Kilka kroków do poprawy efektywności pracy instalacji grzewczej.

Powrót do przeglądu

13.03.2020

Zwróć uwagę na podstawy.

Dobre przygotowanie to podstawa sukcesu, zarówno w sprawach sportowych, zawodowych, życiowych, jak również instalacyjnych. Większość z nas zna hasło „nie ma złej pogody, są tylko nieodpowiednie ubrania”. Przenosząc to na systemy centralnego ogrzewania, w których czynnikiem grzewczym jest ciepła woda, powinniśmy się dobrze przygotować i rozplanować nie tylko jaki kocioł/pompę ciepła wybrać ale również jakie elementy w instalacji zastosować, aby prędzej niż później nie zaskoczyły nas efekty powstających stale procesów korozji. Jednym z głównych czynników sprzyjających korozji w instalacjach wodnych są pęcherzyki powietrza. Powietrze w układach grzewczych i chłodniczych możemy tym samym uznać za akcelerator korozji. Sprawdźmy więc jak można temu zaradzić i przygotować odpowiednio naszą instalację.

Prawdopodobieństwo wystąpienia szkód w instalacjach wodnych spowodowanych korozją jest małe jeśli:

  • Proces projektowania i rozruchu instalacji przebiega prawidłowo.
  • Instalacja jest technicznie chroniona przed korozją (system zamknięty) oraz zastosowane zostały systemy stabilizacji ciśnienia.
  • Zachowano odpowiednie parametry wody grzewczej.
  • Wykonywane są regularne procesy remontowe i konserwacyjne jak również zastosowano systemy do separacji gazów oraz zanieczyszczeń.

Wszystkie powyższe punkty należy uwzględnić jako całość i żaden z nich nie powinien zostać pominięty.

Bez projektu ani rusz. Projektant ma wiedzę, doświadczenie oraz lata praktyki w zawodzie, których nie zastąpimy. Jeżeli chcemy jednak zredukować koszty związane z przygotowaniem dokumentacji technicznej, to absolutnym minimum jest przygotowanie kompletnej koncepcji z fachową firmą wykonawczą, która również posiada doświadczenie i wiedzę w zakresie instalacji sanitarnych. Dlaczego proces projektowy jest tak ważny? To właśnie na tym etapie powstają: kalkulacja zapotrzebowania na ciepło, obliczenie średnic oraz prędkości przepływów w rurach, obliczenia oporów instalacji oraz wielkość i rodzaj naczynia stabilizacji ciśnienia. Nieodpowiedni dobór wielkości średnicy rurociągów (zbyt małe średnice) będzie miał znaczący wpływ na hałas, wzrost oporów instalacji, wzrost poboru mocy pompy obiegowej, wycieranie się instalacji, nieefektywne separowanie osadów w filtrach i gazów w odpowietrznikach. Tym samym system grzewczy należy projektować w taki sposób, aby wyeliminować możliwość przenikania do ich wnętrza pęcherzyków gazów. Na tym etapie projektant uwzględnia dodatkowo takie aspekty jak: jakość wody, wielkość i rodzaj systemów stabilizacji ciśnienia, jak również rodzaj zastosowanych materiałów w instalacji.

Co rozumiemy pod terminem „odpowiednia jakość” wody grzewczej?

- niską przewodność elektrolityczną - małą zawartość soli w wodzie. Wody przeznaczone do picia, jak wody naturalne, wody wodociągowe, wody powierzchniowe charakteryzują się przewodnością na poziomie 100 – 1000 µS/cm.

- w miarę wysoką twardość ogólną - w zakresie od 8,2-10.0 dH (niemieckie stopnie twardości), co w przeliczeniu wynosić będzie od 1,45 – 1,78 mmol/l.

- niską zwartość tlenu

- brak osadów

W przypadku, gdy woda odbiega od zalecanych wartości konieczne jest jej uzdatnienie poprzez montaż stacji uzdatniania wody, bądź zastosowanie inhibitorów.

