I když se na první pohled může zdát, že kvalita chladící vody není tak důležitá jako je tomu v případě pitné vody, je to přesně naopak. Pro bezpečný, účinný a bezproblémový provoz chladicích okruhů je v naprosté většině případů potřeba surovou vodu předupravit a chemicky ošetřit.
- Co se pod pojmem chladicí okruh rozumí?
- Jsou požadavky na kvalitu chladicí vody ukotveny i legislativě?
- Jaké jsou nejčastější problémy chladicí vody?
- Jaké jsou nejčastější důsledky neřešení kvality chladicí vody?
- Jak tedy na úpravu chladicí vody?
- Řešení úpravy chladicí vody pomocí elektrolýzy
- Závěr
- Audio
Co se pod pojmem chladicí okruh rozumí?
Pro začátek bychom si mohli stručně vysvětlit, co si pod pojmem chladicí okruh představit. Je to prostě a jednoduše soustava zařízení, ve kterých proudí chladící kapalina.
Mezi tato zařízení patří zejména rozvodná potrubí, oběhová čerpadla, chladiče a tepelné výměníky.
Chladicí kapalina, která v těchto zařízeních proudí, má jeden zásadní úkol, kterým je odvádění přebytečného tepla ze systému.
Touto chladicí kapalinou je ve většině případů právě voda a aby chladicí okruh plnil svou funkci, je nutné ji upravovat.
V principu rozlišujeme dva základní typy chladicích okruhů:
- průtočný chladicí systém
- cirkulační chladicí systém
Cirkulační chladicí systémy dále ještě členíme na tlakově uzavřené a tlakově otevřené okruhy. V těchto okruzích se používají chladicí věže, kondenzátory, výparníky, kompresory, atmosférické chladiče a samozřejmě výměníky. A všechna tato zařízení jsou náchylná na kvalitu vody.
Jsou požadavky na kvalitu chladicí vody ukotveny i legislativě?
Ano, vlastnosti a složení chladicí vody pro průmyslové chladicí okruhy, jsou upraveny i v legislativě, normou ČSN 75 71-71. Podmínky kladené na kvalitu oběhové vody samozřejmě musí splňovat i veškerá voda, která se do okruhu přidává třeba pro doplnění ztrát (odpary či odluhy z chladicích okruhů).
Jaké jsou nejčastější problémy chladicí vody?
Prvním problém je příliš vysoká mineralizace vody. Jedná se o vysoký obsah uhličitanů, ale i dalších solí, jako jsou chloridy a sírany. Tyto soli jsou nejčastěji přírodního původu z horninového podloží. Jejich původem však může být i dodatečné znečištění.
Tyto látky tvoří úsady, které následně zanáší a ucpávají zařízení a snižují tak jeho účinnost, což je právě odvod tepla.
Podle některých výpočtů se udává, že vrstva vápenatých úsad silná 1 mm, způsobí pokles účinnosti přenosu tepla až o 50 %.
Vrstva úsad se postupem času zvětšuje tak, že chladicí zařízení dokáže zcela ztratit svou funkci.
Nejvíce rizikový je z tohoto hlediska ohřev chladicí vody. V ohřáté vodě dochází k tzv. posunu vápenato-uhličitanové rovnováhy a to směrem k oblasti vylučování solí – především uhličitanu vápenatého.
Druhou výzvou související s látkami obsaženými v chladicí vodě jsou jejich korozivní účinky na zařízení. Ve vodě je vždy přítomen rozpuštěný kyslík a chloridové ionty, které mají korozivní účinky, jak na železo tak na barevné kovy a jejich slitiny.
Koroze se tedy týká i ušlechtilých kovů a jejich slitin například mědi či mosazi.
Kromě přímého poškození, které snižuje životnost zařízení přináší koroze stejné riziko jako úsady anorganických látek v systému. Nánosy korozních produktů totiž stejně tak dobře jako vodní kámen izolují teplosměnné plochy a tím snižují účinnost přenosu tepla.
Třetí a neméně důležitou výzvou je zabránění rozvoje řas, plísní, hub a obecně bakteriálního života.
Chladicí systémy představují pro mikroorganismy totiž obzvlášť vhodné prostředí jelikož zde mají dostatek živin i příznivou teplotu. Dobře se zde daří jak aerobním, tak i anaerobním mikroorganismům.
Pevné úsady vzniklé v okruzích slouží mikrobům k přichycení a množení, současně podporují tvorbu a růst biofilmů, které byvají zodpovědné za povrchovou erozi v případě, že systém není kontrolován a vhodně ošetřován.
Nánosy biofilmů snižují účinnost přenosu tepla stejně jako již zmíněné úsady. Slizovitý povlak biofilmu o tloušťce 1 mm způsobí pokles účinnosti zařízení o 20 až 25 %.
Jaké jsou nejčastější důsledky neřešení kvality chladicí vody?
Pro zachování výkonnosti zařízení, je třeba zvýšit průtok chladicí vody, což znamená současně zvýšit výkon čerpadla. Ruku v ruce tak roste i spotřeba elektrické energie. Další důsledky byly též zmíněny – je to zejména přímá koroze zařízení a zdravotní riziko. Největší epidemie legionářské nemoci ve Francii měla původ právě chladicím okruhu s chladicí věží. V roce 2004 zemřelo 18 lidí, kteří se nakazili legionellami unikajícími z chladicí věže petrochemické továrny ve městě Pas-de-Calais.
Jak tedy na úpravu chladicí vody?
Úpravu chladicí vody můžeme rozdělit na dvě části a to změkčení (nebo až demineralizaci) vstupní vody a následně na dávkování chemikálií se specifickými účinky neboli tzv. systém chemické ochrany.
Mezi tyto chemikálie patří látky na bázi inhibitorů koroze, sekvestračních činidel, dispergátorů a biocidních prostředků. Hlavním úkolem těchto prostředků je zabránit tvorbě povlaků, úsad, zamezení vzniku koroze a rozvoji mikrobiálního života.
Nutno zmínit, že dávkování chemikálií vyžaduje kvalifikovanou obsluhu, odbornou kontrolu a přesnou analýzu upravované vody. Mezi sledované parametry patří především pH, celková tvrdost, vodivost, obsah chloridů, železa a síranů.
Jak omezit vytváření úsad?
Do chladicí vody přidáváme prostředky obsahující mimo jiné sekvestrační činidla, což jsou látky zabraňující vylučování sraženin, zejména uhličitanu vápenatého (CaCO3). Využívají se látky na bázi bázi polyfosfátů, fosforových kyselin a dalších.
Jak předejít vzniku koroze?
Do vody přidáváme inhibitory koroze. V minulosti byly používány hlavně chromany a sloučeniny zinku, dnes začínají převládat organické inhibitory koroze.
Jak omezit sedimentaci kalu?
Za tímto účelem dávkujeme do chladicí vody dispergátory, které způsobují, že nerozpuštěné látky získají souhlasný elektrický náboj a začnou se tak vzájemně odpuzovat. Díky tomu zůstanou ve vznosu a nedochází k jejich usazování.
Jako dispergátory lze použít známé přírodní látky například látky patřící chemicky mezi třísloviny (neboli taniny, lignin – aromatický polysacharid a jedna ze složek dřeva) či škrob. Alternativu představují syntetické polymery na bázi polyesterů nebo polyakrylátů.
Jak zamezezit vzniku biofilmů a množení bakterií?
K zabránění vzniku a rozvoje mikrobiálního života se kromě neoxidačních biocidů (směsi organických látek nebo jejich kombinace) používají také biocidy oxidační (chlornan, bromnan, peroxid, chlordioxid). Pro celkovou prevenci jsou obvykle používány oba typy biocidů ve vhodné kombinaci. Výhodou neoxidačních biocidů je jejich nízká korozivita a toxicita.
Velmi efektivním a tedy oblíbeným oxidačním biocidem je chlordioxid (oxid chloričitý – ClO2).
Tato látka má oproti svým konkurentům řadu výhod. Zejména lepší rozpustnost ve studené vodě, vyšší účinek v případě, že má voda zásaditější (tedy vyšší) pH a disponuje i vyšší dezinfekční kapacitou.
Řešení úpravy chladicí vody pomocí elektrolýzy
Unikátním a univerzálním řešení pro úpravu chladicí vody je elektrolytická úpravna KEUV-CV.
KEUV-CV obsahuje elektrolyzér integrovaný uvnitř tlakového filtru. Působením stejnosměrného proudu dochází na katodě k řízené tvorbě vodního kamene a na anodě k oxidačním procesům. Oxidované formy vytvářejí sraženinu, která se odfiltruje na pískovém loži. Na sraženině železa se zachytávají i další nečistoty z vody. Pískové lože se v pravidelných časových intervalech automaticky proplachuje a nečistoty se vyplaví do kanalizace.
KEUV-CV chrání chladicí věže a výměníky před zanášením a tvorbou inkrustů. Provádí kontinuální filtraci nerozpustných látek a dezinfekci vody v chladicích okruzích a to vše bez chemikálií. Nahrazuje tím hned několik zařízení najednou.
Závěr
V případě neupravené a chemicky neošetřené chladicí vody se nejčastěji setkáváme s korozí zařízení, tvorbou úsad a biofilmů, ve kterých se množí mikroorganismy. Všechny tyto jevy vedou k izolaci teplosměnných ploch, k vyšší spotřebě energie a nakonec často i ke ztrátě funkčnosti celého zařízení.
Univerzálním řešením pro úpravu chladicí vody je instalace elektrolytické úpravna KEUV-CV. Chemické metody úpravy vody pak zahrnují dávkování chemikálií, jejichž cílem je zabránit výše zmíněným a nežádoucím jevům.
Pomocí chemického servisu EuroClean dokážememe již zanesené okruhy postupně vyčistit. Kvalitu upravované vody následně pravidelně kontrolujeme laboratorními rozbory.
Ing. Petra Slavíčková
Aplikační inženýr
