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 (эффективный – значит, достаточный для поддержания параметров процесса химического растворения отложений (концентрации действующего вещества и температуры)).
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 крайней мере двух типов установок.
Технической задачей полезной модели является создание универсальной 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 (производительность), что делает такую установку универсальной и повышает эффективность очистки от отложений систем водяного отопления.
Указанная техническая задача решается тем, что циркуляционная проточная установка очистки систем водяного отопления от отложений на внутренней поверхности содержит расширительный бак, насос, арматуру, трубопроводы, включая входную и выходную магистрали, нагреватель. Согласно полезной модели установка дополнительно содержит второй насос, при этом выход расширительного бака соединен с входом нагревателя, выход которого соединен с входами первого насоса и через первый вентиль - с входом второго насоса. Выход первого насоса через второй вентиль соединен с входной магистралью, выход второго насоса также соединен с входной магистралью. Вход второго насоса соединен через третий вентиль с выходом первого насоса, при этом точка соединения расположена перед вторым вентилем. Вход расширительного бака соединен с выходной магистралью. Входная и выходная магистрали служат для подключения к установке, в которой необходимо осуществить очистку внутренней поверхности от отложений.
Предлагаемое техническое решение позволяет включать первый и второй насосы последовательно, что позволяет обеспечить двукратное увеличение давления в выходной магистрали и обеспечить эффективную циркуляцию жидкости в устройствах систем отопления, имеющих малое проходное сечение, например, таких как подводящие трубопроводы, стояки, распределительные коллекторы, пластинчатые теплообменники и т.п., в т.ч. и с высокой степенью зарастания проходного сечения отложениями.
Также предлагаемое решение позволяет включать первый и второй насосы параллельно, что позволяет обеспечить эффективную циркуляцию жидкости в устройствах систем отопления, обладающих большими внутренними пространствами, таких как котлы, водонагреватели, кожухотрубные теплообменники и т.п.
Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять последовательно два режима, в противном случае необходимо было бы использовать две различные установки.
В дальнейшем полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен пример выполнения установки.
Устройство, представленное на чертеже, включает расширительный бак 1, выход 2 которого соединен трубопроводом с входом 3 проточного нагревателя 4. Выход 5 проточного нагревателя 4 соединен трубопроводом с входом 6 первого насоса 7. Выход 5 проточного нагревателя 4 также соединен через первый вентиль 9 с входом 10 второго насоса 11. Выход 8 первого насоса 7 соединен трубопроводом, в котором установлен второй вентиль 12, с выходной магистралью 13. Выходная магистраль 13 снабжена четвертым вентилем 19 и подключается к входу промываемого объекта 14. Выход 15 второго насоса 11 трубопроводом соединен с выходной магистралью 13. Вход 10 второго насоса 11 соединен трубопроводом, в котором установлен третий вентиль 16, с выходом 8 первого насоса 7, при этом точка соединения расположена перед вторым вентилем 12. Выходная магистраль 17 снабжена пятым вентилем 18 и подключается к выходу промываемого объекта 20 и к входу 21 расширительного бака 1.
Устройство работает в двух режимах. Для демонстрации эффективности предлагаемого технического решения в качестве промываемого объекта предлагается змеевиковый теплообменник.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Перед промывкой внутреннего канала змеевика, обладающего более высоким гидравлическим сопротивлением, насосы включают последовательно, для чего первый и второй вентили 9 и 12 соответственно устанавливают в положение «закрыто», а третий вентиль 16 - в положение «открыто». Выходную магистраль 13 и входную магистраль 17 соединяют с входом 14 и выходом 20 змеевика промываемого объекта. Расширительный бак заполняют необходимым объемом воды.
Четвертый вентиль 19 входной магистрали 13 и пятый вентиль 20 выходной магистрали 17 устанавливают в положение «открыто» и включают первый и второй электронасосы 7 и 11 соответственно. Вода из расширительного бака 1 через проточный нагреватель 4 поступает на вход 6 первого насоса 7, с его выхода 8 через открытый третий вентиль 16 - на вход 10 второго насоса 11 и через выход 15, открытый четвертый вентиль 19, входную магистраль 13 поступает на вход 14 змеевика промываемого объекта. Из выхода змеевика 20 вода через выходную магистраль 17 и открытый пятый вентиль 18 поступает в расширительный бак 1. После того как циркуляция воды установилась, включают нагреватель 4 и добавляют в расширительный бак 1 расчетное количество химического реагента. После засыпки химического реагента по системе начинает циркулировать промывочный раствор, и накипь на стенках змеевика промываемого объекта растворяется.
Второй режим работы устройства можно продемонстрировать на промывке внутренней поверхности кожуха змеевикового теплообменника, который имеет большой объем и низкое гидравлическое сопротивление. Вход 22 и выход 23 внутренней полости промываемого объекта аналогично подсоединяют к выходной магистрали 13 и входной магистрали 17. Первый насос 8 и второй насос 11 включают параллельно, для чего первый вентиль 9 и второй вентиль 12 устанавливают в положение «открыто», а третий вентиль 16 - в положение «закрыто». Вода из расширительного бака 1 через проточный нагреватель 4 поступает на вход 6 первого насоса 7 и одновременно через открытый первый вентиль 9 - на вход 10 второго насоса 11. Затем два потока соединяются во входной магистрали 13 и через открытый четвертый вентиль 19 поступают во внутренний объем промываемого объекта. После прохождения внутреннего объема промываемого объекта вода через открытый пятый вентиль 20 и входную магистраль 17 поступает в расширительный бак 1. После установившейся циркуляции воды включают нагреватель 4 и в расширительный бак 1 добавляют расчетное количество реагента. После засыпки химического реагента по системе начинает циркулировать промывочный раствор, и накипь на внутренних стенках кожуха промываемого объекта растворяется. Промывка объекта осуществляется, как и в первом примере, до полного растворения накипи.
Для сложных объектов, когда промываемый объект имеет значительные объемы и сильное загрязнение, целесообразно промывку осуществлять сначала при последовательно включенных насосах, а когда загрязнения частично будут удалены, то включать насосы параллельно для ускорения и повышения эффективности промывки.