Компоненты магистрали систем СО2, их виды и характеристики
В этом разделе будут рассмотрены те компоненты аквариумных систем подачи СО2, которые предназначены для установки на выходе системы СО2 в магистрали и дополнительные компоненты для мониторинга и коммутации систем. К ним относятся:
1. Обратный клапан
2. Счетчик пузырьков
3. Распылитель углекислого газа
4. Дроп-чекер
5. Таймер
6. Контроллер
Обратный клапан
Обратный клапан представляет собой запорное устройство, пропускающее газ только в одном направлении.
Основное предназначение обратного клапана в магистрали системы СО2 – не допустить попадания воды в магистраль системы. Устанавливается обратный клапан в удобном аквариумисту месте, как правило, перед счетчиком пузырьков. Исключение составляют комбинированные со счетчиком пузырьков обратные клапана, которые предназначены для жесткого резьбового крепления на выход дросселя тонкой настройки, или же обратные клапана, которые входят как составляющая часть в состав более сложного комбинированного устройства.
Обратные клапана разделяются на несколько видов: лепестковые (мембранные), стеклянные и пружинные.
Лепестковые – это обычные обратные клапана в пластиковом корпусе, которые предназначены для систем подачи воздуха в аквариум. Многие аквариумисты используют их и в системах подачи СО2 в виду их дешевизны. Но кроме дешевизны плюсов от использования таких клапанов больше нет.
Возможно, для воздуха они и подходят, но углекислый газ они держат плохо. Редко какой клапан такого типа держит нормально больше месяца работы. Чтобы компенсировать эту негативную составляющую аквариумисты устанавливают два, а то и три таких обратных клапана, в надежде повысить их общую надежность. Отчасти это срабатывает и система не пропускает газ при отключении подачи. Но возникает новая проблема, которая нивелирует все потуги аквариумиста – из-за возросшего количества соединений уменьшается (порой очень сильно) общая надежность всей системы в целом. Это связано с тем, что выходы под шланг у таких обратных клапанов выполнены в виде обычного фитинга даже без фиксирующей шланг «елочки». Шланг на таких фитингах крепится самым простым способом – одевается в натяг. А этого порой бывает недостаточно в виду довольно большого давления в магистрали системы СО2 в отличие от воздушных аквариумных систем, где практически нет давления. Это приводит к частым срывам шланга с такого обратного клапана, что в свою очередь может привести к утечке воды из аквариума через шланг подачи углекислого газа и утечке газа из системы СО2.
Выбирая такой обратный клапана для своей системы нужно быть готовым к определенным трудностям, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации системы подачи СО2 с лепестковым обратным клапаном.
Для большей надежности лучше использовать специальные обратные клапана для систем подачи углекислого газа – стеклянный обратный клапан или пружинный обратный клапан.
Стеклянный обратный клапан – это продукт, предназначенный не только выполнять свою прямую функцию, перекрывать обратный ток воды по магистрали системы подачи углекислого газа, но еще и эстетическую функцию.
Стеклянный обратный клапан
Стеклянный обратный клапан – это полый прозрачный цилиндрический сосуд из стекла, внутри которого помещен также цельностеклянный цветной цилиндр. Обычно это прозрачная колба с красным (реже – синим) клапаном внутри. Принцип работы очень простой: внутренний цветной цилиндр изготовлен таким образом, чтобы одна его часть плотно прилегала к внутренним стенкам колбы стеклянного обратного клапана. Такой стеклянный обратный клапан устанавливается строго вертикально на стенке аквариума (или тумбы). При подаче газа на вход обратного клапана внутри создается давление, которое приподнимает перекрывающий цилиндр и газ проходит дальше по магистрали. После этого внутренний цилиндр опускается на свое посадочное место, перекрывая подачу. Таким образом, стеклянный обратный клапан работает как бы скачками – могут быть слышны негромкие стуки, когда клапан опускается на свое место. Такие клапана предназначены для работы в системах с небольшим рабочим давлением. Это обусловлено несколькими факторами. Прежде всего – это материал корпуса, из которого изготовлен стеклянный обратный клапан. Второй момент – качество изготовления (толщина стенок у разных производителей может сильно отличаться). Поэтому устанавливая стеклянный обратный клапан на систему с большим рабочим давлением (больше 2,5 атмосфер), необходимо понимать возможные риски при эксплуатации. А лучше всего для систем с большим рабочим давлением использовать специальные пружинные обратные клапана.
