Правильная подготовка воды для системы отопления очень важна для владельцев частных домов, ведь отсутствие должного внимания к выбору теплоносителя может неблагоприятно сказаться на состоянии всех элементов отопительной системы.

  • разрушением стенок труб и котла из-за реакции с химически активными веществами;
  • коррозией материала и образованием накипи;
  • выходом из строя радиаторов и теплообменников;
  • ухудшением проходимости теплоносителя и снижением скорости воды в отдельных элементах системы;
  • снижением показателя теплоотдачи до 20-25%;
  • перерасходом топлива и пр.

Для сетей отопления требуется особенная вода, прошедшая все стадии очистки и обработки. Предварительная водоподготовка для системы отопления позволит избежать преждевременного ремонта котельной, замены радиаторов и котла.

Какую воду можно заливать в систему отопления?

Определить химический состав и пригодность выбранного вами теплоносителя можно путем проведения специализированных тестов. Данные услуги предоставляют сертифицированные лаборатории, гарантируя высокую точность и достоверность данных.

В домашних условиях подготовка воды для системы отопления может осуществляться при помощи набора для экспресс-анализа воды.
Он определяет показатели ph и жесткости, а также выявляет наличие узкого ряда компонентов: железо, марганец, сульфиды, фториды, нитриты и нитраты, аммоний, хлор.

Определив концентрацию реагентов в составе теплоносителя необходимо привести их значение к определенному уровню:

  1. Наличие растворенного кислорода около 0,05 мг/куб.м. либо его полное отсутствие.
  2. PH или степень кислотности в пределах 8.0 — 9.5
  3. Содержание железа не более 0,5-1 мг/л
  4. Показатель жесткости около 7-9 мг экв/л

Концентрацию всех веществ необходимо проверять как минимум один раз в полгода.

Болезнетворные микроорганизмы, содержащиеся в воде, могут значительно ухудшить качество теплоносителя и образовать на стенках системы слизистую пленку, мешающую работе системы.

Не следует забывать о некоторых свойствах воды: полностью обессоленная мягкая вода с повышенной кислотностью является идеальной средой для образования коррозии за счет присутствия кислорода и диоксида углерода.
Но их минимальное содержание в составе воды вызывает лишь незначительные процессы электрохимической коррозии.

Увеличение температуры воды в трубах отопления приводит к изменению уровня кислотности.

Примеси солей, содержащиеся в неочищенной воде, являются источником образования накипи. В то же время они понижают уровень кислотности и являются «естественным» средством, предотвращающим коррозию металла.
Их полное удаление нежелательно при очистке воды.

Способы подготовки воды для отопительных систем


Часть недостатков при подготовке воды для системы отопления устраняется путем предварительной термической обработки и фильтрации.

В остальных случаях теплоноситель разбавляется специальными присадками и реагентами, придавая ему необходимые свойства.

Какими методами можно воспользоваться при подготовке воды перед заполнением системы отопления?

  1. Изменение состава воды путем добавления реагентов, то есть химически активных веществ.
  2. Каталитическое окисления для выведения излишков железа в осадок.
  3. Применение механических фильтров различных размеров и конструкций.
  4. Смягчение воды посредством обработки электромагнитными волнами.
  5. Термическая обработка: кипячение, замораживание или дистилляция.
  6. Отстаивание воды в течение определенного промежутка времени.
  7. Деаэрация воды в целях выведения кислорода и углекислого газа и пр.

Предварительная фильтрация воды поможет удалить не нужные механические загрязнения и взвешенные частицы (камни, песок, мелкая глина и грязь и пр.).

Для очистки воды с незначительными загрязнениями применяются фильтры с промывными или сменными типами картриджей.
Сильно загрязненную воду пропускают через фильтры с двойным слоем кварцевого песка, активированного угля, керамзита или антрацита.

Длительное кипячение способствует выведению оксида углерода и значительному смягчению воды, но все-таки не позволяет полностью вывести из нее карбонат кальция.

Почему необходимо смягчать воду?

Заполнение системы отопления водой, не прошедшей процесс очистки, значительно повышает риск преждевременного износа и выхода из строя некоторых элементов отопительной системы.

Умягчение воды заключается в снижении показателя содержании ионов магния и кальция. Добиться необходимого результата можно несколькими способами.

Использование специальных фильтров на основе ряда компонентов: гашеной извести, гидроксида натрия и кальцинированной соды. Данные вещества тесно связывают растворенные в воде ионы магния и кальция, предотвращая их дальнейшее попадание в очищенный теплоноситель.

Не менее действенным приспособлением являются фильтры на основе мелкозернистой ионообменной смолы. Действие данной системы заключается в замене ионов магния и кальция на ионы натрия.

Под воздействием магнитных смягчителей воды ионы магния и калия утрачивают свою способность выпадать в виде твердого осадка и преобразуются в рыхлый шлам, который необходимо вывести из состава воды.

Давайте посмотрим, что нам сообщает о поведении алюминия в системах отопления, к примеру, Германское Инженерное Общество (VDI - VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE):

Меры по предотвращению повреждения водяных систем отопления
VDI 2035
Часть 2
7.4 Алюминий и алюминиевые сплавы

Благодаря хорошей теплопроводности и низкой плотности, алюминий и алюминиевые сплавы могут использоваться для радиаторов и теплообменниках.

Коррозия алюминиевых материалов в основном предопределяется рН теплоносителя. В воде на алюминии образуются пленки оксидов алюминия, которые в диапазоне значения рН от 6,5 до 8,5 теплоносителя достаточно стабильны и защищают металл от коррозии. Однако этот защитный слой может быть разрушен повышенными кислотностью или щелочностью теплоносителя. Если защитные слои нарушены или уничтожены, т.н. равномерная коррозия алюминия происходит беспрепятственно.

Одновременно с окислительной коррозией в установках водяного отопления с алюминиевыми деталями при pH свыше 8,5 происходит образование водорода.

Даже при полном отсутствии кислорода при значениях рН выше 8,5 при высвобождении водорода образуется алюминат (соль алюминиевой кислоты) Al (OH)4. Поскольку алюминат растворим, никаких защитных плёнок не образуется. В результате при рН теплоносителя выше 8,5 коррозия алюминия происходит без ограничения.

По этой причине деградация алюминия может происходить не только в случае наличия кислорода, но и при его отсутствии в теплоносителе. При использовании алюминиевых деталей в системах водяного отопления при нестабильном составе теплоносителя, или при его подпитке свежей водой рассчитывать на безаварийную эксплуатации можно только при соблюдении указанных ограничений по величине pH теплоносителя.

Примечание: в воде, которая содержит ионы натрия или гидрокарбонатов, при очень высоких температурах и значениях рН более 8,5 возникает выделение СО2.

В отличие от чистого алюминия, некоторые алюминиевые сплавы могут, в соответствии со спецификациями завода-изготовителя, выдерживать значения рН и выше 8,5 (например, для сплава AlSi10Mg, рН ≤ 9,0) без признаков коррозионного разрушения.

Примечание: При попадании в теплоноситель кислорода может начаться образование гидроксида алюминия, который выпадает в осадок.


Источников сведений о взаимодействии алюминия в системах отопления много - это лишь один из них, причем никакого разногласия между источниками не наблюдается.

Таким образом, ответы на поставленные вопросы очевидны: при наличии в теплоносителе кислорода или без оного, но при pH>8,5 алюминий разрушается, а также в его, алюминия, присутствии обильно выделяется водород , а в некоторых случаях (высокая температура) и углекислый газ. Вне зависимости от материала трубопроводов!

Следует помнить, что тепловики очень любят для своих целей поднимать pH теплоносителя до значений 10-11: они, теплоснабженцы, беспокоятся о ресурсе своих дорогостоящих установок из черных металлов. Поэтому риски деградации алюминиевых приборов в системах центрального отопления их-за высокого pH сетевой воды велики. Как часто владельцы квартир проверяют pH теплоносителя? Можно ознакомиться с мнением по этому вопросу гуру в области теплоснабжения и отопительных приборов В.И. Сасина .


Очевидно, что pH теплоносителя <8,5 можно обеспечить в собственной закрытой системе отопления, и использовать в такой системе алюминиевые приборы без опаски. Но и тут подстерегает следующая опасность: поскольку в России случаются холодные зимы, существует тенденция заполнения закрытой системы антифризом. А антифризы бывают самыми разными в части pH: от 7,4 до 12. Поэтому придется внимательно выбирать антифриз и контролировать параметры теплоносителя так, чтобы одновременно сберечь и алюминиевый прибор, и стальные детали. Об этом можно почитать, к примеру, .

