Vízminõségi elõírások
Fûtéstechnikai rendszerek szállítója
vízminõség
Melegvíz-kazánok számára fûtõvízre vonatkozó követelményei Valamennyi fûtõberendezés üzemeltetõjének számolnia kell azzal a ténynyel, hogy hõhordozó anyagként nem vegytiszta vizet használ. Ezért minden szokásos ellenõrzés közben különös gondot kell fordítani a víz minõségére, elõkészítésére, hogy a fûtõberendezés gazdaságos és zavarmentes üzeme fenntartható legyen. A kazánok számára szükséges víz elõkészítése nem csak a zavarmentes üzem súlyponti kérdése, hanem kihatással van az egész rendszer energiatakarékos voltára, és tervezési jellemzõk folyamatos biztosításra is. A berendezés számára megfelelõ tápvíz biztosítása jelentõs befolyásoló tényezõje a gazdaságosságnak, az üzembiztonságnak, az élettartamnak, és nem utolsó sorban a fûtõberendezés folyamatos üzemképessége fenntartásának.
Fogalmak • Korróziónak nevezzük fémes anyagoknak és azok környezetének olyan egymásra hatását, amely az anyagok tulajdonságainak mérhetõ megváltozásával jár, és egy fémes alkatrész vagy a teljes rendszer mûködésére hatással van. A legtöbb esetben ezek a reakciók elektrokémiai természetûek, de egyes esetekben lehetnek kémiai (nem elektrokémiai) természetûek, vagy eredhetnek a fém fizikai jellemzõibõl is. A korróziós jelenségek fellépése függ: - az alapanyag milyenségétõl - a károsító anyagok tulajdonságaitól - a készülék üzemmódjától • Korróziótechnikailag zárt rendszer az, amelybe említésre méltó oxigén bejutás nincs.
• Vízkõ lerakódás a melegvíz-kazánok vízzel körüláramlott felületein képzõdõ, szilárdan megtapadó bevonat, ami a vízben lévõ anyagokból, fõképpen kalcium-karbonátból áll. • Feltöltési víz az a vízmennyiség, amivel az egész fûtési rendszert elõször feltöltjük, majd fel is fûtjük. • Pótvíz valamennyi, az elsõ vízfeltöltés után betöltött vízmennyiség. • Üzemi hõmérséklet a kazán elõremenõ csonkján, zavarmentes üzemben kilépõ fûtõvíz hõmérséklete. • Vmax vízmennyiség az a víztérfogat, ami a víz Ca(HCO3)2 koncentrációjának és a kazán teljesítményének függvényében a rendszerbe a hõtermelõ károsodása nélkül betölthetõ. Minél kisebb a víz Ca(HCO3)2 koncentrációja, annál nagyobbra adódik a Vmax vízmennyiség.
A vízben oldott sók között azért érdemelnek különös figyelmet a kalcium és a magnézium sói, mert ezek egy része a melegítés hatására kiválik, és ezek a vízkõ alkotóelemei, ezért ezeket keménység-okozó sóknak nevezzük. Többféle keménységrõl beszélhetünk. Megkülönböztethetjük a keménységet aszerint, hogy melyik fém sói okozzák, beszélhetünk kalcium-keménységrõl és beszélhetünk magnézium-keménységrõl.
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2, illetve MgCO3 + CO2 + H2O Mg(HCO3)2, Ezek egyensúlyra vezetõ folyamatok, azaz a jelenlévõ alkotóelemek függvényében oda-vissza végbemennek. Amikor a vizet felmelegítjük az oldott széndioxid eltávozik, és megindul a hidrogén-karbonátok visszaalakulása karbonátokká. Ez a magyarázata annak, hogy a legintenzívebb vízkövesedést a melegítés helyén, a kazánban találjuk.
A víz tulajdonságai A fûtõ- és klímaberendezéseket leggyakrabban károsító anyag maga a hõhordozó víz. Itt nem vegytiszta, az ismert H2O kémiai formában lévõ vízrõl beszélünk, hanem több, gáz és szilárd halmazállapotú anyag híg oldatáról. A természetben található vizek a körforgás során veszik fel ezeket az alkotóelemeket. A teljesség igénye nélkül ezek a következõk: - oxigén - nitrogén - széndioxid - …. A keménység A víz egyik, a mûszaki felhasználhatóság szempontjából legfontosabb jellemzõje az úgynevezett keménység, ami a Ca2+ és Mg2+ ionok mennyiségét mutatja. Lényegében a keménységet használjuk a víz általános jellemzésére, a víz korrozivitása csak alárendelt jelentõséggel bír.