Пружинные обратные клапана
Пружинный обратный клапан – это специальный клапан, который лучше всего подходит для установки в магистраль системы подачи СО2. Принцип его работы основан на полном перекрывании рабочего отверстия для прохождения углекислого газа эластичным клапаном, который толкает пружина при отключении подачи газа. Отсюда и название – пружинный обратный клапан. Как правило – это очень надежные и долговечные устройства. Поскольку запорный компонент – пружина, то для ее сжатия, чтобы газ прошел по рабочему каналу, необходимо определенное давление. Именно из-за этого такие клапана, как правило, не устанавливают в воздушных системах – далеко не все компрессоры смогут создать необходимое давление для продавливания пружины такого клапана.
Еще одним важным преимуществом пружинных обратных клапанов является способ крепления шланга.
Есть разновидности пружинных обратных клапанов с металлическим корпусом и с пластиковым корпусом.
В пружинных обратных клапанах с металлическим корпусом для крепления шланга подачи углекислого газа используется выход с насечками в виде «елочки», что дает довольно надежную фиксацию шланга. Дополнительно для большей надежности шланг может фиксироваться стяжкой-хомутом.
В пружинных обратных клапанах с пластиковым корпусом для надежной фиксации шланга используется система фитингов с прижимным гайками.
Такая система очень надежно фиксирует шланг и предупреждает самопроизвольное соскакивание шланга с фитинга даже при большом давлении. Единственное, что необходимо учитывать при выборе такого пружинного обратного клапана, что его не рекомендуется устанавливать в магистраль системы СО2 где используется жесткий полиуретановый шланг для подачи газа. Прижимная гайка попросту не прижмет такой шланг и может лопнуть. Для таких систем лучше использовать пружинный обратный клапан в металлическом корпусе.
Пружинные обратные клапана используются как отдельные устройства, так и как часть комбинированных устройств. Они могут встраиваться в счетчики пузырьков, разные распылители. Но в любом исполнении – они всегда надежно перекрывают подачу газа.
Как и любое другое оборудование, пружинные обратные клапана нуждаются в профилактических работах. Как правило, все подобные устройства – разборные, для удобства обслуживания. Необходимо периодически производить профилактические работы с обратным клапаном: разобрать, прочистить от возможного мусора и собрать обратно. При установке в магистраль системы подачи СО2 очень важно не перепутать вход и выход.
При правильной эксплуатации пружинные обратные клапана служат надежно и долго.
Счетчик пузырьков
Для подсчета количества подающегося в аквариумную воду углекислого газа используют специальное устройство – счетчик пузырьков.
Свое название данный компонент системы подачи СО2 получил из-за своего назначения – считать пузырьки. Углекислый газ проходит через счетчик пузырьков и выходит в специальном месте в виде небольшого пузырька газа. Эти пузырьки и считают.
Метод учета количества подающегося газа довольно прост: считают количество пузырьков за единицу времени, как правило, секунду (иногда используют количество пузырьков в минуту – если подача слишком интенсивная и посчитать количество пузырьков в секунду нет возможности).
Счетчиков пузырьков есть много разновидностей. Их используют как отдельное устройство, но также они входят как составная часть в комбинированные устройства.
Но какого бы вида не был счетчик, у него есть одна важная особенность, которую все производители стараются поддерживать в неизменном виде – диаметр выходного отверстия углекислого газа. Это делается для того, чтобы более-менее сделать одинаковым подсчет количества подающегося газа независимо от вида счетчика. И, хотя данный параметр никем и нигде точно не установлен и не зафиксирован, на практике все же производители поддерживают практически одинаковый размер выходного отверстия углекислого газа.
