Jak użycie inhibitorów wpływa na sprawność systemu c.o. i ochronę środowiska naturalnego?

Kwestia sprawności energetycznej systemów grzewczych w budynkach jest tematem bardzo na czasie, nie tylko ze względu na koszty ale także w związku z ograniczaniem emisji do atmosfery CO2(dwutlenku węgla). Wielkiej Brytanii gospodarstwa domowe zużywają 25% energii zużywanej w całym kraju,a co za tym idzie wytwarzają tyle samo procentowo CO2. Sprawność i wydajność systemów c.o. i c.w.u. jest ogromnie ważna i jeżeli jest ona utrzymywana poprzez całe życie instalacji – spowoduje zmniejszenie zapotrzebowanie kraju w energię a co za tym idzie zmniejszenie emisji dwutlenku węgla – zgodnie z zaleceniami protokołu z Kioto.

Jak nowy to dobry, ale co dalej ?

Podczas ostatnich 15-10 lat widzimy wielkie zmiany w technologiach grzewczych i urządzeniach posiadających coraz większą sprawność energetyczną. Podczas gdy jeszcze kilka lat temu kotły posiadały sprawność na poziomie 65-75%, obecnie kotły posiadają sprawności ponad 90% -95%. Zmiany te w wielkim stopniu spowodowały zmniejszenie zapotrzebowanie na energię i zmniejszenie emisji dwutlenku węgla i spalin do atmosfery. Natomiast o czym często się zapomina jest fakt, że dane te odnoszą do instalacji w momencie instalacji, natomiast długofalowa wydajność systemu c.o. jest najczęściej nie brana pod uwagę.

Nowoczesne wymienniki ciepła mają małe kanały wodne i szybkie przepływy strumienia rozgrzanej cieczy - w związku z czym są bardzo podatne na negatywne efekty korozyjne i powstawania osadów. Z związku z tym z biegiem czasu niezabezpieczone systemy są „zaatakowane” przez osady; mineralne (węglan wapniowy) i produktów korozji (tlenki żelaza) likwidując tym samym technologiczny postęp producentów urządzeń.

Oba te materiały mają bardzo niską przewodność cieplną i nawet warstwa 0,2 mm może ograniczyć sprawność wymiennika ciepłą o 10% - a także spowodować zwiększenie temperatury metalu wymiennika o kilkadziesiąt stopni, zwiększając ryzyko jego uszkodzenia. W okręgach gdzie jest „miękka” woda problem osadów mineralnych jest zmniejszony , ale w dalszym ciągu występuje problem osadów korozyjnych (z grzejników, rur) osadzający się na wymienniku ciepła.


Podczas ostatnio przeprowadzonych badań niezależne laboratorium Advantica Technologies PLC w Wielkiej Brytanii potwierdziło korzyści dla środowiska i oszczędności kosztów poprzez uzdatnianie wody kotłowej. Sprawność żeliwnego, gazowego kotła c.o.14,7 kW była badana przed i po powstaniu osadów, w specjalnie stworzonym układzie w systemie napełnionym wodą o twardości 300 mg/L CaCO3/dm3 na przestrzeni 3 tygodni. Stwierdzono spadek wydajności kotła o 6,4%.

Po okresie 3 tygodni przeprowadzono czyszczenie systemu (usunięcie osadów) preparatem FERNOX DS40, napełnienie wodą o takim samym składzie chemicznym i uzdatnienie preparatem FERNOX COPAL (koncentrat). Sprawność podana w tabeli poniżej była mierzona przy pełnym obciążeniu i temperaturze 47oC na powrocie.

Warunki	Sprawność (netto)	Zmiany sprawności
Nowy kocioł (bez osadów)	87,4%	----
Po 3 tygodniach, woda nie uzdatniona	81,0%	-6,4%
Po czyszczeniu Fernox DS40	84,2%	+3,2%
Po 5 tygodniach, woda uzdatniona	84,3%	0%

Angielska Agencja Rządowa d/s Budownictwa podała następującą tabelą odnoszącą się do domu jednorodzinnego z 3 sypialniami (ok. 80-90m2) wyposażonym w standardowy, nowoczesny kocioł gazowy. Kursywą podano wartości w złotówkach do typowej instalacji domu jednorodzinnego w Polsce ok 120 m2 o zapotrzebowaniu rocznym w energię 24000 kW. Odpowiednio także zwiększają się ilości CO2 emitowanego do atmosfery.

Zmniejszenie sprawności kotła	Roczny koszt i zwiększenie kosztów (£) (zł)	Roczna emisja CO2 i jej zwiększenie
100%	284.00 3300 zł	4 600 kg
1%	+2.84 + 33 zł	+46 kg
2%	+5.68 + 66 zł	+92 kg
3%	+8.52 + 99 zł	+138 kg
4%	+11.38 + 132 zł	+184 kg
5%	+14.20 + 165 zł	+230 kg
6%	+17.04 + 198 zł	+276 kg

Wróg sprawności - osady i szlam.

Osady powstają poprzez wytrącanie się soli wapnia i/lub produkty korozji które doczepiają się do wewnętrznych powierzchni systemu. Koncentracja soli wapnia i magnezu jest określana jako „twardość wody”. Ogólna twardość wody nie powinna przekraczać 500 mg CaCO3 /dm3

Twardość przemijająca

Twardość spowodowana wodorowęglanami lub wodorotlenkami nazwana jest jako przemijająca lub zasadowa. Twardość przemijająca podczas ogrzewania zmienia się i tworzy nierozpuszczalny węglan wapniowy (kamień kotłowy). Ta reakcja powstaje od pierwszego włączenia kotła, w największym stopniu w najgorętszym miejscu systemu tj. wymienniku ciepła, ale może także węglan wapniowy zbierać się w innych miejscach systemu, tam gdzie są małe przepływy, tworząc szlam. Po tym jak wszystkie zawarte w wodzie minerały osadzą się, proces ten właściwie nie jest dalej kontynuowany, ale w dalszym ciągu w nie uzdatnionej wodzie tworzą się np. osady z tlenków żelaza - o czym poniżej.

Twardość nieprzemijająca

W normalnych warunkach sole nie wodorowęglanowe, zwane nieprzemijającymi jak np. siarczan wapniowy pozostaną rozpuszczone w zładzie, ale w wysokich temperaturach wymiennika ciepła ich rozpuszczalność się zmniejsza i mogą zacząć się wytrącać.

Największe ryzyko tworzenia się osadów występuje w tych okręgach występowania wody o wysokiej twardości gdzie jest wysoka zasadowość wodorowęglanowa. Ilość osadów zwiększa się wraz z ubytkami wody z systemu.

Produkty korozji

Luźne produkty korozji powodują powstanie szlamu w miejscach wolnego przepływu, poniżej miejsca ich powstawania, lecz cząstki mogą także zostać przeniesione po całym systemie i mogą osiąść w wymienniku ciepła kotła, tworzą osady. Gdy powstają osady wapnia wraz z produktami korozji powstaje bardzo twardy, mieszany osad. Miejsca narażone w systemie c.o. na uszkodzenia ze względu na osady i szlam to także pompy, zawory termostatyczne, zawory strefowe.

Sprawność kotłów, ogrzewaczy i innych urządzeń grzewczych zależy także od czystości strony ogniowej wymienników ciepła. Szczególnie dotyczy to urządzeń opalanych olejami i paliwami stałymi. Opiszemy je w jednym z następnych wydań Instalatora Polskiego.

Reasumując

-Sprawność wymiennika ciepła i całego systemu c.o. może być w dużym stopniu ograniczona poprzez osady mineralne i tlenków żelaza.

-Użycie preparatów czyszczących takich jak FERDOM i FERNOX może przywrócić sprawność systemu

-Właściwy inhibitor korozji (np FERDOM Copal lub MB1) użyty w nowym systemie c.o. lub po wyczyszczeniu istniejącego, utrzyma go w optymalnej sprawności.

-Inhibitor należy użyć zaraz po próbie ciśnieniowej systemu, osady mineralne zaczynają osadzać się w wymienniku od pierwszego odpalenia kotła.

-„Czysty” kocioł to niższe koszty i ochrona środowiska.

-Stosuj się do zaleceń producenta kotłów w sprawie zabezpieczenia antykorozyjnego
i antyosadowego instalacji