Как работают фильтры для очистки воды в котельной

Обновлено: 17.05.2024

Котельное оборудование современного образца — вещь сложная и отличающаяся большой функциональностью. Однако одновременно с этим она весьма чувствительна к различным негативным факторам. Только зная всё о водоподготовке для котельных, можно будет избежать отрицательных последствий и оптимизировать работу систем.

Особенности

Главнейшая цель водоподготовки для котельных — предотвращение образования различных отложений на основных рабочих частях оборудования. От того, насколько добросовестно выполнена подготовка к отопительному сезону, зависит возможность снабдить теплом, горячей водой и паром всех потребителей. И не просто снабдить, а сделать это экономически эффективно, с минимальными затратами ресурсов и человеческого труда. Водоподготовка — это подача жидкости на контур начального умягчения и далее внутрь котельных станций. Очистка от вредных веществ производится многоступенчато.

Вода готовится определённым образом и для судовых, и для водогрейных котлов. Основное назначение оборудования водоподготовки — смягчение жёсткой воды. При этом из неё удаляется значительное количество загрязняющих частиц. Высокая жёсткость обусловлена в большинстве случаев именно значительной концентрацией солей и грубых механических примесей.

Однако решение проблемы требует порой и других мероприятий.

Способы водоподготовки

Химводоподготовка паровых котлов и установок — не единственный вариант. Гораздо чаще прибегают к методу осаждения. Суть в том, что взвешенные твёрдые частицы осаждаются на фильтрующих поверхностях и внутри них. Иногда эти методы сочетаются, и в воду для более эффективного осаждения добавляют особые реагенты. Подобное решение отлично помогает устранить не только взвеси, но и коллоидные компоненты жидкости.

Довольно широко применяется обратный осмос. Его производят с помощью особой мембраны. Такое решение обеспечивает отличную фильтрацию практически любых органических примесей. Мембрана также стабильно задерживает бактериальные и вирусные загрязнения. Но проблема в том, что при обратном осмосе очистка воды чрезмерно интенсивна, и она будет обеднена полезными веществами.

Альтернативное решение — водоподготовка за счёт ионного обмена.

Главным составным элементом тут послужит особая смола, помещаемая в картридж. Ионы натрия, входящие в состав смолы, как раз и выполняют очищающий обмен. Метод работает эффективно, но потребуется систематическая замена картриджей. Что касается химической водоподготовки в собственном смысле слова, то она подразумевает применение окислителей, прежде всего кислорода, озона и некоторых других веществ. Наиболее интенсивную дезинфекцию производит хлор, однако его применение всегда представляет определённую опасность.

Из восстановителей рекомендовано использование перманганата калия. А вот перекись водорода применяют в ограниченных дозировках. По окислительной активности бесспорно лидирует озон. Он также экологичен и безопасен. Однако это вещество весьма дорого и потому применяется ограниченно.

Также может применяться очистка без использования реагентов за счёт ультразвука, магнитных полей. В таком случае очистка не приводит к появлению новых веществ. Безреагентная водоподготовка находит широкое применение в частном секторе. Причина очень проста — освобождается много места от хранения различных реагентов, и отпадает необходимость их закупать.

Разумеется, подобные методы находят применение и в коммерческом сегменте.

Оборудование

В частных котельных обычно применяют загрузочные фильтры баллонного типа. Они действуют за счёт механической очистки протекающей воды. Часть модификаций такого оборудования способна удалять железо. Чаще всего подобные устройства недороги, что делает их привлекательными для самых разных потребителей. Что касается мембранных умягчителей, то разница между ними обусловлена прежде всего величиной и толщиной рабочей части.

Широко распространены мембраны от 2 до 100 микрон. Все сколько-нибудь современные модификации оснащаются автоматическими компонентами. Поэтому управлять приборами водоподготовки сейчас удобно, как никогда ранее. Кроме того, автоматика существенно поднимает эффективность использования всех узлов. Там, где она есть, меньше вероятность образования накипи.

