Opatření k odstranění poruch a škod v otopných soustavách na straně otopné vody Stručné pokyny pro montážní firmy Obecná část Provozní bezpečnost a spolehlivost kotlů je závislá na souhrnu fyzikálních a chemických vlastností prostředí na straně otopné vody, na základním seřízení a způsobu provozu a obsluhy. Jedním z nejdůležitějších požadavků je čistota výměníku na straně spalin i na straně otopné vody. Znečištění výměníku na straně otopné vody se projevuje postupným zhoršováním přestupu tepla ze spalin přes stěnu výměníku do otopné vody a zvyšováním tlakové ztráty výměníku. Klesá výkon kotle, zvyšuje se teplota spalin a stále častěji dochází k vypínání kotle havarijním termostatem. Problematika otopné vody je značně rozsáhlá a souvisí nejen s chemickým složením vody, ale i s chemickým složením výměníku, prvků celé otopné soustavy a provozními teplotami při provozu kotle, popřípadě kotlů v kaskádě. Požadavky na složení oběhové a doplňovací vody jsou stanoveny výrobci kotlů v souladu s platnými předpisy a normami s přihlédnutím k výkonu zdroje, složení zdroje, objemu soustavy a materiálového složení soustavy. Požadavky obecně platné pro kotle z hliníkových slitin jsou dané zejména předpisem VDI 2035 a jsou uvedeny v Tabulce 1.
Kvalita plnicí, oběhové a doplňovací vody Hliníkové slitiny jsou velmi dobře odolné kyselým vodám, ale se zvyšujícím se pH dochází postupně k reakci hliníku za vzniku hlinitých solí a iontů vodíku. Problematika těchto pochodů je značně složitá a přesahuje rámec tohoto materiálu. Pro účely plnění soustav je tedy třeba jednoznačně dodržet směrné hodnoty dané výrobci. Pro kotle z hliníkových slitin je závazná hodnota pH v rozmezí 8,0 – 8,4 a mezní hodnota je 8,5. Nad hodnoty 8,5 již dochází ke korozi na straně otopné vody v závislosti na teplotě přestupní plochy a v závislosti na konkrétním umístění ve výměníku.
Tabulka 1 Mezní hodnoty v závislosti na měrném objemu soustavy VA VA = celkový objem soustavy / výkon nejmenšího z kotlů. Přepočet tvrdosti: 1 mmol.l-1 = 5,6°dH celkový výkon zdroje
*1 2 3 4
[kW] < 50 51 - 200 201 - 600 > 600
celková tvrdost [°dH] 2 - 16,8* 2 - 11,2 2 - 8,4 2-3
VA ≤ 10l.kW-1
10l.kW-1 < VA < 40l.kW-1
VA ≥ 40l.kW-1
1
2
3
vodivost
pH
[μS.cm-1] 60 - 500 60 - 300 60 - 200 60 - 100
7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5
celková tvrdost [°dH] 2 - 11,2 2 - 8,4 2-3 2-3
vodivost
pH
celková tvrdost
vodivost
pH
[μS.cm-1] 60 - 300 60 - 200 60 - 100 60 - 100
7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5
[°dH] 2-3 2-3 2-3 2-3
[μS.cm-1] 60 - 100 60 - 100 60 - 100 60 - 100
7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5 7,9 - 8,5
* pro ohřívač vody s cirkulací (<0,3 l.kW-1) a systémy s elektrickým ohřevem
Hodnoty uváděné v tabulce 1 jsou směrné, ale nemusí vždy plně vypovídat o skutečných parametrech zdrojů a soustavy. U topného výkonu soustavy vždy přihlížejte k výkonu kotle s nejnižším výkonem. Měřítkem pro správné stanovení úpravy vody jsou skutečné hodnoty konkrétní soustavy. Při plnění nesmí být tvrdost vody nižší než 2°dH (při velmi nízké tvrdosti se začíná projevovat tzv. syndrom „hladové vody“). Pokud po zahřátí soustavy a při dalším provozu tvrdost klesá pod tuto hodnotu, svědčí to mimo jiné o reakci iontů vápníku a hořčíku a jejich usazování. V tomto případě soustavu nevypouštějte s následným dopouštěním surové vody!