По принципу работы счетчик пузырьков довольно простое устройство: полый сосуд, который имеет вход и выход, внутри которого выведен фитинг для выхода газа. Для работы счетчика необходимо соблюсти одно условие: наполнить его жидкостью.
Для этого используют обычную воду. Можно использовать также и глицерин.
Он имеет большую вязкость, что способствует более медленному поднятию пузырьков СО2 и соответственно более легкому их подсчету, особенно при больших подачах газа. Этот способ имеет право на жизнь, но нужно учитывать, что жидкость из счетчика со временем может попасть в аквариум. В случае с водой, это не приведет абсолютно ни к каким последствиям. Если же это будет глицерин, то после попадания его в аквариум придется долго убирать пленку с поверхности воды.
Выбирая счетчик пузырьков для своей системы СО2 необходимо учитывать как минимум один параметр – давление в магистрали системы.
От этого будет зависеть материал корпуса счетчика.
Существует несколько возможных вариантов исполнения счетчика пузырьков.
Стеклянный счетчик пузырьков.
Стеклянные счетчики пузырьков
Это обычный стеклянный сосуд, имеющий вход и выход, а также внутри специальный фитинг для выхода углекислого газа. Счетчик устанавливается строго вертикально на стенке аквариума и тумбы, чтобы было удобно наблюдать за поднимающимися пузырьками. Стеклянных счетчиков есть много разных видов и форм, но все они работают по одному принципу и все предназначены для установки в системы с небольшим рабочим давлением (до 2,5-3 атмосфер).
Шланг подачи углекислого газа в таких счетчиках крепится плотно «в натяг».
Такие счетчики используются как отдельное устройство, так и как часть более сложного многофункционального устройства.
Стеклянные счетчики используются совместно со стеклянными обратными клапанами и стеклянными диффузорами. Такие устройства не требуют повышенного рабочего давления и кроме своей основной функции выполняют еще одну – эстетическую. Ведь стеклянные устройства имеют очень привлекательный внешний вид.
Если в системе подачи углекислого газа используется высокое давление, то применять стеклянный счетчик не рекомендуется. Для этих целей есть специальные счетчики пузырьков выполненные из акрила, пластика и металла. Они имеют более толстые стенки, призванные выдержать повышенное давление в магистрали системы СО2. Также для надежной фиксации шлангов, в таких устройствах применяются накидные гайки. Есть варианты исполнения крепления шланга из пластика или металла. Основная же часть счетчиков всегда выполнена из прозрачного пластика – для визуального контроля за количеством подающегося газа.
Счетчики пузырьков для высокого давления с встроенным пружинным обратным клапанов
Такие счетчики могут устанавливаться как в разрез шланга, так и непосредственно на выход дросселя тонкой настройки с помощью резьбового соединения.
Все профессиональные счетчики такого уровня, могут дополнительно оснащаются еще и пружинным обратным клапаном. Это делает такие устройства очень востребованными – поскольку уменьшает общее количество соединений и увеличивает надежность системы СО2 в целом.
Отдельно стоит упомянуть счетчики пузырьков, как составляющие более функциональных устройств. Они не похожи на классический счетчик, а больше как на небольшой фитинг внутри комбинированного устройства. Но свою функцию они выполняют исправно, главное – заполнить жидкостью емкость, в которой находиться выход углекислого газа.
Устройство для растворения СО2
Последним элементом в магистрали системы СО2 (но не последним в системе СО2) является устройство для растворения углекислого газа в воде.
Это наиболее широко представленный компонент системы СО2 как по внешнему виду, так и по материалам изготовления и принципу действия.
Чтобы разобраться в этом множестве схожих устройств, необходимо знать некоторые принципы их работы.
Для этого все устройства растворения углекислого газа в воде можно разделить на 2 типа: внутренние устройства (устанавливаются внутри аквариума) и внешние устройства (устанавливаются вне аквариума).
Есть еще одно условное разделение всех устройств для растворения: на пассивные и активные. Но это разделение не очень точно описывает все виды устройств.
Поэтому здесь будет рассмотрено разделение именно на внутренние и внешние устройства, а уже по описанию их принципа работы можно будет сделать вывод какое именно это устройство по способу растворения газа – пассивное или активное.
Начнем, пожалуй, с «родоначальников» всех устройств для растворения углекислого газа в воде – устройства типа колокол.
Примеры разных вариантов колокола
Колокол представляет собой обычную емкость, перевернутую вверх дном и в таком виде погруженную под воду. Под колокол обычным шлангом подеется СО2. Со временем газ скапливается под колоколом в большой концентрации и начинает растворяться в аквариумной воде. По своему принципу работы колокол является пассивным устройством для растворения углекислого газа. Такие устройства необходимо подбирать определенным образом: площадь соприкосновения углекислого газа под колоколом должна соответствовать определенному объему аквариума (проще говоря – для аквариумов разных объемов нужны разные по площади колокола). Преимуществом такого устройства является то, что газа в воду уйдет лишь то количество, которое может раствориться для оптимального насыщения (при правильно подобранной площади колокола). Если газа будет подаваться слишком много – он просто выйдет через край колокола большим пузырем. По этой причине перенасытить аквариум углекислым газом при правильно подобранном колоколе практически невозможно. Недостатком же является внешний вид устройства и способ его установки. Поскольку колокол ставиться у поверхности воды, то его практически невозможно задекорировать и спрятать. К тому же он может достигать довольно внушительных размеров. Из-за этих причин все меньше аквариумистов обращают свое внимание на колокол при выборе устройства для растворения углекислого газа.
Следующим в цепочке пассивных устройств для растворения углекислого газа можно назвать реактор-лесенка (и его разновидности).
Ректор – «лесенка»
Принцип действия довольно прост – внутри устройства создается «лабиринт», по которому проходят пузырьки углекислого газа. И чем длиннее этот лабиринт, тем дольше по нему проходит пузырек и тем лучше растворяется в воде. Такие устройства были довольно популярны пока не стали появляться более компактные и эффективные - диффузоры СО2.
Диффузоры СО2 классического типа – это стеклянные устройства, одним из элементов которых является специальная мелкопористая керамика, в виде круглого диска-таблетки. Такой керамический диск «намертво» впекается в корпус диффузора при его производстве и образует с ним единое целое.
Любой диффузор имеет вход для подключения шланга СО2 и выход – керамический диск, через который СО2 продавливается под давлением.
Разнообразие форм и размеров стеклянных диффузоров
Принцип действия очень прост – углекислый газ под давлением проходит через мелкие поры керамического диска и выходит после него в виде мелких пузырьков, которые могут легко раствориться в аквариумной воде.
На сегодня существует огромное количество форм и размеров диффузоров. Есть также комбинированные устройства, в которых есть диффузор и счетчик пузырьков. Последний изготавливается в виде спирали, что дает дополнительный эффект в растворении СО2.
Также есть комбинированные устройства, в которых соединены диффузор, счетчик пузырьков и обратный клапан. Все стеклянные диффузоры имеют как достоинства так и недостатки. К достоинствам можно отнести очень привлекательный внешний вид и достаточное качество растворения углекислого газа. Любой стеклянный диффузор будет намного эстетичнее выглядеть любого другого устройства распыления СО2. Именно исходя из этого их очень часто и выбирают эстеты и любители больше красивого нежели технологичного.
Недостатком (помимо хрупкости) можно назвать невысокий, по сравнению с другими устройствами, коэффициент полезного действия.
Это объясняется тем, что используемые в стеклянных диффузорах керамические пластины имеют относительно большие поры, что приводит к довольно большим пузырькам СО2 на выходе диффузора. Такие пузырьки не всегда успевают растворяться в воде, поднимаясь к поверхности.
