Fyzikálně-bioenergetická úprava vody

Fyzikální úprava vody, nebo jak ji výstižněji nazval autor – fyzikálně- bioenergetická úprava vody, je možná stěžejním dílem v objasnění principu a fungování úpravy vody, která jako jediná dokáže uspokojit požadavky jak na zdroj tepla, tak i na otopnou soustavu. Primárně jde o pochopení funkce, která se pohybuje na rozhraní několika oborů, zejména fyzikálních a chemických.
Příspěvek autor přednesl na Školení topenářů 2019 v Plzni.

Recenzent: Jiří Matějček

Úvod

V dobách, kdy se začalo s výrobou plynových kondenzačních kotlů, také současně odstartoval intenzivní výzkum zaměřený na dosažení jejich co nejvyšší účinnosti. Původně ocelové kotlové výměníky tepla ustoupily výměníkům z hliníku, které disponují lepšími vlastnostmi při přestupu tepla z hořícího plynu přes kotlový výměník tepla do otopné vody.

I kotel s perfektním designem však může vykazovat některé závažné nedostatky. Jedním z nich je žalostný stav výměníku tepla na spalinové straně, a to již po několika letech provozu.

Odpadávající lamely výměníku samozřejmě snižují původní výkon kotle. Je pak na rozhodnutí provozovatele, zda kotel vymění celý, nebo „jen“ spalinový výměník. Cena investice do spalinového výměníku, včetně odborné montáže, nemusí být o mnoho nižší, než je cena nového zařízení. U nového kotle mohou být zase jiné připojovací rozměry potrubí plynu, odkouření nebo požadavky na kvalitu otopné vody.

Zdá se, že právě na straně otopné vody se skrývá onen problém. Voda upravená chemickou cestou sice vyhovuje materiálům v otopné soustavě, na druhou stranu však dokáže zničit hliníkový výměník kotle. A naopak. Voda upravená některým z přípravků pro ochranu kotle ničí materiály otopné soustavy, jako je ocel, měď, mosaz nebo bronz.

U kondenzačních kotlů vyšších výkonů je požadována demineralizovaná voda. Demineralizace, tedy rozpuštění všech minerálních látek ve vodě obsažených, se provádí na iontoměničových pryskyřicích, kdy na katexové pryskyřici dochází k výměně kationtů (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, apod.) za ionty H+ a na anexové pryskyřici k výměně aniontů (Cl^–, SO₄^2–, NO₃^– apod.) za ionty OH^–.

Demineralizovaná voda je do jisté míry schopná ochránit kotel s hliníkovým výměníkem, pro otopnou soustavu má bohužel destrukční vliv. Chemická reakce mezi kovy s různým elektrochemickým potencionálem ve spojení s kyslíkem má za následek trvalé zavzdušňování otopné soustavy vlivem produkce vodíku a postupné zničení regulačních i ostatních armatur.

Hliníkové slitiny jsou velmi dobře odolné kyselým vodám, ale se zvyšujícím se pH postupně dochází k reakci hliníku za vzniku hlinitých solí a iontů vodíku. Hlinité soli dokáží zcela ucpat spodní otopná tělesa nebo otopné okruhy podlahového vytápění.

Zatím se nepodařilo docílit stavu, aby chemicky upravená voda vyhověla svým složením jak hliníkovému výměníku v kotli, tak i prvkům otopné soustavy. S touto situací, která může do značné míry znevýhodnit plynové kondenzační kotelny jako alternativní zdroj k CZT, je třeba do budoucna počítat.

Zdá se, že s dosavadní úrovní znalostí, kdy jsou požadavky na kvalitu vody pro otopnou soustavu s různými kovy a pro plynové kotle s hliníkovým výměníkem zcela protichůdné, bude jedinou možností jiná úprava vody, která dokáže pracovat bez chemie, údržby, elektrické energie a nejlépe po celou dobu životnosti kotelny.

Voda na vstupu do otopné soustavy

Voda, kterou se plní otopná soustava, obsahuje řadu prvků, které za přítomnosti kyslíku oxidují a vytváří nebezpečný kal. Ten je potřeba odstraňovat, aby se zabránilo poškozování potrubí, armatur, termostatických ventilů, nebo výměníků tepla, a tím i předčasnému stárnutí zařízení. Při něm se zvyšují náklady na energie i údržbu. Kaly poškozují nejenom materiály v otopné soustavě, ale i spalinové výměníky kotlů, zejména ty hliníkové.

Až do současné doby bylo možné kaly odstraňovat pouze pomocí klasických mechanických filtrů.

Nevýhodou všech mechanických filtrů je, že nedokážou zastavit korozi kovů v soustavě, a tím tvorbu kalů. Pokud nejsou pravidelně čištěny, zvyšují se tlakové ztráty v potrubí a čerpací práce.

