Безопасность баллонной системы СО2 для аквариума

Tekhi - Юр, я решила начать  подавать СО2  в аквариум!

Ю.В. - Нужное дело. Давно пора.

Tekhi - Но я не могу определиться с тем, как именно его подавать… Все ж хочу баллонную систему, но…

Ю.В. - Но страхи перед ней останавливают?

Tekhi - Да. Можешь меня убедить, что это просто и безопасно?

Ю.В. - Попробую. )) Давай сюда свои фобии. Но не все сразу, а по одной.

Tekhi - Самая первая – я боюсь, что баллон может взорваться…

Ю.В. - Понятно. ))) Правильно заправленный и поверенный баллон? Может, конечно. Если ты его возьмешь с собой на пикник, и положишь в костер.

Tekhi - А без этого не может?

Ю.В. - Может и без этого. Если ты возьмешь его с собой в отпуск куда-нибудь в Марокко, и оставишь в Сахаре на солнышке.

Tekhi - А без такого экстрима?

Ю.В. - Без такого экстрима, повторяю, правильно заправленный и поверенный баллон взорваться не может. И ключевые слова здесь “правильно заправленный” и “поверенный”.

Tekhi - Расшифруешь?

Ю.В. - Конечно. ))

Что значит правильно заправленный? Немного теории. )) В баллоне СО2 находится в сжиженном состоянии. При рабочем диапазоне температур (20 – 30 градусов) это 58 – 70 атмосфер. В баллоне над жидкой фракцией всегда находится газообразная, и они находятся в равновесии. По мере того, как газообразная фракция выходит через редуктор в аквариум, часть жидкой фракции испаряется, поддерживая данное давление. И даже если у тебя баллон нагреется выше 30 градусов, то газообразная фракция достаточно сжимаема, чтоб не вызвать резкого увеличения давления от незначительного увеличения объема жидкой фракции при, например, нагревании баллона, что не приведет к разрушению баллона. А вот если горе-заправщики зальют газ “под завязку”, без газообразной фракции, то могут быть проблемы. Во-первых, при заправке баллон очень прилично охлаждается. Да и на улице температура может оказаться минусовой. Приносишь ты такой баллон в теплое помещение, он нагревается, жидкая фракция в нем расширяется, а свободного пространства над ней, чтоб компенсировать это расширение, нет – заправлен-то под завязку! И вот здесь как раз и может получиться так, что давление в баллоне превысит его прочностные характеристики.

Tekhi - И что делать, чтоб этого избежать?

Ю.В. - Заправлять баллон строго по весу! Пересчет очень простой. На каждый литр номинального объема ты должна заправлять 0,6 кг СО2. Т.е., если у тебя, например, баллон 2-х литровый, то заправлять его нужно не более чем на 1,2 кг сжиженного СО2. И тогда тебя уже не будет волновать ни температура на улице, ни температура в Сахаре – у тебя гарантировано будет “паровая подушка” над жидкой фракцией.

Tekhi - И как это осуществить?

Ю.В. - Ну, во-первых, заправлять на нормальных заправках с репутацией. Они и сами, без тебя, взвесят баллон до заправки, и зальют СО2 на весах. Во-вторых, везя на заправку пустой баллон, взвесить его дома и положить весы в машину. После заправки взвесить еще раз и, если окажется больше, то попросить стравить лишнее. Ну, или стравить самой – там ничего сложного. Открутила вентиль и выпустила часть газа. Только делать это нужно в перчатках – при быстром выходе СО2 из баллона вентиль сильно охлаждается и можно обморозить руку. Если ты это будешь делать, то разрыв поверенного баллона невозможен в принципе.

Tekhi - Юр, ты несколько раз употребил слово “поверенный”. Это что?

Ю.В. - Один раз в пять лет нужно сделать одну мелкую, но очень полезную инвестицию – поверить баллон. Ты везешь его в специальное место (обычно такие поверки делают на приличных пунктах заправки) и за очень умеренную оплату они его испытают – создадут там проверочное давление, существенно превышающее номинальное, и выдержат в таком виде определенное время. Если баллон не разрушится и не покажет таких признаков, они поставят на него клеймо, говорящее о том, что ближайшие пять лет за него можно не беспокоиться.

Tekhi - Т.е., если у меня поверенный баллон, и заправляется он только на весах из расчета на один литр объема баллона 0,6 кг сжиженного СО2, то я могу спать спокойно?

Ю.В. - Именно так. В этом случае, когда бы ты ни посмотрела на манометр высокого давления редуктора, при комнатных условиях он не покажет давление выше 70 атмосфер.

Кстати, если вдруг ты что-то недосмотрела при заправке, пришла домой, подключила, а там выше 70 атм, то стравливай газ до тех пор, пока давление не войдет в норму. ))

Ну, и что бы я еще посоветовал – после окончания срока действия третьей поверки баллона, я бы его сменил на новый. 15 лет это достаточный срок для того, чтобы позволить себе купить новую систему. Ты ведь телефоны меняешь чаще чем раз в 15 лет? Они устаревают морально и изнашиваются физически? Вот и металл “устает”, мембрана в редукторе “стареет” и т.д.

Tekhi - Понятно. С этим, спасибо, успокоил.

Ю.В. - Давай следующую фобию. ))

Tekhi - Говорят, что если вдруг по каким-то причинам весь газ быстро выйдет из баллона в комнату, то можно отравиться.

Ю.В. - Ну, чисто теоретически такая ситуация возможна… Но на практике…
Смотри. Токсическая концентрация СО2 в воздухе (по данным википедии) составляет 7%. Это 70 литров СО2 на 1 кубический метр воздуха. При атмосферном давлении плотность СО2 около 1,9 кг/м3. Значит твои токсичные 70 л будут весить 0,133 кг. Как ты помнишь, в пятилитровом баллоне должно быть не более 3 кг СО2. Значит для достижения токсичной концентрации 5-и литровый баллон должен разгерметизироваться в 22 м3. Предположим, аквариум стоит в совсем небольшой комнате, всего 9 м2, в хрущевке с высотой потолка 2,5 м. Ее объем 22,5 м3. Как видно, при самой форс-мажорной ситуации, ты не задохнешься. А не забывай, что полностью герметичных комнат не бывает, всегда есть сквознячки, хоть маленькие, всегда в квартирах есть вытяжки, и баллон полным бывает очень недолго. )) Так что на этот счет можешь абсолютно не переживать. Тем более, что чисто технически из баллона с редуктором единомоментно весь газ выйти не может. Для этого нужно некоторое время. А это означает, что пока баллон весь опорожнится, часть СО2 уже покинет комнату и его концентрация будет ниже.

Кроме того, в случае установки электромагнитного клапана с регулировочным краном непосредственно на редуктор (а большинство современных систем делается именно так), ситуация быстрого выхода газа из баллона невозможна в принципе, он будет выходить настолько, насколько ему позволит регулировочный кран. В случае же установки крана через участок шланга, такое в теории возможно, но очень маловероятно. А если ты будешь аккуратно и надежно устанавливать шланги на соединения, то тоже невозможно в принципе. Так что с аварийной разгерметизацией системы можешь даже и не париться. Даже если она и произойдет (что очень маловероятно), то вреда не принесет.

Еще есть фобии? ))

Tekhi - Ага. Я слышала что если баллон заканчивается, то можно положить всю рыбу… Не знаю, как это правильно сформулировать…

Ю.В. - Да. Это уже не фобия. Это реальность, увы. Это явление называется дампом и достаточно хорошо известно. Связано оно с тем, что когда в баллоне заканчивается жидкая фракция СО2, а отбор газа в аквариум продолжается, давление в баллоне начинает постепенно снижаться. И вот здесь начинает вступать в свои права редуктор, точнее его конструктивные особенности.

Дело в том, что подавляющее большинство редукторов, используемых аквариумистами, т.н. одноступенчатые. Это означает, что положение его мембраны, регулирующей давление на выходе (т.н. “низкое давление”) зависит от давления в баллоне (т.н. “высокое давление”). И устроен одноступенчатый редуктор таким образом, что чем ниже “высокое”, тем выше “низкое”. Другими словами, по мере снижения давления в заканчивающемся баллоне, повышается давление на выходе из редуктора. До снижения давления в баллоне с рабочих 60 атм до примерно 35 атм, редуктор еще как-то обычно удерживает “низкое” в разумных рамках. Но когда “высокое” опускается ниже, происходит т.н. “дамп”- ударное повышение давления на выходе из редуктора. Очень часто с разрывом мембраны. И единственным ограничением на выход газа остается только игла крана тонкой регулировки. Этого конечно недостаточно, и подача газа в аквариум ударно возрастает. Получаса такой подачи достаточно, чтоб положить всю рыбу.

Tekhi - Ой-ой! И что делать?

Ю.В. - Действительно “ойой!”. Но бороться с этим можно и нужно.

Первое и самое правильное – использовать не одноступенчатые, а двухступенчатые редуктора. Там есть промежуточная стадия – “среднее давление”. Т.е. по сути, там два редуктора в одном. Первый снижает давление с баллонных 60 до атмосфер 20 – 25, если не ошибаюсь, Вторая – до твоих рабочих 1-2-3 атм. В этом случае, при снижении давления в заканчивающемся баллоне, растет не низкое, а среднее давление. Но ведь вторая ступень редуктора устроена точно так же! И по мере роста среднего, низкое снижается. Т.е. ситуация дампа невозможна в принципе. В качестве бонуса таких редукторов – они позволяют очень точно регулировать давление на выходе. Настолько точно, что зачастую не нужен даже регулировочный кран.

Tekhi - Так почему их не используют?

Ю.В. - Их используют. Самодельщики. Но подавляющее большинство используемых балонных систем покупные. А двухступенчатые редукторы дорогие. И производители тупо экономят.

Tekhi - И что же делать, если редуктор одноступенчатый.

Ю.В. - Не все потеряно. ))) Во-первых, сейчас многие редукторы стали делать с предохранительными клапанами. И их таки многие производители стали ставить. Покупая систему, нужно обратить внимание на то, что редуктор должен быть с предохранительным клапаном. При повышении давления клапан в редукторе срабатывает и сбрасывает лишнее давление. Это безусловно спасает от разрыва мембраны. Но не спасает от потравленной рыбы.

Tekhi - Почему?

Ю.В. - Потому что заводская регулировка этих клапанов – 8 атмосфер. Это защитит сам редуктор. Но от момента роста давления до достижения им 8 атм, проходит достаточно времени, чтобы подача газа в аквариум увеличилась в 2 – 4 раза, и рыба отравилась.

Tekhi - И что делать?

Ю.В. - Ну, во-первых, иногда поглядывать на манометр высокого давления. Дамп не развивается мгновенно. Это обычно “дни”, а то и недели. Как только стало заметно, что высокое опустилось с 60 атм до 50, а то и 40, просто закрыть кран баллона, и везти его на заправку.

Tekhi - Но ведь можно и недоглядеть?

Ю.В. - Можно. Поэтому я между редуктором и регулировочным краном ставлю еще один предохранительный клапан. Он может быть как заводской, так и самодельный. В идеале, если это будет  полноценный регулируемый клапан.  В крайнем случае, можно и  упрощенный.  И регулировать его нужно на величину на 1 атм больше, чем мое рабочее низкое давление. При появлении дампа первым сработает мой клапан, защитив аквариум. Он же, соответственно, защитит и редуктор, если на нем нет своего предохранительного клапана. Ну, а  штатный предохранительный клапан редуктора остается на подстраховке. В этой ситуации и дампа можно не бояться.
Правда, есть один момент, на который я хотел бы обратить твое особое внимание.

Tekhi - На какой?

Ю.В. - Перевозить правильно заправленный баллон можно в любом положении. А вот эксплуатировать его – только в вертикальном.

Tekhi - Почему?

Ю.В. - Потому что, как мы выяснили, редуктор работает с газообразной фракцией, а не с жидкой. И именно она должна быть под ним.

Tekhi - А что будет, если в редуктор попадет жидкая фракция?

Ю.В. - Будет тот самый дамп, причем с гарантированным разрывам мембраны – редуктор сразу под замену. Хотя рыбу, конечно, предохранительный клапан спасет. Так что при установке баллона проследи, чтоб он устойчиво стоял в вертикальном положении.

Еще фобии есть?

Tekhi - Есть)) Если я не использую заправленный баллон без редуктора, то я понимаю что его вентиль должен быть закручен. А вот если на нем стоит редуктор, то как мне быть?

Ю.В. - Хороший вопрос! Порядок запуска  баллона с редуктором такой:

-Проверяешь чтоб редуктор был закрыт. Закрыт он когда его регулировочный винт ВЫКРУЧЕН (против часовой стрелки) до момента полного ослабления действия пружины. Это чувствуется рукой)

-Откручиваешь вентиль баллона медленно. Как только он откроется, он скажет “пшшш” и манометр высокого давления покажет свои дежурные 58+- атм.

-Откручиваешь этот же вентиль после этого еще на 1-2 оборота

-Открываешь редуктор ЗАКРУЧИВАЯ его винт по часовой стрелки медленно, до достижения нужного давления. Естественно, на выходе редуктора должен стоять уже подключенный ЭМК в положении “закрыто” (обесточен).

Если же тебе наоборот нужно вывести баллон из эксплуатации, то действия такие

-Закручиваешь вентиль баллона

-Закрываешь редуктор ВЫКРУЧИВАЯ его винт против ч/с до момента ослабления его пружины

-Сбрасываешь давление с редуктора открыв на несколько секунд ЭМК (подав на него питание) до момента полного сброса давления на манометре низкого давления.

-Закрываешь ЭМК, убрав с него питание.

И в таком виде пусть он у тебя и стоит до того момента когда он тебе понадобится.

Tekhi - Юр, а еще я слышала что может сломаться регулировочный кран…

Ю.В. - Да, хоть и редко, но такая ситуация бывает. Может сорваться резьба на игле игольчатого крана, а может сломаться и сама игла… Не часто, но я слышал о таких случаях.

Tekhi - В этом случае газ пойдет в аквариум как если кран открыт полностью?

Ю.В. - Да. И результат опять же будет плачевный для гидробионтов в аквариуме.

Tekhi - А подстраховаться от этого можно?

Ю.В. - Конечно! Вполне достаточно рядом с краном тонкой регулировки (лучше до него, но можно и после) поставить  еще один кран- грубой регулировки.  Выставляешь свой редуктор на свое рабочее давление, полностью открываешь свой основной кран тонкой регулировки и этим грубым краном выставляешь по счетчику пузырьков подачу немного выше чем тебе нужна. Ну, например если твоя обычная подача 1 пузырек в секунду, то грубым ты выставляешь 1,5-2 пузырька в секунду. А потом осуществляешь подрегулировку уже точным до нужного значения. В этом случае даже если сорвет кран тонкой регулировки, подача СО2 возрастет не критично. Во всяком случае не настолько, чтобы отравить рыбу.

Tekhi - И какой кран на эту грубую регулировку ставить?

Ю.В. - В принципе, любой подходящий)) Я ставлю самые простые, примитивные пережимные краны. Они очень надежны- там просто нечему ломаться и неоткуда травить. Вот так примерно это выглядит

И ничего не бойся))

Tekhi - Ты знаешь, Юр, с вопросами безопасности ты разложил все так, что я больше ничего не боюсь. Спасибо! Но есть еще пару моментов, которые меня смущают.

Ю.В. - Давай. ))

Tekhi - Баллонные системы как-то неоправданно дорогие.

Ю.В. - Да, есть такое. Причем заоблачно дорогие фирменные. Преимущество фирменной аквариумной системы перед самодельной только во внешней эстетике. Если взять стоимость углекислотного или кислородного баллона, крана и редуктора по-отдельности, то это не так уж и дорого выходит. Ну, а обвес – электромагнитный клапан, счетчик пузырьков,  реактор –  они точно такие же как и в остальных вариантах систем подачи СО2.

Tekhi - Это поняла. Но меня смущает сложность конструкции и сборки в этом случае.

Ю.В. - Так тебе не обязательно самой крутить гайки и закупать комплектующие. На форумах достаточно производителей-самодельщиков, которые тебе соберут систему. Твоя задача проверить, чтоб в итоге баллон был поверенный, а редуктор нужного тебе типа – двухступенчатый или одноступенчатый, но с предохранительным клапаном. А остальное, повторяю, точно такое же как, например, в  химических генераторах  или бррррр…. браге. ))

Tekhi - Т.е., ты хочешь сказать, что из сложных для меня элементов системы – только баллон и редуктор? Всего два? Ну, да, действительно… Логично, в общем.

Но ведь баллонная система предполагает много вариантов растворения СО2? Тут как быть?

Ю.В. - Ириш, баллонная система по определению поддерживает все простые варианты растворения. И в качестве бонуса дает возможность использовать и другие. Никто тебя не заставляет сразу брать активный реактор или атомайзер. Подавай через рябину или лесенку, если так привычнее.

Tekhi - Ок, поняла. А заправлять баллон не сложно?

Ю.В. - Ну что сложного в поездке раз в год в пункт заправки? А как проверить, чтоб баллон был заправлен правильно, я тебе рассказал.

Tekhi - Точно!

Эх, если б баллонная система еще бы и места меньше занимала…

Ю.В. - Ну, двухлитровый баллон с редуктором занимают места не больше, чем литровый химический генератор или брага. И хватит его на раз в пять дольше от заправки до заправки. Не бери большой баллон, бери маленький. Даже на твоих 160 литрах тебе его на год хватит, наверняка. ))

Tekhi - Точно!
Юр, кстати, а как проверить, нет ли утечек СО2 когда вся система собрана?
Ю.В. - Очень просто)) Берешь кисточку, берешь мыльную воду и промазываешь все стыки. Если где то есть утечка, она себя покажет пузырьками))

Tekhi - Спасибо тебе огромное! Разобралась полностью. Пойду смотреть, кто у нас и из чего собирает системы…