Такая керамика устанавливается в диффузоры по одной простой причине – для ее работы не требуется высокого давления. Стеклянный диффузор может с успехом работать даже от системы на основе брожения (бражки), не говоря уже о системах на соде и лимонной кислоте или баллонных системах.
Такие устройства следует выбирать в нескольких случаях: когда система не дает необходимого давления, когда нет необходимости в больших объемах подачи углекислого газа (нужно лишь немного «добавить» СО2 в аквариум), когда на первый план выходит эстетическая составляющая и в аквариуме создается красивая подводная картинка, которой очень мешает разнообразное оборудование.
Стеклянные диффузоры можно назвать устройствами начального уровня для растворения углекислого газа. Хотя они повсеместно используются с различными типами систем СО2.
Следующими по эффективности идут «старшие братья» стеклянных диффузоров – разнообразные устройства с пластиковым или металлическим корпусом.
Пример внутренних керамических диффузоров
Несмотря на разные материалы изготовления корпуса и порой абсолютно разный внешний вид все подобные устройства объединяет одно – керамика, которая в них устанавливается. В виду более надежного материала корпуса в такие устройства устанавливается уже более плотная (мелкопористая) керамика по сравнению со стеклянными диффузорами. Это приводит к тому, что, во-первых, все подобные устройства уже могут работать при более высоком давлении (а это значит, что не все системы смогут продавить подобное устройство – например, «бражка»); во-вторых из-за более мелкопористой керамики пузырьки на выходе из таких устройств получаются очень мелкие и возрастает общий коэффициент полезного действия таких распылителей. В производстве этого типа распылителей производители шагнули далеко вперед в сравнении со стеклянными распылителями. Поэтому разнообразие форм и размеров поражает воображение. Здесь есть устройства как с классической круглой керамической пластиной для распыления СО2, так и устройства, в которых в качестве распылителя используется не керамический диск, а керамический цилиндр (так называемые «базуки»). Как правило, все подобные устройства – разборные. Это дает возможность довольно легко (в отличие от стеклянных) произвести чистку и обслуживание, а также замену керамических распылителей.
Такие устройства очень часто производятся в виде настоящих «комбайнов», в которые помимо собственно распылителя СО2 включены также счетчик пузырьков и обратный клапан. Это является своего рода преимуществом – ведь чем меньшее количество соединений, тем общая надежность системы СО2 выше. Но с другой стороны есть и свои недостатки: такие устройства более сложны в изготовлении, а значит выше в стоимости и более сложны в обслуживании.
Продолжением линейки керамических распылителей – диффузоров стали атомайзеры.
Пример внутренних керамических атомайзеров
Атомайзеры практически ничем не отличаются от предыдущего вида распылителей за исключением керамики. В атомайзерх устанавливается очень мелкопористая керамика (коричневого цвета). На выходе такие устройства дают мельчайшие пузырьки СО2 – практически пыль. Свое название атомайзеры и получили благодаря такой работе – СО2 разбивается практически на «атомы». КПД атомайзеров выше, чем у устройств предыдущего типа, но и рабочее давление тоже. Поэтому они предназначены для работы с баллонными системами подачи СО2 или промышленными образцами установок СО2 на соде и лимонной кислоте, так как далеко не все самодельные системы на соде и лимонной кислоте могут создать необходимое для работы атомайзеров давление.
Это основные виды внутренних устройств для растворения углекислого газа в воде. Есть еще много способов, с помощью которых аквариумисты-энтузиасты пытаются решить вопрос максимально эффективного растворения углекислого газа. Но все эти способы и методы выходят за рамки данной статьи как самодельные и немассовые. Ознакомиться с ними можно на многих площадках, посвященных аквариумистике и системам СО2.
Далее пойдет речь о другом типе устройств для растворения СО2 – внешних устройствах или устройствах для растворения во внешнем потоке.
Как видно из названия, такие устройства для растворения СО2 устанавливаются вне аквариума. А чтобы углекислый газ попадал в аквариумную воду, они устанавливаются не просто вне аквариума, а в магистрали внешнего фильтра (реже для этого используют отдельную помпу для прокачки воды).
По общему принципу работы – движения воды через эти устройства, их назвали общим термином – проточные. А по способу растворения углекислого газа в потоке воды выделяют несколько групп: проточные миксеры СО2, проточные диффузоры СО2, проточные атомайзеры СО2. В последнее время стали появляться комбинированные устройства, которые сочетают в себе все достоинства разных вариантов распыления углекислого газа: турбо-атомайзеры.
Рассмотрим принцип действия каждого типа проточных распылителей.
Проточные миксеры – устройства, способом растворения СО2 в которых является его смешивание с проходящим потоком воды.
Примеры проточных миксеров
У такого устройства есть вход воды и выход. А также вход для подачи углекислого газа. Внутри расположены лопасти, которые начинают вращаться от проходящего сквозь них потока воды. Лопастей может быть несколько и разной формы, в зависимости от модели и производителя, но суть работы устройства одинакова. Попадая внутрь миксера пузырек СО2 разбивается лопастями на много более мелких пузырьков, которые в свою очередь подхватываются бурлящим потоком воды. Благодаря этому миксеры имеют довольно неплохой коэффициент полезного действия. Чтобы увеличить КПД есть модели, в которых внутрь добавляются специальные наполнители (био-шары, как во внешних фильтрах) Это дает дополнительные преграды для движения пузырьков СО2, на дольше задерживает их в воде и соответственно способствует лучшему растворению. Но есть и минус – такие наполнители дополнительно гасят поток воды из фильтра.
Миксеры для своей работы не требуют высокого давления СО2, поэтому они могут использоваться от любых систем подачи углекислого газа.
Следующей разновидностью проточных устройств являются проточные диффузоры.
Примеры проточных диффузоров
В них основным рабочим элементом являются точно такие же керамические диски (или цилиндры, в зависимости от модели устройства), как и во внутренних диффузорах. Больший коэффициент полезного действия от таких проточных диффузоров достигается только благодаря тому, что пузырьки находятся дольше в сильном потоке воды в шланге. А это способствует их лучшему растворению. На основе простых проточных распылителей СО2 существует много комбинированных устройств, которые помимо распылителя сочетают в себе еще и счетчик пузырьков и обратный клапан. Такие устройства для своей работы требуют давления, но не высокого и могут с успехом работать как от баллонной системы, так и от установки на соде и лимонной кислоте. При выборе такого проточного диффузора необходимо учитывать размер присоединительных фитингов, размер керамического распылителя.
Наиболее эффективными с точки зрения растворения газа являются следующие устройства – проточные атомайзеры.
Примеры проточных атомайзеров
Это устройства в которых установлена такая же мелкопористая коричневая керамика, как и во внутренних атомайзерах, но большей площади. Такие устройства редко выполняются в виде комбинированных – все отдано для увеличения КПД. Проточные атомайзеры работают под достаточно высоким давлением. Поэтому они предназначены для работы с баллонными системами подачи СО2 или промышленными образцами установок СО2 на соде и лимонной кислоте, так как далеко не все самодельные системы на соде и лимонной кислоте могут создать необходимое для работы атомайзеров давление. Для наибольшей эффективности производители выпускают комбинированные модели миксера и атомайзера – турбо-реакторы. В них устанавливаются крыльчатки определенной формы и довольно большие керамические цилиндры. Эффективность таких устройств, при небольших размерах, на высоком уровне.
Турбо-атомайзер
Отдельно можно назвать небольшую группу распылителей, работающих от электрической сети – турбо-диффузоры. Они не сильно распространены в аквариумных системах СО2, но все же некоторые аквариумисты пользуются ими.
Турбо-диффузор
На этом краткий обзор основных устройств магистрали системы СО2 можно считать законченным. Но не законченным будет обзор всей системы СО2 без нескольких дополнительных устройств.
Продолжение следует...