Přehled základních pojmů Technologický proplach – proplach soustavy po provedení montáže. Slouží k odstranění všech pevných nečistot i nečistot ze stávajících soustav před napuštěním plnící vodou. Technologický proplach musí být proveden před napuštěním soustavy při všech montážích, při částečných opravách se proplachuje veškeré nově montované potrubí. O technologickém proplachu musí být proveden zápis ve Stavebním, Montážním nebo Provozním deníku zařízení. Soustava nesmí být plněna bez předchozího technologického proplachu. Zkouška těsnosti – kontrola soustavy před tlakovou zkouškou. Provádí se vždy provozním tlakem soustavy u celého nebo rekonstruovaného rozvodu se všemi namontovanými armaturami, technologií a pojistným zařízením. Expanzní zařízení se po dobu zkoušek odstavuje pomocí kontrolní armatury. Zkouška těsnosti se provádí nejlépe vodou před ukončením technologického proplachu. Rozvod musí být dokonale odvzdušněn a odplyněn. Zkouška těsnosti trvá po dobu kontroly všech spojů v soustavě, kontroluje se těsnost spojů, nikoli tlak v soustavě. Při zjištění úniku musí být únik odstraněn. Tlak při zkoušce těsnosti kontrolujte na pracovním tlakoměru soustavy. Tlaková zkouška – tlaková zkouška otopné soustavy. Provádí se ke kontrole bezpečnosti celé soustavy podle hodnot daných projektem. Pokud není hodnota zkušebního tlaku dána projektem, provádí se 1,25 násobkem maximálního dovoleného tlaku soustavy (většinou je to otevírací tlak pojistného ventilu v soustavě). Tlaková zkouška se provádí při zaslepených pojistných ventilech (stačí zátky na odpadech ventilů – nezapomeňte po zkoušce odstranit) a při odstaveném kotli a expanzním zařízení. Tlaková zkouška se provádí bezprostředně po zkoušce těsnosti. Délka tlakové zkoušky minimálně po dobu kontroly spojů a zařízení. Pokles tlaku nesmí být vyšší, než 5 %, dále již tlak nesmí klesat. Při tlakové zkoušce nikdy nedotahujte těsněné spoje. Tlaková zkouška je ukončena po provedení všech kontrol. O úspěšné zkoušce těsnosti a tlakové zkoušce se provede zápis ve Stavebním, Montážním nebo Provozním deníku zařízení. Po provedené tlakové zkoušce nezapomeňte odstranit záslepky a otevřít veškeré armatury. Plnící voda – voda použitá k prvnímu naplnění soustavy po technologickém proplachu a zkouškách těsnosti a tlakové. Objem plnící vody představuje u nových soustav celý objem soustavy, u opravovaných a rekonstruovaných soustav nemusí být vypuštěn celý objem, pak je objem plnící vody nižší, než objem soustavy. Doplňovací voda – voda používaná k hrazení ztrát oběhové vody způsobené běžnými a technologickými úniky během provozu. Havarijní únik je třeba zajistit mimořádnými prostředky. Oběhová voda – voda, která po prvním zátopu a zahřátí soustavy na provozní teplotu slouží jako teplonosné médium otopného systému. Surová voda – voda nejčastěji z městského rozvodu pitné vody bez jakýchkoli úprav. Surová voda může být i studniční, povrchová, popř. voda z vodního toku. Rozbor surové vody je na požádání dostupný u dodavatele vody (vodárenské subjekty), rozbory ostatních vod zajišťují laboratoře, např. Hygienická stanice, za úplatu. Změkčená voda – voda, která prošla změkčovací filtrací a ze které byly odstraněny pouze ionty způsobující tvrdost. Demineralizovaná voda – voda, která prošla demineralizační kolonou. Tvrdost vody celková – obsah solí Ca2+ a Mg2+ v jakékoliv formě. 2+
2+
Tvrdost hydrouhličitanová – obsah hydrouhličitanů Ca a Mg . Převodní tabulka mezi národními jednotkami tvrdosti uvedena zde.
1 mmol/l = 5,6 °dH
1 °dH = 0,18 mmol/l
1 mmol/l = 10 °F
1 °F = 0,1 mmol/l
1 °dH = 1,7 °F
1 °F = 0,56 °dH
Pokyny pro montáž a přípravu soustavy k uvedení do provozu Materiály, které budou při montáži použity, jsou přesně stanoveny projektovou dokumentací, která je pro montážní firmu závazná. Pokud provádíte montáž bez projektové dokumentace (oprava výměnou, jednoduchá instalace, atd.) omezte použití různých kovů, které budou ve styku s otopnou vodou. Např. různé šarže mosazných šroubení, kulových kohoutů, náhrady mosazných šroubení pozinkovanými apod. zvyšují pravděpodobnost vzniku korozních článků kdekoli v soustavě. Doporučujeme používat komponenty se zaručenými materiálovými atesty. Různorodost materiálového složení soustavy zvyšuje možnost koroze v soustavě zejména při vyšší měrné vodivosti oběhové vody a při nižších rychlostech proudění. Čím méně různých kovů soustava obsahuje, tím je riziko koroze nižší. Nepoužívejte k těsnění šroubových spojů konopí, používejte EPDM pásky a těsnící šňůry. Spoje těsněné konopím umožňují zvýšenou difůzi plynů do otopné vody obdobně jako potrubí bez kyslíkových bariér. Totéž platí i o plochých těsněních, která musí splňovat základní požadavky na difúzní těsnost. Omezte na minimum šroubové spoje. Pronikání kyslíku a plynů do soustavy zvyšuje riziko koroze. Vnikání plynu do soustavy stejně jako jejich vzniku při chemických reakcích nelze za provozu zabránit. Odvzdušnění a odplynění soustavy se zajišťuje speciálním zařízením typu Spirovent na straně vystupující otopné vody mezi zdroj a soustavu.
Provedení soustavy musí umožnit bezpečné vypuštění vody ze všech potrubí rozvodu. Používejte provozně spolehlivé armatury, je zbytečné vypouštět soustavu z důvodu výměny nefunkční armatury. V soustavě se vyvarujte slepých ramen a úseků, kde může dojít k usazování nečistot, které není možno běžnou obsluhou odstranit. Usazeniny solí mohou uspíšit korozi v úsecích s vyšší koncentrací bez možnosti vyčištění. Filtry instalujte v úsecích s dostatečnou rychlostí proudění. Filtry musí být dostupné k čištění. Každá soustava musí být osazena filtrem mezi zdrojem tepla a rozvodem. Pevné nečistoty se mohou nejen usazovat na teplosměnných plochách, kde poměrně pevně přilnou, ale v místech s vyšší rychlostí proudění mohou působit i jako brusivo a vymílat šroubení, hrdla čerpadel, připojovací hrdla kotlů i výměníky kotlů. S možností abraze úzce souvisí nastavený průtok kotli (otáčky čerpadla v kotli – nastavení servisním technikem), montáž omezovacích clon u kotlů s hydraulickými oddělovači (CGB 35, CGB 40K, CGB 50) a sériová montáž dalšího čerpadla k čerpadlu kotle. Kalníky (pokud je to technicky možné) instalujte v místech, kde je nejnižší rychlost proudění a kde je nejvyšší pravděpodobnost usazování nečistot odsazených ze soustavy. V soustavách s ocelovými rozvody musí být kalníky vždy instalovány. Variantou kalníku může být i tangenciální odlučovač. Dodržujte zařízení dané projektem, vlastnosti stanovil projektant na základě výpočtu. V případech, kdy je na starou soustavu připojován nový zdroj tepla musí být zajištěno provozní čištění soustavy nejen použitím odpovídající mechanické filtrace, kalníku a odlučovače plynů. V odůvodněných případech je vhodné soustavu hydraulicky oddělit výměníkem tepla s malou hydraulickou ztrátou. Doplňování vody v kotlovém okruhu (primární strana) není tak problematické a kotlový okruh je prakticky bez úniků, sekundární strana není tolik náročná na složení vody. Poznámka: Při tlakovém oddělení soustavy výměníkem musí být na obou stranách výměníku instalováno pojistné i expanzní zařízení. Po ukončení montáže proveďte proplach, zkoušku těsnosti a tlakovou zkoušku soustavy vodou, která následně slouží k