рекомендуется сделать химический анализ воды в лабораторных условиях. При более высоком содержании солей увеличивается риск образования известкового налета (накипи) в системе. Накипь оседает не только в трубопроводе и батареях. Отложения нарастают и в теплообменнике котла, снижая его КПД.

Как подготовить воду для системы отопления

Если показатели жесткости воды выше номинальных значений, то для смягчения жидкость придется пропустить через специальные фильтры-умягчители. В некоторых случаях нужная мягкость воды может быть достигнута с помощью химических реагентов-присадок. Однако их применение чревато повреждениями уплотнительных элементов в системе отопления. Также при регулярном нагреве жидкости с растворенными в ней реагентами в системе происходит химическая реакция, в ходе которой разрушается структура металла трубы или батареи, и система теряет прочность. Но не стоит увлекаться чрезмерным смягчением теплоносителя.

Слишком мягкая вода имеет малое содержание солей и минералов, но при этом ее кислотность повышается. Низкий ph-воды способствует образованию в жидкости углекислого газа СО2.

Кислород при этом «выдергивается» из кристаллической решетки металла, что приводит к возникновению коррозийных каверн на металлических конструкциях системы отопления. Показатели кислотности воды должны находиться на уровне 8.5-9.5.

Воду с оптимальными показателями жесткости и кислотности можно приготовить методом смешивания дистиллированной и водопроводной воды. Хлорированная вода из водопровода в этом случае отстаивается в течение нескольких часов и смешивается в пропорции 1:1 с дистиллированной. На завершающем этапе, перед заливкой в систему, жидкость следует прокипятить. Это удалит лишний кислород, который «разъедает» трубы под воду. При отсутствии возможности прокипятить воду, в жидкость можно ввести гидразин. Он нейтрализует молекулы кислорода и предотвратит коррозию металла.

Как самому проверить воду “на чистоту”. Видео

Фото: purechoice.co.uk, strength123.com

Утеплитель Isoroc является универсальным теплоизоляционным материалом, в основе которого лежат базальтовые горные породы. Важными отличительными чертами этого утеплителя является его негорючесть, а также очень низкий уровень теплопроводности. Назначение утеплителя Данный утеплитель имеет следующее назначение: Создание необходимого микроклимата внутри помещения; Повышение пожаробезопасности того объекта где он используется; Защита от холода а также от посторонних звуков; Снижение…

КПД – это коэффициент полезного действия. Увеличение КПД печи даёт: Изменение поддува (установка в поддувале металлической трубы, направленной в подполье) Использование тепла дымохода (встраивание в дымоход 2 или 3-х труб небольшого диаметра с выходом в одно или два помещения) Дополнительный отбор тепла плиты (установка над плитой специальной металлической вытяжки, которая будет захватывать тепло,…

Русская печь – всегда была символом тепла, уюта и здоровья. Недаром большинство преданий и легенд были связаны именно с этим атрибутом дома. Но вместе с тем еще наши предки хорошо понимали, что дровяная печь требует особенного отношения. А топить ее мусором вообще считалось признаком неуважения, как к хозяевам дома, так и к самому себе. Отопление…

РД 34.37.504-83. Нормы качества подпиточной и сетевой воды тепловых сетей

Наименование документа: РД 34.37.504-83
Тип документа: РД
Статус документа: действующий
Название рус.: Нормы качества подпиточной и сетевой воды тепловых сетей
Краткое содержание: 1 Нормы качества подпиточной воды для различных температур нагрева сетевой воды
2 Нормы качества сетевой воды для открытых и закрытых систем теплоснабжения
3 Требование к водному режиму тепловых сетей
Приложение 1 Пример расчета предельной концентрации кальция при обработке добавочной воды по комбинированной схеме
Приложение 2 Перечень нормативных документов, изданных взамен “Инструкции по эксплуатационному анализу воды и пара на тепловых электростанциях”
Дата актуализации текста: 01.10.2008
Дата введения: 01.07.1984
Дата добавления в базу: 01.02.2009
Дата окончания срока действия: 01.07.2004
Доступно сейчас для просмотра: 100% текста. Полная версия документа.
Опубликован: СПО Союзтехэнерго № 1984
Документ утвержден: Минэнерго СССР от 1983-09-29
Документ разработан:
Поправки к документу: 1. 1989-07-01 ВТИ 1989 г. 2. 1994-07-01 ВТИ, 1994 г. 3. 1997-03-28 СПО ОРГРЭС, 1998 г.

