Для борьбы с воздухом, а также с его составляющим — кислородом — и предохранения систем от его вредного влияния используются деаэраторы, или сепараторы, необходимость и важность которых признают все большее число пользователей и проектировщиков. Эффективность воздухоудаления этих устройств очень высока. Они способны автоматически удалять весь воздух, присутствующий в системе в виде микропузырьков и растворенных газов. Циркуляция полностью деаэрированной воды позволяет оборудованию работать в оптимальных условиях, бесшумно, без коррозии, локального перегрева или механических повреждений. Кроме удаления из воды воздуха, можно удалять из нее шлам, т.е. продукты коррозии. Одной из первых оборудование для решения этой проблемы предложила голландская фирма Spirotech в 1969 г. Эта фирма выпускает сепараторы нескольких типов: для удаления из воды только воздуха; только шлама; и комбинированные сепараторы — для удаления и воздуха, и шлама. Сепараторы позволяют значительно уменьшить скорость коррозии в системах теплои холодоснабжения. В отличие от традиционных фильтров сепараторы, не создавая гидравлического сопротивления, могут удалять из системы самые мелкие частицы, которые и являются основным источником проблем. Несмотря на то, что мир узнал о сепараторах более 35 лет назад, они до сих пор были мало известны в нашей стране. В России представлены сепараторы (деаэраторы) трех зарубежных производителей — голландских фирм Spirotech, Flamco и итальянской Caleffi, а также российских производителей деаэраторов, одним из которых является Кинешемский машиностроительный завод. Применение сепараторов Вопрос о вредном влиянии кислорода на системы отопления и охлаждения возник с появлением самих этих систем. Воздух, находящийся в системе, можно условно разделить на три категории: свободный, микропузыри и растворенный. Пузырьки имеют достаточно большой объем и соответственно большую подъемную силу и находятся преимущественно в верхних частях системы. С уменьшением размеров пузырьки становятся более устойчивыми в потоке, а начиная с определенного размера, они ведут себя как составная часть потока. Возникновение пузырьков в теплоносителе достаточно хорошо изучено и изложено в литературе. Это образование их на стенках камеры сгорания, так называемый дроссельный эффект в местах сужения поперечного размера, кавитационный эффект в насосах. Составная часть пузырьков — кислород — активно ищет «партнера» для соединения и находит его на стальных поверхностях системы. В результате возникает шлам — продукт коррозии, который препятствует переходу тепла, повреждает элементы и снижает срок службы системы в целом. Использование сепараторов значительно увеличивает срок службы систем, снижает образование шламовых отложений на стенках трубопроводов, приборов, котлов, теплообменников, увеличивает коэффициент теплопередачи, улучшает гидравлический режим, поэтому сепараторы, установленные в системы теплои холодоснабжения, можно отнести к энергосберегающему оборудованию. Наиболее востребованы сепараторы в системах отопления с большими расстояниями от места генерации тепла до места потребления, таких, как системы отопления, кондиционирования гаражей, торговых комплексов, спортивнооздоровительных центров, стадионов. Сепаратор должен быть установлен в самом горячем месте трубопровода системы. В системе отопления — это точка на выходе из теплообменника или котла, в системе охлаждения — перед чиллером. Применение сепараторов допускается и в системах, где в качестве теплоносителя используется не только вода, но и водно-гликолевые смеси (антифризы, низкозамерзающие жидкости), что особенно интересно для применения в системах отопления небольших зданий, «теплых полах» и др. Эксплуатация сепараторов не требует специальной подготовки персонала. Spirovent Ведущим мировым производителем сепараторов является голландская компания Spirotech. Как уже было сказано, эта компания выпускает приборы для удаления из воды кислорода, шлама (грязи) и комбинированные сепараторы — все они представлены под маркой Spirovent, а