Справедливости ради следует заметить, что производители алюминиевых отопительных приборов предпринимают меры по защите от коррозии экспериментируя со сплавами и путем разделения теплоносителя и металла при помощи различных покрытий. Наверняка это допустимое направление совершенствования продукта. Но такой алюминиевый прибор с точки зрения физико-химических процессов эксплуатационного взаимодействия с теплоносителем уже не следует рассматривать как алюминиевый, поскольку прямой контакт с металлом отсутствует. Вопрос только в долговечности таких защитных покрытий.

С учетом сказанного представляется, что использование алюминиевых приборов (и иных деталей) в системах отопления требует повышенной осмотрительности *.

* За исключением современных алюминиевых отопительных приборов, где антикоррозионная защита обеспечивает длительную надежную изоляцию металла от теплоносителя.



А как же быть с биметаллическими отопительными приборам «алюминий-медь»? Любой, кто знаком с их конструкцией знает, что из алюминия выполнено только оребрение, а теплоноситель контактирует только с медными трубными элементами таких отопительных приборов. Собственно, именно этому — отсутствию прямого контакта теплоносителя с алюминием и обязаны такие приборы своим появлением. СП 40-108-2004 (пп 9.7) впрямую рекомендует применение таких отопительных приборов с медными трубопроводными системами 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.

Водно-химический режим тепловых сетей должен обеспечить их эксплуатацию без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией сетевого оборудования, а также образованием отложений и шлама в оборудовании и трубопроводах тепловых сетей.

Для выполнения этих условий показатели качества сетевой воды во всех точках системы не должны превышать значений, указанных в таблице Е.1 .

Таблица Е.1 - Нормы качества сетевой воды

Наименование показателя

Значение рН для систем теплоснабжения:

открытых

закрытых

открытых

закрытых

Количество взвешенных веществ, мг/дм, не более

открытых

закрытых

* По согласованию с уполномоченными органами исполнительной власти (Роспотребнадзор) допускается 0,5 мг/дм.

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

При открытых системах теплоснабжения по согласованию с санитарными органами допускается отступление от действующих норм для питьевой воды по показателям цветности до 70° и содержанию железа до 1,2 мг/дмна срок до 14 суток в период сезонных включений эксплуатируемых систем теплоснабжения, присоединения новых, а также после их ремонта.

Качество подпиточной воды по содержанию свободной углекислоты, значению рН, количеству взвешенных веществ и содержанию нефтепродуктов не должно превышать значений, указанных в таблице Е.1. Содержание растворенного кислорода в подпиточной должно быть не более 50 мкг/дм.

Качество подпиточной и сетевой воды открытых систем теплоснабжения и качество воды горячего водоснабжения в закрытых системах теплоснабжения должно удовлетворять требованиям к питьевой воде в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074 и СанПиН 2.1.4.2496.

Использование в закрытых системах теплоснабжения технической воды допускается при наличии термической деаэрации с температурой не менее 100 °С (деаэраторы атмосферного давления). Для открытых систем теплоснабжения согласно СанПиН 2.1.4.2469 деаэрация должна также производиться при температуре не менее 100 °С.

Непосредственная добавка гидразина и других токсичных веществ в систему теплоснабжения не допускается.

Другие реагенты (серная кислота, едкий натр, силикат натрия и др.), используемые для обработки сетевой и подпиточной воды закрытых и открытых систем теплоснабжения, должны отвечать соответствующим требованиям.

При использовании для подготовки подпиточной воды теплосети технологий, связанных с изменением ее ионного состава (натрий- и водород - катионирование, мембранная обработка и др.), для оценки накипеобразующих свойств обработанной воды используется показатель - карбонатный индекс - предельное значение произведения общей щелочности и кальциевой жесткости воды (мг-экв/дм), выше которого протекает карбонатное накипеобразование с интенсивностью более 0,1 г/(м·ч).

В соответствии с данным определением предельное (нормативное) значение карбонатного индекса сетевой воды равно

, (Е.1)

где и- соответственно предельно допустимые значения кальциевой жесткости и общей щелочности сетевой воды, мг-экв/дм.

