Конструкция картриджных магистральных фильтров

Корпус Фильтра (Колба)

Для индивидуального дома наибольшее распространение получили два типа корпуса. Европейский (далее SLIM) (см. рис. 1) и американский BIG BLUE (рис. 2).

рис 1                                                                рис 2

Оба стандарта имеют картриджи длиной 10 и 20 дюймов, а первый еще и 5 дюймов. Ресурс 20-дюймового картриджа в два раза больше, а 5-дюймового в два раза меньше, чем 10-дюймового. При одинаковом линейном размере, диаметр BIG BLUE почти в два раза больше, что позволяет разместить картридж большего диаметра с ресурсом, в 2-3 раза превышающим стандарт SLIM. Конструктивно, корпус BIG BLUE всегда состоит только из двух частей, а корпус европейского SLIM – как из двух, так и трех частей (рис. 3)

рис 3

Вариант из трех частей более приемлем для часто меняемых картриджей. Это обусловлено тем, что между деталями корпуса установлено резиновое уплот-нительное кольцо и при замене картриджа эта конструкция обеспечивает его поджатие, а не скручивание, как у корпуса из двух частей. Соответственно вариант из трех частей более долговечен. Двухсоставной вариант дешевле, и при частой смене картриджа в комплект должна входить смазка, обеспечивающая скольжение при сборке корпуса. Во всех случаях корпуса фильтров выполнены из ударопрочного гигиеничного пластика. В верхней части корпуса (крышке) расположен клапан, предназначенный для стравливания давления из системы перед заменой картриджа и выпуска воздуха после установки нового картриджа и включения системы водоснабжения.

Корпуса катриджных фильтров выпускаются с прозрачной и непрозрачной колбой. Прозрачные колбы позволяют судить о загрязненности фильтра в процессе работы. С одной стороны, это очень удобно, однако в процессе работы в колбе скапливаются грязь, микробы и бактерии, и при наличии даже небольшого освещения или попадания солнечного света колба в скором времени «зацветет» из-за образования на ее внутренней поверхности водорослей, которые очень затрудняют фильтрацию. Конечно, можно поставить такую колбу в темное место. Н оесть и более простой выход -колба из непрозрачного пластика. Это менее удобно с точки зрения визуального контроля, но они дешевле и гигиеничнее прозрачных колб.

Корпуса катриджных фильтров для холодной и горячей воды выпускаются из разного материала. Если вы используете корпус фильтра для холодной воды, чтобы очистить горячую воду, то через некоторое время он растрескается и потеряет герметичность.

Обычно температура, при которой возможна работа фильтра, указывается на упаковке или узнается у торгующей организации.

Внимание! Фильтры для холодной воды могут эксплуатироваться при температуре только до 35-38°С.

Резьбовые соединения колб

Для подключения к водопроводным трубам в корпусе фильтров предусмотрены резьбовые соединения. У некоторых фирм-производителей резьба в корпусе выполнена из пластика. Для большей надежности и долговечности мы рекомендуем использовать корпуса, у которых резьбовая часть выполнена в виде специальных латунных вкладышей. Размеры резьбовых соединений обычно бывают от полдюйма до полутора. Наиболее часто используются соединения в полдюйма и один дюйм.

Внимание! Не путайте входное отверстие фильтра с выходным. Фильтрация имеет свою направленность. Обычно направление фильтрации указанно стрелкой на корпусе фильтра или словами in (ВХОД) иout (ВЫХОД).

Сужение входных и выходных отверстий уменьшает пропускную способность корпуса фильтра. Даже без картриджа чистый корпус фильтра создает потери давления при прохождении через него воды. Потери давления зависят от конструктивных особенностей корпуса и внутренних каналов фильтра. Для предварительных расчетов эту величину можно принять равной 0,1 бар. Необходимо также понимать, что корпус фильтра обладает определенной пропускной способностью. Если вы используете в вашей системе фильтр маленьких размеров это равносильно тому, что вы просто частично перегораживаете напорную магистраль.

Прочность колб (корпусов)

Много неприятностей может возникнуть в тех случаях, когда корпус фильтра потеряет герметичность. Трещины на корпусе могут привести к значительным протечкам и даже затоплению дома или квартиры. Следует обращать внимание на значения давления воды, при которых разрешена эксплуатация. В большинстве случаев в городских квартирах давление воды -6 бар. Следовательно, если колба фильтра предназначена для работы при более низком давлении, то устанавливать ее в городскую квартиру нельзя.

Необходимо также обратить внимание на то, что в трубопроводах могут возникнуть и действительно возникают скачки давления (гидроудары). При этом давление может в два раза и более превысить обычное рабочее давление воды. Для исключения в этих случаях возможности разрушения корпусов фильтров и  других сантехнических устройств применяют различные способы, в том числе установка:

• предохранительного клапана (статическое превышение);
• редукторов давления на подводящих магистралях;
• гидрокомпенсатора (гидроаккумулятора).

