Въздухът във водните отоплителни системи

Методи за отделяне на въздуха от отоплителните инсталации

Че образуването на въздушни възглавници във воднобазираните отоплителни системи внася сериозни нарушения в нормалната им работа е сред малкото, останали неоспорими твърдения в динамичния топлотехнически свят. Попадането на въздух в отоплителните системи става основно по три начина – при запълването на инсталацията с вода, при допълването й с вода, в която има наличие на абсорбиран въздух и при експлоатация в случай на неправилно оразмерена инсталация. Следствия от попадането на въздух в системата са влошената циркулация на топлоносителя, увеличената корозия на металните тръби и работа на отоплителната инсталация, съпътствана с неприятни шумове.

От какво зависи образуването на въздушни възглавници

Във водата, с която се пълни инсталацията, се съдържа определено количество разтворен въздух. Обикновено в един тон вода се съдържат повече от 30 грама въздух. Процесът, при които разтвореният в топлоносителя въздух преминава в свободно състояние, зависи от две величини – температурата и налягането на водата в системата. Те оказват противоположно влияние върху образуването на въздушни мехурчета във водата. Колкото по-висока е температурата на водата, толкова по-интензивно е образуването им. Обратно, с повишаване на налягането в инсталацията, скоростта, с която разтвореният въздух преминава в свободно състояние, намалява. Тъй като нарушенията в циркулацията на водата в инсталацията и шума, с който е съпроводена работата й при образуване на въздушни възглавници, са лесно обясними, ще обърнем внимание на по-високата степен на корозия на тръбите, в които количеството разтворен кислород е високо. Установено е, че разтвореният въздух съдържа около 33% кислород, т.е. количеството на кислорода е доста по-високо от това в атмосферния въздух. По тази причина, запълването на воднобазираните отоплителни системи с топлоносител, съдържащ високи нива на разтворен кислород, оказва отрицателно влияние върху степента на корозия на металните тръби.

Местоположението и скоростта на въздушните мехурчета

се определя в голяма степен от наклона на тръбите в инсталацията. В хоризонтални и наклонени тръби мехурчетата се намират в горната част на тръбата. Във вертикалните тръби на водните инсталации газовите мехурчета могат да бъдат увлечени от движението на водния поток надолу, да изплуват или да стоят неподвижно. Скоростта на водата в системата също има определящо значение за големината на въздушните мехурчета. При скорост на водата по-висока от 1 m/s се образува газова емулсия. Ако скоростта на водата в системата е по-ниска от 0.6 m/s се наблюдава раздробяване на мехурчетата и откъсването им от повърхността. От своя страна скоростта, с която мехурчетата се движат във водата зависи от подемните сили и съпротивителните сили при движението на водата и въздуха в инсталацията.

Засмукването на въздух в процеса на експлоатацията на системата се предотвратява чрез създаване на свръхналягане в елементите й. Съществуват няколко различни подхода за обезвъздушаване – централен, групов и индивидуален.

Централното обезвъздушаване

се реализира през отворения разширителен съд на системата или от специални въздухосборници. В системи с горно разпределение въздухът се насочва по разпределителната мрежа към отворения разширителен съд или към проточен въздухосборник. Тъй като посоките на водата и въздуха в системата съвпадат, процесът на въздухоотделяне се улеснява. За събиране на въздуха се избират най-високо разположените места от системата. При отделяне на въздуха в отворения разширителен съд процесът е непрекъснат, докато при използването на проточен въздухоуловител въздухът се изпуска през определен период от време. Характерно за проточните въздухоуловители е, че скоростта на топлоносителя през тях трябва да бъде достатъчно ниска, а дължината им достатъчно голяма, за да се осигурят условия въздушните мехурчета да изплуват на повърхността на водата и съответно да се отделят в атмосферния въздух. Диаметърът на проточният въздухоуловител е функция от дебита на постъпващата вода и диаметъра на входящия тръбопровод. Счита се, че диаметърът на въздухосборника не трябва да бъде по-малък от два пъти диаметъра на входящия тръбопровод. Дължината на проточния въздухосборник обикновено е от 2 до 2.5 пъти по-голяма от диаметъра му.

За разлика от системите с горно разпределение, при тези с долно, за обезвъздушаване се изгражда специална въздухосъбирателна мрежа. Монтира се над отоплителните тела и се изпълнява с определен наклон към местата, в които се събира въздуха. По аналогия със системите с горно разпределение въздухът се събира в отворен разширителен съд, от които се изпуска непрекъснато или във вертикален въздухосборник, от който се изпуска периодично. Въздухосъбирателната мрежа свързва подаващите тръби на щранговете.

Груповото обезвъздушаване

се използва за отделяне на свободния въздух от група тела, монтирани на един хоризонтален или вертикален щранг. Реализира се чрез обикновен поплавков автоматичен обезвъздушител, който се поставя в най-високата точка на частта от системата, за обезвъздушаването на която се използва. Подобни обезвъздушители се монтират и на въздухосборниците, с което се решава проблема с наличието на въздушни мехури в топлоносителя чрез централно обезвъздушаване.

Индивидуалното отделяне на въздуха

е предназначено за обезвъздушаване на едно отоплително тяло. За целта в горната част на тялото се монтира обезвъздущител, който може да бъде автоматичен или ръчен.

Принципна конструкция на автоматичен обезвъздушител е показана на фиг.3. Водопоглъщащите пластини 4 набъбват в резултат на контакта си с вода, в резултат на което дебелината им се увеличава. Водопоглъщащите пластини са свързани с жигльора 3, при преместването на който сферата 2 затваря отвора в тялото 1. След изсъхване на пластините дебелината им се намалява, под действието на силата на пружината сферата се връща в начално положение, премествайки затвора назад и отваряйки канал, през който въздухът напуска отоплителното тяло.

Често за постигане на надеждно обезвъздушаване на воднобазираните отоплителни системи, възможностите, които предлагат централното, комбинираното и индивидуалното обезвъздушаване се използват комбинирано.

Изт.сп. „Инженеринг ревю“