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМ

НОРМЫ КАЧЕСТВА
ПОДПИТОЧНОЙ И СЕТЕВОЙ ВОДЫ
ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

РАЗРАБОТАНО Всесоюзным дважды Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом им. Ф.Э. Дзержинского

ИСПОЛНИТЕЛИ А.А. ПШЕМЕНСКИЙ, С.А. КЛЕВАЙЧУК

УТВЕРЖДЕНО Главным техническим управлением по эксплуатации энергосистем Минэнерго СССР 29.09.83

Главный инженер В.В.НЕЧАЕВ

НОРМЫ КАЧЕСТВА
ПОДПИТОЧНОЙ И СЕТЕВОЙ ВОДЫ
ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Срок действия установлен

с 01.07.84 г.
до 01.07.2004 г.

(Измененная редакция, Изм. № 1, № 2).

(Вступительная часть отменена, Изм. № 3).

1. НОРМЫ КАЧЕСТВА ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ ДЛЯ ОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

1.1. Нормы качества подпиточной воды
для различных температур нагрева сетевой воды1

Тип системы теплоснабжения

Карбонатный индекс* Ик (г-экв/м3)2 при температуре сетевой воды, °С

* Ик – предельное значение произведения общей щелочности и кальциевой жесткости воды, выше которого в водогрейном режиме протекает карбонатное накипеобразование с интенсивностью более 0,1 г/(м2×ч)

** Только для сетевых подогревателей

1 При силикатной обработке подпиточной воды определение предельных концентраций кальция и сульфатов проводится с учетом температуры воды в разверенной трубе (+20 °С) и превышения температуры воды в пристенном слое воды (+20 °С): Тс +20 +20°С и суммарной концентрации сульфатов и кремниевой кислоты.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2. Нормы качества подпиточной воды для водогрейных котлов
с нагревом от 70 до 150 °С и сетевых подогревателей
с нагревом от 70 до 200 °С

Тип системы теплоснабжения

Растворенный кислород, г/м3

Свободная углекислота, г/м3

Взвешенные вещества, г/м3

Масла и нефтепродукты, г/м3

* Верхний предел рН достигается только при глубоком умягчении для предотвращения выпадения углекислого кальция (СаСО3).

(Измененная редакция, Изм. № 1, № 2).

2. НОРМЫ КАЧЕСТВА СЕТЕВОЙ ВОДЫ ДЛЯ ОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

2.1. Нормы качества сетевой воды
для различных температур ее нагрева

Карбонатный индекс Ик (г-экв/м3)2 при температуре сетевой воды, °С

* Для эксплуатируемых систем теплоснабжения, питаемых натрийкатионированной водой, карбонатный индекс не должен превышать 0,5 (мг-экв/дц3)2 для температур нагрева сетевой воды 121-150 °С и не более 1,0 (мг-экв/дц3)2 переход на комбинированную схему водоприготовления.

** Только для сетевых подогревателей

(Измененная редакция, Изм. № 1, № 2).

2.2. Нормы качества сетевой воды для водогрейных котлов
в диапазоне температур от 70 до 150 °С и сетевых
подогревателей 70-200 °С

Тип системы теплоснабжения

Растворенный кислород, г/м3

Свободная углекислота, г/м3

Щелочность по фенолфталеину, г-экв/м3

Взвешенные вещества, г/м3

Масла и тяжелые нефтепродукты,

* По согласованию с санэпидстанцией возможно 0,5 г/м3.

** Верхний предел – при глубоком умягчении воды

Примечание. Для поддержания заданного содержания железа в сетевой воде следует предусмотреть установку для коррекции значения рН в указанных пределах

(Измененная редакция, Изм. № 1, № 2).

3. ТРЕБОВАНИЕ К ВОДНОМУ РЕЖИМУ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

3.1. Допускается разверка температур сетевой воды в отдельных трубах водогрейного котла не более 20 °С.