Могут применяться и другие способы решения этой проблемы. При самостоятельной установке фильтров в системе индивидуального водоснабжения коттеджа или дачи необходимо поинтересоваться о максимальной величине давления воды и после этого принять решение об установке предохраняющих разрушение корпуса фильтра устройств.

Картридж (Фильтрующий элемент)

По конструкции крепления картриджей внутри колбы наибольшее распространение получили два типа картриджей (рис. 4). Первый тип -стандартный цилиндрический, открытый с двух сторон. Второй, имеет заглушку снизу, а в верхней его части имеется выступ с двойным кольцевым уплотнением. Второй тип позволяет исключить вероятность осевого перекоса картриджа при установке в корпусе фильтра. Он прост при монтаже, более надежен. Его недостатком является более высокая цена, которая на 10-15% выше, чем у первого типа. Колбы для этих двух типов картриджей также отличаются друг от друга своей конструкцией. К сожалению, картриджи и колбы этих типов не взаимозаменяемы.

В фильтрах BIG BLUE используется только первый тип крепления картриджей. В европейском SLIM раньше применялись оба типа, но последние годы из-за универсальности применения первый тип также занимает лидирующее место.

Принцип действия механической фильтрации очень прост. Исходная вода, проходя через картридж, очищается за счет того, что песок, взвеси, крупные частицы и другие образования задерживаются на поверхности фильтрующего элемента. Для получения хозяйственно-бытовой воды наибольшее распространение получили полипропиленовые картриджи. Это обусловлено их дешевизной и стойкостью к растворам кислот, щелочей и воздействию бактерий. Степень очистки определяется размером ячейки, через которую проходит вода. В картриджах этого типа она определяется в микронах. Для этой ступени достаточно установить элементы с размером фильтрации не ниже 25 микрон. Использовать более высокую степень очистки на данном этапе не рекомендуется, так как более тонкие фильтры быстро забьются грязью.

В качестве фильтрующих элементов рассматриваемого этапа фильтрации применяются (рис. 5):

• полипропиленовые нитевые (полипропиленовая нить навита на пластиковый сердечник);
• полипропиленовые напыленные;
• из гофрированного полиэстра, полипропилена или целлюлозы;
• сетчатые из нержавеющей стали.

Намотанные полипропиленовые картриджи применяются для очистки от песка, ила, ржавчины, накипи. Выдерживают воздействия растворов кислот, щелочей, коррозионно-активных жидкостей, газов. Сменный картридж из полипропилена устойчив к бактериальному загрязнению.

Намотка полипропиленовой нити может проводиться с различной плотностью и натяжением. Это позволяет использовать эти картриджи как для предварительных фильтров грубой очистки 50-75 мкм, так и для средней (25 мкм) и тонкой очистки (1-5 мкм) фильтров последних ступеней. Нельзя первоначально устанавливать картридж тонкой очистки. В этом случае фильтр сразу забьется частицами больших размеров и перестанет фильтровать воду.

Для увеличения сроков службы таких картриджей используется сложный способ намотки. В этих картриджах плотность намотки меняется по его толщине. В случае эксплуатации намотанных картриджей при больших расходах и давлениях происходит вымывание волокон полипропилена из нитей. Если фильтрация связана с большими давлениями, то рекомендуется использовать фибриллирован-ную полипропиленовую нить, более стойкую и прочную. Новый полипропиленовый картридж создает потери давления около 0,05-0,08 бар в зависимости от плотности навивки. Максимальный расход для бытовых картриджей равен 30 л/мин.

Стоит обратить внимание на качество волокна полипропиленовой нити. Для бытовой фильтрации следует применять волокна с нарезкой не менее 75 мм, а лучше -95 мм. В этом случае волокна крепко сплетены в нити и не вырываются потоком воды. А навивка нити в картридже должна быть не прямая, а обратная, это также способствует меньшему вымыванию волокон из картриджа.

Кроме того, плотность навивки увеличивается к сердечнику, что позволяет увеличить ресурс фильтра. Технику навивки можно проконтролировать.

Промышленность выпускает картриджи из навитой полипропиленовой нити в ассортименте 1-5 мкм, 10, 25, 50, 75 мкм. К сожалению, внешне они практически не отличаются, а вес меняется незначительно, поэтому следует покупать их у известных компаний.

Картриджи из напыленного полипропилена имеют переменную (увеличивающуюся) плотность от внешней поверхности к внутренней. Волокна достаточно прочно соединены между собой и не нуждаются в сердечнике. Кроме того, они не вымываются потоком воды. Степень очистки может составлять от 10 до 75 мкм. Они более дешевы, чем нитевые полипропиленовые. Их недостатком является то, что при массовом производстве, существующие в настоящий момент технологии не позволяют точно выдержать степень очистки. Нельзя изготовить картридж 10 мкм или 75 мкм. И купленный вами фильтр этого типа отфильтрует воду в диапазоне 10-40 мкм или 25-75 мкм, более точная фильтрация картриджами этого типа пока для бытовых систем невозможна.

Полипропиленовые  сетчатые картриджи многоразового типа.