Большую роль в котельных системы водоснабжения играют ультрафиолетовые приборы водоподготовки. Такие устройства эффективно подавляют вредоносные бактерии. Также отмечается высокая эффективность ультрафиолета в борьбе с солями тяжёлых металлов. В контурах низкого давления находят применение бактерицидные лампы на ртутной основе. Эта техника гарантирует высокий КПД и может использоваться достаточно долго.

Схема мероприятий

Основные требования к работе водоподготовительной системы приводятся в СНиП II-35-76 и в его более свежей редакции — СП 89.13330.2012. Отклоняться от этих актов не рекомендуется, потому что они имеют силу закона. Главные факторы, влияющие на ход работы:

качество изначально поступающей воды;
особенности оборудования и магистралей, использующих эту воду;
суммарная производительность установки;
достижение оптимальных качеств теплоносителя;
экономическая эффективность, экологическая безопасность отдельных мероприятий;
рекомендации изготовителей котельного оборудования.

Подавляющее большинство котельных снабжается из водопровода различным количеством хлорированной воды. В этом случае обязательно требуется удалять избыток хлора, потому что он может крайне негативно сказаться на состоянии устройств обратного осмоса. При питании котельных систем грунтовыми водами приходится бороться с высокими концентрациями железа. Вне зависимости от того, каков источник водоснабжения, должны быть предусмотрены меры по защите от взвесей и органических примесей.

Водоподготовка отличается в зависимости от того, используются ли паровые или водогрейные котлы. Учитывают и особенности конкретных моделей оборудования. В контурах закрытого типа принимают все меры, чтобы состав воды не изменялся. Её заполняют жидкостью, прошедшей необходимую обработку один раз, и в дальнейшем подпитка не требуется (кроме экстренных случаев). Все мероприятия по водоподготовке и возможности для такой работы отражаются в журнале по подготовке котельных к зиме и в необходимых служебных отчётах.

Если температура теплоносителя менее 100 градусов, можно ограничивать только уровень жёсткости, и игнорировать остальные параметры. При прогреве выше точки кипения обычно применяют умягчённую либо прошедшую деминерализацию воду. В бытовых условиях обычно руководствуются нормативами питьевого водоснабжения и указаниями производителя. В котельных с котлами мощностью не более 1 МВт предусматривается наличие оборудования, систематически подпитывающего контур. Оно должно устранять растворённый кислород и исправлять кислотно-щелочной баланс.

Котлы промышленного класса обязательно должны иметь беспрерывную подпитку водой. Она подвергается глубокому умягчению. Корректировка кислотно-щелочного баланса и очистка от кислорода строго обязательны. Бороться со взвешенными примесями помогают простые механические фильтры. Они не могут пропускать частицы крупнее 100 мкм, в противном случае никакой пользы от такого оборудования нет.

В самых трудных случаях применяется трёхступенчатая фильтрация. Подбор подходящей методики проводится на основе тщательного лабораторного анализа воды. Только по рекомендациям химиков можно правильно подобрать фильтрационные материалы и оптимальную конфигурацию техники для каждого этапа. Многоступенчатая методика трудна, она требует обособленной регенерации и промывки по каждому из трёх видов загрузки.

Работоспособность каталитических фильтров обычно повышают за счёт перманганата калия, однако закупка его в больших количествах, как и сброс отхода в канализацию, допустимы только по особому разрешению.

Облегчить работу помогает переход на комплексную очистку теплоносителя. Подбирать соответствующие системы можно по 4 главным параметрам, для определения которых разработан экспресс-тест. Обычно мощность очистной системы составляет не более 1,5 куб. м. воды за час (потому что именно такова обычная интенсивность подпитки). Водогрейные котлы мощностью 0,5-1 МВт защищают преимущественно путём внутрикотловой обработки жидкости. В таком случае применяются сразу несколько дозирующих станций, которые помогут правильно подготовить растворы и проконтролировать их применение.

О том, какой бывает водоподготовка для котельных, смотрите в следующем видео.

