Вода [оксид водорода, греч. ὕδωρ (гидро...), лат. aqua (аква)], простейшее устойчивое химическое соединение водорода с кислородом, H2O

Вода́ [оксид водорода, греч. ὕδωρ (гидро...), лат. aqua (аква)], простейшее устойчивое химическое соединение водорода с кислородом, H2O; при нормальных условиях – жидкость без запаха, вкуса и цвета. Одно из самых распространенных на Земле соединений, играющее исключительно важную роль в разнообразных процессах живой и неживой природы Земли.

Вода участвует во всех процессах жизнедеятельности человека. Без пищи человек может прожить 30-50 дней, а без воды не более трех дней.

Природная вода всегда содержит растворенные соли, газы и органические вещества, а также коллоидные частицы и микроорганизмы. Состав примесей зависит от происхождения воды.

Вода — обязательный компонент многих технологических процессов (в том числе рабочее тело в паровых машинах, растворитель, хладагент, теплоноситель), химический реагент в промышленном производстве ряда кислот, щелочей, кислорода, водорода, компонент лекарственных средств, продуктов питания; морская и озерная вода, а также рассолы — сырьевой источник.

И в каждом процессе к качеству воды предъявляются свои требования.

Вода обладает большой теплоемкостью — 42 Дж/г·град, — поэтому она медленно нагревается и медленно остывает, являясь хорошим теплоносителем.

Человек научился получать воду из разных природных источников. И для дальнейшего использования вода должна иметь специальные качества

Природные источники пресной воды:
- поверхностные воды — это вода в реке, озере или пресноводных водно-болотных угодьях, вода из ледников, вода атмосферных осадков;
- подземные воды — это вода, присутствующая под поверхностью Земли.

Искусственные источники полезной воды:
- повторное использование сточных вод;
- опресненная морская вода;
- генераторы атмосферной воды на суше и др.

Использование воды:
- сельское хозяйство и другие виды орошения;
- использование воды в производстве;
- рекреационное (отдых, рыболовство и т.п.);
- питьевая вода и бытовое использование воды.

Далее мы будем рассматривать использование воды в качестве питьевой и как теплоносителя для котлов и систем отопления.

Питьевой водой называют жидкость, которую можно употреблять в течение длительного времени без вреда для здоровья. Как правило, она имеет пониженное количество растворимых солей, металлов и органики. Вода для систем отопления также должна отвечать соответствующим требованиям.

Способ подготовки воды зависит от источника водоснабжения и от требуемого качества воды.

Требуемое качество воды регламентируют местные нормы и правила, а также рекомендации производителя котлов.

Производство тепла - основная функция котельной, при этом тепло должно поступать потребителю в необходимом количестве при любых условиях

Как обеспечить эффективность работы котла? Как обеспечить бесперебойную работу и продлить ресурс оборудования? Как уменьшить энергопотребление оборудования? Над этими вопросами работают изготовители котлов, проектировщики, эксплуатирующие организации и компании, занимающиеся системами химводоподготовки (ХВО). Это объясняется тем, что Заказчик не всегда проинформирован, а иногда и совсем не знает о тех требованиях, которые предъявляются к качеству котловой воды.

Именно по этой причине все производители котлового оборудования предъявляют высокие требования к воде, подаваемой в котел, и только при соблюдении всех этих требований гарантируют его работоспособность.

В большинстве систем отопления в качестве теплоносителя используется вода. Берется она из разных источников, в основном это городской водопровод или скважина. Водопроводная/питьевая вода перед подачей потребителю подвергается очистке, чего нельзя сказать о скважинной. Однако водопроводная вода не всегда может использоваться в качестве теплоносителя для котлов и систем отопления. Из-за высокого содержания газов, взвеси и солей в трубах образуется накипь, возникает коррозия, уменьшается проходное сечение. Проблему способна решить система водоподготовки для котельной. Она имеет свою специфику, отличную от метода получения воды для питья.

В зависимости от назначения к качеству воды предъявляются различные требования: вода питьевая, вода техническая, вода дистиллированная и пр.

Требования по качеству воды для системы отопления соответствуют следующим параметрам:
Нормы РФ - СП 124.13330, СанПиН 2.1.4.1074-01
- Содержание свободной угольной кислоты - 0;
- Значение рН (кислотность) - 8,5 ÷ 10,5;
- Общая жесткость - 7 ÷ 9 мг-экв/литр (350 ÷ 450 мг/л);
- Содержание растворенного кислорода, не более 20 мкг/л;
- Содержание соединений железа, не более 0,5 мг/л;
- Количество взвешенных веществ, не более 5 мг/л;
- Содержание нефтепродуктов, не более 1 мг/л.
Navien
- Общая жесткость, не более 200 мг/л;
- Содержание соединений железа, не более 0,3 мг/л;
- Значение рН (кислотность) - 6,5 ÷ 8,5.

ВНИМАНИЕ! Заполняйте систему только после того, как убедитесь, что химический состав воды соответствует требованиям завода-изготовителя котлов.

