Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Wpływ jakości wody na tworzenie się produktów korozji i kamienia kotłowego w instalacjach c.o i c.w.u.

Materiał i metodyka badań
Do zapewnienia optymalnych warunków pracy układu konieczne jest podjęcie odpowiednich działań, takich jak monitoring jakości wody czy wyznaczenie częstotliwości płukania instalacji.
Do zapewnienia optymalnych warunków pracy układu konieczne jest podjęcie odpowiednich działań, takich jak monitoring jakości wody czy wyznaczenie częstotliwości płukania instalacji.
Fot. M. Mulik i M. Bożym
Ciąg dalszy artykułu...

Materiał i metodyka badań

Do badań wybrano dziesięć instalacji c.o. i c.w.u. o różnej konstrukcji i mocy cieplnej (20–300 kW) zasilających lokale mieszkalne w województwie opolskim.

  • Wybrano małe obiekty, gdyż są one bardziej narażone na usterki związane z powstawaniem i odkładaniem się kamienia, choćby z uwagi na fakt, że w wymiennikach stosowane są niewielkie przekroje rurek.
  • Próbki wody zasilającej pobierane były bezpośrednio za licznikiem głównym, przed stacjami uzdatniającymi i filtrami, jeśli takie występowały.
  • Ze względu na ograniczenia techniczne tylko w czterech miejscach możliwe było pobranie kamienia kotłowego (głównej przyczyny usterki urządzenia).

Pierwszym z analizowanych obiektów była kotłownia znajdująca się w Opolu przy ulicy Stawowej, w budynku jednorodzinnym o powierzchni 100 m2, o mocy 21 kW na cele c.o. i c.w.u. (fot. 1a).

  • Woda użytkowa podgrzewana jest w trybie przepływowym.
  • Miejscem najbardziej zagrożonym zjawiskiem odkładania się kamienia jest pierwotny wymiennik ciepła (fot. 1b), który pracuje w układzie zamkniętym. Zjawisko to polega na warstwowym nadbudowywaniu się złogów, w wyniku czego powstają grube warstwy kamienia, częściowo odrywającym się podczas przepływu wody przez wymiennik.
  • Fragmenty kamienia krążące w obiegu zamkniętym kotła gromadzą się w miejscach, gdzie przepływ wody jest laminarny, i tam osadzają.
  • Miejscami wrażliwymi na proces są również wymienniki wtórne obiegów kotłowych służące do podgrzewania wody na potrzeby c.w.u. Dochodzi tam do stopniowego osadzania się cząstek kamienia, powodującego zmniejszenie powierzchni czynnej wymiennika i pogorszenie efektywności wymiany ciepła.
  • Z instalacji pobrano kamień kotłowy charakteryzujący się barwą czarną, drobny i łamliwy (fot. 1b).

Drugi analizowany obiekt to kotłownia z jednostką o mocy 24 kW, mieszczący się w wielorodzinnym budynku mieszkalnym o powierzchni 60 m2 w Strzelcach Opolskich.

Fot. 1. Instalacja c.o. i c.w.u. obiektu nr 1: a) kocioł o mocy 21 kW, b) pierwotny wymiennik ciepła, miejsce najbardziej narażone na odkładanie się kamienia; fot: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym)
Fot. 1. Instalacja c.o. i c.w.u. obiektu nr 1: a) kocioł o mocy 21 kW, b) pierwotny wymiennik ciepła, miejsce najbardziej narażone na odkładanie się kamienia; rys.: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym)
  • Problem, który wystąpił w urządzeniu, to wytrącenie się kamienia na powierzchni płytowego wymiennika ciepła.
  • Kamień spowodował powstanie warstwy izolacyjnej, która doprowadziła do pogorszenia wymiany ciepła, a tym samym do spadku temperatury wody i przegrzewania się urządzenia.
  • Na fot. 2 przedstawiono przekrój wymiennika płytowego pracującego w tym urządzeniu.
Fot. 2. Wymiennik wtórny kotła w instalacji nr 2; fot.: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym) Fot. 3. Kocioł w instalacji nr 4; fot.: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym)
Fot. 2. Wymiennik wtórny kotła w instalacji nr 2; fot.: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym) Fot. 3. Kocioł w instalacji nr 4; fot.: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym)

Trzecia wybrana instalacja, o mocy 20 kW, działa w domu jednorodzinnym w Dąbrowie Niemodlińskiej. Obecnie służy jedynie do przygotowania ciepłej wody użytkowej.

  • Podgrzanie wody odbywa się bezpośrednio w wymienniku pierwotnym, a kamień kotłowy odrywa się i trafia do instalacji wody użytkowej, osadzając się na sitkach oraz perlatorach baterii łazienkowych. Zmniejsza w ten sposób przepływ wody (< 3 l/min) wymagany do podjęcia pracy przez urządzenie.

Czwarty z analizowanych układów grzewczych to kocioł o mocy 35 kW pracujący w budynku jednorodzinnym o powierzchni 170 m2 w Opolu przy ul. Morcinka.

  • Urządzenie działa na potrzeby centralnego ogrzewania oraz ciepłej wody użytkowej, podgrzewanej przez zasobnik o pojemności 40 l.
  • Na fot. 3 przedstawiono omawiane urządzenie i zaznaczono obszar, na którym widoczny jest zator z kamienia.
  • Najwięcej kamienia kotłowego znajdowało się w zaworze 3-drogowym oraz wtórnym wymienniku ciepła.

Piątą badaną jednostką grzewczą był kocioł olejowy z zasobnikiem o pojemności 200 l, z obiegiem podłogowym i grzejnikowym, zlokalizowany w domu jednorodzinnym w Suchym Borze.

  • Charakter pracy kotła jest nieco inny niż poprzednio omawianych jednostek, ponieważ korpus samego kotła jest żeliwny, a tym samym wrażliwy na naprężenia.
  • Automatyka zapewnia utrzymanie temperatury kotła powyżej temperatury punktu rosy oleju, która dla oleju tr = 50°C. Kocioł pracuje więc powyżej tej temperatury.
  • Problem kamienia, który tu występuje, dotyczy takich elementów instalacji, jak: automatyczne zawory odpowietrzające, które w wyniku osadzania się złogów zaczynają przeciekać, oraz grzejnikowych zaworów termostatycznych, w których dochodzi do blokowania iglic i w konsekwencji niewłaściwego działania.

Instalacje nr 6–8, w domach jednorodzinnych w Luboszycach (6), Brzegu (7) oraz w Opolu przy ul. Strzeleckiej (8), można opisać zbiorczo ze względu na zbliżoną moc (20–35 kW).

  • Występowało w nich zjawisko sinusoidalnej zmiany temperatury wody użytkowej. Powodem było zakamienienie elementów pomiarowych urządzenia oraz wymiennika płytowego po stronie obiegu zamkniętego.
  • Kamień występujący w tych przypadkach ściśle przylegał do ścianek wymienników i jedyną możliwością poprawy funkcjonowania urządzeń było ich chemiczne płukanie.

Obiekt nr 9 to największa jednostka spośród badanych instalacji, o mocy 300 kW. Pracuje w budynku wielorodzinnym o łącznej powierzchni 2700 m2 zlokalizowanym w Polskiej Nowej Wsi.

  • Jest to duży układ z kotłem żeliwnym, systemem płynnej regulacji temperatury powrotu kotła oraz gazowym palnikiem nadmuchowym.
  • Realizowany jest tu program centralnego ogrzewania podzielony na dwie strefy z podmieszaniem układu.
  • Woda użytkowa podgrzewana jest w zasobniku z wężownicą o pojemności 2 m3 i cyrkulacją ciepłej wody użytkowej.
  • Woda zasilająca do napełniania układu pochodzi z sieci wodociągowej i nie jest poddana procesom zmiękczania.
  • Z uwagi na charakter oraz wymagania techniczne kotła pracuje on w przedziale temperatur od 60 do 90°C.
  • Ze względu na materiał, z jakiego wykonany jest korpus urządzenia (żeliwo), jak i na punkt rosy (dla gazu ziemnego tr = 57,8°C), układ jest w większym stopniu zagrożony odkładaniem się kamienia. Występuje tu problem związany z pracą elementów instalacji, pomp czy zaworów mieszających (fot. 4a/b i fot. 4c).
  • W elementach tych dochodzi do uszkodzeń mechanicznych, takich jak:
    — zablokowanie wirników pomp,
    — uszkodzenie elementów uszczelniających zawory mieszające (perforacja, nieszczelność) bądź ich zatarcie.
Fot. 4a,b. Elementy pomp; fot. M. Mulik i M. Bożym   Fot 4c. Zawór mieszający obiektu nr 9; fot. archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym)
 Fot. 4a,b. Elementy pomp,  Fot. 4c Zawór mieszający obiektu nr 9; fot.: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym)
  • Elementy kamienia są również powodem innego rodzaju uszkodzeń w samych pompach, gdzie większe fragmenty mogą się zatrzymywać w obrębie wirnika, nie blokując go całkowicie, ale zakleszczając się w szczelinach łopatek. Prowadzi to do zmiany ciężaru wirnika i pojawienia się „bicia”, co skutkuje uszkodzeniem łożysk w pompie i bardzo głośną pracą. Widok elementów pomp oraz zaworu mieszającego obiektu nr 9 zamieszczono na fot. 4a/b i fot. 4c.
  • Duża pojemność zbiornika wody użytkowej, temperatura oraz jakość wody zasilającej ma wpływ nie tylko na sam zbiornik, ale również na elementy instalacji z cyrkulacją (reduktory, zawory odcinające) i elementy pomiarowe (liczniki wody). Kamień osadza się w rurociągach, zmniejszając ich średnicę, i prowadzi do blokowania zaworów odcinających i łopatkowych liczników pomiarowych.
  • Fot. 5 przedstawia fragmenty kamienia, który osadził się w rurociągu (o dł. 500 mm) wykonanego z rury PP o średnicy 25 mm (nr 9a) oraz kamień pochodzący z tej instalacji (9b).
Fot. 5. Rodzaje kamienia kotłowego zebranego z badanych instalacji nr 1, 3, 4, i 9; fot.: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym)
Fot. 5. Rodzaje kamienia kotłowego zebranego z badanych instalacji nr 1, 3, 4, i 9; fot.: archiwum autorów (M. Mulik, M. Bożym)

Dziesiąta badana instalacja, o mocy 25 kW (Zawadzkie), napełniona została wodą ze stacji zmiękczającej, a do obiegu dodano inhibitor korozji.

  • Problem pojawił się podczas przygotowywania wody użytkowej, ponieważ kamień, który się tam wytrąca, zmniejszył powierzchnię czynną zasobnika ciepłej wody, a w konsekwencji zmniejszyła się powierzchnia wymiany ciepła (zmalała objętość zbiornika).
  • Brak otworu rewizyjnego zasobnika zmusza do zastosowania środków chemicznych do rozpuszczania osadu.
  • Próbki wody poddano analizom fizykochemicznym: pH, zasadowość i twardość ogólna (wskaźniki korozyjności wody), przewodność elektryczna właściwa (PEW) jako wskaźnik zasolenia oraz zawartość Ca, Mg i Fe jako wskaźniki twardości i korozyjności oraz składniki kamienia kotłowego.
  • W badaniu wody zastosowano metody referencyjne dla wody pitnej stosowane w Wojewódzkich Stacjach Sanitarno-Epidemiologicznych. Uzyskane wyniki zaklasyfikowano wg obowiązujących norm.
  • Do oceny własności korozyjnych wody wykorzystano wskaźniki stanu równowagi węglanowo-wapniowej.
  • Do oceny charakteru wody posłużył wskaźnik pHn, indeks Ryznara IR oraz indeks Langeliera IL, obliczone zgodnie z normą PN-72/C-04609 [11].

Czytaj też: Skuteczność napowietrzania wody w aeratorze rurowym wypełnionym pierścieniami Białeckiego >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   13.06.2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl