Woda kotłowa i korozja instalacji

Instalacje centralnego ogrzewania są coraz częściej zasilane źródłami niskotemperaturowymi, co w pewnym stopniu obniża ryzyko powstania kamienia kotłowego w instalacji, ale go nie eliminuje. Wymienniki nadal muszą pracować z odpowiednio wysoką temperaturą ze względu na zasilanie instalacji c.w.u. i jej okresową dezynfekcję termiczną.

Występuje wyraźna zależność pomiędzy twardością całkowitą i zawartością pierwiastków ziem rzadkich (m.in. wapń i magnez) a skłonnością do osadzania się kamienia kotłowego. Zmiękczanie wody trwale usuwa jony wapnia i magnezu, a ochronę przed korozją zapewniają inhibitory korozji zawarte w płynach instalacyjnych.

Wśród możliwych na etapie projektowania instalacji działań zapobiegających powstawaniu kamienia kotłowego jest zapewnienie: jak najniższej temperatury i jej równomiernego rozkładu na ściankach wymiennika po stronie wody grzewczej, odpowiednio dużych powierzchni wymiany ciepła, równomiernych warunków przepływu wody oraz regulacji mocy źródła ciepła – tak aby nie dochodziło m.in. do szybkiego wzrostu temperatury wymiennika. Ponadto zaleca się podział na sekcje za pomocą zaworów odcinających, żeby nie opróżniać całej instalacji z wody podczas napraw. Wprawdzie nie ma prawnych wymagań dotyczących wody w instalacji dla źródeł ciepła poniżej 50 kW, zaleca się jednak, aby wodę w nich zmiękczać, gdy stężenie pierwiastków jest większe niż 3 milimole/litr (3,0 mol/m³), oraz zastosować filtr lub separator zanieczyszczeń (odmulacz). Ilość wody uzupełniającej powinna być jak najmniejsza (szczelność instalacji), a woda pozbawiona tlenu (odpowietrzniki). Polskie wymagania dla wody pitnej wodociągowej stanowią, że minimalna wartość CaCO₃/l wynosi 0,6 milimoli Ca, co daje 3,4° niem. (dH), a maksymalna nie może przekraczać 5 milimoli Ca, czyli 28° niem. (dH). I w tym przedziale wartości wapnia wodociągi powinny dostarczać wodę pitną i publikować wyniki jej pozostałych badań. Czytelne i praktyczne porady dot. wody kotłowej w systemach niskotemperaturowych znajdują się w Wytycznych PORT PC cz. 4 i 5. Zostały tam omówione kwestie projektowe i eksploatacyjne.

W instalacjach niskotemperaturowych, zwłaszcza z kotłami kondensacyjnymi, mamy kilkanaście różnych materiałów, przepływy są wymuszane przez pompy, przewody mają małe średnice, a armatura jest precyzyjna i delikatna. Wiele kotłów kondensacyjnych ma bardzo ściśle określone wymagania dot. jakości wody użytej do napełniania i uzupełniania instalacji c.o. Należy to sprawdzić w dokumentacji technicznej kotła i ściśle przestrzegać. Jeśli się wody nie uzdatni i nie zmiękczy do wymaganego poziomu, nowy kocioł kondensacyjny może w bardzo niekorzystnych warunkach zużyć się nawet 10-krotnie szybciej i już po 2–3 sezonach będzie wyeksploatowany tak jak po 25 latach pracy.

Pierwszym symptomem wskazującym, że nie zadbano o jakość wody i doszło do zakamienienia głównego wymiennika ciepła, jest hałas z kotła – szumy i piski mogą być podobne jak w przypadku zakamienionego czajnika. Na wczesnym etapie można ratować urządzenie poprzez płukanie chemiczne i regenerację wymiennika. Ale jeśli narasta kamień, kocioł może się awaryjnie wyłączyć, co często oznacza trwałe uszkodzenie ścianki wymiennika. Nie zawsze te objawy występują i dojść może do całkowitego uszkodzenia wymiennika bez sygnałów ostrzegawczych. Producenci i serwis nie uznają szkód powstałych w wyniku nieprzestrzegania zasad eksploatacji i nawet jeśli kocioł jest jeszcze objęty gwarancją, nie zostanie ona uznana, gdy doszło do zakamieniania wymiennika. Główny wymiennik jest drogim elementem kotłów kondensacyjnych i koszt jego wymiany jest bardzo wysoki. Znacznie niższe są koszty zakupu odpowiedniej armatury chroniącej przed wprowadzeniem osadów do instalacji i do zmiękczania wody.

Zanieczyszczenia krążące w systemach c.o. mogą powodować nadmierne zużycie przewodów i kształtek oraz przedwczesne awarie pomp, zaworów i wymienników ciepła. Niektórzy producenci filtroodmulników sięgnęli po doświadczenia branży motoryzacyjnej z filtrowania instalacji. Urządzenie jest pozycjonowane w płaszczyźnie 360 stopni i może być montowane nawet w trudno dostępnych miejscach, ciasnych przestrzeniach i przy każdej pozycji rur (jak pod maską samochodu), a montaż zajmuje tylko kilka minut. Mocny magnes wychwytuje zanieczyszczenia nawet w przypadku dużej szybkości przepływu. Filtr ma nieblokującą się, wolną od wycieków konstrukcję połączoną z układami filtracji magnetycznej. Serwis jest prosty i szybki: spłukiwanie zanieczyszczeń przez zawór spustowy zajmuje kilka sekund, można też zdemontować kołnierz, by wizualnie sprawdzić obecność zanieczyszczeń i następnie je usunąć. Do demontażu kołnierza niepotrzebne są żadne specjalne narzędzia, a uszczelki nie wymagają wymiany.