Efekt korozji w instalacji grzewczej po 2 latach pracy. Zanieczyszczenia z filtrów mechanicznych.

Woda o niskiej zawartości soli Woda z zawartością soli
Przewodność elektrolityczna <100 100-1500
Wygląd Bez osadzających się substancji Bez osadzających się substancji
Wartość pH 8,2-10,0* 8,2-10,0*
Zawartość tlenu <0,1 mg/l <0,02 mg/l
Źródło: wytyczne PORT PC na podstawie VDI2035 Część 2
* w przypadku zoastosowania materiałów z aluminium lub jego stopów wartość pH powinna mieścić się w
zakresie 6,5-8,5

Co rozumiemy przez dobór systemu stabilizacji ciśnienia?

Dla odpowiedniej pracy instalacji i zabezpieczenia przed korozją konieczne jest zapewnienie stabilnego nadciśnienia w instalacji. Im więcej wahań ciśnienia w instalacji, tym większa ilość wolnego powietrza będzie wyodrębniała się z wody. Poprawny dobór naczynia wzbiorczego pozwoli nam na kompensację zmian objętości wody, która związana jest z jej podgrzewaniem (mniejsza gęstość) i chłodzeniem (zmniejszenie gęstości).

Przyrost objętości wody

Zbyt małe naczynie nie będzie w stanie przejąć przyrastającej objętości wody wraz z jej nagrzewaniem. Ponieważ woda jest nieściśliwa, w zamkniętej instalacji będzie rosło ciśnienie. Może to doprowadzić do niepoprawnej pracy kotła oraz rozszczelnienia się instalacji. Przede wszystkim spowoduje to zadziałanie zaworu bezpieczeństwa i opuszczenie ciśnienia w systemie. Dobór wielkości naczynia powinien uwzględniać takie aspekty jak :

- Wysokość statyczna: wysokość instalacji mierzona od miejsca wpięcia urządzenia wzbiorczego do najwyższego punktu instalacji w metrach słupa wody (1 m H2O = 0,1bar).

- Pojemność wodna instalacji: suma pojemności wodnej źródła ciepła, grzejników, rur itp. po ich całkowitym napełnieniu i odpowietrzeniu.

- Wzrost objętości wody (w %): wzrost objętości wody w punktach procentowych przy wzroście temperatury wody np. z 10°C do 80°C wynosić będzie 2,89%.

- Objętość wzbiorcza: ilość wody którą należy zmagazynować – przejąć – przez naczynie. Wartość tę uzyskujemy znając pojemność instalacji i mnożąc ją przez % wzrostu objętości wody.

Czy możemy mieszać różne materiały? I jak wpłynie to na pracę instalacji?

Sam jestem świeżo po modernizacji instalacji grzewczej w kamienicy, w której mieszkam. Zastosowanie tzw. montażu mieszanego, gdzie występuje mnogość materiałów nie będzie problematyczne, jeżeli instalacja zostanie technicznie zabezpieczona przed korozją. W instalacjach wodnych, charakteryzujących się niską zawartością soli oraz powietrza, prawdopodobieństwo pojawienia się korozji bimetalicznej (jaka może zachodzić przy kombinacji np. grzejników aluminiowych z grzejnikami stalowymi) będzie niewielkie. Należy przy tym jednak zwrócić uwagę na referencyjne wartości twardości ogólne dla danego materiału. Im bardziej jednorodna instalacja tym łatwiej będzie nam ją zabezpieczyć. Nie mniej jednak nie unikniemy zastosowania różnych materiałów, więc znacznie korzystniejsze dla instalacji będzie zapewnienie w niej warunków niesprzyjających rozwojowi korozji.

Przedstawiony obok przykład, pokazuje szkody związane z korozją erozyjną na powierzchni elementów mosiężnych (CuZn40Pb2) takich jak armatura zwrotna, odcinająca, regulacyjna.