Karbonát-keménység A fûtés- és klímatechnikában kevéssé érdekes a víz kalcium-keménysége, azonban sokkal érdekesebb a keménységnek az a hányada, ami hidrogénkarbonátként van jelen. A számunkra veszélyes, vízkõ- lerakódásokat alkotó kalcium- és magnézium-karbonátok csak nehezen oldódnak a vízben, viszont széndioxid jelenlétében vízben jól oldódó hidrogén-karbonátokká alakulnak:
Nemkarbonát-keménység A kalcium és magnézium összes többi, a vízben oldódó sója által okozott keménység. Ezek melegítés hatására nem eredményeznek kiválásokat, ezért ezt állandó keménységnek nevezzük. Összes keménység A karbonát- és nemkarbonát-keménység összege.
A kazán alapanyagok tulajdonságai A korszerû kazánokat alapanyaguk szerint két részre oszthatjuk: az ötvözetlen vagy kevésbé ötvözött vas (acéllemez, illetve öntvénykazánok), és az alumínium, illetve alumíniumötvözetbõl készült kazánok. Acéllemez és öntöttvas Ezekre az anyagokra jellemzõ, hogy oxigéntartalmú vízben a felületeken rozsda képzõdik. Ez az oka annak, hogy a korábbi – nyitott – fûtési rendszereknél valamilyen korrózióvédelem-
Vízminõség/2
re volt szükség. Egy olyan hõhordozónál, ami nem tartalmaz oxigént, a korrózió annyira elhanyagolható, hogy ebbõl károsodások nem keletkeznek. A zárt rendszerek feltöltésekor a vízzel bejutó oxigén igen hamar megkötõdik, és mivel a rendszer jellegébõl adódóan nem történik folyamatos oxigénbejutás, ezért nem szükséges kiegészítõ védelem. A másik veszélyt erre az anyagcsoportra a savak jelentik. A savas környezet, pl. a szénsavtartalmú kondenzátum
Buderus termékkatalógus 2009/1
önmagában, még oxigénhiány mellett is korróziót okoz. Lúgos közegben viszont az ötvözetlen vagy gyengén ötvözött vasak messzemenõen korrózióállóak. Alumínium és alumínium-ötvözetek Az alumínium alapanyagú kazánok számára elõírt pH-érték követelmény 7-8,5. Még oxigéntartalmú közegben is csak klorid-ionok jelenlétében áll fenn a lyukadásos korrózió veszélye.
vízminõség
A korróziós károk elkerülése Minden ismert szabály szerint a fûtési rendszereknél a korrózió csak alárendelt szerepet játszik. Ennek oka, hogy a fûtési rendszer általánosságban korróziótechnikailag zártnak tekinthetõ: nem lép fel folyamatos oxigén bejutás, ami átrozsdásodáshoz vagy rozsdaiszapképzõdéshez vezetne. Az eliszaposodás pedig eltömõdésekhez vezet, ami a hõszolgáltatás elégtelenségét, a hõcserélõ forró felületein vízkövesedéshez hasonló lerakódások képzõdését okozza. A feltöltési és a pótvízzel bejutó oxigénmennyiség normál esetben alacsony és ezért hatása elhanyagolható. Az oxigénbetörés vonatkozásában a tágulási tartálynak van kiemelkedõ jelentõsége és szerepe, ezért fontos a helyes kiválasztás és az elõnyomás beállítása. A mûködõképességet és a beállítást évente célszerû ellenõrizni.