proplachu soustavy. Zkouška těsnosti se provádí provozním (pracovním) tlakem po dobu nutnou k prověření těsnosti všech spojů. Kontrola spojů se provádí vizuálně, oprava dotažením je možná při provozním tlaku. Tlaková zkouška se provádí (pokud není v projektové dokumentaci uvedeno jinak) 1,25 násobkem otevíracího tlaku pojistného ventilu soustavy (ventil s nejvyšším otevíracím tlakem v případě osazení více ventilů) po dobu nezbytně nutnou k prověření spojů soustavy. Tlaková zkouška se provádí při zaslepených pojistných ventilech, uzavřené expanzní nádobě a uzavřených armaturách kotle (kotlů) – viz popis v části základní pojmy. Zápis o proplachu, tlakové zkoušce a zkoušce těsnosti proveďte do Montážního nebo Stavebního deníku, pro investora vystavte protokol o provedení s uvedením hodnot tlaků a časů a s výsledkem obou zkoušek. Není-li zkouška těsnosti a tlaková zkouška úspěšná, musí být po odstranění netěsnosti opakována. Soustavu před prvním naplněním upravenou vodou vždy propláchněte, po proplachu zkontrolujte čistotu filtrů a kalníků, vypusťte vodu z vypouštěcích armatur. Zvýšené znečištění filtrů a kalníků po proplachu rekonstruované soustavy signalizuje uvolňování nečistot ze stěn již dříve provozovaných potrubí. V tomto případě doporučujeme kontrolovat filtry i kalníky ve zkrácených intervalech po zahájení provozu až do úplného vyčištění soustavy. První naplnění soustavy se provádí vždy upravenou vodou. Vodu je možno upravit na místě namontovaným filtračním zařízením za podmínek stanovených projektem. Nejsou-li podmínky stanoveny, postupujte podle pokynů dodavatele filtru. Při použití doplňovacího filtru k filtraci plnící vody dodržujte průtok filtrem, plnění soustavy je pak mnohem delší a během plnění je spotřebováno i několik náplní. Při plnění přes filtr nepřekračujte výpočtový průtok filtrem, filtrace není při vyšším průtoku účinná. U zdrojů nad 50 kW doporučujeme vždy instalaci vodoměru doplňovací vody k nastavení průtoku a ke kontrole doplněné vody. Důležité upozornění: Provozovatelé zvyklí na provoz se starými typy ocelových kotlů alkalizují soustavy fosforečnanem sodným, popřípadě i hydroxidem sodným. Pro kotle z hliníkových slitin není toto řešení přípustné. Stejně tak není přípustné plnit systémy neprověřenými chemickými látkami pro doúpravu vody. Výrobce připouští použití k stabilizaci oběhové vody pouze prověřený inhibitor koroze a stabilizátor tvrdosti typ GENO® - safe A společnosti Gruenbeck. O složení plnící vody proveďte zápis do provozní dokumentace zdroje. Servisní technik hodnoty (tvrdost, vodivost a pH) zkontroluje při uvedení do provozu a pokud nebudou odpovídat požadavkům (Tabulka 1) zdroj nesmí uvést do provozu. V případě, že je filtrace určena pouze pro úpravu doplňovací vody, zajistěte externí dodávku upravené vody v souladu s požadavky Tabulky 1. Upravenou vodu dodávají provozy tepláren. V žádném případě nelze plnit soustavu neupravenou vodou z rozvodu. Voda v rozvodu pitné má tvrdost kolem 16°dH a značný obsah hydrouhličitanů. Po zahřátí systému na provozní teplotu se hydrouhličitan rozkládá na nerozpustný uhličitan, který se usazuje na teplosměnných plochách, klesá měřitelná tvrdost, ale stoupá pH oběhové vody. Pozor – v technických požadavcích na kvalitu vody je u kotlů s výměníky z hliníkových slitin uváděn zákaz použití jednoduchého změkčovacího filtru. Změkčovací filtr sice zajistí změkčení vody, ale již ne odstranění hydrouhličitanů, které se po „převaření“ vody v soustavě rozkládají na kysličník uhličitý (ten odchází automatickými odplyňovači) a na silně zásaditý uhličitan sodný, který zvyšuje podstatně pH soustavy. Jedině demineralizace sníží obsah iontů natolik, že i vodivost odpovídá požadavkům výrobce.