Содержание кислорода и значение pH влияют на коррозию элементов системы, изготовленных из металла. Жесткость и железо влияют на образование накипи на стенках теплообменника котла и появлению отложений и шлама в системе теплоснабжения.

В основе коррозии металлов лежит химическая реакция между металлом и средой, протекающая на границе раздела сред

Теплообменники котла, нагревательные элементы, арматура и прочие составляющие отопительной системы изготовлены из металла. Долговечность металлов в значительной степени зависит от создания и сохранения защитного слоя из оксидов на их поверхности. Для элементов системы теплоснабжения можно использовать коррозионностойкие материалы, например, теплообменники котла из нержавеющей стали, полимерные трубы систем отопления и пр. Но полностью исключить коррозию только заменой материалов системы отопления невозможно. Помимо этого, необходима соответствующая подготовка воды.

Влияние значения pH и наличия свободного кислорода в воде.
Наименьшее растворение для нелегированной стали происходит в диапазоне значений рН от 10,5 до 12.
Окисление меди в воде с недостатком кислорода усиливается при рН выше 9,5.
Для алюминиевых деталей значение рН не должно превышать 8,5 (макс. 9,0).
Таким же образом можно предотвратить коррозию запорной арматуры, циркуляционных насосов, температурных датчиков и приборов, изготовленных из цветных металлов.
Коррозию металлов вызывает химическая реакция между металлом, кислородом и средой, протекающая на границе раздела сред. Железо + Кислород + Вода → Продукты коррозии.

Рекомендации по водоподготовке:
- Корректировка значения рН при помощи специальных реагентов.
- Добавление в воду ингибиторов коррозии.
- Удаление кислорода путем добавления средств, связывающих кислород.

Требования по качеству воды для системы отопления соответствуют следующим параметрам:

Нормы РФ - СП 124.13330, СанПиН 2.1.4.1074-01
- Содержание свободной угольной кислоты - 0;
- Значение рН (кислотность) - 8,5 ÷ 10,5;
- Общая жесткость - 7 ÷ 9 мг-экв/литр (350 ÷ 450 мг/л);
- Содержание растворенного кислорода, не более 20 мкг/л;
- Содержание соединений железа, не более 0,5 мг/л;
- Количество взвешенных веществ, не более 5 мг/л;
- Содержание нефтепродуктов, не более 1 мг/л;
- Общая жесткость, не более 200 мг/л;
- Содержание соединений железа, не более 0,3 мг/л;
- Значение рН (кислотность) - 6,5 ÷ 8,5.

ВНИМАНИЕ! Заполняйте систему только после того, как убедитесь, что химический состав воды соответствует требованиям завода изготовителя котлов.
Содержание кислорода и значение pH влияют на коррозию элементов системы, изготовленных из металла.
Жесткость и железо влияют на образование накипи на стенках теплообменника котла и появлению отложений и шлама в системе теплоснабжения.

Использование воды несоответствующего качества может существенно сократить срок службы системы теплоснабжения

Отсутствие водоподготовки или ее несоответствие требованиям — это не единственная возможная причина выхода из строя котельного оборудования. Однако стоимость установки ХВО несравнимо меньше, чем нанесенный ущерб при аварии на объекте теплоснабжения.

Подготовленная вода обеспечивает:
• Предотвращение накипи на теплообменнике котла – экономия энергии (топлива), защита теплообменника от термических перегрузок и разрушений;
• Предотвращение коррозии и образования шлама во всей системе отопления – максимальная готовность к эксплуатации, снижение затрат на ремонтные работы, корректная работа котла и всей системы в целом.

Водоподготовка необходима для обеспечения длительной и безаварийной работы водогрейного котла, а также осуществления подпитки системы теплоснабжения в автоматическом режиме.

Водоподготовку необходимо подбирать еще на стадии проектирования системы теплоснабжения.

При расчете системы водоподготовки для водогрейной котельной в первую очередь необходимо знать следующие параметры:
- мощность и тепловой режим котла;
- максимальный часовой расход воды для подпитки;
- жесткость исходной воды;
- содержание железа;
- содержание нефтепродуктов;
- содержание растворенного кислорода;
- уровень pH.

Установка котлов в каскаде является оптимальным вариантом исполнения котельной с высоким уровнем надёжности

На основании исходных данных, таких как производительность подпитки и анализ исходной воды, можно быстро составить рекомендуемый список оборудования водоподготовки (ХВО) для водогрейного котла.

Ступень механической очистки – защитный фильтр с возможностью промывки; предназначен для очистки воды от механических примесей: частиц песка, окалины и т. д.
Ступень обезжелезивания (при необходимости) – как правило, состоит из двух элементов: дозирующей станции для пропорциональной подачи окислителя, фильтра с каталитической загрузкой.
Ступень умягчения – обязательная ступень каждой системы химводоподготовки для водогрейного котла; умягчение воды осуществляется методом натрий-катионирования.
Контрольно-измерительные приборы – непрерывный контроль параметров воды.