Abban az esetben, amikor a folyamatos oxigénbejutás nem akadályozható meg (például a nem diffúzió tömör mûanyag csövek miatt), vagy, mert a berendezés valamilyen ok miatt nem tehetõ zárt rendszerré, megfelelõ korrózióvédelmet, például a gyártó által engedélyezett kémiai adalékokat kell adagolni, vagy a hõtermelõket hõcserélõvel le kell választani. Az alumínium hõcserélõvel készült kazánok kizárólag zárt fûtési rendszerben üzemeltethetõk. Régi rendszer felújításakor azt vagy zárt rendszerré kell átalakítani, vagy a kazánokat hõcserélõvel le kell választani. Régi rendszerbe való beépítéskor meg kell azt is vizsgálni, hogy az nem tartalmaz-e valamilyen olyan adalékanyagot, amely az alumínium hõcserélõjû kazánra veszélyt jelent. Esetenként szükséges lehet a rendszer alapos
átmosása. A kezeletlen víz pH értéke 8,2-9,5 között kell, hogy legyen. Figyelembe kell venni, hogy a pH-érték a beüzemelés után, az oxigén leépülése és a vízkõkiválás hatására megváltozik. Ezért ajánlott, hogy a pH értéket néhány hónapos fûtési üzem után felülvizsgálni. A vas alapanyagú kazánoknál az esetenként szükséges lúgosítást segédanyagok, például trinátriumfoszfát hozzáadásával érhetjük el. Alumínium alapanyagú kazánoknál a vegyszeres lúgosítás nem alkalmazható! A gyártó által engedélyezett vegyszerek vagy fagyálló adalékok alkalmazásakor a gyártó fûtõvízre vonatkozó elõírásait mindenkor be kell tartani, és ha szükséges, a megfelelõ korrekciókat meg kell tenni.
A vízkõképzõdés miatti károsodások elkerülése A vízkõképzõdés, ami a vízoldali, kalcium-karbonátból álló szilárdan tapadó bevonatot jelenti, helyi túlhevülésekhez, és ez által biztosan repedéshez vezet. Emellett gátolja a hõátadást is, csökkenti a hõteljesítményt, amivel a füstgáz-veszteségek emelkedését okozza. Ilyen körülmények között akár forrási zajok is felléphetnek. A vízkõképzõdést általánosságban a fûtési rendszerbe jutó Ca(HCO3)2 mennyiségének korlátozásával kerülhetjük el. Minden fûtési rendszer esetében meghatározható az a kalciumhidrogén-karbonát mennyiség, amit a
berendezés még károsodás nélkül elvisel. Amennyiben ezt a mennyiséget már elértük, a továbbiakban a bejutást meg kell gátolni. A fentiek alapján a vízkövet képezõ anyagok megengedett mennyiségét a kazán teljesítménye alapján célszerû meghatározni. A meghatározás széleskörû gyakorlati tapasztalatokon alapul, figyelembe véve a vízkõképzõdés okozta károsodásokat az összteljesítmény, a rendszertérfogat, a kazán élettartama alatti feltöltési és pótvíz összmennyisége, valamint a kazánkonstrukció ismeretében. Az alábbiakban
ismertetett módszerek és eljárások a saját berendezéseinkre vonatkoznak, azok, hosszú távú tapasztalataink alapján elõírásokat tartalmaznak az összteljesítmény, a vízkeménység és a kazán alapanyagának figyelembe vételével a feltöltési és pótvíz megengedett összes mennyiségére. Valamennyi fûtõkészülékünk vonatkozásában csak akkor vállalunk jótállási és szavatossági kötelezettséget, ha teljesülnek az itt leírt feltételek, valamint rendelkezésre áll a berendezés naprakészen vezetett feltöltési naplója.
A fûtõberendezések feltöltési és pótvízre vonatkozó követelményei Ahhoz, hogy a berendezés teljes élettartama alatt a vízkõképzõdés okozta károsodásokat el tudjuk kerülni, és a zavarmentes üzemet biztosíthassuk, a feltöltési és pótvízzel bejutó keménységképzõ anyagok mennyiségét korlátozni kell. A kazán teljesítményének és
az ebbõl adódó rendszer-víztartalom függvényében kell meghatározni a feltöltési és pótvízre vonatkozó követelményeket. A megengedett összes vízmennyiség a rendelkezésre álló tápvíz minõségének függvényében az itt közölt diagramok segítségével,
Buderus termékkatalógus 2009/1
vagy számítással határozható meg. Az egyes diagramokról a megengedett értékek közvetlenül leolvashatók. A diagramok használatát az 5-ös és 6os grafikonok feliratai szemléltetik.