U vody, kterou se plní nebo doplňuje otopná soustava, se sleduje zejména konduktivita a pH hodnota. Dále pak celková tvrdost vody, definovaná jako součet obsahu vápníku a hořčíku (Ca + Mg), celková alkalita, nerozpuštěné látky, koncentrace organických látek (fenoly, tenzidy, pesticidy apod.), zjistitelné laboratorně koncentrací spotřeby kyslíku dichromanem draselným (CHSK_Cr ), která vypovídá o celkovém obsahu organických (oxidovatelných) látek ve vodě, dále pak železo, mangan, vápník, hořčík, sodík, draslík měď, zinek, hliník, amonné ionty, chloridy, sírany, dusitany, dusičnany, hydrogen­uhličitany, volný a agresivní CO₂.

Kromě mechanických filtrů se v poslední době začínají prosazovat filtry na zcela jiném principu, které u nových zařízení zabraňují vzniku kalů a v případě stávajících zařízení dokáží již usazené inkrusty rozpustit.

Kovy mají přirozenou tendenci vrátit se do svého nejstabilnějšího stavu, tedy stavu oxidovaného. Při přechodu kovu do zoxidovaného stavu se kov vzdává elektronů. Přítomnost kyslíku a elektrolytických polí takovou oxidaci upřednostňuje.

Fyzikálně-bioenergetická úprava vody

Voda je charakterizována vysoce organizovaným molekulárním řetězcem. Dokonale čistá voda má přirozené vlastnosti, které jí dodávají pozoruhodnou stabilitu a velmi důležitou schopnost seberegenerace. Molekulární řetězec čisté vody se dá degradovat různými vlivy, jakými jsou například teplo, magnetické pole, chemie, biologické produkty, produkty získané oxidací kovů, bakterie nebo řasy. Jediným vnějším prvkem, jehož infiltraci do soustavy zatím nedokážeme ovlivnit je kyslík.

Fyzikální úpravu vody si mnozí z nás možná představí pouze jako permanentní magnet nebo elektromagnet, jehož magnetickým polem prochází voda. Úspěšnost tohoto principu však byla žalostná. Fungovalo to jen někdy, nebo nikdy, a nevědělo se proč.

V současné době se na trhu začínají objevovat zařízení s názvem „bio-energetická“ úprava vody, která pracují na zcela novém principu, který se opírá o dvacetiletý výzkum v Rakousku a desetileté praktické zkušenosti z aplikací v západní Evropě.

Z hlediska názvosloví by zde byl možná přijatelnější název fyzikálně-bioenergetická úprava vody, protože zařízení pracuje se silnými magnety a průtokovými kanály s vysoce turbulentním protisměrným prouděním generujícím frekvenci 7,8 Hz.

Pokud připustíme myšlenku, že čistá voda může mít v podmínkách zemského magnetického pole „paměť“ o uspořádání jednotlivých seskupení svých molekul, pak můžeme připustit i to, že za jistých podmínek si znečištěná voda dokáže „vzpomenout“ na původní algoritmus za stavu před znečištěním.

Aby se tak mohlo stát, musí se nejprve vírem rozbít klastry kalné vody, vytvořit magnetické pole a do blízkosti kalné vody umístit energizující kapalinu, která bude pomáhat kalné vodě uspořádat nové klastry čisté vody. Energizující kapalinou se rozumí čistá voda s přidáním některých prvků.

Výhody nové technologie spočívají v úplném vymizení kalu, zlepšení účinnosti při přestupu tepla bez chemie, snížení nákladů na údržbu a provoz, prodloužené životnosti zařízení, a nakonec i snadná instalace a uvedení do provozu. Závitové odkalovače DN 20 a DN 40 s průtokem 42 až 168 l·min^–1. Přírubové od DN 50 do DN 250 s průtoky od 252 do 6084 l·min^–1. Maximální tlaková ztráta jen zanedbatelných 0,02 kPa.

Z tab. 1 vyplývá, že účinnost zařízení je za období 3 měsíců v průměru cca 95 %.

Nedůvěra k nové technologii?

Většímu rozšíření filtrů na fyzikálně-bioenergetickou úpravu vody brání především skepse a nedůvěra k nové technologii, která pracuje na pomezí několika vědních oborů. Jde zejména o fyziku (mechanika tekutin), chemii (zbytky chemických látek ve vodě), biologii (bakterie, řasy, produkty oxidace a organické zbytky) a fyzikální chemii (oxidační a redukční děje).

V neposlední řadě je to i princip Vortexu, jehož podstatou jsou vírové trubice, které se již řadu let po­užívají při řešení průmyslových problémů při ohřívání a chlazení pomocí tlakového vzduchu.

Dnešní vědecký výzkum se odehrává ve specifických oborech (například technika a lékařství), a jen výjimečně na rozmezí dvou nebo několika oborů (například tzv. celostní medicína, nebo filtrace bez filtru). U složitých dějů na jednoduchou otázku neexistuje jednoduchá odpověď. Zeptejte se osob z řad laické veřejnosti na temnou hmotu ve vesmíru nebo na jakém principu funguje černá díra – kam mizí pohlcené hvězdy a celé galaxie? Většina dotázaných na otázku neodpoví. A složitá odpověď teoretického fyzika předchozí skupinu asi také příliš neosloví. S trochou nadsázky se stejně tak nedá jednoduše odpovědět na otázku, kam mizí kal z vody.

Tři principy zařízení na úpravu a čištění kalných vod

Zařízení nepotřebuje údržbu ani přívod elektřiny, jeho součástky jsou vyrobeny z nerez oceli pro tlak do 10 bar.

Princip 1. – magnetické pole

Vnější plášť modulu Vortexu je silně magnetizován. Mezi ním a centrálním magnetickým jádrem, tj. tam, kde bude voda cirkulovat, je vytvořena rezonanční pulzace, která je schopna postupně, při vířivém průtoku narušovat klastry kalné vody. Magnetické pole působí hlavně na vápenec (kalcit CaCO₃) přítomný ve vodě, mění fázi jeho krystalizace a přeměňuje ho na měkký aragonit, jemný a méně inkrustující.

Princip 2. – vířivý efekt

Voda protékající dvojitou spirálou vytváří vířivý efekt. Tím násilně narušuje původní klastry kalné vody, okysličuje a mění vnitřní strukturu vody. Současně mění některé své fyzikálně-chemické vlastnosti (např. snižuje povrchové napětí). Tím do jisté míry kopíruje přírodu.

Molekuly čisté vody mají tendenci se společně shlukovat, aby se staly „skupinami“ (makromolekulami, shluky nebo klastry). Jakákoliv narušení, kterým může být voda vystavena (viz výše) mají škodlivý účinek na původní molekulární seskupení těchto makromolekul. Voda je degradována a ztrácí své původní vlastnosti.

Vířivým zrychlením v magnetickém poli jsou degradované makromolekuly „rozbity“ a nuceny se rekombinovat do přirozeného – původního stavu vody. Přitom absorbují informace, které jsou velmi blízké informacím přirozenému stavu.

Princip 3. – přenos informací

Stěny zařízení obsahují specifickou vysoce energetickou kapalinu složenou z čisté vody, obohacené minerály, nebo i drahými kameny. Jejich složení je patentováno.

Kombinované magnetické pole, spolu s vírovým efektem modulu, nahrazuje postupně vodu, která prochází modulem v „neutrálním“ stavu, v blízkosti jejího přirozeného stavu, ve kterém je připravena získávat nové bio-numerické informace.

Energetická kapalina tak, bez přímého kontaktu s degenerovanou vodou, do ní přenáší vlastní informace o čisté vodě s cílem, aby ji restrukturalizovala.

Co říci na závěr?

Úpravny vody výše popsaného typu recyklují oxidované kovové částice obrácením procesu z oxidace na redukci. Oxidy se po redukci opět stanou základními kovy (železo, měď, mosaz, bronz, hliník). Následně jsou fixovány afinitou na kovové části těch kovů, ze kterých byly odvozeny. Řasy, které se živí korozními zplodinami, odumřou. V podstatě se skládají jen z vody a malé části pevných částic oxidovaného kovu. Pokud se oxidovaný kov po redukci fixuje na základní kov, nemají řasy šanci přežít.

Zájemce o bližší informace o vratných procesech oxidace a redukce kovů ve vodě, při nichž dochází k převodu elektronů od jejich donoru k akceptoru, odkazuji na po­užitou literaturu.

Pokud čtenáři z řad projektantů dočetli až sem, možná nebudou mít obavy navrhovat tyto armatury pro úpravu vody do svých projektů. Jako příklad uvádím realizaci pro panelový dům se 100 bytovými jednotkami a průtokem otopné vody v rozmezí 11–14 m³·h^–1. Zařízení pro zastavení koroze a odstranění kalů z otopné soustavy typ AQT-50, cena 86 400 Kč bez DPH, tlaková ztráta při maximálním průtoku pouhých 0,02 kPa, tlakové provedení PN 10.

Nyní už záleží jen na výrobcích kotlů s hliníkovými spalinovými výměníky, zda novou technologii úpravy vody rovněž otestují. Do té doby bude opakovaně docházet k předčasným výměnám spalinových výměníků přibližně v polovině předpokládaného životního cyklu, nebo případně k nákladným obměnám celého kotle nebo i celé otopné soustavy.

Literatura

1. NOVÁK, Josef a kol.: Fyzikální chemie. Bakalářský a magisterský kurz. Praha: Vydavatelství VŠCHT, 2008. 506 s. Kapitola. 8.1.1 https://old.vscht.cz/ fch/cz/pomucky/FCH4Mgr.pdf
2. http://www.aquatechnology.cz
3. http://drageau.fr
4. http://www.dynavive.eu
5. https://www.ibequip.fr
6. https://www.forumconstruire.com
7. https://www.lontech.cz/files/virove_ trubice/prehled_modelu_virovych_ trubic.pdf

---

Physical-bioenergy water treatment

Physical water treatment, or more aptly described by the author – physico-bioenergetic water treatment, is perhaps a crucial part in clarifying the principle and functioning of water treatment, which alone is able to satisfy both the heat source and the heating system. Primarily, it is an understanding of a function that moves on the boundaries of several disciplines, especially physical and chemical.

Keywords: Physical-bioenergy water treatment, polluted water, heating system, water quality requirements, oxygen and oxidation, metals, aluminum heat exchanger, flue gas side, molecular chains, magnetic field, Vortex, information transfer.