3.2. Использование для подпитки тепловых сетей продувочной воды паровых котлов или отмывочной воды ионитных фильтров не рекомендуется.

3.3. Присадка гидразина и других токсичных веществ в подпиточную и сетевую воду запрещается.

3.4. Обработка добавочной воды тепловых сетей проводится одним из следующих способов:

– известкованием с последующей коррекцией значения рН;

Н-катионированием в “голодном режиме” регенерации,

Допускается комбинирование указанных способов с Na-катионированием части обработанной воды (см. РД 34.37.506-88).

1 Рекомендуется подщелачивание.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

3.4.1. Выбор схемы обработки добавочной воды должен определяться значением карбонатного индекса при различных вариантах значений общей щелочности и кальциевой жесткости для данной температуры нагрева в теплофикационном оборудовании.

Комбинированные схемы обработки подпиточной воды позволяют учитывать сезонный характер работы теплофикационного оборудования.

Например, для рек Днепр и Северная Двина при нагреве воды до температуры, не превышающей 110-120 °С, возможно применение 100 %-ного подкисления серной кислотой на протяжении значительной части отопительного сезона. При температуре нагрева выше этой температуры необходима дополнительная обработка части подкисленной воды Na-катионированием.

Возможно применение известкования воды с последующими коррекцией значения рН подкислением и Na-катионированием части известкованной воды.

3.4.2. При осуществлении комбинированных схем водообработки и нагреве воды выше 120 °С значение щелочности подпиточной воды целесообразно поддерживать в пределах от 2,0 до 0,4 г-экв/м3 по РД 34.37.506-88.

(Измененная редакция, Изм. № 1, № 2).

3.4.3. Применение Na-катионирования добавочной воды как единственного способа обработки не рекомендуется.

3.5. При коррекционной обработке подпиточной воды открытых систем теплоснабжения силикатами их содержание не должно превышать 50 мг/дм3 в пересчете на SiO2.

Значения рН при этом следует поддерживать в интервале от 8,3 до 9,0. Для закрытых систем теплоснабжения значения рН должны быть в интервале от 8,3 до 9,5. Коррекционную обработку подпиточной воды щелочными реагентами для регулирования рН на указанных уровнях следует проводить в тех случаях, когда после силикатной обработки при налаженной работе ВПУ коррозионная активность не снижается.

(Измененная редакция, Изм. № 1, № 3).

3.6. При давлении воды в водогрейных котлах, меньшем 2,0 МПа и нагреве воды до 150 °С для предотвращения интенсивного накипеобразования целесообразно поддерживать номинальные значения скорости движения воды и максимальное давление воды по условию эксплуатации водогрейных котлов.

Расчет предельной концентрации кальция при максимальной температуре нагрева воды в разверенных трубах водогрейного котла следует производить с учетом температуры пристенного слоя воды.

Например, температура нагрева воды 150 °С, разверка температур воды 20 °С, превышение температуры пристенного слоя воды над ее средней температурой 20 °С. Максимальную расчетную температуру следует принимать равной 190 °С. Произведение растворимости СаS04 для этой температуры 0,4×10-6. Концентрацию сульфатов необходимо принимать с учетом дозы серной кислоты, эквивалентной устраненной части щелочности исходной воды при ее подкислении. При расчете предельной концентрации кальция приближенное значение квадрата коэффициента активности можно принять 0,5 (приложение 1).

При силикатной обработке подпиточной воды предельная концентрация кальция должна определяться с учетом суммарной концентрации не только сульфатов (для предотвращения выпадения СаS04), но и кремниевой кислоты (для предотвращения выпадения CaSiO3) для заданной температуры нагрева сетевой воды с учетом ее превышения в пристенном слоетруб котла на 40 °С.

(Измененная редакция, Изм. № 2, № 3).

3.7. Химическую очистку поверхностей нагрева водогрейных котлов следует производить при наличии отложений, количество которых превышает удельную загрязненность 1 кг/м2, а сетевых подогревателей – при температурном напоре, значение которого регламентируется районными энергетическими управлениями.