также автоматические воздухоотводчики, и гидравлический (вакуумный) деаэратор Spirovent Air Superior. Эксклюзивным правом представлять Spirovent в России обладает компания «ГлавОбъект». Разработанные и выпускаемые фирмой Spirotech полнопоточные сепараторы Spirovent используют воздействие силы тяжести на подъем пузырьков и осаждение частиц. За счет устранения завихрений потока и создания областей с зоной покоя увеличиваются скорость осаждения частиц окислов и скорость подъема пузырьков воздуха. Такие условия создаются благодаря специально разработанным фирмой Spirotech трубкам Spiro определенного размера. Уникальное изобретение голландских инженеров — трубка Spiro — представляет собой трубку с напаянной медной сеткой. Конструкция сетки обеспечивает торможение вихревых потоков, в результате чего пузырьки поднимаются вверх в воздушную камеру, а частицы шлама опускаются вниз в специальный резервуар. При помощи автоматического клапана сепарированный воздух выводится наружу. Частицы грязи удаляются через сливной кран. Возможна полная автоматизация процесса удаления шлама с помощью электромагнитного клапана и таймера. За счет того, что в приборах Spirovent наполнение трубкой Spiro одинаковое, все оборудование Spirotech имеет абсолютно одинаковый перепад давления, для всех изделий одного типоразмера. Оборудование подбирается в зависимости от расхода и присоединительного диаметра. Первый тип выпускаемых сепараторов — сепаратор микропузырьков Spirovent’ Air. Для более крупных систем сепаратор снабжен дополнительным вентилем для быстрого сброса большого количества воздуха и удаления легких фракций. Второй тип — сепаратор шлама Spirovent’ Dirt — предназначен для удаления из воды загрязнений. Существуют модели со съемной нижней частью для механической очистки вручную. Комбинированный сепаратор Spirovent’ Air&Dirt предназначен для автоматического удаления из систем воздуха и шлама. Есть модели со съемной нижней частью. В условиях, когда необходимо удаление большого объема воздуха, может быть полезен автоматический, малогабаритный, не блокируемый, надежный воздухоотводчик Spirotop, облегчающий запуск и опорожнение систем. Серия сепараторов Hi-flow разработана специально для систем охлаждения с высокими показателями по скорости потока — до 3 м/с, позволит с наименьшими затратами на монтаж оснастить систему охлаждения любой мощности. Бытовая серия сепараторов с присоединительными размерами от 3/4. до 11/2. представлена как изделиями с латунным корпусом, так и из нержавеющей стали AISI 316. Модели с вертикальным креплением подойдут для подключения сепаратора в самую маленькую систему в комбинации с навесным котлом и т.д. Это очень удобно для пользователя и монтажника. Если самая высокая точка системы отопления (охлаждения) расположена выше, чем 15 (5) м над котлом, теплообменником (чиллером), компания рекомендует использовать специально разработанный для таких случаев гидравлический деаэратор Spirovent’ Air Superior. Он работает по принципу ступенчатой деаэрации под воздействием вакуума. Новое поколение гидравлических деаэраторов Spirovent’ Air Superior может применяться практически в любых условиях. Принцип его действия заключается в том, что часть воды в его резервуаре подвергается воздействию вакуума. Посредством этого растворенные в воде воздух и газы переходят в свободное состояние и выводятся через вентиляционный клапан. Затем подвергнутая дегазации вода откачивается обратно в систему, где она снова абсорбирует воздушные пузырьки и имеющиеся в воде газы. Этот процесс повторяется примерно каждые 30 с, и постепенно из воды в системе удаляется весь свободный кислород и растворенный воздух. Один деаэратор может использоваться для систем объемом до 150 м3. Интересна история компании Spirotech. Она добилась большого успеха не только в разработке и выпуске сепараторов, но и в организации их реализации, а именно добилась успеха на американском рынке и рынках азиатского региона. В США компания представлена фирмой Spirotherm (она обеспечивает рынок Канады, США, Латинской Америки), а в Японии была открыта дилерская сеть. Важнейшим моментом стало то, что такие страны, как Катар, ОАЭ и другие, приняли решение об оснащении всех своих систем охлаждения оборудованием компании Spirotech. У фирмы Spirotech надежность возведена в принцип. И не случайно: у всех производителей сепараторы — дополнительное производство, и только у компании Spirotech — основное. Flamcovent Сепараторы Flamcovent, выпускаемые голландской компанией Flamco, предназначены для выделения микропузырьков воздуха из потока воды, создан также вариант «воздух + шлам», а вариант «только шлам» не представлен. Действие сепараторов Flamcovent основано на «принципе слияния». Маленькие пузырьки воздуха при соприкосновении с поверхностью стремятся прилипнуть к ней, а затем, объединяясь, образуют большие пузыри. Для увеличения степени обезвоздушивания корпус сепаратора заполнен элементами специальной конструкции — так называемыми Pall-кольцами. Жидкость соприкасается со всей поверхностью Pall-кольца, на которой возможно прилипание пузырьков воздуха. Микроскопические пузырьки воздуха, присутствующие в жидкости, присоединяются к поверхности Pallкольца, затем объединяются в достаточно большие, которые в свою очередь, отделяются от поверхности и всплывают. Для удаления собранного воздуха и поддержания уровня воды в сепараторе постоянным в верхней части сепаратора предусмотрен поплавковый воздушный клапан. Производитель утверждает, что высокая эффективность работы сепаратора Flamco обеспечивается, во-первых, большой площадью контакта теплоносителя с поверхностью Pall-колец за счет большого их количества и специально развитой поверхности каждого кольца. Во-вторых, скорость прохождения теплоносителя через сепаратор значительно ниже скорости в трубе из-за большого проходного сечения, что обуславливает наилучшую степень всплывания крупных пузырьков в воздушную камеру. Таким образом, все присутствующие в потоке теплоносителя воздушные включения успешно удаляются — большие пузырьки за счет снижения скорости успевают всплыть, маленькие — прилипают к поверхности Pall-колец, объединяются в более крупные и также всплывают. Caleffi Итальянский концерн Caleffi S.p.A. был основан в 1961 г. Сейчас он располагает четырьмя заводами, оснащенными самым современным оборудованием и выпускающими более 4000 наименований продукции. Отдельный завод Caleffi специализируется на производстве воздухоудалителей. Для радиаторов изготавливаются ручные и автоматические воздушники. Для коллекторов и предохранительных групп — хромированные и латунные «бочата» Minical и Robocal. Для систем отопления — высокопроизводительные Maxcal. Для завоздушенных систем — деаэраторы Discal размером от 3/4. до DN 150. Деаэратор Discal использует комбинированное действие нескольких физических принципов. Активная часть состоит из сборки концентрических металлических сетчатых поверхностей. Эти элементы создают турбулентное движение, необходимое для облегчения высвобождения микропузырьков и их прилипание к этим поверхностям. Пузырьки, сливаясь друг с другом, увеличиваются в объеме, пока гидростатический толчок не превысит силу сцепления с конструкцией. Они поднимаются в верхнюю часть устройства, из которой выводятся через автоматический поплавковый воздухоотводящий клапан. Приборы Discal разработаны таким образом, чтобы предоставить возможность проведения операций по техническому обслуживанию и чистке без необходимости снимать корпус клапана с трубопровода. Приборы Discal с фланцевыми и сварными соединениями поставляются в комплекте с предварительно изготовленной тепловым способом изоляцией корпуса. Устройства Discal могут использоваться как в системах отопления, так и в системах охлаждения, они должны устанавливаться вертикально. Установки Reflex Говоря об оборудовании для удаления воздуха, надо вспомнить и о представленной на российском рынке немецкой фирме Reflex, выпускающей расширительные баки, установки подпитки и дегазации. Основная их функция — подпитка, дегазация второстепенна. Впрочем, в последнее время фирма Reflex представляет много разработок, без которых системы в принципе немыслимы. Если раньше идеальной была система с открытым расширительным баком, то сейчас энергосбережение заставляет проектировщиков и монтажников использовать замкнутые, закрытые системы — с использованием мембранных баков. Reflex Variamat, Reflex Multimat — это установки, которые призваны поддерживать заданное давление и осуществлять подпитку дегазированной водой. Reflex Servitec — установка для дегазации и поддержания давления. Более того, из-за того, что теплоноситель в России достаточно сильно загрязнен, зачастую совместно с сепараторами в системах используются установки Reflex. Отечественные деаэраторы Деаэраторы российского производства — это другой класс оборудования. Российские деаэраторы, как и любое отечественное оборудование, отличаются повышенной надежностью. Это достойные продукты, хотя и материалои энергоемкие. Одним из лучших на сегодняшний день является вакуумно-атмосферный деаэратор «АВАКС», разработанный специалистами Кинешемского машиностроительного завода (ОАО «КМЗ», г. Кинешма, Ивановская обл.). Этот деаэратор по сравнению с отечественными предшественниками надежно деаэрирует воду. Процесс деаэрации происходит без подвода греющего пара, при температуре от 60 до 95°С. Давление воды на выходе из деаэратора превышает атмосферное, несмотря на то, что выпар удаляется инжектором. В традиционных деаэраторах осуществляется только термическая струйная и барботажная деаэрация. В деаэраторах «АВАКС» кроме термической деаэрации происходят процессы дросселирования, кавитации, турбулентной диффузии, центробежной сепарации, что позволяет увеличить скорость деаэрации примерно в 300 раз. Это позволило сократить рабочую массу деаэратора в 30 раз, уменьшить его объем в 250 раз. Также среди достоинств «АВАКСа» — высокая точность изготовления и сборки в заводских условиях, в 100 раз меньшие по сравнению с другими отечественными деаэраторами затраты на монтаж, простота конструкции и быстрота сборки. Несмотря на то, что на российском рынке активны всего три производителя сепараторов, нельзя говорить о их безоблачном существовании. И у Spirotech, и у Flamco, и у Caleffi хватает проблем, связанных с ломкой стереотипов и проектировщиков, и пользователей. Очень сложно убедить их в том, что сепаратор гораздо лучше фильтра. Как работает фильтр — понимают все. Как работает сепаратор — понимают не все, и по-разному. Важное условие — следовать рекомендациям производителя и специалистов компании, предлагающей подобное оборудование. Важно учитывать все затраты как на монтаж, так и на дальнейшую эксплуатацию. Деньги хорошо бы научиться считать по-европейски. Какова экономическая эффективность от установки сепараторов? Опыт эксплуатации систем теплои холодоснабжения показывает, что трубопроводы уже через 1–3 года эксплуатации покрываются настенными отложениями (в основном это мелкодисперсные продукты коррозии железа), уменьшающими проходное сечение труб на 10–20 %, после чего требуется дорогостоящая химико-технологическая промывка. Своевременная установка сепаратора надолго сохранит трубопроводы «как новые». Стоимость химико-технологической промывки системы емкостью 2–3 м3 составляет примерно 60 тыс. руб., промывка рекомендуется один раз в три года. Стоимость сепаратора составляет примерно 600 евро, поэтому установка одного сепаратора окупит себя через 1–2 года. После этого экономическая эффективность установки сепаратора составит до 20 тыс. руб. в год. При этом не учитывается снижение эффективности теплоотдачи через поверхности нагрева при эксплуатации систем между промывками, снижение КПД систем, повышенный расход электроэнергии на циркуляционные насосы и т.д. Еще больший эффект может быть достигнут, если дополнительно к сепаратору шлама в систему будет установлен сепаратор воздуха или вакуумный деаэратор, эффективно удаляющий из трубопроводных систем воздух и соответственно кислород и другие газы. Это приведет к снижению окислительного процесса и уменьшению выделения продуктов коррозии. ТАБЛИЦА И РИСУНКИ: ~1~; ~2~;