Нормативные значения при нагреве сетевой воды в сетевых подогревателях приведены в таблице Е.2, а при нагреве ее в водогрейных водотрубных котлах - в таблице Е.3 .

Таблица Е.2 - Нормативные значения при нагреве сетевой воды в сетевых подогревателях в зависимости от рН воды

(мг-экв/дм)при значениях рН

не выше 8,5

Таблица Е.3 - Нормативные значения при нагреве сетевой воды в водогрейных водотрубных котлах в зависимости от рН воды

Температура нагрева сетевой воды, °С

(мг-экв/дм)при значениях рН

не выше 8,5

* При рН сетевой воды выше 10,0 величина не должна превышать 0,1 (мг-экв/дм).

Для закрытых систем теплоснабжения с разрешения энергосистемы верхний предел значения рН сетевой и подпиточной вод допускается не более 10,5 .

Значение подпиточной воды для открытых систем теплоснабжения должно быть таким же, как нормативное значениедля сетевой воды.

Значение подпиточной воды для закрытых систем теплоснабжения должно быть таким, чтобы обеспечить нормативное значениесетевой воды с учетом присосов водопроводной воды в сетевую.

Карбонатный индекс подпиточной воды равен

, (Е.2)

где - допустимая кальциевая жесткость подпиточной воды, мг-экв/дм;

Щелочность подпиточной воды, зависящая от технологии подготовки подпиточной воды, мг-экв/дм.

Значение рассчитывается следующим образом.

При известных значениях щелочности подпиточной и водопроводной воды щелочность сетевой составит

где , равная и- щелочность водопроводной и сетевой воды, мг-экв/дм;

Доля реальных присосов водопроводной воды (%) по отношению к расходу подпиточной воды

где ,и- общая жесткость соответственно сетевой, подпиточной и водопроводной воды, мг-экв/дм.

При отсутствии эксплуатационных данных по значению присосов водопроводной воды долю присосов рекомендуется принимать равной 10% при использовании водо-водяных кожухотрубных подогревателей и 1% при использовании пластинчатых подогревателей согласно .

При таком значении допустимая кальциевая жесткость сетевой водысоставит

, (Е.5)

где - карбонатный индекс сетевой воды по таблице Е.2 или Е.3.

Допустимая кальциевая жесткость подпиточной воды не должна превышать значения, рассчитанного по формуле (Е.6):

где - кальциевая жесткость водопроводной воды, мг-экв/дм.

Организация, эксплуатирующая тепловые сети, должна организовать постоянный контроль за качеством сетевой воды в обратных трубопроводах и выявлять абонентов, ухудшающих ее качество.

Допускается замена технологий обработки подпиточной воды системы теплоснабжения, связанных с изменением ее ионного состава, другими эффективными способами при условии надежного обеспечения работы системы без повреждения ее элементов вследствие отложений накипи, шлама и при отсутствии интенсификации процессов коррозии.

Разрешается применение ингибиторов накипеобразования и коррозии, соответствующих условиям эксплуатации оборудования. Тип и доза применяемых ингибиторов для каждого конкретного случая определяются специализированными организациями, разрабатывающими технологию их применения в соответствии с . Необходимость индивидуального подхода при выборе типа и дозы ингибиторов обусловлено влиянием значительного числа факторов на эффективность их применения, в первую очередь концентрации и типа органических соединений в сетевой воде.

Поставка ингибиторов коррозии и накипеобразования должна проводиться в соответствии с Техническими условиями и иметь разрешительные документы на их применение в соответствующих условиях.

Для предотвращения накипеобразования и коррозии в тепловых сетях используются также магнитные, ультразвуковые, электрохимические и другие физические методы воздействия на подпиточную и сетевую воды.

Оптимальные условия применения этих технологий определяются организациями, осуществляющими поставку соответствующего оборудования.

Использование ингибиторов накипеобразования и коррозии, а также физических технологий обработки воды позволяет эксплуатировать тепловые сети при значениях карбонатного индекса, значительно (в несколько раз) превышающих приведенные в таблицах Е.2 и Е.3, снизить коррозионные процессы, сократить затраты на подготовку подпиточной воды, обеспечить работу тепловой сети без образования минерализованных сточных вод.