Для нормальной работы газового котла нужна мягкая вода, поступление которой обеспечивается путём установки специальных фильтров. На сегодняшний день существует 3 разновидности приборов: электромагнитные, картриджевые и полифосфатные.

Зачем использовать фильтры для газового котла отопления

Основное назначение фильтра для очистки воды, поступающей в газовый котёл в доме - это бесперебойное поступление в прибор очищенной от примесей воды, которая не будет оставлять накипи.

В процессе пропускания воды через устройство происходит её очищение от солей.

Если не использовать прибор, то снизиться пропускная способность водяных узлов, сломаться автоматический клапан при наличии на устройстве, а также со временем станет увеличиваться расход газа и электроэнергии.

Разновидности

Чтобы снизить риск поломки котла, усилить точность измерительных приборов и обеспечить долгий срок службы техники, важно разобраться в основных видах устройств и предпочесть подходящий.

Полифосфатные

Полифосфатные установки считаются бюджетным вариантом предварительной очистки и умягчения воды, поступающей в котёл.

Принцип работы такого прибора состоит в пропускании жидкости через колбу, наполненную специальными кристаллами. Они обеспечивают формирование на внутренних стенках котла защитной плёнки, а также замедляют образование накипи.

Фото 1. Полифосфатный фильтр для газового котла, наполненный специальными кристаллами. Они замедляют образование накипи.

Устройства имеют простую конструкцию:

Жидкость через крышку поступает в колбу с наполнителем, где пропускается через полифосфатные кристаллы. Далее, она через слив идёт в бак газового котла.

Любой прибор такого плана требует периодической замены наполнителя – кристаллов натриевой соли. Собственно говоря, только в этом и состоит сложность их обслуживания. Срок эксплуатации такой очистительной установки в среднем составляет до полутора лет.

Электромагнитные или магнитные для умягчения жесткой воды

Электромагнитные приспособления стоят дорого, но цена полностью себя оправдывает: установка служит долгое время и позволяет получать на выходе идеально чистую воду.

Принцип работы состоит в том, что, когда жидкость проходит через колбу, соли в ней распадаются. Таким образом, на стенках котла накипь не осядет. Вместо этого, мельчайшими частицами соли будет забиваться сам фильтр, который периодически промывают.

Фото 2. Три магнитных фильтра для котла отопительной системы, накипь в них распадается на мельчайшие частицы.

Ещё одной характеристикой будет то, что под воздействием электромагнитного излучения не только то, что накипь распадается на мелкие частицы, но ещё и образуется тончайшая плёнка, которая покрывает теплообменник котла. Благодаря этому он остаётся защищённым и долгое время не подвергается коррозии.

Не следует забывать и о том, что электромагнитные и магнитные приборы — это разные установки. В основе и того, и другого лежит магнит.

Внимание! Электромагнитные устройства мощнее, так как предполагают подключение к электрической сети. Идеально подходят для газовых котлов, так как прекрасно смягчают воду любой температуры. Магнитные установки менее сильные и для газовых котлов использовать их не рекомендуется, если жёсткость воды слишком высока.

Магнитные приборы состоят из металлического корпуса, внутри которого расположено большое количество сильных магнитов. Электромагнитные устройства дополнительно снабжены электрическим приводом, работа которого позволяет многократно усиливать действие магнитов.

Снижение жесткости воды производится несколькими методами:

Термическая обработка – нагревание жидкости до 80° и выше. При этом осаждаются ионы кальция, магния и железа в виде нерастворимых солей. Этот процесс и происходит внутри отопительного оборудования.

Химическая обработка воды с помощью соды, негашеной и гашеной извести, фосфатов натрия. В результате происходит образование малорастворимых соединений, которые выпадают в осадок и удаляются. Известкование и известково-содовый метод применяются в промышленности. Преимуществом фосфатов является то, что они образуют менее растворимые соли.

Ионообменный метод. Его сущность заключается в том, что между сорбентом и водой происходит процесс замещения ионов. На практике в качестве материала для картриджей фильтров используется ионообменная смола.

