Механизм воздействия магнитного поля на воду и растворенные в ней вещества пока не получил точного объяснения. Хорошо известно одно: при использовании магнитной обработки воды количество накипи на поверхности элементов систем теплоснабжении снижается на 30–50 %, а ранее выпавшие отложения постепенно разрушаются. По одной из версий это происходит в результате воздействия на них угольной кислоты. Нередко производители устройств магнитной обработки пишут, что их оборудование умягчает воду, но это не так. Эффект заключается в существенном уменьшении вредного воздействия солей жесткости. В отличие от систем, использующих, например, ионный обмен и мембранное разделение, магнитные не удаляют из воды ионы кальция Ca+ и магния Mg+. Приборы магнитной обработки воды – так называемые магнитные преобразователи - могут использоваться автономно или в составе комплексных систем водоподготовки в промышленном и бытовом теплоснабжении, кондиционировании, охлаждении, защищая от накипи ТЭНы, теплообменники, накопительные емкости и т.д.
Согласно СНиП II-35-76* "Котельные установки" (требования этого документа не распространяются на котлы с давлением пара более 40 кгс/cм2 и с температурой воды выше 200 °С, а также котельные поквартирного отопления), магнитную обработку воды для водогрейных котлов целесообразно проводить, если содержание в воде железа не превышает 0,3, кислорода – 3, хлоридов и сульфатов – 50 мг/л, ее карбонатная жесткость – не выше 9 мг-экв/л, а температура нагрева не должна превышать 95 °С. Для питания паровых котлов – стальных, допускающих внутрикотловую обработку воды, и чугунных секционных – использование магнитной технологии возможно, если карбонатная жесткость воды не превышает 10 мг-экв/л, содержание железа – 0,3 мг/л, а поступает она из водопровода или поверхностного источника.
Если эти условия не выполнены, проектировщикам придется предусмотреть дополнительные устройства для предварительного умягчения, обезжелезивания, вакуумной деаэрации и т.д. Как правило, качество воды, при котором эффективно работает каждая конкретная модель магнитного преобразователя, подробно оговаривается и производителем – в техническом паспорте изделия.
Все магнитные преобразователи можно разделить на две группы: с постоянными магнитами и электромагнитами. Постоянные магниты изготавливают из специальных материалов, характеризующихся высокой коэрцитивной силой (значение напряженности магнитного поля, необходимое для полного размагничивания магнита) и остаточной магнитной индукцией. Как правило, в магнитных преобразователях воды применяются ферромагнетики и сплавы редкоземельных металлов. В последнем случае магниты создают сильное и стабильное поле, могут эффективно работать при температурах до 200 °С и почти полностью сохраняют свои магнитные свойства на протяжении нескольких лет.
Для обработки воды в инженерных системах требуется переменное магнитное поле – в противном случае на поверхности магнитов или трубы, на которую смонтирован прибор, будут накапливаться частицы различных ферромагнитных примесей (ржавчина, частицы металла и т.д.). Поэтому преобразователи собирают из нескольких (от 4 и более) постоянных магнитов таким образом, чтобы положительный и отрицательный полюса чередовались.
Магнитный преобразователь устанавливают двумя способами: врезают в трубопровод (In-line) или закрепляют снаружи. В первом случае прибор представляет собой полый цилиндр, который крепят к основной трубе с помощью резьбовых или фланцевых соединений. Блок магнитов может находиться как снаружи, так и внутри трубы. Модели высокой производительности (например, MWS ООО "Магнитные водные системы") могут состоять из нескольких труб с закрепленным внутри магнитным сердечником. Основной недостаток таких магнитных преобразователей – достаточно трудоемкая установка. Кроме того, если блок магнитов находится внутри трубы, то на его поверхности будут оседать некоторые содержащиеся в воде вещества, и для их удаления пользователю придется периодически отсоединять устройство. Если же магниты находятся снаружи трубы, их установка на стальную трубу приведет к существенно му ослаблению магнитного поля.
Внешние магнитные преобразователи обычно состоят из двух частей. Их стягивают друг с другом с помощью нескольких винтов и таким образом закрепляют на трубе. Подобные модели есть в ассортименте компаний Mediagon AG и Aquamax. Некоторые внешние магнитные преобразователи имеют в своем корпусе углубления соответствующей формы и могут просто надеваться на трубы (например, модель XCAL Shuttle компании Aquamax). С точки зрения установки, внешние магнитные преобразователи очень удобны, а их использование не приводит к осаждению на поверхности трубы различных примесей. В то же время, приобретая такой преобразователь, пользователь обязан учитывать магнитную проницаемость материала трубы, на которую его планируется установить.