3.8. Периодичность химического контроля: содержания кислорода, свободной углекислоты, общей щелочности, щелочности по фенолфталеину, кальциевой или общей жесткости, значения рН в подпиточной и сетевой воде – регламентируется РД 34.37.506-88; содержания железа, взвешенных веществ, масла в сетевой воде – по усмотрению районных энергетических управлений.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

3.9. По окончании отопительного сезона или при остановке водогрейные котлы должны быть законсервированы путем заполнения их деаэрированной очищенной водой по имевшейся схеме ее обработки или консервирующим раствором. натрия со сменой его через 30 суток.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

3.10. В начале отопительного сезона и в послеремонтный период допускается превышение норм в течение 4 недель для закрытых систем теплоснабжения и 2 недель для открытых систем по содержанию соединений железа – до 1,0 мг/дм3, растворенного кислорода – до 30 мкг/дм3 и взвешенных веществ – до 15 мг/дм3.

При открытых системах теплоснабжения по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается отступление от ГОСТ 2874-82 по показателям цветности до 70° и по содержанию железа до 1.2 мг/дм3 на срок до 14 дней в период сезонных включений эксплуатируемых систем теплоснабжения, присоединения новых, а также после их ремонта.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

3.11. Основные показатели качества воды следует определять по методикам, приведенным в справочном приложении 2 “Инструкции по анализу воды, пара и отложений в теплосиловом хозяйстве” (М.: Энергия, 1979). и нормативными документами, издаваемыми взамен указанной инструкции (ОСТ 34-70-953.1-88 – ОСТ 34-70-953.6-88 и другими нормативными документами).

(Измененная редакция, Изм. № 1, № 2).

3.12. Качество подпиточной воды открытых систем теплоснабжения (с непосредственным водоразбором) должно удовлетворять также требованиям ГОСТ 2874-82 к питьевой воде. Подпиточная вода для открытых систем теплоснабжения должна быть подвергнута коагулированию для удаления из нее органических примесей, если цветность пробы воды при ее кипячении в течение 20 мин увеличивается сверх нормы, указанной в ГОСТ 2874-82.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

3.13. Требования к выбору схем водоподготовки и воднохимическому режиму обеспечивающему надежную эксплуатацию оборудования установлены РД 34.37.506-88 “Методические указания по водоподготовке и водно-химическому режиму водогрейного оборудования и тепловых сетей”.

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

Приложение 1

(Измененная редакция, Изм. № 1, № 2).

ПРИМЕР РАСЧЕТА
ПРЕДЕЛЬНОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ КАЛЬЦИЯ
ПРИ ОБРАБОТКЕ ДОБАВОЧНОЙ ВОДЫ ПО КОМБИНИРОВАННОЙ СХЕМЕ

(прямое подкисление серной кислотой
с Na-катионированием части подкисленной воды)

Расчет ведется для водогрейного котла при необходимости повышения подогрева от 120 до 150 °С.

Показатели качества исходной воды (г-экв/м3):

Химические процессы в алюминиевых радиаторах

Хорошо известны сомнения проектировщиков и монтажников относительно приемлемости установки алюминиевых радиаторов в той или иной отопитель-ной системе. В одних случаях они беспроблемно работают долгие годы, в других — постоянно заполняются каким-то газом, корродируют и в результате довольно быстро разрушаются. Из-за чего это происходит? О причинах химических процессов, происходящих в отопительных приборах из алюминия, мы и поговорим в данной статье.

Рис. 1. Водородный показатель дистиллированной воды в зависимости от температуры

Табл. 1. Значения нейтрального pH в чистой воде при различных температура

Рис. 2. Схема электрохимического коррозионного процесса

Табл. 2. Значения электродных потенциалов некоторых элементов

Рис. 3. Схема процесса коррозии при контакте алюминия и меди

Алюминиевые радиаторы очень удобны: они компактны, эстетичны, обладают малой инерционностью и очень высокой теплоотдачей. Теплопроводность изделий из алюминиевых сплавов — 202–236 Вт/(м⋅K). Из металлов, используемых для изготовления радиаторов, выше эта величина только у меди: 382–390 Вт/(м⋅K). У других материалов теплопроводность ниже в разы. При этом алюминий как сырье примерно в два раза дешевле меди.

