ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ПРОТОЧНАЯ УСТАНОВКА ОЧИСТКИ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована при обслуживании и ремонте систем отопления жилых зданий и производственных помещений.
В процессе длительной эксплуатации систем водяного отопления жилых зданий и производственных помещений неизбежно происходит снижение теплоотдачи радиаторов и конвекторов отопительных систем, что, в свою очередь, приводит к снижению температуры воздуха в помещениях во время отопительного сезона, хотя количество тепла от источника центрального отопления (котельная, ТЭЦ), подаваемого в отопительную сеть, поддерживается на требуемом уровне или даже повышается.
Причиной этого является накопление отложений на внутренней поверхности радиаторов, конвекторов, греющих стояков и других теплообменных устройств. Отложения имеют сложный химический состав и обладают низкой теплопроводностью. В случае непринятия действенных мер для восстановления эффективности отопления трубопроводы забиваются отложениями полностью, что приводит к прекращению циркуляции греющей среды и, как следствие, к необходимости их демонтажа и замены, а, как правило, эта операция сложна в исполнении, дорога и вызывает неудобства.
Известны способ и устройство для очистки внутренних поверхностей труб и их мойки посредством щеток или ершей, вводимых внутрь труб и приводимых во вращение различными механическими приводами в жидкой среде, например водяной турбиной, см., например, патент США N 4531250. Данное техническое решение позволяет очистить внутреннюю поверхность прямых (вертикальных, горизонтальных) или слегка прогнутых труб от накипей или отложений без деформирования. Для сложной геометрии трубных систем (повороты, переходы диаметров, байпасы с застойными зонами и т.п.) применение данных способа и устройства затруднено.
Для очистки от отложений внутренней поверхности трубопроводов сложной конфигурации известен способ, основанный на чередовании нагрева и охлаждения металла, см. авторское свидетельство СССР N 467152. Данный способ очистки использует жидкий азот для охлаждения системы труб с последующим нагревом до положительной температуры. Удаление продуктов коррозии при этом происходит вследствие различия коэффициентов расширения основного металла и продуктов коррозии.
Способ исключительно дорогой, требуется большой объем азота, прокачку жидкого азота ведут в течение 0,5-1,5 ч, в кроме того, применим только для высоко- и сложнолегированных сталей.
Известно устройство для удаления внутренних отложений установок водоснабжения, см. заявку Германии 3731441 А1, 1989. В этом устройстве обработка внутренней поверхности металлических труб закрытых циркулирующих систем технического водоснабжения и центрального водного отопления выполняется при помощи циркуляции в системе химических реагентов, которые находятся под давлением.
К недостаткам этого технического решения можно отнести недостаточную эффективность растворения плотного и толстого слоя отложений (толщина слоя до 5 мм), образовавшихся внутри труб. Само устройство сложно в изготовлении и эксплуатации и требует квалифицированного обслуживания специалистами различного профиля. Устройство металлоемко, потребляет много энергии (тепловой и электрической), кроме того, установка не мобильна.
Известно устройство очистки системы водяного отопления от отложений на внутренней поверхности по патенту РФ 2109244, 1998. Устройство содержит расширительный бак, насос, арматуру, питающий и возвратный трубопроводы, блок управления, нагреватель. Обработку внутренней поверхности системы ведут химическими реагентами при многократной их циркуляции, последовательно применяя в качестве химических реагентов водный раствор щелочи, затем водный раствор кислоты с ингибитором. Процесс очистки ведут при температуре от 60 до 80°С.
Однако этому устройству присущи следующие недостатки - промывающий раствор по мере его циркуляции теряет температуру и соответственно свою очищающую способность по всей длине очищаемого трубопровода, используется два химических реагента попеременно, что приводит к увеличению времени, затраченного на промывку, и усложнению устройства.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство по патенту РФ на полезную модель №72885, 2008.
Данное устройство является ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели и содержит расширительный бак, насос, арматуру, трубопроводы, нагреватель, согласно полезной модели установка выполнена в виде двух блоков, соединенных между собой и с очищаемой системой водяного отопления гибкими шлангами, первый блок содержит расширительный бак с системой трубопроводов, а второй блок содержит нагреватель и насос, соединенные между собой трубопроводом, при этом расширительный бак выполнен из пластмассы, а для изменения направления потока рабочего раствора в очищаемой системе водяного отопления в трубопроводах, соединяющих установку с очищаемой системой водяного отопления, установлен вентильный переключатель, выполненный из четырех шаровых вентилей с общей рукояткой.