Очистка через систему обратного осмоса. Сущность метода заключается в том, что вода пропускается под давлением через полупроницаемую мембрану. Это наиболее глубокий способ фильтрования, позволяющий удалять частицы размером до 0,0001 мкм. К его недостаткам относится очень низкая производительность систем обратного осмоса (порядка 0,14 л/мин), поэтому они не подходят для установки перед котлом.

При напряженности магнитного поля 12104 А/м 80-85% таких частиц имеют размер менее 0,5 мкм. Их совокупность представляет собой устойчивую агрегативную смесь. При более низком значении напряженности магнитного поля количество тонкодисперсных центров кристаллизации резко уменьшается, а противонакипный эффект обработки снижается.

Магнитные устройства
Магнитные фильтры используются в качестве дополнительного устройства в системе отопления. Помимо увеличения количества центров кристаллизации в толще воды они способствуют устранению оксидов железа, металлических сколов и стружки.

Магнитные активаторы изготавливаются в нескольких исполнениях:

с резьбовым разъемным и неразъемным типом присоединения для труб диаметром Ду10-32 мм;
фланцевые (Ду32-300 мм);
в виде встроенного элемента в многоступенчатые фильтры.

Основным компонентом таких устройств является система из высокоэнергетических магнитов (напряженность магнитного поля 14104 А/м и выше). При прохождении воды внутри нее ускоряется процесс кристаллизации солей жесткости, а их отложение в виде рыхлого арагонита снижает способность накипи нарастать на внутренних стенках отопительного оборудования.

Достоинствами таких фильтров являются их долговечность (потеря магнитных свойств составляет доли процента за 10 лет), компактность, отсутствие расходных материалов, надежность и возможность установки на трубопроводах как холодной, так и горячей воды. Цена на магнитные преобразователи составляет от 1000 руб. и выше.

Для продления срока службы системы отопления проводят специальные защитные мероприятия. Установка фильтра перед газовым котлом предотвращает засорение протоков, препятствует образованию накипи на поверхности теплообменников. Выбрать оптимальный вариант оснащения поможет обзор технологических решений, представленных в соответствующем сегменте рынка.

Производители котлов

В подающую линию типового котла бытовой серии устанавливают штатный сетчатый фильтр для воды, который не пропускает частицы ржавчины и другие крупные механические загрязнения. Производители предлагают пользователям самостоятельно решать задачи по защите от накипи. Для удаления отложений советуют применять специальную промывку.

В инструкциях по эксплуатации техники этой категории редко указывают точные цифры, определяющие допустимую концентрацию солей кальция и магния в теплоносителе. Как правило, рекомендуют применять мягкую воду. Этот параметр по российским нормативам соответствует жесткости до 4 мг-экв/л. Применение такой жидкости способно за один сезон испортить всю систему отопления.

Промывкой можно удалить накипь и очистить технологические проходы. Используют раствор кислоты, которая разрушает вместе с кальциевыми отложениями металлические части конструкции и паяные соединения. Для качественной реализации технологии требуется специальное оборудование. Промывочный состав дополняют ингибиторами для предотвращения разрушительной коррозии. Применяют несколько рабочих циклов циркуляции по контуру с поддержанием оптимальной температуры жидкости. Самостоятельное выполнение таких действий затруднительно, поэтому обращаются к опытным специалистам.

Отмеченные факты подтверждают необходимость решения проблем собственными силами. Нужен ли фильтр перед газовым котлом, выясняют до установки оборудования. Предварительно проверяется уровень жесткости, определяются параметры механических примесей. Подходящее очистительное и защитное оборудование выбирается с учетом исходных условий. Для наглядной демонстрации ограниченности полезных данных в официальных инструкциях, рассмотрим рекомендации профильных производителей.