В то же время с алюминиевыми радиаторами связано множество предрассудков, основанных на незнании потребителем природы химических процессов, происходящих внутри отопительной системы, — существует, например, устойчивое мнение, что с алюминиевыми радиаторами нельзя использовать медные и оцинкованные трубы. Но почему и какому из материалов от этого будет хуже — знают не все. Известно также, что алюминий предъявляет высокие требования к pH теплоносителя. Насколько это серьезно и чем грозит превышение? Попробуем разобраться.

Если не брать в расчет ошибки при расчетах максимального давления, гидроудары и производственный брак, самой распространенной проблемой в алюминиевых радиаторах является т.н. «завоздушивание», в результате которого повышается нагрузка на воздухоотводчик, увеличивается объем подпитки, при неблагоприятном раскладе может лопнуть секция.

На самом деле, выделяющийся газ — это водород H2, продукт взаимодействия алюминия с разнообразными веществами. Происходит данный процесс в трех случаях: реакция алюминия с теплоносителем-водой, реакция алюминия с теплоносителем-гликолем, электрохимическая коррозия алюминия.

Водородный показатель

В первую очередь, возникает вопрос, каким образом алюминий вообще может вступать в реакцию с чем бы то ни было: ведь на воздухе (т.е. сразу после изготовления на заводе) на его поверхности образуется тонкая прочная беспористая оксидная пленка Аl2О3, защищающая металл от дальнейшего окисления и обусловливающая его высокую коррозионную стойкость.

Кроме того, производители дополнительно покрывают внутренние поверхности радиаторов различными составами, препятствующими доступу теплоносителя к алюминию. Поэтому, чтобы «добраться» до металла, надо сперва разрушить оксид.

Самый простой способ — механическое воздействие твердых частиц, которые могут присутствовать в теплоносителе: они вызывают абразивный износ и разрушают защитный слой на внутренней поверхности прибора. Данная проблема легко решается установкой фильтров и грязевиков в нужных местах отопительной системы.

Более интересную ситуацию представляет собой «химическая атака». Она связана с амфотерностью оксида алюминия, т.е. его способностью проявлять как кислотные, так и основные свойства: взаимодействовать как с щелочами, так и с кислотами с образованием солей, хорошо растворимых в воде (это значит, что они не остаются на металле, а поступают в теплоноситель). Пример реакции с кислотой (свойства основного оксида):

Пример реакции с водным раствором щелочи (свойства кислотного оксида):

Взаимодействует оксид алюминия, правда, не со всеми соединениями: так, серная или азотная кислоты разрушения пленки не вызовут.

Важнейшим индикатором наличия в воде растворенных кислот является водородный показатель pH (по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода или pondus hydrogenii — вес водорода) — концентрация ионов водорода H + в растворе, количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов в молях на литр:

Вообще, в химии сочетанием pX принято обозначать величину, равную –lgX, а буква H в данном случае обозначает концентрацию ионов водорода H + . Несколько меньшее распространение получила обратная pH величина — показатель основности раствора pOH, равный отрицательному десятичному логарифму концентрации в растворе ионов OH – : pOH = –lg[OH – ].

В чистой воде при 25 °C величины концентрации ионов водорода H + и гидроксидионов OH – одинаковы и составляют 10 –7 моль/л. Это напрямую следует из определения ионного произведения воды, гласящего, что произведение концентраций ионов водорода Н + и ионов гидроксида OH – в воде или в водных растворах при определенной температуре равно константе Kв. Нормальными условиями принято считать 25 °C, при которых Kв = 10 –14 моль 2 /л 2 . Таким образом, при 25 °C — pH + pOH = 14.

Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксидионов, соответственно, уменьшается. При добавлении основания, наоборот, повышается содержание гидроксидионов, а концентрация ионов водорода падает. При [H + ] > [OH – ] раствор называют кислым, при [OH – ] > [H + ] — щелочным.

Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода пользуются их десятичным логарифмом, взятым с обратным знаком, который и назвали водородным показателем pH.

При более высоких температурах константа диссоциации воды повышается, соответственно увеличивается ионное произведение воды, поэтому нейтральной оказывается pH + , так и OH – ); при понижении температуры, напротив, нейтральный pH возрастает. В табл. 1 и на рис. 1 показаны изменения значения нейтрального pH в чистой воде в зависимости от температуры.

При сильных отклонениях значения pH от нейтрального можно с достаточной степенью уверенности говорить о наличии в воде растворенных кислот или оснований, которые могут вступать в реакцию с оксидом алюминия или с защитным покрытием, нанесенным производителем, разрушая их и обнажая алюминий. Из этого следует также, что применять химические реагенты для контроля жесткости теплоносителя в случае с алюминиевыми радиаторами надо с большой осторожностью. В идеале вода должна быть дистиллированной.

Реакция алюминия с теплоносителем

Если оксид алюминия Al2O3 с классическими окислителями в реакцию не вступает, сам алюминий после контакта с водой преобразуется в гидроксид (тоже, к слову, амфотерное соединение) с выделением водорода:

Если же pH теплоносителя далек он нейтрального, этот же газ будет выделяться в качестве продукта реакции алюминия с щелочами и некоторыми кислотами с образованием растворимых солей:

Если в качестве теплоносителя используется незамерзающая жидкость, то ситуация будет сходная. При взаимодействии водного раствора этиленгликоля, самого распространенного антифриза, с алюминием происходит замещение гидроксильного водорода на металл и выделение свободного водорода Н2.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия — наиболее распространенный вид коррозии металлов. При контакте двух металлов, обладающих разными электродными (электрохимическими) потенциалами и находящихся в электролите, образуется гальванический элемент (рис. 2). Поведение металлов зависит от значения их электродного потенциала. Металл Me, имеющий более отрицательный электродный потенциал (анод), переходит в качестве положительно заряженных ионов Men + в раствор. Избыточные электроны ne – перетекают по внешней цепи в металл, имеющий более высокий электродный потенциал (катод). Катод при этом не разрушается, а электроны из него ассимилируются какими-либо ионами или молекулами раствора (деполяризаторами D), способными к восстановлению на катодных участках. Чем ниже электродный потенциал металла по отношению к стандартному водородному потенциалу, принятому за нулевой уровень, тем легче металл отдает ионы в раствор, тем ниже его коррозионная стойкость. Значения электродного потенциала Е некоторых элементов приведены в табл. 2. Расположение металла выше (хотя обычно говорят «левее») водорода означает, что он способен вытеснить водород из соединений (воды, кислот и пр.).

Теперь рассмотрим конкретный пример: пару «медь–алюминий». Сразу отметим, что для возникновения разности потенциалов требуется непосредственный контакт двух металлов (алюминиевый радиатор и медный фитинг), а не просто наличие их в системе (алюминиевый радиатор, медный теплообменник, металлопластиковые трубы). Во втором случае имеет место разрыв цепи, поэтому электроны никуда перетекать не смогут. Использование диэлектрических вставок — самый надежный способ предотвращения неконтролируемой миграции заряженных частиц.

И еще одно замечание, касающееся направления движения электролита: реакция пойдет лишь в случае, если анод расположен «ниже по течению» относительно катода (медный фитинг на входе в алюминиевый радиатор). Правда, если будут моменты простоя системы без движения теплоносителя, это замечание значения не имеет.

Алюминий обладает большей способностью отдавать электроны по сравнению с медью, что видно из значений их стандартных электродных потенциалов (–1,66 и +0,34 соответственно). Следовательно, в случае замкнутой цепи медь является катодом, а алюминий — анодом (рис. 3). Ионы алюминия Al 3+ из кристаллической решетки переходят в раствор, образуя вместе с гидроксидионами OH – гидроксид алюминия Al(OH)3, а электроны поступают в медь. Оторванные от воды потерявшие электрон ионы водорода H + используют их для объединения в молекулу H2. Коррозия алюминия продолжается, т.к. электроны непрерывно уходят из него, смещая тем самым равновесие в сторону образования ионов. Ход электрохимического процесса определяется разностью потенциалов элемента. Для пары «медь–алюминий» разность потенциалов составляет 2 В. Если взять пару «цинк–алюминий», то разность будет менее значительной — 0,9 В, а, значит, реакция пойдет в два раза медленнее.

Подведем итоги

Если при проектировании и монтаже будут приняты меры по предотвращению описанных выше процессов, алюминиевые радиаторы отлично прослужат десятки лет. Изолирующие диэлектрические вставки и контроль состава теплоносителя позволят заказчику наслаждаться отопительным прибором с множеством положительных характеристик: высокая теплоотдача, пластичность (т.е. устойчивость к гидроударам), небольшой вес, возможность легко изменять мощность путем добавления или удаления секций и пр.

Сравнение радиаторов по типу теплоносителя

Продолжительность эксплуатации и эффективность системы отопления зависит от многих факторов. Один из них — вид используемого теплоносителя, с помощью которого происходит передача тепловой энергии от источников тепла к приборам обогрева.

Особенности выбора теплоносителя

Если для обогрева жилых, производственных и офисных помещений служат централизованные сети, то выбор батарей осуществляют в соответствии с показателями рабочей среды. Для автономных систем частных домов и загородных коттеджей теплоноситель для радиаторов подбирают с учетом его совместимости с отопительными приборами и эффективности функционирования. При этом нужно обращать внимание на следующие параметры рабочей среды, циркулирующей по трубопроводу:

  • уровень вязкости;
  • температуру замерзания;
  • показатели теплоотдачи и теплоемкости;
  • безопасность в применении.

Важным фактором является и активность теплоносителя по отношению к материалу батарей, которая определяется его составом.

Варианты рабочей среды

В водяных системах в качестве рабочей среды может служить вода или антифриз. Они отличаются химическими свойствами, имеют свои преимущества и недостатки. В таблице указаны вязкость, температура замерзания и другие показатели теплоносителей.

Сравнение параметров рабочей среды разных типов

Теплопроводность при 20 °C

Склонность к коррозии

умеренно опасное вещество

Вода и ее свойства

Популярность применения воды в сетях отопления обусловлена техническими параметрами и потребительскими свойствами жидкости. Она доступна, безопасна в использовании и отличается низкой ценой и хорошими показателями теплопроводности и теплоотдачи. При снижении уровня воды в системе ее объем легко восполняется, а устранение протечек не требует особых навыков. Среди недостатков можно выделить:

  • Склонность к появлению накипи. Она образуется на внутренней поверхности приборов отопления из-за растворенных в воде солей и приводит к снижению проходного диаметра. В результате ухудшается циркуляция в сети и уменьшается теплоотдача.
  • Вероятность замерзания. При температуре ниже 0 °C вода переходит в твердое состояние и, расширяясь, способствует повреждению батарей и трубопроводов.

Какой должна быть система отопления, где функции рабочей среды выполняет вода? Во-первых, ее нельзя оставлять заполненной и отключенной от источника тепла. Такая ситуация может возникнуть в частом доме из-за поломки отопительного котла, а в центральной сети — из-за крупной аварии на тепловом распределительном пункте. Кроме того, необходимо обеспечить подготовку воды перед заполнением системы, в процессе которой изменяют химический состав жидкости.

Параметры антифризов

Антифризы — водные растворы различных веществ, которые представлены многообразием вариантов. В них добавляют присадки, помогающие скорректировать физические свойства полученных жидкостей. Самыми востребованными являются антифризы на основе:

  • Этиленгликоля. Для него характерна доступная цена и хорошие теплофизические показатели. Однако этиленгликоль является токсином и относится к третьему классу опасности, поэтому его нельзя применять в бытовой сети отопления.
  • Полипропиленгликоля. Такой раствор безвреден для организма человека и экологически безопасен. Он отличается хорошими теплофизическими свойствами и способствует снижению гидродинамического сопротивления. Рабочая среда на основе полипропиленгликоля обладает меньшей плотностью, благодаря чему тепловая энергия быстрее распространяется по сети.

Применение антифриза благоприятно сказывается на состоянии уплотнителей и прокладок, продлевая срок их службы. Поскольку температура замерзания в среднем составляет -65 °C, то его можно использовать в частном доме с периодическим проживанием или при отсутствии блока аварийного питания, если источником тепла является электрический котел. Однако при заливке антифриза в сеть требуется постоянный контроль его кислотности. Превышение уровня pH, рекомендованного для радиаторов, может привести к появлению коррозии.

