Program ochrony instalacji od BWT

Wydajność energetyczna i zwiększona żywotność instalacji

Dla instalatora napełniającego instalację jakość wody to często mało istotny element, ale czy powinno tak być? Woda jest przecież nieodłącznym elementem naszego życia, a jej skład ma duże znaczenie nie tylko w przypadku wody pitnej.

Woda to drugi obok tlenu element przyrody, który warunkuje istnienie życia. Nie tylko zapewnia życie ludziom, zwierzętom czy roślinom, ale także umożliwia im rozwój. Od niej zależą wszystkie procesy, zarówno w organizmie istot żywych, jak i poza nim.

Woda stanowi ponad 50% masy ciała człowieka. Spełnia bardzo istotną rolę w procesie termoregulacji i  nazywana jest „buforem termalnym”. Ze względu na wysoką tzw. pojemność cieplną może pochłaniać znaczne ilości ciepła bez zmiany własnej temperatury. Dzięki temu zabezpiecza komórki przed skutkami przegrzania. W trakcie pocenia się parujące z powierzchni ciała cząsteczki pochłaniają znaczne ilości ciepła, co pozwala na ochłodzenie organizmu.

Woda to nie tylko „bufor termalny”. Posiada też inne właściwości nie tylko mające wpływ na organizmy żywe, ale też istotne dla funkcjonowania instalacji grzewczej:

* pH, czyli potencjał wodorowy, który w bardzo dużym stopniu odpowiada za prędkość korozji,

* twardość, która powoduje powstawanie kamienia kotłowego, co znacznie zmniejsza przewodność cieplną instalacji,

* zawartość soli, która również wpływa na korozję.

W jaki sposób wspomniane wyżej czynniki znalazły się w naszej wodzie? W naturalnych warunkach woda niemal nie występuje w czystej formie – prawie zawsze towarzyszą jej substancje nieorganiczne (np. sole) albo organiczne (np. substancje humusowe). Mogą one występować w różnych formach, np. gazowej, stałej czy koloidalnej. Ilość i rodzaje substancji obecnych w wodach naturalnych mogą być różne w zależności od środowiska oraz od ich rozpuszczalności. W systemie grzewczym powodują wiele zakłóceń oraz zmniejszają jego wydajność.

Zwiększenie kompaktowości i kompleksowości

Jakość wody grzewczej jest bardzo istotna, ponieważ w nowoczesnych instalacjach objętość wody zwiększa się przy jednoczesnym zmniejszeniu powierzchni wymiany ciepła. Wymusza to zmianę stosowanych materiałów instalacyjnych. Już podczas pierwszego napełniania jakość wody może mieć decydujące znaczenie dla wydajności instalacji w okresie całej jej żywotności. W tabeli 1 przedstawiono różnice w osadzaniu się kamienia w instalacjach stosowanych dawniej i w nowoczesnych systemach grzewczych. Przy pierwszym napełnianiu kotła ważne jest czy następuje utrata 0,21% czy 13,5% (co stanowi 64-krotność) objętości kotła. Niestety, w praktyce kamień kotłowy nie odkłada się równomiernie. Największa jego ilość gromadzi się w najcieplejszym miejscu, czyli w miejscu styku płomienia z wodą. W tabeli 2 zostały przedstawione różnice w stosunku do starego i nowego systemu grzewczego. Średnia grubość kamienia kotłowego została obliczona przy założeniu, że wytrąci się on równomiernie na powierzchni grzewczej (VDI s. 1 pkt 4.2, wrzesień 1994), a tolerowana grubość kamienia to 0,05 mm. Przyjęto, że przy tej niewielkiej średniej grubości na powierzchniach z najwyższą temperaturą może powstać kamień o grubości nawet do 0,5 mm.

Założenie, że kamień odkłada się na stosunkowo niewielkich powierzchniach, wynika z faktu, iż nie osadza się on na idealnie gładkich powierzchniach, lecz głównie tam, gdzie już się wytrącił. Z doświadczenia wynika, że są to obszary z najwyższą temperaturą powierzchni grzejnych.

Kamień kotłowy blokuje przewodność cieplną

Stosowanie w budowie wymiennika ciepła aluminium lub jego domieszek ma na celu dostarczenie większej ilości ciepła bez zwiększenia powierzchni wymiennika (rys. 1). Jednak ze względu na osadzanie się kamienia kotłowego, który ma bardzo niską przewodność cieplną, może to być bardzo niekorzystne dla pracy instalacji (rys. 2).

W miejscu zastosowania aluminium, z powodu zmiany materiału przewodzącego, będą występowały wysokie temperatury. Zjawiska te mogą prowadzić do oddzielenia się od powierzchni grzejnej kamienia kotłowego, który ostatecznie może się dostać do układu grzewczego. W konsekwencji będzie zatrzymywał się na elementach instalacji, takich jak np. zawory termostatyczne. Oddzielanie się kamienia od powierzchni grzejnej powoduje także nieprzyjemny dźwięk podobny do kropli wody spadającej na rozgrzaną powierzchnię, np. kuchenkę.

Wartość pH a materiał

W nawiązaniu do powyższych informacji oraz zaleceń producentów kotłów i obowiązujących norm należy zwracać szczególną uwagę na jakość wody, którą napełniana jest instalacja. „Perfekcyjnie czysta woda” to woda pozbawiona osadów zakłócających pracę instalacji. Jeżeli woda została całkowicie pozbawiona twardości (nie więcej niż 0,1^odh), co w układach grzewczych jest zazwyczaj praktykowane, wyjątkowo ważne jest jej pH. W starych instalacjach niskotemperaturowych stosowane były przede wszystkim stal i miedź, w nowoczesnych instalacjach stosuje się również związki aluminium. Dlatego warto pamiętać, że każdy materiał ma własną odporność pH (rys. 3).

W uzdatnionej wodzie grzewczej możemy dostrzec zaskakujące zjawisko dotyczące wartości pH (rys. 4).

Ukryta alkaliczność, wolny kwas węglowy itp. to właściwości powodujące, że zmiany zachodzą w każdej wodzie grzewczej. Wartości pH, które nie są krytyczne dla aluminium (np. pH od 6,5 do 8,5), będą krytyczne dla stali i miedzi. Dlatego w normie VDI 2035 część 2 zaleca się pomiar wartości pH po 8 tygodniach, a producenci powinni informować, jakie wartość pH są „bezpieczne” dla poszczególnych materiałów.

Przykładowa instalacja z urządzeniami BWT Aqatherm

Wnioski

„Perfekcyjnie czysta woda” w całej instalacji (również przy zastosowaniu aluminium) to woda bez minerałów i gazów, także tych rozpuszczonych (tlen, azot i tlenek węgla). Jest to możliwe, gdy odpowietrzenie nastąpi w temperaturze pracy (temperaturze grzewczej), co jest naturalne przy każdym rozruchu. Zawartość minerałów w wodzie ma również ogromny wpływ na prędkość zachodzenia korozji (rys. 5).

Zachodnie normy dotyczące nośnika ciepła, jakim jest woda, zalecają wodę ubogą w sól, gdyż tylko taka jest dla instalacji „bezpieczna”. Tolerowane są niewielkie koncentracje tlenu. Jeśli podczas obowiązkowej konserwacji nowoczesnej instalacji grzewczej czyszczony będzie nie tylko przewód spalinowy i spust kondensatu, ale sprawdzony zostanie również zbiornik i stabilność ciśnienia, wydłużona zostanie żywotność instalacji.

Instalatorzy są dla inwestora ekspertami w swojej dziedzinie, dlatego w praktyce to oni najczęściej decydują o „jakości” wody grzewczej. Aby zapobiec odkładaniu się osadów oraz zjawiskom korozyjnym, należy stosować „perfekcyjnie czystą wodę”. Wodę taką można przygotować, używając specjalnych urządzeń (np. system AQA therm). Koniecznie trzeba pamiętać o okresowych kontrolach. Woda pozbawiona soli jest odpowiednia dla każdego układu grzewczego. Dla układów wyposażonych w komponenty aluminiowe taka woda jest wręcz niezbędna. Warto pamiętać, że bardzo często warunkiem uznania reklamacji przez producentów kotłów jest odpowiednie przygotowanie wody kotłowej.

Marcin Chmielewski (BWT)

Artykuł w opracowanej graficznie wersji można pobrać tutaj: Artykul_AQAtherm_v2.pdf. Ponadto będzie on opublikowany w następnym wydaniu Biuletynu Instal-Konsorcjum, które ukaże się we wrześniu 2014 r.