Bevezetés

A modern (fali)kazánok népszerűsége miatt meredeken nő az üzemelő zárt rendszerek százalékos aránya. A jelen cikkben a GE Betz Sentinel műszaki csoportja megkérdőjelezi azt a nézetet, hogy mivel a keringő rendszernek nincs nyitott feltöltő/tágulási tartálya vagy légzővezetéke, a nyitott rendszerekre jellemző, vízzel kapcsolatos problémák nem jelentenek gondot. Ismertetünk néhány olyan okot, amik miatt ez egy veszélyes feltételezés, különösen akkor, amikor a kazánt egy régi rendszerbe szerelik be.

A vízkezelés alkalmazásának okai

Tervezési megfontolások

Manapság a tervezési specifikációk nagyon szigorúak. Az 50 – 100 %-os többletkapacitások napjai elmúltak. Hideg időjárásnál a fűtés gyakran teljes kapacitással működik. A hatékonyság rendkívül fontos.

A nagy terhelést jelentő tényezők, a modern kazánokkal együtt szükségessé teszik, hogy egyre kisebb térfogatú víz egyre több és több hőt vigyen át. A kazánban termelt nagy hőáram komoly korlátot jelent a hőcserélő tisztaságára, amelyet gondosan úgy terveztek meg, hogy optimális áramlási körülmények között az összes hő hatékonyan átadásra kerüljön a víz felé a fém határfelületen keresztül. A túl nagy áramlási sebesség energiaveszteséget okoz, ha pedig az áramlási sebesség túl alacsony, túlmelegedés léphet fel és a víz fel is forrhat. Mindkét jelenség komoly zajt okozhat. Az optimális áramlási sebesség szempontjából kulcsfontosságú a szivattyú. A szivattyúnak, valamint a hőcserélőnek a működését is hátrányosan befolyásolják az idegen lerakódások.

Hőcserélő meghibásodás

Ritkán fordul elő, hogy a hőcserélők katasztrofálisan meghibásodnak, de érzékenyek a bennük felhalmozódó szennyezőanyagokra, amelyek lehetnek korróziós termékek vagy vízkő. Az ilyen törmelékfelhalmozódás zajproblémákat okoz, de az emiatt keletkező hőterhelés meghibásodásokat is okozhat, szélsőséges esetben akár a hőcserélő kilukadását is!

A szivattyú meghibásodása

A keringető szivattyú integráns része a kombinált kazánegységnek, és gyakran ez az az alkatrész, amely leginkább érzékeny az elszennyeződésre. A modern keringetőszivattyúk megjelenésével, amelyeket a kisebb, könnyebb, energiatakarékosabb berendezésekre irányuló piaci nyomás hatására fejlesztettek ki, megnőtt a korai meghibásodások gyakorisága. Valójában, ha a szivattyú túléli az első hat hónapnyi üzemidőt, akkor valószínű, hogy élettartama hosszabb lesz magának a központi fűtési rendszernek az élettartamánál is. Ennek az a magyarázata, hogy a szivattyú képes legyőzni azt a súrlódást, amelyet a belső felületein lerakódott szennyeződések okoznak. A kisméretű szivattyúknál, ahol a tengely és a csapágyak közötti tűréseket nagyon kicsire tervezték a berendezés halk működésének biztosítására, szükségszerűen kisebb az indítási nyomaték, így míg a régi négypólusú szivattyúk elég erősek voltak ahhoz, hogy ledarálják csapágyaikat megszorulásuk előtt, a modern készülékek kevésbé toleránsak.

Szelepek meghibásodása

A kombinált kazán szabályozószelepei szűk vízcsatornákban működnek, és azok működését a bennük lerakódó szennyeződések hátrányosan befolyásolják.

 A törmelék forrása

A rendszerben levő törmelék számos formában megjelenhet; lehet korróziós termék, vízkő, fémforgács és a mikroorganizmusok szaporodásának eredménye.

 Korrózió

A korrózió egy természetes folyamat, amely akkor lép fel, amikor egy fém érintkezésbe kerül a vízzel. Ha a víz forró, a korrózió is gyorsabb. A korrózió mértéke több tényezőtől függ: a rendszerben levő anyagok típusától kezdve a rendszerbe került levegő mennyiségén át a pótlásra használt víz minőségéig. Az oxidok hajlamosak arra, hogy iszapot képezzenek azoknak a területeknek a közelében, ahol eltérő fémek érintkeznek, és ahol a legkisebb az áramlás sebessége. A kis szemcséket az áramlás magával viheti, és azok lerakódhatnak a kazánban vagy a hőcserélőben.

Oxigénbeáramlás

Egy zárt rendszerbe a levegő bejutását – itt a bekerülő oxigén az, amely gondot okoz – okozhatja egy új szivattyú, vagy egy többfokozatú szivattyú amikor azt beépítik egy régi rendszerbe, mivel levegőt szívhat be a szelepszáraknál és a mechanikai csatlakozásoknál, különösen induláskor, amikor vákumot hoz létre. A probléma gyakoribb olyan kis rendszerekben, ahol nagyobb ellenállású kazánt alkalmaznak.

Egy lezárt rendszer ritkán mentes teljesen az oxigéntől, bár ez elméletileg lehetséges, ha minden csatlakozás tömör. Gyakorlatilag azonban számos levegő/víz határfelület létezik, ahol a víz – nagy felületi feszültsége miatt – nem tud kijutni, de a levegő (oxigén) bekerülhet a rendszerbe.

A vízminőséggel kapcsolatos további tényezők

A vízben oldott oxigén mennyisége befolyásolja annak minőségét. Az egyéb befolyásoló tényezők a pH (a víz savasságának vagy lúgosságának mértéke) és bizonyos sók, pl. klorid jelenléte. Egy savas víz, azaz olyan víz, amelynek alacsony a pH-ja, hajlamos feloldani a fémeket, különösen a lágyacélt és az alumíniumot, és ezzel elfogadhatatlanul nagy sebességű korróziót okoz. Ilyen vizek előfordulnak pl. a tőzeges területeken. Néha humuszsavak is jelen vannak ezekben a vizekben – ez egy nagy intenzitással kutatott terület, mivel ezeket az anyagokat nehéz detektálni – amelyek megtámadják a rezet. A nagymélységű fúrt kutakból származó víz hajlamos arra, hogy megtámadja az alumíniumot, különösen miután az annak felületét védő oxidréteg károsodott, a városok vízellátó rendszerei pedig bizonyos területeken egyre lúgosabbakká válnak.

Klorid

A klorid a vezetékes vízrendszerek nagyon elterjedt komponense. Teljesen oldható. A normál koncentrációtartományban nem okoz problémát, de nagy koncentrációban korrozív hatású, különösen a saválló acélt és a feszültségnek kitett acélt támadja meg. A támadás a fémszemcsék határain következik be. Nagy mennyiségű klór származhat a kevéssé hatékony vízlágyító szerekből, a mosogatószerekből (amelyeket tévesen használnak a kazánok zajának csökkentésére) és a túlságosan nagy mennyiségben alkalmazott folyasztószerekből.

Folyasztószerek

A folyasztószerek olyan vegyszerek, amelyek eltávolítják a felületi oxidréteget, és ezzel lehetővé teszik, hogy a forrasztóón szétterüljön és „összecinezze” az összekötendő felületeket. Bizonyos mértékig csaknem az összes folyasztószer agresszív, ezért csak óvatosan lehet őket alkalmazni. A nem korrozív folyasztószerek gyanta alapúak, és csak akkor válnak aktívvá, ha a forrasztás hőmérsékletére melegítik őket. Működésük lassú, és kis mennyiségekben sósav keletkezik belőlük. Rendkívül fontos, hogy teljes lebomlásuk megvalósuljon.

A korrozív folyasztószerek (amelyeket öntisztító folyasztószereknek is neveznek) népszerűbbek. Ezek már szobahőmérsékleten aktívak így alkalmazásukkor kevesebb mechanikai tisztítás szükséges. Ezek az anyagok erősen savasak, és feleslegben alkalmazva tovább reagálnak az alapfémmel (ez a legtöbb esetben réz), amíg nagy területre szét nem oszlanak és nem semlegesítődnek. Javasoljuk, hogy a rendszert annak üzembehelyezése után maximális üzemi hőmérsékletén működtessék legalább 6 órán keresztül.

Ha megjelent a rendszerben, a vízben levő réz kiválik a kevésbé nemes fém, pl. a lágyacél felületére, ahol korróziós cellát képez. A radiátorokban ez a jelenség okozza a tűszerű lyukakkal járó klasszikus meghibásodást.

 Lerakódások alatti korrózió

A régebbi rendszerekben a radiátorokat már elszennyezte az iszap, és ez ideális körülményeket biztosít az anaerob (oxigénkerülő) baktériumok szaporodásához, amelyek korrozív anyagokat, pl. kénsavat és kénhidrogént termelnek.