Необходимо обеспечить и герметичность сетей, исключив вероятность утечки антифриза. Этого можно достичь, используя межсекционные прокладки и уплотнители из силикона и паронита.

Воду можно выбрать для тех сетей обогрева, которые функционируют непрерывно в течение отопительного сезона. Ее слив из системы на время отсутствия владельцев загородной недвижимости приводит к ускорению коррозионных процессов.

Совместимость радиаторов и теплоносителей

Батареи отопления современного образца могут использоваться в сетях отопления, где функции теплоносителя может выполнять как вода, так и антифриз. Однако выбирая рабочую среду, нужно учитывать некоторые особенности, которые определяются материалом изготовления радиаторов.

Стальные

Стальные приборы отопления чувствительны к составу теплоносителя и к содержанию растворенного в нем кислорода. Чтобы уменьшить вероятность возникновения коррозионных процессов, необходимо на батареях устанавливать воздухоотводчики для стравливания воздуха. Причиной появления ржавчины в стальных радиаторах может служить и пониженная кислотность рабочей среды. Поэтому для заливки в систему обогрева с такими радиаторами нужно использовать антифриз с присадками или вода с уровнем pH не менее 7. В этом случае с течением времени на внутренней поверхности металла образуется плотный защитный слой, замедляющий появление коррозии.

Алюминиевые

Алюминиевые радиаторы также чувствительны к составу рабочей среды. Если ее функции выполняет вода, то в системе со временем скапливается кислород и повышается риск появления коррозии. Установка специального клапана или крана Маевского позволяет своевременно удалять излишки воздуха из сети и предохраняет батареи от повреждения.

При использовании антифриза нужно учитывать его вязкость, которая выше, чем у воды. Она способствует увеличению нагрузки на циркуляционный насос и повышению максимального рабочего давления в сети. Чтобы избежать повреждения батарей из-за гидравлических ударов и обеспечить бесперебойное функционирование оборудования, нужно контролировать давление в системе. Оно не должно превышать уровень, допустимый для радиаторов из алюминия и указанный в паспорте изделий.

Чугунные

Благодаря толщине металла чугунные батареи не склонны к появлению ржавчины и не требовательны к составу теплоносителя. Риск образования коррозии может возникнуть только при значительном превышении допустимого уровня pH, который рекомендуется производителем и обычно составляет 7-8. Кроме того, радиаторы из чугуна отличаются высокой тепловой инерцией и долго не остывают, поэтому для них можно использовать любые теплоносители.

Однако выбор рабочей среды ограничивается из-за габаритных размеров приборов отопления. Объем секции чугунной батареи составляет до 1,5 л и применять антифриз в качестве теплоносителя невыгодно с экономической точки зрения. Радиаторы часто устанавливают в квартирах многоэтажных домов и сколько они прослужат, зависит от качества подготовки воды для центральных сетей отопления.

Биметаллические

Биметаллические отопительные приборы — универсальное оборудование. Они способны выдерживать высокое рабочее давление и устойчивы к появлению коррозии. Благодаря отсутствию ярко выраженной зависимости срока эксплуатации от состава теплоносителя биметаллические радиаторы можно использовать и с антифризом, и с водой. Главное, чтобы уровень pH теплоносителя оставался в пределах 6,5-9,5. Для заполнения биметаллических приборов отопления потребуется больше антифриза, чем для алюминиевых моделей, но меньше, чем для батарей из чугуна.

Компания Lammin предлагает алюминиевые и биметаллические радиаторы собственного производства, представленные сериями Premium и Eco. Они соответствуют требованиям ГОСТ Р 31311-2005 и рассчитаны на продолжительный срок эксплуатации. Устойчивость к появлению коррозии и низкая чувствительность к качеству теплоносителя достигается благодаря технологии изготовления.

Конструкция биметаллических радиаторов исключает контакт алюминия с рабочей средой. Защитные свойства алюминиевых батарей обусловлены использованием сплава с оптимальным соотношением меди, железа, кремния, цинка и магния. Внутренняя поверхность приборов отопления покрыта цирконием, который образует плотный слой и препятствует оседанию частиц, содержащихся в воде.

Читать еще:  Электрокотлы для отопления квартиры 220в экономный
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector