Prawidłowe funkcjonowanie domowych obiegów zamkniętych (instalacje centralnego ogrzewania, ogrzewanie podłogowe itp.) w znacznym stopniu zależy od parametrów medium zasilającego, jakim jest woda.

W artykule podejmę temat: jakość wody w instalacji. Nie zawsze wykonawcy zwracają uwagę na dokładne zbadanie jakości wody zasilającej domowe obiegi. A twarda woda może powodować szybkie odkładanie się kamienia w instalacji…

Instalacje pozostające w kontakcie z wodą narażone są na niekorzystne zmiany, które mogą polegać albo na odkładaniu się osadów (np. węglanu wapnia – CaCO3) na ściankach przewodów, albo na korozji materiałów, z których są sporządzone. W pierwszym przypadku może to prowadzić do zwiększenia chropowatości ścianek przewodów, powodując wzrost oporów przepływu, a nawet do znaczącego zmniejszenia ich światła. W drugim przypadku mamy do czynienia ze zmniejszeniem grubości ścianek przewodów z jednoczesnym podwyższeniem barwy lub mętności. Dodatkowym czynnikiem niekorzystnie wpływającym na jakość wody w obiegach zamkniętych jest czas retencji w sieci obiegowej, sprzyjający odkładaniu się złogów osadów, a niekiedy także wtórnemu zanieczyszczeniu mikrobiologicznemu wody.

Niezależnie od materiałów, z których wykonane są omawiane instalacje, rodzaj niekorzystnych zmian, jakie może powodować transportowana woda, zależy głównie od jej własności fizyczno-chemicznych. Dlatego najskuteczniejszym sposobem ich ochrony jest kontrolowanie określonych cech wody pozostającej w kontakcie z materiałem, z jakiego sporządzone są te instalacje. Do takich cech zalicza się stabilność chemiczną, korozyjność i termostabilność wody.

Jakość wody w instalacji – woda stabilna

Stabilność chemiczna wody definiowana jest jako cecha określająca stan równowagi węglanowo-wapniowej, tj. zdolność wody do rozpuszczania lub wytrącania węglanu wapnia (CaCO3) tworzącego warstwę ochronną na powierzchni materiału pozostającego w kontakcie z wodą. Miarą stabilności wody jest indeks Langeliera IL nazywany też indeksem stabilności [1], obliczany z równania:

IL = pH – pHS

w którym:

  • pH – rzeczywista wartość pH wody,
  • pHS – wartość pH wody w stanie nasycenia węglanem wapnia.

Parametrami wyjściowymi do obliczania pHS są: temperatura, twardość wapniowa i zasadowość wody.

Czytelników zainteresowanych sposobem obliczania wartości pHS w oparciu o wybrane parametry fizykochemiczne wody odsyłam do artykułu na temat oceny równowagi węglanowo-wapniowej zamieszczonego w „MI” w roku 2008 [1] lub do podręcznika [3], z którego zaczerpnięto te dane.

Interpretacja obliczonego w ten sposób indeksu jest następująca:

  • IL < 0 – woda jest nienasycona w stosunku do CaCO3 i ma własności agresywne,
  • IL = 0 – woda jest stabilna, tj. nie ma ani charakteru agresywnego, ani skłonności dowytrącania CaCO3,
  • IL > 0 – woda ma skłonności do wytrącania CaCO3.

Stabilność chemiczną wody ocenia się również w oparciu o indeks Ryznera IR wyznaczany wzorem:

IR = 2 pHS – pH.

W zasadzie tylko wody o indeksie Ryznera w granicach 6,25-6,75 uznaje się za w pełni stabilne.

Agresywności wody nie należy utożsamiać z jej korozyjnością. Wody agresywne są zawsze korozyjne, ale wody nieagresywne również mogą być korozyjne, gdyż nawet w warunkach równowagi węglanowo-wapniowej przyczyną korozyjności wody może być obecność jonów chlorkowych i/lub siarczanowych.

Jakość wody w instalacji – korozyjność wody

Ocena korozyjności wody oparta jest więc na obliczeniach zmodyfikowanego indeksu Larsona (JL) uwzględniającego relacje pomiędzy zasadowością wody a zawartością jonów siarczanowych i chlorkowych, obliczanego z równania [2]:

JL = {2[SO42-] + [Cl-]}/[HCO3],

w którym:

[SO42-] – stężenie jonów siarczanowych [mmol/l]

[Cl] – stężenie jonów chlorkowych [mmol/l]

[HCO3] – stężenie jonów wodorowęglanowych [mmol/l].