Бакси (Baxi)

Изучение сопроводительной документации к газовым котлам этого бренда позволяет получить следующие сведения:

для питания контура горячего водоснабжения надо применять воду с уровнем жесткости не выше 4 мг-экв/литр;
при удалении накипи раствором кислоты следует добавлять присадки, которые создают на поверхностях пленку для предотвращения повреждения коррозией;
типовой теплообменник можно промывать даже с применением качественных специализированных средств не более 3 раз.

Нарушение инструкций прекращает действие официальных гарантийных обязательств. Промывку следует выполнять с помощью специалистов уполномоченного сервисного центра.

Ariston

В инструкциях этого производителя отсутствуют сведения о допустимом уровне жесткости. При настройке современного котла Аристон рекомендуется выбрать режим автоматического поддержания температуры нагреваемой жидкости не выше +65°C, что должно препятствовать образованию накипи.

Отмеченные факты можно рассмотреть подробно. Накипь образуется даже при минимальной концентрации солей кальция и магния, поэтому опытные специалисты рекомендуют не размышлять — ставить ли фильтр перед котлом отопления. Защита необходима даже при подпитке мягкой водой. В профессиональных нормативах для котельных промышленной категории установлены нормативы не более 0,1 мг-экв/л.

Фильтры для воды перед газовым котлом от накипи и шлама

С учетом представленных фактов несложно сделать вывод о необходимости защитных мероприятий. Обзор специализированного оборудования поможет выяснить, какой фильтр поставить перед газовым котлом.

Электромагнитный

При высоком уровне жесткости устанавливают АкваЩит. Аппарат начального уровня против накипи защищает при концентрации примесей до 17 мг-экв/л. Загрязненная жидкость обрабатывается переменным электромагнитным полем в рабочей зоне, которая формируется катушкой индукции внутри трубопровода. Генератор высокочастотных сигналов работает в автономном режиме, самостоятельно поддерживает оптимальную настройку. Подключить это устройство можно без помощи специалистов за 5–10 минут.

Существенное преимущество этого способа — большая дальность действия. Образование накипи блокируется на расстоянии до 700 метров от катушки, которую можно намотать на любом прямом участке магистрали.

Генератор потребляет всего 5 Вт за час, поэтому даже при постоянном включении в сеть затраты на оплату счетов за электроэнергию будут минимальные.

Полифосфатный

Такой способ применяют при уровне жесткости не выше 6 мг-экв/л. Полифосфатный фильтр перед котлом от накипи ставят на расстоянии не более 40–50 см, чтобы обеспечить хорошую эффективность обработки. Следует учесть заметное ухудшение защитных функций при нагреве жидкости до +45°C и более.

Главное преимущество устройств этой категории — низкая стоимость. Однако для корректной оценки следует обратить внимание на следующие факторы:

необходимость контроля и пополнения загрузки;
ограничения по дальности действия, температуре, концентрации солей жесткости;
загрязнение воды полифосфатами.

Последняя позиция в перечне не имеет значения для систем отопления. Но ее следует учесть при подключении контура горячего водоснабжения.

Половолоконный

Для задержания мельчайших частиц с размерами от 0,01 мкм ставят Акварис. В этой установке фильтрация осуществляется с применением половолоконных мембран. Микроскопические отверстия такой преграды задерживают кристаллы солей жесткости, бактерии, тяжелые металлы и другие примеси.

Можно установить фильтр перед котлом или в любом удобном месте магистрального трубопровода. Самая дешевая модель Акварис обеспечивает скорость обработки до 1 м куб./ час, поэтому подходит для обработки всей потребляемой жидкости. Для крупного объекта можно выбрать модификацию с подходящей производительностью — 2, 3, 5 или 8 м куб/час.

Существенное преимущество изделий этой серии — увеличенный до 500 000 литров ресурс мембраны.

Ее можно многократно промывать для удаления накопленных загрязнений чистой водой без добавления специальных реагентов.

Какие еще можно поставить фильтры перед двухконтурным котлом

Предварительный анализ количества и состава загрязнений поможет узнать, какие фильтры ставить перед газовым котлом. Частицы ржавчины, глины, другие механические примеси задерживают специальной преградой — применяют сетку, наборы из нескольких дисков, пористые и гранулированные наполнители. Каждый способ следует оценивать сравнительным анализом характерных преимуществ и недостатков. Кроме пропускной способности уточняют:

габариты;
производительность;
допустимое давление, температуру.

Следует обратить внимание на порядок выполнения регламентного обслуживания, чтобы исключить чрезмерные затраты в процессе эксплуатации.

Фильтр грубой очистки

Чтобы задержать песок и другие крупные примеси устанавливают фильтр грубой очистки перед котлом. Серийные изделия этой категории обеспечивают уровень очистки 100–800 мкм.

Самый дешевый вариант — грязевик. Нужен ли такой фильтр перед газовым котлом, станет понятно после изучения характерных недостатков:

непрозрачный корпус затрудняет визуальную проверку;
для промывки требуется разборка;
процесс очистки невозможно автоматизировать.

Исключить перечисленные проблемы можно с помощью современного сетчатого фильтра. Для очистки холодной воды выпускают модели с колбой из стекла или прозрачного пластика. В нижней части устанавливают штуцер для подключения к дренажу. Увеличивают корпус для размещения сетки с большой рабочей площадью. Таймером с комплектом электромагнитных клапанов организуют регулярную промывку по заданному пользователем временному графику.

В качестве альтернативы можно использовать дисковый фильтр. Такие изделия создают из полимерных материалов, что подразумевает возможность установки только в подающую (подпитывающую) магистраль холодной воды. Составные элементы рабочего блока формируют объемную конструкцию с узкими длинными протоками.

Направление потока жидкости в обратную сторону разжимает диски, упрощая удаления загрязнений при промывке. Автоматизацию этого процесса можно сделать по рассмотренной выше схеме с таймером.

Фильтр тонкой очистки

Для удаления механических частиц с размерами от 5–10 мкм применяют картридж с пористым наполнителем из полимерного материала. Сменный блок устанавливают в стальной или пластиковый корпус, оснащенный резьбовыми патрубками для подключения к магистрали. С помощью встроенного клапана сбрасывают давление, чтобы упростить разборку.

Картриджи этой категории являются одноразовыми, поэтому надо хранить дома запас сменных блоков. Ресурс типовых изделий не превышает 8000 литров. Надо учитывать, что этот параметр приведен в сопроводительной документации по результатам испытаний при загрязненности жидкости не выше действующих санитарных норм. В реальных условиях срок службы может быть намного меньше. Поэтому выгоднее применять фильтр грубой и тонкой очистки, который очищается промывкой.

А для системы отопления?

В этом контуре циркулирует нагретый теплоноситель, поэтому следует учитывать соответствующие ограничения при определении состава защитного оборудования. Полифосфаты, например, плохо выполняют свои функции при высокой температуре.

Обработку другими способами можно сделать в линии подпитки. Уровень жесткости снижают с помощью технологии ионного обмена. Для воспроизведения рабочего процесса применяют бак с загрузкой из специальных смол в форме гранул. После насыщения слоя солями жесткости выполняют промывку регенерирующим раствором. Типовая установка в хорошем оснащении функционирует под управлением блока автоматики, который активизирует отдельные процессы по интервалам времени либо по данным счетчика расхода воды.

Микроскопические примеси до подачи в контур задержит Акварис. Защиту от накипи всей системы отопления — АкваЩит.

Химический. Реагентную подготовку теплоносителя выполняют вручную либо с помощью специализированного оборудования. При покупке комплекта следует уточнить точность дозирующих устройств, наличие средств автоматизации. Качественные наборы стоят дорого, поэтому чаще применяют альтернативные решения.

Итоги

Выбирайте защитное устройство для газового котла с учетом комплексной оценки всех рассмотренных факторов. Половолоконный фильтр Акварис и электромагнитный преобразователь АкваЩит можно изучить (подключить) самостоятельно. Для квалифицированной подготовки схемы обработки по технологии ионного обмена или другого сложного проекта обращайтесь за помощью к специалистам.

Читайте также: