Groźne chlorki

Woda jest najczęściej wykorzystywanym czynnikiem transportującym ciepło w gospodarstwach ogrodniczych. Kiedyś do tego celu używano także pary wodnej (obecnie wykorzystywanej jedynie do termicznej dezynfekcji podłoża lub elementów wyposażenia obiektów produkcyjnych), ale instalacje parowe są trudne w regulacji i dlatego, jako czynnik grzewczy, zostały prawie całkowicie wyeliminowane.

Woda jest materiałem powszechnie dostępnym, ale nie wszyscy zdają sobie, niestety, sprawę z tego, że jej skład chemiczny ma bardzo duży wpływ na żywotność instalacji. Aby przekonać się o tym, jak skład ten może się różnić, wystarczy przejrzeć komunikaty Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji w Warszawie raz w miesiącu podające skład chemiczny wody z czterech warszawskich ujęć. Szczególnie polecam uwadze zawartość chlorków, gdyż — obok siarczanów — są one najgroźniejszymi jonami zawartymi w wodzie pitnej sprzyjającymi korozji. Na przykład, we wrześniu 2006 r. woda z ujęcia z Wisły zawierała 168 mg/l chlorków, a z Wodociągu Północnego — 23 mg/l. Ci, którzy mają własne ujęcia głębinowe, powinni sprawdzić, jaki jest skład chemiczny czerpanej z nich wody.

Od czasu do czasu można spotkać się z zarzutami, że w zainstalowanych grzejnikach były zanieczyszczenia, które zapychały zawory oraz kocioł. Gdy o czymś takim słyszymy, prawie na 100% można powiedzieć, że w instalacji zachodzi zjawisko korozji.

Polska norma PN-93/C-04607 dotycząca warunków, jakim musi odpowiadać woda przydatna do napełniania instalacji centralnego ogrzewania, mówi o stężeniu jonów agresywnych, czyli o zawartości chlorków i siarczanów. Ich dopuszczalne stężenie jest określone zależnie od materiałów, jakie zostały użyte do budowy instalacji grzewczej. Przy instalacji ze stali jonów agresywnych nie powinno być więcej niż 150 mg/l (w tym chlorków maksymalnie 100 mg/l), w przypadku instalacji miedzianych — nie więcej niż 50 mg/l.

Jeśli woda, którą napełniliśmy instalację, nie odpowiada wymaganiom, instalacja centralnego ogrzewania po krótszym lub dłuższym okresie eksploatacji zacznie sygnalizować problemy z przepływem wody grzejnej przez filtry kotła i zawory termostatyczne. Po wyjęciu filtra znajdujemy w nim czarny szlam, wyglądem przypominający rozwodniony torf. Jaka jest pierwsza reakcja użytkownika, gdy widzi coś takiego? Uważa on oczywiście, że w grzejnikach, rurach lub kotle pozostały zanieczyszczenia, które rozpuściły się i przepływająca woda przeniosła je do filtra. To, co widzimy, jest, niestety, czystym produktem korozji, czyli uwodnionym dwutlenkiem żelaza, który po odparowaniu wody przyjmuje postać czarnego proszku. Związek ten powstaje w procesie utleniania żelaza pod wpływem zawartego w wodzie tlenu i obecności jonów agresywnych.

Co robić w takich przypadkach? Przede wszystkim nie wpadać w panikę, ale starać się ustalić, jaka jest przyczyna tego, że w instalacji dochodzi do korozji. Kolejność czynności, które należy wykonać można ująć w punktach:

1. Sprawdzić, czy instalacja jest szczelna — uzupełnianie wody wprowadza stale nowe jony agresywne oraz tlen.

2. Sprawdzić, czy naczynie rozszerzalne ma odpowiednią pojemność. Jeśli jest zbyt małe, przy wzroście objętości wody nie jest w stanie przejąć jej nadmiaru, który zostaje wyrzucony przez zawór bezpieczeństwa. Później, gdy temperatura w kotle, a z nią i objętość wody spadną, następuje automatyczne uzupełnianie wody i tym samym ponowne wprowadzanie do instalacji tlenu oraz nowych jonów agresywnych. To samo dzieje się, jeśli w naczyniu rozszerzalnym nie ma poduszki powietrznej lub membrana jest uszkodzona.

3. Postarać się o analizę chemiczną wody używanej do napełniania instalacji. Jeżeli skład wody jest bardzo "agresywny", pozostaje tylko zastosowanie jednego z inhibitorów korozji (dostępne w hurtowniach instalacyjnych) i później kontrolowanie jego stężenia.

4. Unikać, jeśli się da, spuszczania wody z instalacji centralnego ogrzewania, dla której nie ma niczego gorszego, jak zostawianie jej na dłuższy czas bez wody albo napuszczanie do niej stale nowej.

Woda jest nie tylko dobrym nośnikiem ciepła, ale także jego magazynem. Gdy mamy je w nadmiarze — bo odbiorniki potrzebują go mniej niż można pobierać ze źródła — można ciepło kierować do specjalnych zasobników. Temperatura w zasobniku będzie zależała od temperatury źródła ciepła, ale także od czasu magazynowania i sposobu pobierania go z zasobnika.

Najlepszym przykładem takiego sposobu magazynowania ciepła są instalacje słoneczne. Jeżeli kolektory słoneczne są wykorzystywane do pobierania ciepła słonecznego i kierowania go do ogrzewania obiektu, mamy do czynienia z dużą różnicą czasową między maksymalną mocą kolektorów słonecznych a maksymalnym zapotrzebowaniem na ciepło. Gdy słońce najmocniej grzeje, straty ciepła są najmniejsze. Bez odpowiedniego zmagazynowania ciepła nie da się tej różnicy pokonać. Dużo korzystniejszą sytuację mamy wtedy, gdy energia słoneczna wykorzystywana jest do przygotowania ciepłej wody użytkowej. W takim przypadku różnice czasowe między otrzymywaniem ciepła a jego użyciem mogą być małe lub może ich nie być.

Aby odpowiedzieć na pytanie, czy opłaca się zainstalować zasobniki magazynujące ciepło, trzeba bardzo wnikliwie przeanalizować gospodarkę ciepłem. Na początek należy zestawić zapotrzebowanie na ciepło (z dokładnym zaznaczeniem czasu rozbioru i jego długości) z danymi dotyczącymi jego źródeł. Może się okazać, że nawet przy jednym źródle ciepła, np. kotle na miał węglowy, przez umiejętnie korzystanie z zasobników akumulujących je będzie można zastosować jednostkę mniejszą niż wynika to z bilansu ciepła. Racjonalna gospodarka ciepłem może nawet zadecydować o tym, że rozbudowa źródła ciepła nie będzie konieczna.

Są jednak takie przypadki, gdy zasobnik nie odgrywa roli magazynu ciepła, lecz jedynie magazynu wody, a dokładniej, zwiększa pojemność całej instalacji. Robi się coś takiego, gdy optymalne przepływy przez kocioł i w instalacji grzewczej bardzo się między sobą różnią. Nowoczesne kotły projektowane są tak, aby osiągnąć w nich jak najwyższą sprawność energetyczną. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy przepływ przez sam kocioł jest tak dobrany, że wymiana ciepła odbywa się z maksymalnym wykorzystaniem powierzchni grzejnej kotła. Nie będę próbował wyjaśniać, na czym to polega, bo nie to jest tematem artykułu. Moim zdaniem, wystarczy, żeby użytkownik kotła wiedział, że nie przy każdym przepływie wody przez kocioł można uzyskać jego sprawność katalogową.

W instalacji wielkość strumienia wody, który przepływa przez odbiorniki ciepła, decyduje o stopniu schłodzenia wody, a przez to — o ilości oddawanego ciepła. Można tu przytoczyć powiedzenie specjalistów, że "bilans musi wyjść na zero", czyli kocioł może dostarczyć tylko tyle ciepła, ile są w stanie odebrać odbiorniki (grzejniki). Patrząc zaś "od strony" grzejników można powiedzieć, że nie dostarczą one więcej ciepła niż może dopłynąć do nich z kotła. Jeżeli przepływy po jednej i po drugiej stronie nie będą zgodne z optymalną wymianą ciepła, nastąpi "zacięcie" po którejś ze stron i zdziwienie użytkownika, że mimo nowoczesnego, wysokosprawnego kotła, nie widzi efektu jego pracy.

Przy bardzo dużych różnicach, gdy zwiększanie pojemności instalacji nic nie da, wykorzystuje się tzw. sprzęgło hydrauliczne (hydraulicy nazywają je wajchą), w którym następuje "pogodzenie" obu stron, czyli kotła oraz odbiorników. Takie rozwiązania są zwykle potrzebne, aby móc sterować kotłem, który ma zbyt dużą moc w stosunku do zapotrzebowania na ciepło instalacji.

W instalacjach wodnych centralnego ogrzewania bardzo ważną rolę odgrywa prawidłowy rozdział ciśnienia dyspozycyjnego. Jednym z najczęściej popełnianych błędów jest użycie pompy obiegowej o zbyt wysokim ciśnieniu, czyli o za dużej wysokości podnoszenia. "Wysokość podnoszenia" nie ma nic wspólnego z wysokością budynków, w których instalacja działa. Do dzisiaj pamiętam rozmowę podsłuchaną w jednej z hurtowni, gdy na pytanie sprzedawcy o wysokość podnoszenia, jaką ma mieć potrzebna pompa, klient zaczął dodawać kondygnacje swojego budynku i wyszło mu, że pompa do centralnego ogrzewania powinna mieć więcej niż 10 m słupa wody, podczas gdy w większości instalacji ta wielkość nie przekracza 3,5 m słupa wody. Warto wiedzieć, że pompa obiegowa centralnego ogrzewania ma pokonać opory przepływu wody w instalacji, a nie dostarczyć jej do najwyższego punktu (do tego służy pompa do hydroforu w instalacji wodociągowej).

Zbyt duże ciśnienie dyspozycyjne w instalacji jest przyczyną większego dławienia w elementach regulacyjnych, takich jak zawory podpionowe (ustalają ciśnienie w całych gałęziach instalacji) czy zawory grzejnikowe. Każde zwiększone dławienie to groźba powstawania hałasów. Na pewno jest to ważne w obiektach, w których przebywają ludzie, ale w szklarni? Można pomyśleć — niech sobie hałasuje. Ci, którzy tak uważają, nie cenią jednak swoich pieniędzy. Są one bowiem niepotrzebnie wydawane na energię elektryczną, którą zużywa pompa. Po co bowiem najpierw podnosić ciśnienie, aby je później dławić? Wbrew pozorom, są to miejsca, w których niepotrzebnie podwyższa się koszty produkcji. Warto o tym pamiętać. Bo przecież "ziarnko do ziarnka, a zbierze się miarka".