Vízminõség/3
vízminõség
Alumínium alapanyagú kazánok követelményei Összteljesítmény =< 50 50 - 600 >600 Teljesítménytõl függetlenül
A vízkeménységre és a Vmax-ra vonatkozó követelmények Vmax meghatározása a 3. diagram szerint (Logamax plus) Vmax meghatározása a 1. vagy 2, illetve a 3. vagy 4. diagram szerint Minden esetben szükséges a vízelõkészítés Nagy víztartalmú rendszereknél (>50l/kW) minden esetben szükséges a vízelõkészítés
Logano plus GB312 állókazánok esetén alkalmazható eljárások (a felsorolás nem teljeskörû): • Részleges lágyítás legalább 5 °dH kalcium-keménységig • Teljesen sótalanított, 10 microsiemens/cm, vagy ennél alacsonyabb elektromos vezetõképességû víz használata • Teljes lágyítás a gyártó által engedélyezett adalékanyagok alkalmazásával • Tudnivaló: Ikerkazánok esetében a szabályozó gyári alapbeállítása naponta változtatja a vezér-kazánt. Ennek következtében az egyes készülékek közel azonos üzemórákat teljesítenek, ezért a feltöltési és a pótvízben található alkáli földfémek sói egyenletesen válnak ki az egyes berendezésekben.
Vízminõség/4
Buderus termékkatalógus 2009/1
vízminõség
Alumínium alapanyagú kazánok követelményei
Logamax plus falikazánok esetén alkalmazható eljárások: • Tudnivaló: A kaszkádrendszerek szabályozóinak gyári alapbeállítása naponta változtatja a vezér-kazánt. Ennek következtében az egyes készülékek közel azonos üzemórákat teljesítenek, ezért a feltöltési és a pótvízben található alkáli földfémek sói egyenletesen válnak ki az egyes berendezésekben. • Tudnivaló: A feltöltés és pótvíz teljes sótalanításakor , ellentétben a teljes lágyítással, a keménységképzõ anyagok (Ca, Mg) mellett valamennyi egyéb ásványi anyagot is eltávolítva a víz vezetõképessége jelentõsen csökken.
Buderus termékkatalógus 2009/1
Vízminõség/5
vízminõség
Vas alapanyagú kazánok követelményei Összteljesítmény =< 50 50 - 600 >600 Teljesítménytõl függetlenül
A vízkeménységre és a Vmax-ra vonatkozó követelmények Nincs elõírás Vmax meghatározása az 5. vagy 6. diagram szerint, vagy számítással Minden esetben szükséges a vízelõkészítés Nagy víztartalmú rendszereknél (>50l/kW) minden esetben szükséges a vízelõkészítés
Vas alapanyagú kazánok esetén alkalmazható eljárások (a felsorolás nem teljeskörû): • Teljes lágyítás • Esetenként teljesen sótalanított víz alkalmazása
Vízminõség/6
Buderus termékkatalógus 2009/1
vízminõség
A feltöltési és pótvíz adatainak folyamatos regisztrálása 50 kW feletti teljesítményû fûtési rendszereknél erõsen ajánlott vízmennyiségmérõ beépítése a rendszer feltöltési pontjára. A rendszerbe betöltött víz mennyiségét és minõségét, Ca(HCO3)2
tartalmát a feltöltési naplóba be kell vezetni. Valamennyi fûtõkészülékünk vonatkozásában csak akkor vállalunk jótállási és szavatossági kötelezettséget, ha tel-
jesülnek az itt leírt feltételek, valamint rendelkezésre áll a berendezés naprakészen vezetett feltöltési naplója.
