Splňuje demineralizovaná voda požadavky výrobců kotlů i výrobců otopných těles na kvalitu otopné vody?

Příspěvek shrnuje základní požadavky na kvalitu kotlové a napájecí vody pro otopné soustavy. Autor popisuje dva základní způsoby opatření, jednak použití demineralizace a inhibitorů. Na konkrétním příkladu je pak popsán detailnějším způsobem výsledný rozbor vody.

Recenzent: Roman Vavřička

Někteří výrobci kotlů doporučují jako ochranu proti korozi těchto zařízení a zanášení teplosměnných ploch, naplnit otopnou soustavu demineralizovanou vodu. Demineralizace vody přitom neznamená, že je nutné zbavit teplonosnou kapalinu všech solí. Kapalina musí mít určitou tvrdost. Oběhová i doplňovací voda musí obsahovat minimální množství vápenatých a hořečnatých solí. Např. pro kotle s hliníkovou teplosměnnou plochou je minimální tvrdost 5°dH.

Zjišťuje se tvrdost uhličitanová a tvrdost vápenná. Pro správné posouzení je rozhodující nižší naměřená hodnota. Pro omezení koroze je důležitá vodivost kapaliny, hodnota pH i obsah chloridů. Maximální hodnoty těchto veličin rovněž uvádějí výrobci kotlů. Zároveň podmiňují uznání záruky na kotel dodržením podmínek uvedených v německé směrnici VDI 2035. Na listu 1 směrnice VDI 2035 [1] jsou uvedeny podmínky zamezující usazování pevných látek na teplosměnných plochách kotlů. Jsou zde doporučené hodnoty obsahu alkalických zemin. Jedná se zejména o obsah vápníku a hořčíku.

Na listu 2 směrnice VDI 2035 [2] jsou uvedeny pokyny pro omezení koroze působením kyslíku. Doporučuje se používání tlakových expanzních nádob a odplynění. Běžně používané plovákové odplyňováky zpravidla nestačí – je nutné aktivní odplynění otopné soustavy. Kyslík je velmi agresivní plyn, zúčastňuje se všech chemických reakcí probíhajících ve vodních otopných i chladicích soustavách. Do soustavy se dostává při napouštění, dopouštění, drobnými netěsnostmi, ale rovněž difuzí kyslíku stěnou plastových trubek na základě rozdílu parciálních tlaků plynů v ovzduší a tlaků plynů rozpuštěných ve vodě.

Kapalina odplyněná v kotelně, nebo ve strojovně může být saturována kyslíkem při průtoku potrubím. Děje se tak zejména při použití plastových trubek v soustavě, a to i v případě, že jsou trubky opatřeny protikyslíkovou bariérou. Obsah kyslíku v teplonosné kapalině by měl být menší než 0,1 mg·l^–1.

Podmínky pro vytvoření ochranné protikorozní vrstvy na vnitřním povrchu otopných a chladicích soustav

Otopnou soustavu lze spolehlivě provozovat pouze v případě, že bude kapalina ve vápenatouhličitanové rovnováze. Za určitých podmínek se na vnitřním povrchu konstrukčních prvků soustavy vytvoří ochranná vrstva a materiály dále nekorodují. Ke vzniku ochranné vrstvy je nutný určitý obsah solí ve vodě.

Z hlediska tvorby ochranné vrstvy jsou velmi významnou složkou vody ionty hydrogenuhličitanové, vápenaté a hořečnaté, které mají inhibiční účinek daný schopností vody vytvářet ochranné vrstvy složené z oxidů kovů a uhličitanu vápenatého. Ochranná vrstva vzniká jen v případě, že uhličitanové a vápenaté (hořečnaté) ionty jsou v roztoku v rovnováze s vyloučeným uhličitanem vápenatým a volným oxidem uhličitým.

Pokud je rovnováha posunuta ve pro-spěch CaCO₃, vznikají kaly a úsady, které netvoří ochranné vrstvy – vytvářejí se podmínky pro štěrbinovou a důlkovou korozi. Pokud je rovnováha posunuta ve prospěch rozpustných složek, ochranná vrstva nevzniká a probíhá intenzivní koroze. K tomu, abychom určili, zda může ve vodě vznikat stabilní ochranná vrstva, používáme tzv. Langelierův index nasycení a Rýznarův index stability. Obě kritéria charakterizují míru nerovnovážnosti kapaliny vzhledem k vylučování CaCO₃.

Zjišťování agresivity teplonosné kapaliny

Zjišťuje se hodnota pH, konduktivita, celková tvrdost, hydrogenuhličitany, alkalita, acidita, koncentrace kyslíku, chloridy, vápník, sodík, hořčík, železo, mangan, amonné ionty, Langelierův saturační index, Ryznarův index stability, obsah kovů. Aby bylo možné vyhodnotit chemické procesy probíhající v soustavě, je nutné stejný rozbor provést i u napájecí vody.

Tab. 1 prezentuje stav, kdy byla provedena demineralizace napájecí vody. Vzorky kotelní vody byly zkoumány před úpravnou (k 30. 8.) a po úpravě (k 4. 10.), a to včetně rozboru napájecí vody pro kotelnu. Napájecí voda vykazuje mírnou agresivitu vůči konstrukčním materiálům a sklon k vylučování pevných složek. A u obou vzorků kotelní vody jak před, tak i po demineralizaci je výrazným způsobem porušena vápenatouhličitanová rovnováha. Dále kotelní voda vykazuje agresivitu zejména vůči železným matriálům. To vše lze z tab. 1 vyčíst dle těchto nejdůležitějších ukazatelů:

• hodnota pH při 25 °C je zvýšená,
• hodnota pHs při 25 °C je nízká,
• vápenatouhličitanová rovnováha je porušena,
• kotelní i napájecí voda po demineralizaci obsahuje zvýšené množství rozpuštěného kyslíku,
• celkový obsah železa je o dva řády vyšší, než u napájecí vody,
• tvrdost vápníku je naopak velmi nízká než u napájecí vody,
• obsah mědi a zinku je mírně zvýšený.

Používání inhibitorů koroze

Inhibitor koroze dokáže po určitou dobu stabilizovat korozní procesy v soustavě. Použití vhodného inhibitoru lze doporučit na základě chemického rozboru napájecí i otopné vody. Někteří výrobci kotlů s teplosměnnými plochami z hliníkových slitin předepisují použití konkrétního typu inhibitoru koroze. Ten sice zpravidla ochrání kotel proti korozi, ale nechrání ostatní konstrukční materiály použité v otopné soustavě. Inhibitor koroze musí být dodáván v předepsaném množství. Nežádoucím projevem přidávání inhibitorů koroze v nedostatečné koncentraci je výskyt významného množství pevných složek a korozních produktů. Dochází k usazování kalů a vyřazování regulačních armatur z funkce. V některých případech dojde i k zanesení trubek podlahového vytápění. Jsou i tací výrobci kotlů, kteří používání inhibitorů koroze naopak zakazují.
Kvalita vody v otopné soustavě musí být pravidelně kontrolována. Doporučuje se interval minimálně každých 12 měsíců, nebo při překročení množství dopouštěné vody o více než 5 % celkového objemu soustavy. O doplňování a výsledcích kontrolních rozborů otopné vody je třeba vést protokol.

Instalace nového kotle do stávající otopné soustavy

Použijeme-li demineralizovanou vodu v původní otopné soustavě a teplonosná kapalina bude splňovat požadavky výrobce kotlů, budou se vlastnosti kapaliny rychle měnit. Nepomůže ani připojení kotle prostřednictvím hydraulického vyrovnávače tlaků. Je proto výhodnější oddělit nový kotel od původní otopné soustavy výměníkem tepla.

Závěr

Demineralizovaná či destilovaná voda nezajistí bezporuchový provoz kotlů i otopné soustavy. Otopná voda musí mít minimální tvrdost, musí obsahovat minimální obsah vápníku a hořčíku. Spolehlivě lze provozovat otopnou soustavu pouze v případě, že bude kapalina ve vápenatouhličitanové rovnováze. Používání inhibitorů koroze je problematické. Někteří výrobci kotlů je zakazují používat, někteří doporučují konkrétní inhibitor koroze. Inhibitor koroze musí být dodáván v předepsaném množství. Kvalita vody v otopné i chladicí soustavě musí být pravidelně kontrolována.

Doporučuje se interval minimálně 12 měsíců, nebo při překročení množství dopouštěné vody o více než 5 % celkového objemu soustavy. Při instalaci nového kotle do stávající otopné soustavy je lepší oddělit nový kotel od původní otopné soustavy výměníkem tepla.

Doporučení

Korozní problémy otopných a chladicích soustav i ochranu teplosměnných ploch kotlů před zanášením a inkrustací lze řešit biofyzikální úpravou teplonosných kapalin, např. ověřeným systémem Aquatechnology.

Literatura

[1] VDI 2035 Blatt 1: Berichtigung Vermeidung von Schäden in Warmwasser--Heizungsanlagen – Steinbildung in Trinkwassererwärmungs – und Warmwasser-Heizungsanlagen – Berichtigung zur Richtlinie VDI 2035 Blatt 1, 2005–12.
[2] VDI 2035 Blatt 2: Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen – Wasserseitige Korrosion, 2009–08.
[3] BARTONÍČEK, R. a kol.: Koroze a protikorozní ochrana kovů. Academia, Praha 1966. 719 s.
[4] MATĚJČEK J.: Koroze v otopných soustavách, solárních soustavách a primárních okruzích tepelných čerpadel, úprava vody, filtrace a odplynění. Topenářství instalace, 2013, č. 2, s. 32–34. Dostupné z https://bit.ly/3szZmNp>.
[5] MATĚJČEK J.: Voda v otopných soustavách. Topenářství instalace, 2014, č. 8, s. 24–25. Dostupné z https://bit.ly/3DfjLfN>.
[6] MATĚJČEK J.: Častou příčinou vzniku netěsností otopných a chladicích soustav bývají vlastnosti teplonosných kapalin. Topenářství instalace, 2016, č. 3, s. 46–48. Dostupné z https://bit.ly/3TH5yzh>.
[7] MATĚJČEK J.: Chemické čištění otopných soustav nemusí být bez problémů. Topenářství instalace, 2018, č. 7, s. 36–38. Dostupné z https://bit.ly/3W6AZob>.
[8] Předpisy výrobců kotlů pro kvalitu oběhové a doplňovací vody.

---

Does demineralized water meet the requirements of boiler and radiator manufacturers for heating water quality?

The contribution summarizes basic requirements for quality of boiler and supply water for heating systems. The author describes two basic measures against the corrosion of these devices and fouling of heat exchange surfaces – i.e. the use of demineralization and inhibitors. The resulting water analysis is then described in more detail using a specific example.

Keywords: heating water, quality of heating water, corrosion in heating systems, demineralization, inhibitors.