 Vízkő

 A legtöbben tudják, hogy a teáskannák és merülőforralók egyes részein vízkő rakódik le olyan területeken, ahol a víz kemény. A vízkőképződés csökkenti a rendszer hatásfokát, zajproblémákat és a hőcserélő meghibásodását okozhatja..

A lerakódásokkal kapcsolatos problémák elkerülése

Tisztítás

Egy új kazán felszerelésekor a rendszert át kell mosni az előírásoknak megfelelően, egy szabadalmaztatott tisztítószer alkalmazásával az összes törmelék eltávolítása céljából. Ez mindig sokkal hatékonyabb, mint a kizárólag forró vagy hideg vízzel elvégzett átmosás.

Flokkulálószerek

A hagyományos módszerekkel végzett tisztításnál anionos flokkulálószereket és különböző savakat, pl. foszforsavat és citromsavat használtak. A korábbi módszer alkalmazásakor megpróbálták megnövelni a részecskeméretet annak reményében, hogy a későbbi kimosási művelet ettől hatékonyabb lesz. Ennek a módszernek egy jelentős korlátja az, hogy a flokkulálószerek lebomlanak, és tápanyagok keletkeznek belőlük, úgyhogy ha nem mossák ki azokat teljesen a rendszerből, akkor egy törmelékproblémát egy biológiai probléma vált majd fel.

Sav-alapú anyagok

Bármilyen sav alapú anyag alkalmazásának megvan a maga kockázata, beleértve azt is, hogy szükség van egy inhibitorra a fémek elleni támadás megakadályozására. Miután a rendszerbe került, az inhibitor hajlamos a gyors lebomlásra, különösen ha felmelegítik, ezért kritikus fontosságú, hogy az összes savat eltávolítsák a rendszerből a lehető legrövidebb időn belül, máskülönben gyors korrózió léphet fel.

A kimerült savat óvatosan kell megsemmisíteni, és alapvető fontosságú, hogy a rendszerben levő vizet teljesen semlegesítsék.

A „biztonságos módszer”

A legbiztonságosabb megoldást egy nem sav jellegű termék alkalmazása jelenti; ebben az esetben nem áll fenn a sav támadásának, vagy a túlságosan intenzív művelet miatt bekövetkező szivárgásoknak veszélye. Számos termék áll rendelkezésre az egyszerű diszpergálószerektől, amelyek szuszpenzióba viszik a törmelékeket, egészen az erőteljes hatású polimerekig, amelyek feloldják a fémoxidokat és csupasz fémfelületet hagynak maguk után. A legjobb eredményeket akkor lehet elérni, ha elegendő időt hagynak a tisztítószer számára, hogy kifejtse hatását. Laza szennyeződések esetében az egy éjszakán át tartó keringetés általában elegendő, de ha a lerakódások keményebbek, akkor a tisztítás több napot is igénybe vehet.

Ha a műveletet jól tervezik meg, akkor a tisztítószert a rendszerhez lehet adni egy előzetes kiszállás alkalmával, hogy a fő munka elvégzésének napján a tisztítás ne okozzon időveszteséget. A beszerelési munka előtt a szennyezett vizet el kell távolítani a rendszerből, és a csatornába kell engedni. Diszpergálószer alkalmazásakor a leghatékonyabb megoldás egy nagy átmérőjű leeresztőcsap alkalmazása. Ha a rendszerben levő víz leeresztése gyakorlatilag nem megvalósítható, vagy ez nem kívánatos, akkor egy kiegyensúlyozott leürítés alkalmazható, előnyösen a rendszer egy alacsony pontján elhelyezkedő csap segítségével. A keringetőszivattyút folyamatosan üzemeltetni kell, és a műveletet addig kell folytatni, amíg az eltávozó víz tiszta nem lesz.

Korróziógátlás

Tisztítás után a rendszerhez egy korróziós inhibitort kell adni, hogy passziválja a fémfelületeket, és megvédje azokat a támadásoktól. Ideális esetben egy olyan szert kell kiválasztani, amely megvédi a rendszerben levő összes fémet. Ha rossz inhibitort adagolnak a rendszerhez, az katasztrofális következményekkel járhat. Néhány inhibitor nagyon érzékeny arra, ha túl keveset adagolnak belőle; amikor ez történik, pl. egy szivárgás vagy egy radiátor festési célú kiszerelése miatt, a lyukkorrózió felgyorsul.