A megengedett feltöltési és pótvízmennyiség összegének (Vmax) meghatározása számítással Számítási alapok: A teljes kazánteljesítmény függvényében meghatározható az az összes vízmennyiség, amelyet kezeletlen állapotban a berendezésbe be szabad tölteni. A számításhoz használható képletek: Alumínium alapanyagú kazánok esetén, 50-600 kW összteljesítménynél: Vmax =0,0235 ×
Q (kW) Ca(HCO3)2 (mol/m3)
Vas alapanyagú kazánok esetén, 50-600 kW összteljesítménynél: Vmax =0,0626 ×
Q (kW) Ca(HCO3)2 (mol/m3)
ahol Vmax Q Ca(HCO3)2
- a kazán teljes élettartama alatt betölthetõ kezeletlen víz mennyisége, a feltöltési és pótvizek összege - a kazánok összteljesítménye (több, vas alapanyagú kazán esetén a legkisebb kazánt, mint önálló kazánt kell figyelembe venni) - a kálcium-hidrogénkarbonát koncentrációja mol/m3-ben
Példa: Határozzuk meg a legfeljebb megengedhetõ feltöltési- és pótvíz Vmax mennyiségét egy 560 kW összteljesítményû, alumínium alapanyagú kazánnal rendelkezõ berendezésnél. A vízanalízis eredményei a karbonát- és kalcium-keménységre vonatkozóan, német keménységi fokban: Karbonát-keménység: 15,7°dH Kalcium-keménység: 11,9°dH A számítható koncentrációk: A karbonát-keménységbõl: A kalcium-keménységbõl:
Ca(HCO3)2 = 15,7°dH × 0,179 = 2,81 mol/m3 Ca(HCO3)2 = 11,9°dH × 0,179 = 2,13 mol/m3
Az alacsonyabb érték adja meg a legfeljebb megengedhetõ feltöltési- és pótvíz Vmax mennyiségét: Vmax =0,0235 ×
560 (kW) 2,13 (mol/m3)
= 6,2m3
Buderus termékkatalógus 2009/1
Vízminõség/7
vízminõség
A feltöltési adatok rögzítése Az 50 kW feletti összteljesítményû fûtõberendezéseknél a bevezetett feltöltésiés pótvíz mennyiségét, valamint annak kalcium-hidrogénkarbonát koncentrá-
cióját üzemnaplóban kell rögzíteni. Ahhoz, hogy a ténylegesen betöltött víz Ca(HCO3)2 koncentrációját a számított Vmax Ca(HCO3)2 koncentrációjával ösz-
sze lehessen vetni, az üzemnaplóba korrekciós tényezõ alkalmazásával kell bejegyezni.
Üzemnapló Fûtõberendezés megnevezése (típus/teljesítmény): Üzembe helyezés idõpontja: Legfeljebb megengedhetõ feltöltési- és pótvíz Vmax mennyiség mol/m3 Ca(HCO3)2 koncentráció mellett: m3 Dátum Mért betöltött Ca(HCO3)2 Korrigált Összes Aláírás vízmennyiség, koncentráció1), vízmennyiség, vízmennyiség m3 mol/m3 m3 Feltöltési víz
Pótvíz
A mindenkori bevezetett vízre vonatkozó érték Figyelem! Ha az összes vízmennyiség meghaladja a számított megengedhetõ feltöltési- és pótvíz Vmax mennyiségét, az a kazán károsodásához vezethet! A számított megengedhetõ feltöltési- és pótvíz Vmax mennyiség elérése után már csak teljesen lágyított, illetve teljesen sótalanított víz tölthetõ a rendszerbe, vagy a kazán vízkövesedése be fog következni! 1)
Korrekciós tényezõ A korrekciós tényezõ az alábbi táblázatból vehetõ. Az elsõ függõleges oszlop a Vmax meghatározásához használt Ca(HCO3)2 koncentrációt, az elsõ vízszintes sor pedig a feltöltési- és pótvíz Ca(HCO3)2 koncentrációját tartalmazza. Ezek metszéspontjában található a szükséges korrekciós tényezõ. Mért betöltött vízmennyiség × korrekciós tényezõ = korrigált vízmennyiség Összes vízmennyiség + korrigált vízmennyiség = új összes vízmennyiség Vmax meghatározásához használt Ca(HCO3)2 koncentrációja mol/m3 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,6 4,0 4,5 5,0
8
A feltöltési- és pótvíz Ca(HCO3)2 koncentrációja
0,3 1,0 0,6 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
0,5 1,7 1,0 0,5 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1
1,0 3,3 2,0 1,0 0,7 0,5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2
1,5 5,0 3,0 1,5 1,0 0,7 0,6 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3
2,0 6,7 4,0 2,0 1,3 1,0 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,4
2,5 8,3 5,0 2,5 1,7 1,3 1,0 0,8 0,7 0,6 0,5 0,5
3,0 10,0 6,0 3,0 2,0 1,5 1,2 1,0 0,9 0,8 0,6 0,6
Buderus termékkatalógus 2009/1
3,5 11,7 7,0 3,5 2,3 1,7 1,4 1,2 1,0 0,9 0,8 0,7
4,0 13,3 8,0 4,0 2,7 2,0 1,6 1,3 1,1 1,0 0,9 0,8
4,5 15,0 9,0 4,5 3,0 2,3 1,8 1,5 1,3 1,1 1,0 0,9
5,0 16,7 10,0 5,0 3,3 2,5 2,0 1,7 1,4 1,3 1,1 1,0