Proto musí být úprava zajištěna směsným ložem, které je buď po roce provozu (časové sledování), nebo po úpravě daného množství vody (objemové sledování) vyměněno servisním pracovníkem. Směsné lože navrhuje dodavatel technologie úpravny vody na základě výše uvedených požadavků na kvalitu vody na výstupu z úpravny. Doplňovací automaty jsou projektovány s ohledem k objemu soustavy s inteligentním hlídáním překročení doplňovacího času nebo objemu v daném čase. Není vhodné doplňování na základě měření tlakové diference, způsobuje únik pojistnými ventily a následné soustavné doplňování. Ve spojitosti s doplňovacími automaty je vhodná volba expanzních zařízení. Dodržujte vlastnosti doplňovacích zařízení stanovených projektem . Elektrické spojení kovových prvků soustavy V případech, kdy je soustava složená z různých kovů oddělována nevodivým těsněním, spojkami či armaturami, musí být kovové prvky elektricky pospojovány, aby byl eliminován vliv korozních článků. Pozor – během životnosti zdroje se nesmí vyměnit více než trojnásobek objemu soustavy.
Úloha montážní firmy pro uvedení soustavy do provozu Doporučujeme vždy přítomnost pracovníka montážní firmy při uvádění zdroje do provozu. Pracovník spolupracuje se servisním technikem, provádí nastavení průtoků a vyvažování soustavy. Po spuštění kotlů kontroluje teploty v soustavě, v jednotlivých větvích a na místech předání tepla. Podle projektové dokumentace kontroluje teplotní spád soustavy. Seznámí pracovníka obsluhy zdroje s funkcí jednotlivých armatur, při předání zajišťuje návody k obsluze dodávaných komponentů. Soustava včetně zdroje se předává v provozu se zápisem do příslušné montážní dokumentace. Záruky za provedení instalace se vztahují i na kvalitu oběhové vody.
Jednoduché schéma úpravny vody
Úpravna vody se připojuje na zdroj pitné nebo užitkové vody objektu. Základním předpokladem pro funkci je minimální vstupní tlak vody, který musí být alespoň o 1 bar vyšší, než dovolený tlak otopné soustavy (dáno otevíracím tlakem pojistného ventilu soustavy). Přívod je veden přes hlavní uzávěr, přes bezpečnostní zpětnou armaturu (voda v topném systému je kapalina rizikové třídy č. 4 a podle ČSN EN 1717 musí být od řádu pitné vody oddělena bezpečnou armaturou). Dále je volitelně podle zdroje vody vložen filtr jemných nečistot. K měření množství upravené vody slouží vodoměr. Surová voda je vedena do bloku ochozu, ve kterém se nastaví průtok filtrem a průtok ochozem. Za filtrem je instalována regulační armatura k nastavení průtoku a uzavírací armatura. Na straně surové vody i na straně upravené vody jsou instalovány vzorkovací kohouty sloužící ke kontrole složení vody případně k vypuštění příslušného úseku. Konečné nastavení průtoku ochozem a celým filtračním blokem se zajistí proti neoprávněné manipulaci. Nastavení úpravny se provede při uvádění zařízení do provozu.
Jednoduchá tabulka stanovení velikosti filtrů pro doplňování Výkon zdroje (kW)
Výkon nejmenšího kotle (kW)
Objem soustavy max. (litrů)
Vstupní výstupní tvrdost (°dH)
Vstupní výstupní vodivost (μS)
Vstupní výstupní pH
Objem filtračního lože (litrů)
Četnost kontrol (měsíc)
do 50 100 101 - 200 201 - 600 nad 600
11 35 75 100 200
1 250 2 500 5 000 15 000 20 000
16 / 8 16 / 4 16 / 2 16 / 2 16 / 2
300 / 200 300 / 200 300 / 150 300 / 100 300 / 60
7 / 8,2 7 / 8,2 7 / 8,2 7 / 8,2 7 / 8,2
0,6 - 1,2 4 - 18 9 - 37 22 - 47 37 - 59
6* 4* 3* 2* 1*
* nebo po jednorázovém dopuštění nad 3 % objemu soustavy
Doporučení pro uvádění do provozu a provoz Kotle v kaskádě při prvním uvedení do provozu spouštějte všechny najednou s minimálním výkonem a teplotu v soustavě zvyšujte velmi zvolna s nárůstem teploty 5 – 10 °C/hod. Po dosažení maximální projektové teploty otopné vody v soustavě a setrvání na teplotě déle než 24 hodin odebere obsluha nebo servisní technik vzorek oběhové vody a kontroluje tvrdost, pH a vodivost (zvýšením teploty se uvolní CO2 ze zbytků hydrouhličitanu a pH se může zvýšit). Odběr vzorku opakovat cca po 14 dnech provozu. Do Místního provozního předpisu provozovatele je předepsána četnost kontrol oběhové a doplňovací vody dle objemu soustavy a dle objemu doplňované vody, četnost odkalování kalníků podle stáří soustavy a četnost kontrol filtrů. Do Provozního deníku zdroje zapište při předání soustavy do provozu výchozí hodnoty tvrdosti, pH a vodivosti plnící vody, hodnoty tvrdosti, pH a vodivosti oběhové vody. Průběžně pak obsluha zapisuje hodnoty tvrdosti, pH a vodivosti doplňovací vody, data a časy doplňování, objem doplněné vody, výměnu filtrační náplně. Dále se zapisují havarijní úniky, popřípadě opravy s vypouštěním vody. V případě oprav zařízení se zaznamenávají veškerá doplňování a vypouštění soustavy. Mikrofiltr 13“ pro zdroje tepla v rodinných domech. Připojení DN15 nebo DN20, možnost připojení přes rychlospojky, součástí montáže je dodávka uzavíracích armatur před a za filtr a zpětné armatury proti pronikání vody z otopné soustavy. Filtr je opatřen plastovou patkou pro instalaci na stěnu. Při výměně náplně se mění vnitřní vložka s ionexem. Kapacita filtru je od 80 do 250 litrů podle tvrdosti a složení surové vody. Při plnění soustavy přes mikrofiltr musí být vložka měněna po vyčerpání kapacity v závislosti na objemu soustavy. Po ukončení plnění a uvedení soustavy do provozu se předává mikrofiltr vždy s novou vložkou.
Montážní firma plně odpovídá za stav soustavy před uvedením do provozu, provedení všech projektem a legislativou předepsaných zkoušek i za kvalitu vody, kterou je soustava naplněna.
Wolf Česká republika s.r.o., Rybnická 92, 634 00 Brno, tel. +420 547 429 311, fax +420 547 213 001, e-mail:
[email protected], www.wolfcr.cz