Korozja w instalacjach grzewczych ma wpływ na ich trwałość i należy chronić przed nią wszystkie elementy – od przewodów i kształtek po armaturę i wymienniki. W instalacjach spotykamy miks materiałów, głównie żelaza, miedzi, aluminium, tworzyw oraz różnych stopów metali. Wskaźnikiem korozyjności wody są jony siarczanowe (SO₄^2–) i chlorkowe (Cl^–). Norma PN-C-04607:1993 Woda w instalacjach ogrzewania. Wymagania i badania jakości wody zaleca, aby instalacje obiegu zamkniętego ze stali z grzejnikami stalowymi, żeliwnymi lub aluminiowymi nie miały więcej jonów agresywnych Cl– i SO₄^2– niż 150 mg/l, w tym 100 Cl^–. A instalacje obiegu otwartego ze stali z grzejnikami żeliwnymi lub aluminiowymi oraz instalacje wykonane z materiałów mieszanych stal/miedź – nie więcej Cl– i SO₄^2– niż 50 mg/l, w tym 30 Cl–. Jeśli jest ich więcej, norma zaleca stosowanie inhibitorów (blokerów) korozji – środków chemicznych dodawanych do instalacji c.o. w celu zdezaktywowania substancji agresywnych powodujących korozję.

Kryteria doboru materiałów i ochrony inhibitorami na podstawie oceny jakości wody zawiera tabela (wg Górecki A., „RI” 10/2015). Pod terminem „stal” kryją się stale niestopowe wg PN-EN 10020:2003, a określenie „stal stopowa” to stale stopowe odporne na korozję. Określenie „tworzywo sztuczne ograniczające przenikanie tlenu” – to przewody jednorodne lub warstwowe (z barierą tlenową lub bez), do wnętrza których nie przenika w ciągu doby więcej niż 0,1 g tlenu na 1 m³ wody w przewodzie, a te, do których przenika więcej, to „tworzywo sztuczne nieograniczające przenikania tlenu”. Suma zawartości jonów w tabeli podana jest wg wymagań normy PN-93/C-04607 Woda w instalacjach ogrzewania. Wymagania i badania jakości wody. W instalacjach c.o. z grzejnikami wykonanymi ze stopów aluminium pH wody instalacyjnej należy ograniczyć do wartości 8,5, natomiast w instalacjach, w których przewody, grzejniki albo kotły (wymienniki ciepła) wykonane są z miedzi (stopów miedzi), zawartość amoniaku należy ograniczyć do wartości odpowiadającej 0,5 mg^N_NH+/l.

Inhibitory dodaje się według indywidualnych ustaleń, zgodnie z zaleceniami producenta dotyczącymi dawki. Inhibitor raz dodany musi być w instalacji stale obecny – konieczne jest więc jego ciągłe uzupełnianie po badaniu za pomocą testera stężenia. Wartość stężenia inhibitora w wodzie kotłowej wskazuje jego producent. Na rynku dostępne są inhibitory działające według różnych mechanizmów (anodowe i katodowe). Często stosuje się inhibitory mieszane, dzięki czemu efekt antykorozyjny jest spotęgowany.

W instalacjach niskotemperaturowych, zwłaszcza pracujących w temperaturze 35–40°C, też jest ryzyko powstawania biofilmu. Procesy biologiczne w instalacjach są różnorodne i w praktyce trudno je opanować. Na przykład z czasem w warstwie styku z metalem rozwijają się bakterie beztlenowe wykorzystujące w procesach metabolicznych elektrony bezpośrednio z metali i kilkudziesięciokrotnie przyspieszające procesy korozyjne. Biofilm powoduje zwężenie przekrojów rur, zaburzenie przepływu, a nawet całkowite zaburzenie krążenia. Każda instalacja wymaga indywidualnego podejścia.

Rolą inhibitorów jest zapobieganie korozji, a nie czyszczenie czy „naprawianie” instalacji. Do czyszczenia instalacji stosowane są specjalne środki, które po cyrkulacji w nawet chłodnej instalacji, przy w pełni otwartych zaworach, oczyszczają ją już po paru godzinach. Oferowane są także preparaty o szerokim zakresie działania – do chemicznego usuwania osadów kamienia wodnego z wymienników ciepła, kotłów wodnych i parowych, instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej oraz układów chłodzenia w instalacjach.

Do aplikacji takich środków oferowane są przyrządy dozujące z pętlą do płukania. Dostępne są też dodatki uszczelniające drobne wycieki w instalacjach c.o., kompatybilne z innymi produktami do zapobiegania korozji.

W założeniu chronienie instalacji jest bardzo proste: przed uruchomieniem przepłucz ją, aby usunąć zanieczyszczenia i produkty korozji. Następnie użyj dobrej jakości inhibitora korozji chroniącego różne metale i upewnij się, że wprowadziłeś odpowiednią dawkę, oraz pilnuj jej stężenia, czyść filtry i zmiękczaj wodę przed wprowadzeniem do instalacji. Ale czy w praktyce zawsze sumiennie tego przestrzegamy?

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!