Ещё раз о роли алюминия в системах отопления: «прямая и явная угроза»?

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 .

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

Подготовка воды для системы отопления и как ее правильно умягчить

Чаще всего теплоносителем в домашних автономных системах отопления выступает вода. Это дешевый и доступный ресурс, который быстро нагревается и при обеспечении равномерности циркуляции доносит тепло до всех элементов теплосистемы. Но вода для отопления может быть избыточно жесткой, мягкой и потому требуется предварительная подготовка носителя перед заливом в систему. Рассмотрим варианты подготовки и способы очистки в домашних условиях с применением различных приборов.

Какую воду можно применять для системы отопления?

Вопреки расхожему мнению, талая и дистиллированная жидкость не совсем подходят для заливки в качестве теплоносителя – избыточная мягкость жидкости так же вредна, как и жесткость. Рассматривая, какой должна быть вода для системы отопления, следует знать – содержание солей, элементов тяжелых металлов больше максимального предела, механических примесей и взвесей в жидкости недопустимо.

Если не подготовить носитель, конструкция быстро выйдет из строя по причинам:

• разрушения стенок трубопровода, котла из-за реакции химически активных компонентов;
• образования коррозии, слоев накипи на внутренних стенках элементов.

Зарастание туннелей трубы приводит к снижению скорости циркуляции теплоносителя, неравномерности прогрева приборов, повышению расхода топлива и уменьшению теплоотдачи. Поэтому теплоноситель следует подготовить прежде, чем заливать в систему. Планы по подготовке включают проведение химического анализа. Это можно сделать тестовыми наборами для аквариумов или отнести пробы в химическую лабораторию. Второй вариант надежнее, дает более детальный анализ и позволяет подобрать систему для более качественной очистки.

Для забора пробы вода наливается в бутылку или банку объемом не менее 1,5 л. Не рекомендуется брать бутылки из-под сладкой газировки, чая и других напитков кроме воды. Струю сначала сливают 10-15 минут, затем можно брать пробу воды. Пролив нужен для того, чтобы в бутылку не попала застоявшаяся в трубах жидкость – такая проба грозит ошибочными результатами.

А вот для предупреждения попадания кислорода в бутылку, жидкость наливается тонкой струйкой так, чтобы она стекала по стенке тары. Налить под горлышко, плотно закрыть крышкой, отвезти в сертифицированную лабораторию и дождаться результатов. Если нет возможности отдать пробу на анализ сразу, разрешается хранить воду в холодильнике до 2-х суток. Главное – не ставить бутылку в морозилку, чтобы не изменился химический состав пробы.

Химический состав воды для отопления

После определения состава теплоносителя, следует привести значение компонентов к показателям, установленным стандартами:

1. Растворенного кислорода не более 0,05 мг/м3. Если кислорода нет, то это хороший показатель.
2. Уровень кислотности (pH) 8,0-9,5.
3. Содержание примесей железа в пределах 0,5-1 мг/литр.

Концентрация взвесей механического типа должна быть нулевой, а вот мелкие мягкие частицы попадаются в любом случае, от них придется избавляться с помощью фильтровального оборудования. Важно просмотреть содержание болезнетворных бактерий, которые ухудшают качество теплоносителя, образуя на стенках внутреннего туннеля пленку.

Если вода без солей, но с высокой кислотностью, то носитель спровоцирует образование коррозии, в то же время минимальное содержание солей в жидкости снижает скорость процесса ржавления. Однако избыток солей провоцирует отложения накипи, но при этом естественным путем понижает кислотность теплоносителя, которая приводит к коррозии. Поэтому важно достигать баланса содержания веществ без полного их удаления из жидкости.

Важно! Результаты анализа по кислотности следует рассматривать с возможностью повышения температуры теплоносителя. При увеличении нагрева уровень кислотности изменяется, потому в холодном носителе этот параметр должен находиться в минимальных пределах.

Методы и способы подготовки воды

Подготовка воды для системы отопления может производиться следующими способами:

• добавлением присадок, химических реагентов, изменяющих состав жидкости;
• очисткой с помощью фильтровального оборудования;
• техникой каталитического окисления для устранения излишков железа путем выведения их в осадок;
• смягчением при обработке электромагнитными волнами;
• термической обработкой – дистилляцией, замораживанием, кипячением;
• отстаиванием жидкости для устранения осадочных включений;
• деаэрацией для выведения лишнего кислорода, углекислого газа.

Выбор зависит от компонентного состава теплоносителя, но фильтры устанавливаются всегда. Для потоков с большим включением механических частиц требуются мощные приборы с увеличенным количеством слоев кварцевого песка, активированного угля или керамзита. А воду с малозаметными взвесями (мягкими) пропускают через фильтры с промывными или сменными картриджами.

Важно! Длительная термическая обработка может вывести оксид углерода и смягчить воду, но кипячение не избавляет от карбоната кальция, который способствует образованию накипи.

Как подготовить воду в домашних условиях

К основным проблемам, которые нужно решить, относятся – смягчение, обезжелезивание, обессоливание и устранение твердых и мягких вкраплений. Выбирая методы и способы, следует помнить – повышенная кислотность требует ощелачивания (пригодится сода), высокое содержание щелочей – окисления (хлор).

А теперь рассмотрим еще варианты, доступные для выполнения в домашних условиях:

1. Самый простой способ, как умягчить воду для системы отопления, прокипятить. Но убрать различные соединения таким образом не получится, поэтому специалисты советуют применять ингибиторные фильтры для нейтрализации накипи. Фильтровальное оборудование помогает исключить из теплоносителя едкий натр, кальцинированную соду, известь.
2. Вариант очистки без реагентов – магнитные умягчители. Приборы с магнитом выделяют из воды элементы магния, кальция, меняя форму молекул и заставляя компоненты выпадать в осадок. Но способ эффективен, если прогрев теплоносителя не поднимается выше отметки +70 С.
3. Если в систему заливается дистиллированная вода для отопления или талая, дождевая, то такую жидкость нужно поставить на отстаивание минимум на 3-4 дня. Затем проверить уровень pH, который должен располагаться в пределах не ниже показателя в 6,5 единиц.

Важно! При формировании магистрали из труб без оцинковки уровень pH в теплоносителе должен быть в пределах 7-8 единиц.

1. Чтобы вывести из жидкости избыток железа, воду отстаивают. В процессе проникновения кислорода в воду начинается процесс коррозии, металл выпадает в ржавый осадок. Для выполнения работ потребуется большая тара объемом не менее 300 л, компрессор для нагнетания кислорода. Срок отстаивания зависит от концентрации элементов железа. После завершения процедуры вода для котла отопления проверяется экспресс-тестом и можно заливать теплоноситель в систему.
2. Если нужен вариант, как смягчить воду для отопления своими руками и одновременно вывести избыток железа, подойдет метод обратного осмоса и применение фильтров с ионообменными смолами.

Совет! Чтобы предупредить повышение концентрации железа в воде, достаточно добавить в воду хлорку (50 мг/1 л). Но способ подходит для трубопроводов, выдерживающих воздействие хлора.

Для устранения мелких и крупных механических вкраплений применяются фильтры различного типа. Чтобы убрать из воды марганец, следует применять те же способы, что и для выведения железа. А снизить риск размножения болезнетворных бактерий поможет облучение жидкости УФ-лучами, хлорирование.

На заметку! Если нет времени на проверку состава, отстаивание и другие этапы обработки, пригодится вода без газа из бутылок. Бутилированная вода в системе отопления – оптимальный выход для закрытых конструкций. Важно лишь проверить уровень pH на допустимые нормативы.

Умягчение и обезжелезивание теплоносителя необходимы для продления срока работы теплосистемы. Способы домашней обработки пригодны для выведения небольшого количества избыточных компонентов, однако если вода считается очень жесткой или содержит много железа, необходимо ставить качественное фильтровальное оборудование. Подбор приборов производится только после определения химического состава воды.