Их можно снять, почистить, поставить обратно. Недостатком является то, что точность фильтрации грубая. Применяются картриджи 50 и 100 мкм. С точки зрения долговечности, наиболее применимы аналогичные картриджи с сеткой из нержавеющей стали. Их недостатком является цена, но при длительной эксплуатации этот недостаток окупается. Применяются также картриджи из нейлоновой сетки.

Картриджи других типов для получения хозяйственно-бытовой воды индивидуального дома последнее время используются незначительно.

Ресурс картриджей

При определении ресурса картриджей необходимо еще раз отметить, что есть большая разница в нормативных и реальных параметрах. Под нормативным ресурсом понимается объем воды, прошедший через картридж при котором в очищенной воде присутствуют частицы с размером только меньше порогового значения. Например, если порог фильтрации -25 мкм, то в очищенной воде находятся только частицы с меньшим размером. Частицы с большим размером осаждаются на наружной поверхности картриджа. Однако ясно, что необходимо определить еще два параметра: состав исходной нефильтрованной воды и перепад давления, который обеспечивает прокачку воды через картридж. При определении нормативного ресурса эти параметры заданы. Перепад давления на фильтре не должен превышать 0,2 бар, а содержание частиц в исходной воде с размером более, скажем, 25 мкм, не превышает 20 г на 1000 л. При этих условиях и определяется нормативный ресурс. В реальности, без эксперимента, никто не скажет, сколько примесей находится в вашей исходной воде, а перепад давления без манометров не определишь (в эконом-варианте их просто нет). Поэтому реальный ресурс всегда отличается от нормативного, который в бытовых системах фильтрации предназначен для информации при определении периодичности замены картриджа. В таблице  представлены нормативные показатели ресурсов различных типов картриджей, применяемых для получения хозяйственно-бытовой воды в индивидуальном доме.

Выбор, монтаж и эксплуатация фильтров предварительной очистки

Для правильного подбора фильтра предварительной очистки рекомендуется сделать анализ воды на наличие механических примесей. Впрочем, это не так просто и дешево, как может показаться на первый взгляд. Можно пойти и экспериментальным путем, его преимущество в том, что в нем рассматривается именно ваш дом. Установите в своей системе водоснабжение самый простой картриджный фильтр и счетчик воды. Взвесьте сухой картридж из 25-микронного намотанного полипропилена. Пользуйтесь водой в течение нескольких дней или даже недель. Затем снимите картридж, запишите расход воды за прошедший период времени. Высушите картридж на батарее в течение трех суток. Сравните вес нового и использованного картриджей. Вид, цвет и разница в весе практически полностью охарактеризуют воду. Разница в весе, поделенная на количество кубометров прошедшей за время эксперимента воды, покажет вес частиц размером более 25 мкм на один кубометр воды. Этого вполне достаточно для правильного подбора оборудования. Дополнительных затрат в этом эксперименте практически нет, ведь фильтр можно использовать в дальнейшем.

В практике индивидуального строительства наибольшее распространение получили одно- и трехступенчатые системы предварительной фильтрации. При наличии в воде большого количества механических примесей, например песка, необходимо установить фильтр с сетчатым картриджем, а затем фильтр с картриджем из полипропилена (навитого или вспененного) 25 мкм. Схема такой установки представлена на рис. 6.

В качестве фильтра с сетчатым картриджем при особенно большом количестве примесей можно использовать промывные фильтры с прямой и обратной промывкой (рис. 7), рассматривая их как дополнительную ступень очистки с уровнем 100 мкм.

Впрочем, можно воспользоваться и упрощенной конструкцией (рис. 8), так как надежность измерительных устройств невелика, а параметры носят рекомендательный характер. На рис. 9 представлены полная и упрощенная схемы подключения магистральных фильтров.

В представленных схемах запорные краны и байпас – для работы системы в период ремонта фильтра или замены картриджей. Гибкие трубки – для исключения передачи вибраций, возникающих при работе системы водоснабжения, на корпус фильтра. При штатном креплении корпус фильтра должен располагаться вертикально.

Рис 7	Рис 8

Рассматриваемые фильтры устойчиво работают при равномерном режиме работы. Если проживание в доме и использование фильтров периодические, то рекомендуется после одно-двухнедельного перерыва прокачать фильтр, сливая отфильтрованную воду в канализацию течение 2-3 мин. Если перерыв в работе фильтров более месяца, то мы рекомендуем поменять картриджи.

Выводы

1. При частой замене картриджей рекомендуется использовать корпуса фильтров, выполненные из трех частей.
2. Нормативный ресурс картриджей может сильно отличаться от фактического.
3. При наличии большого количества механических примесей необходимо использовать несколько ступеней предварительной фильтрации.
4. Для предварительной фильтрации воды в индивидуальном доме наибольшее распространение получили картриджи из навитого и напыленного полипропилена.
5. В большинстве рассматриваемых случаев для предварительной фильтрации используются 10-дюймовые фильтры
   SLIM STANDART