Do takiej sytuacji dochodzi często w systemach ciepłej wody użytkowej lub innych instalacjach, w których następuje stałe przenikanie tlenu oraz zwiększona prędkość przepływu czynnika >2m/s.

Staranne wykonanie i odpowiedni rozruch. Świadomy Instalator, bazując na pozyskanej wiedzy i doświadczeniu, będzie doskonale wiedział, że nie opłaci mu się robić instalacji „byle jak, aby taniej i szybko”. Każdy przyjazd na poprawki po zakończeniu inwestycji to straty czasu i pieniędzy, które mógłby zarabiać na kolejnej instalacji. Dlatego też staranny rozruch sytemu leży w interesie obu stron. Instalację przed uruchomieniem, należy poddać próbie ciśnieniowej oraz odpowiednio przepłukać z drobin pomontażowych. Częstą przyczyną usterek pomp obiegowych (mokrobieżnych) jest przedostanie się do hydrauliki i łożyskowania past uszczelniających, opiłków metali i tworzyw powstałych po fazowaniu rur. Instalację po przepłukaniu należy starannie odpowietrzyć.

Korozja erozyjna na elementach mosiężnych

Proces ten powinien odbywać się przy maksymalnej temperaturze roboczej, najczęściej z wykorzystaniem tzw. funkcji kominiarza w kotłach. W wysokiej temperaturze wodę jest łatwiej odparować, a w tym przypadku znacznie efektywniej jest usunąć pęcherzyki gazów w całej instalacji. Dla efektywnego odpowietrzenia instalacji zaleca się stosowanie dwustrefowego procesu separacji:

- centralnego tj. w najcieplejszych elementach instalacji (na zasilaniu, za kotłem/wymiennikiem), gdzie powinno stosować się separatory gazów,

- lokalnego w formie odpowietrzników automatycznych zlokalizowanych na pionach w najwyższych punktach instalacji.

Brak odpowiedniego odpowietrzenia, prowadzi do powstawania poduszek powietrznych w instalacji. Powstanie takiej poduszki jest równoznaczne z pojawieniem się korka w instalacji, co związane jest z niską przewodnością cieplną gazów w porównaniu do wody. Ponadto będzie wiązało się to z powstaniem lokalnych przegrzewów oraz hałasu przepływowego.

Na etapie rozruchu należy zadbać o zastosowanie odpowiedniej wielkości systemu stabilizacji ciśnienia oraz ustawienia ciśnienia powyżej wartości dopuszczalnej. Zarówno na etapie rozruchu, jak i dalszej eksploatacji niezwykle ważne jest, aby unikać opróżniania instalacji grzewczej. Szacuje się iż w całym cyklu życia instalacji ilość wymienionej/uzupełnionej wody nie powinna przekroczyć 3-krotności objętości systemu. Co więcej, jeżeli ilość wody uzupełniającej w ciągu roku przekracza 10% pojemności systemu, należy to rozumieć za warunek konieczny przeprowadzenia wnikliwej inwentaryzacji instalacji celem zidentyfikowania usterek/nieszczelności.

W pełni zablokowany filtr siatkowy w instalacji domkowej.

Zmiana średnicy rurociągu. Brak przepływu w instalacji.

W instalacjach dobrze zaprojektowanych, a także wykonanych, uruchomionych oraz konserwowanych zgodnie z przepisami i wytycznymi branżowymi, nie występują problemy spowodowane pojawianiem się pęcherzyków powietrza, poduszkami gazowymi oraz blokadami przepływów. Przystępując więc do modernizacji, bądź wykonania nowej instalacji niezbędnym jest odpowiednie przygotowanie się do inwestycji. Dobrze działająca instalacja to efekt ekonomiczny zarówno dla użytkownika (niskie koszty napraw i wysoka efektywność pracy), jak również wykonawcy (polecenie fachowych usług oraz umowy na coroczną konserwację systemu).

Autor: mgr inż. Bartosz Tywonek

Starszy specjalista ds. szkoleń i rozwoju

Wilo Polska Sp. z o.o.