Недостатком устройства является невысокая эффективность удаления плотных толстых отложений, значительно перекрывающих сечение трубопровода настолько, что только большой напор может обеспечить достаточную эффективную циркуляцию жидкости.
Однако пока сечение трубопроводов тепловой системы полностью не заросло (не забито) отложениями и есть хотя бы небольшой проход, способный обеспечить проток жидкости, существует возможность восстановления работоспособности системы.
Все известные установки, способные обеспечить поток циркуляции жидкости в трубопроводах, не имеющих большого гидравлического сопротивления, не способны создать высокое давление нагнетания жидкости и обеспечивать эффективный поток циркуляции в случаях значительного зарастания сечения трубопроводов, при этом эффективный поток означает достаточный для поддержания параметров процесса химического растворения отложений в трубопроводе.
Так как в случаях значительного зарастания сечения трубопроводов давления, создаваемого стандартным насосом, для получения эффективного потока недостаточно, то такие случаи требуют применения в установках специальных насосов, обеспечивающих повышенное выходное давление, однако такие насосы, при той же самой мощности, характеризуются меньшей производительностью, что делает подобные установки неуниверсальными и неэкономичными, а технология, основанная на применении таких установок, требует использования по меньшей мере двух типов установок.
Технической задачей полезной модели является создание высокоэффективной установки очистки систем водяного отопления от отложений на внутренней поверхности, способной обеспечивать при необходимости как высокое давление нагнетания, так и большой поток циркулирующей жидкости (высокую производительность), что делает такую установку универсальной.
Указанная техническая задача решается тем, что циркуляционная проточная установка очистки систем водяного отопления от отложений на внутренней поверхности содержит расширительный бак, арматуру, трубопроводы, нагреватель и два центробежных насоса, соединенных между собой и остальными элементами с помощью трех вентилей, переключение которых обеспечивает либо параллельное, либо последовательное включение насосов.
Согласно полезной модели предложена циркуляционная проточная установка очистки систем водяного отопления от отложений на внутренней поверхности, содержащая расширительный бак, первый насос, арматуру, трубопроводы, включая входную и выходную магистрали, нагреватель, второй насос, при этом выход расширительного бака соединен со входом нагревателя, выход которого соединен со входом первого насоса и через первый вентиль - со входом второго насоса, выход первого насоса через второй вентиль соединен с входной магистралью, выход второго насоса соединен с входной магистралью, при этом вход второго насоса соединен через третий вентиль с выходом первого насоса перед вторым вентилем, а вход расширительного бака соединен с выходной магистралью, установка также содержит блок управления, первый, второй и третий вентили дополнительно снабжены соответственно первым, вторым и третьим датчиком состояния «открыто-закрыто», выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления, при этом электрические входы первого и второго насосов соединены с соответствующими выходами блока управления.
При установке первого, второго и третьего вентилей в положение, обеспечивающее последовательное соединение насосов, за счет двукратного увеличения давления заявленная установка обеспечивает эффективную циркуляцию жидкости в системах отопления с высокой степенью зарастания трубопроводов отложениями.
При установке первого, второго и третьего вентилей в положение, обеспечивающее параллельное соединение насосов, за счет двукратного увеличения производительности заявленная установка обеспечивает эффективную циркуляцию жидкости в системах отопления, обладающих большими внутренними объемами. Блок управления осуществляет контроль за работой всего устройства и позволяет избежать гидравлического удара в системе при включении установки, что повышает надежность работы установки и, как результат, эффективность очистки системы.
В дальнейшем полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена схема выполнения установки.
Устройство состоит из бака 1 с установленными в нем датчиками уровня: нижнего 2 и верхнего 3, краном 4, соединенным с водопроводом с помощью шланга 5. Бак 1 снабжен краном 6, соединенным шлангом 7 со сливной магистралью. Выход бака 1 соединен с проточным нагревателем 8, в котором установлен датчик температуры 9 и электрический тепловыделяющий элемент 10. Выход проточного нагревателя 8 соединен со входом первого электронасоса 11 и через первый вентиль 12 - со входом второго электронасоса 13. Между входом второго электронасоса 13 и выходом первого электронасоса 11 установлен второй вентиль 14. Выход первого электронасоса 11 снабжен третьим вентилем 15, который установлен заточкой соединения второго вентиля 14. Первый вентиль 12 снабжен первым датчиком положения 16, второй вентиль 14 - вторым датчиком положения 17, а третий вентиль 15 - третьим датчиком положения 18. Выход второго электронасоса 13 соединен с выходом третьего вентиля 15 и через первый запорный вентиль 19 с датчиком положения 20 соединен с подающей магистралью 25, в которой установлен манометр 23. Приемная магистраль 26 снабжена термометром 24 и вторым запорным вентилем 21 с датчиком положения 22. Приемная магистраль 26 соединена со входом бака 1. Выходы всех датчиков положения соединены с соответствующими входами блока 27 управления. Также к блоку 27 управления подключают электрические входы первого электронасоса 11 и второго электронасоса 13, датчик температуры 9 и электронагревательный элемент 10, верхний датчик уровня 3 и нижний датчик уровня 2.
Подающая магистраль 25 и приемная магистраль 26 соединяются соответственно со входом и выходом промываемого объекта 28.
Работа устройства показана на примере промывки змеевикового теплообменника и осуществляется следующим образом.
Пример 1
Перед промывкой внутреннего канала змеевика, обладающего более высоким гидравлическим сопротивлением, насосы включают последовательно, для чего первый вентиль 12 и третий вентиль 15 устанавливают в положение «закрыто», а второй вентиль 14 - в положение «открыто». Сигналы с датчиков положения 16, 17 и 18 поступают в блок 27 управления. Подающая магистраль 25 и приемная магистраль 26 присоединяются соответственно со входом и выходом промываемого объекта 28, то есть к входному и выходному трубопроводам змеевика.
Кран 6 полностью закрывают и, открывая кран 4, наполняют бак 1 до срабатывания верхнего датчика 3. Если уровень воды в баке 1 ниже нижнего датчика 2, сигнал с этого датчика блокирует включение первого и второго электронасосов 11 и 13 и включение электрического тепловыделяющего элемента 10. Первый и второй запорные вентили 19 и 21 соответственно устанавливают в положение «открыто», при этом сигналы с датчиков 20 и 22 соответственно поступают на входы блока 27 управления. Включение первого и второго электронасосов 11 и 13 осуществляется сигналом с блока 27 управления, при этом включение электронасосов осуществляется последовательно с задержкой в 2-3 секунды. Вода из бака 1 через проточный нагреватель 8 поступает на вход первого электронасоса 11, с его выхода через открытый второй вентиль 14 - на вход второго электронасоса 13, с его выхода через открытый первый запорный вентиль 19 по подающей магистрали 25 - во внутренний канал змеевика промываемого объекта 28 и затем по приемной магистрали 26 через открытый второй запорный вентиль 21 возвращается в бак 1. После того как циркуляция жидкости установилась, включают нагреватель 8 и добавляют в бак расчетное количество химического реагента. Далее по системе начинает циркулировать промывочный раствор. Поскольку для эффективного растворения накипи необходимо поддерживать в системе определенную температуру, о температуре в системе судят по показаниям термометра 24, установленного в приемной магистрали 26. Показания манометра 23, установленного в подающей магистрали 25, позволяют поддерживать давление в системе на необходимом уровне. Промывку осуществляют в течение 4-х часов. После завершения промывки одновременно отключают электрический тепловыделяющий элемент 10 в проточном нагревателе 8 и первый и второй электронасосы 11 и 13, перекрывают все вентили и отсоединяют промываемую систему 28 от приемной магистрали 26 и подающей магистрали 25.
Пример 2
Перед промывкой внутренней поверхности кожуха змеевикового теплообменника, характеризующегося большим объемом и низким гидравлическим сопротивлением, подающую магистраль 25 и приемную магистраль 26 подключают к входному и выходному трубопроводам кожуха, а первый и второй электронасосы включают параллельно, для этого первый вентиль 13 и третий вентиль 15 устанавливают в положение «открыто», а второй вентиль 14 - в положение «закрыто». Сигналы с датчиков положения 16, 17 и 18 поступают в блок 27 управления. Далее работа устройства осуществляется, как описано выше в Примере 1.