В магнитных преобразователях с электромагнитом в качестве источника поля используется изолированный провод, который наматывают на трубу, а иногда – на полый цилиндр, выполненный из диэлектрика. Данное устройство представляет собой обычную катушку индуктивности: когда по проводу проходит электрический ток, в трубе генерируется переменное магнитное поле. Ток на катушку подается от электронного блока, с помощью которого можно изменять мощность прибора в довольно широком диапазоне. Например, магнитный преобразователь EUV 500 компании Aquatech может эффективно обрабатывать от 24 до 1100 м3 воды в час. В зависимости от модели, блок управления позволяет вручную устанавливать мощность прибора или автоматически регулирует производительность магнитного преобразователя с учетом показаний расходометра, времени суток и т.д. В наиболее совершенных моделях магнитных преобразователей предусмотрены режимы работы со стальными трубами.
Основными достоинствами электромагнитных преобразователей являются простота установки и возможность изменять мощность прибора в зависимости от расхода воды, позволяющие более качественно и гибко обрабатывать воду и существенно снижать количество электроэнергии, потребляемой преобразователем. Главный недостаток данных приборов – постоянное потребление электроэнергии. Кроме того, рядом с местом их работы должен находиться источник переменного тока. Стоимость бытовых преобразователей, работающих на электромагнитах, в разы выше, чем у аналогичных приборов, использующих постоянные магниты. Однако цены на магнитные и электромагнитные преобразователи большой производительности сопоставимы, что обусловлено высокой стоимостью мощных постоянных магнитов.
Сегодня на российском рынке представлено большое количество моделей магнитных преобразователей различного типа – как отечественных ("Магнитные Водные Системы", "Ватер-Кинг", "Экосервис Технохим", "Химсталькомплект", "Энирис-СГ" и т.д.), так и западных (Aquamax, Aquatech, Mediagon AG и т.д.) компаний. В зависимости от производительности и исполнения, их разделяют на бытовые и промышленные. Производительность бытовых преобразователей лежит в пределах от 0,1 до 10 м3/ч, а цена на них редко превышает 100–150 евро. Производительность наиболее мощных промышленных моделей достигает нескольких тыс. м3/ч, и они могут стоить десятки тысяч евро.
Эффективность того или иного магнитного преобразователя зависит от целого ряда факторов: места установки прибора в системе; температуры и химического состава воды; напряженности и конфигурации поля; материала трубы, на которую монтируются приборы (для моделей внешнего размещения).
При установке преобразователя на системы горячего и холодного водоснабжения следует соблюдать следующие основные правила. Во-первых, прежде чем пройти магнитную обработку, вода должна пройти механическую очистку в соответствующем фильтре. Во-вторых, производители рекомендуют устанавливать приборы как можно ближе к защищаемому оборудованию.
В жилом доме магнитный преобразователь рекомендуется использовать не только для обработки воды, поступающей, например, в водонагреватель, но и воды системы холодного водоснабжения. Это позволит защитить от накипи ТЭНы различных бытовых приборов (стиральных машин, чайников и т.д.). Если в схему водоснабжения дома включен накопительный бак, магнитный преобразователь следует устанавливать и на его выходе (выходах), поскольку за время нахождения в баке обработанная вода может потерять свои антинакипные свойства.
В небольших гостиницах, малосемейных жилых домах и других зданиях с собственной системой приготовления горячей воды и протяженным циркуляционным контуром ГВС магнитный преобразователь следует устанавливать не только на подаче в бойлер холодной воды, но и на входе в него обратной линии.
Химический состав воды и ее температура имеют большое значение для эффективного проведения магнитной обработки. Соответствующие требования сформулированы в нормативных документах, регламентирующих проектирование и эксплуатацию тепловых сетей, пунктов и т.д.
Если элемент преобразователя, генерирующий магнитное поле, находится снаружи трубопровода, эффективность магнитной обработки будет зависеть не только от мощности и конфигурации магнитного поля относительно потока воды, но и от магнитной проницаемости материала трубы.
Отметим, что неграмотное использование магнитных преобразователей приводит к засорению системы образующимся шламом, который необходимо удалять из трубопроводов с помощью механических фильтров, а из котлов – используя специальные устройства, предусмотренные СНиП II-35-76*.
Как было сказано ранее, при магнитной обработке в трубах образуется угольная кислота (H2CO3), быстро распадающаяся на воду и углекислый газ (CO2). В открытых системах (ГВС) он будет выходить через водопроводные краны, а в закрытых может привести к завоздушиванию. Поэтому на такие системы вместе с магнитными преобразователями необходимо устанавливать дегазаторы.