Z powyższego równania wynika, że własności korozyjne wody rosną wraz ze wzrostem zawartości jonów siarczanowych i chlorkowych, a maleją ze wzrostem zasadowości wody wyrażanej stężeniem jonów wodorowęglanowych (HCO3-). Ocena korozyjności wód o podwyższonej temperaturze w oparciu o kryterium indeksu Larsona przedstawia się następująco:

  • JL < 0,2 – jony chlorkowe i siarczanowe nie mają tendencji do oddziaływania na naturalnie utworzoną warstewkę ochronna węglanu wapnia,
  • 0,2 < JL < 0,6 – w układzie może mieć miejsce korozja, gdyż jony chlorkowe i siarczanowe mogą negatywnie wpływać na naturalną warstewkę ochronną węglanu wapnia,
  • JL > 0,6 – woda wykazuje tendencje do wyraźnej lokalnej korozji zwiększającej się wraz ze wzrostem indeksu [2].

Jakość wody w instalacji – termostabilność wody

Termostabilność definiowana jest jako cecha polegająca na braku skłonności do wytrącania się węglanu wapnia w kolejnych cyklach ogrzewania i schładzania wody. Ocenia się ją w oparciu o wskaźniki termostabilności I1 i wytrącania I2 [2]. Wskaźniki te wyliczane są ze wzorów:

I1 = mo/m

I2 = (mo – m) . 50 (mg CaCO3/l),

w których:

  • mo – zasadowość wody surowej wobec metyloranżu
  • m – zasadowość wobec metyloranżu wody poddawanej wytrącaniu nadmiarem CaCO3.

Powyższe wskaźniki stanowią informację, do jakiego poziomu należy uzdatnić wodę, aby przy granicznej temperaturze ogrzania były one zgodne z wymaganiami [2].

Ocenę termostabilności można przeprowadzić wprost w oparciu o oznaczoną twardość węglanową wody. W tym przypadku ocena termostabilności przedstawia się następująco:

  • wody uważa się za termostabilne, jeśli ich twardość węglanowa jest ≤ 2,86 mval/l, a ponadto zawierają koloidalną materię organiczną utrudniającą wytrącanie się węglanu wapnia (CaCO3), nawet po dwukrotnym ich zagęszczeniu,
  • wody o ograniczonej termostabilności charakteryzują się twardością węglanową w zakresie 2,86-5,71 mval/l,
  • wody charakteryzujące się twardością węglanową większą niż 5,71 mval/l ocenia się jako nietermostabilne.

Korekta składu wody

W oparciu o ocenę stabilności chemicznej, korozyjności i termostabilności można opracować program chemicznej korekty składu wody. W przypadku wód agresywnych korekta będzie miała na celu podwyższenie twardości węglanowej i zawartości jonów wapnia. Jeśli woda ma wyraźną tendencje do wytrącania CaCO3, korekta polega na szczepieniu kwasem w celu zmiany twardości węglanowej na niewęglanową, przy czym dawki ustala się w ten sposób, aby woda po szczepieniu kwasami charakteryzowała się równowagą węglanowo-wapniową. Korekty składu wody opracowane w oparciu o indeks Larsona polegają głównie na podwyższeniu zasadowości wody do poziomu pozwalającego na zrekompensowanie niekorzystnego wpływu chlorków i siarczanów. Korekty takie nie uwzględniają jednak innych czynników wpływających na korozyjne działanie wody, a mianowicie: temperatury oraz czasu retencji wody w sieci. Korozyjność rośnie ze wzrostem temperatury wody i czasem retencji.

Jak z powyższego wynika, zapobieganie procesom korozji lub zarastania przewodów wodociągowych drogą korekty składu fizyczno-chemicznego wody może być zabiegiem skomplikowanym w realizacji, a efektywność tych działań nie zawsze jest wyraźna. Z tego względu obserwuje się coraz powszechniejsze stosowanie fosforanowych inhibitorów korozji. Zastosowanie znalazły głównie ortofosforany, polifosforany oraz ich mieszanki. Zaletą stosowania preparatów fosforanowych jest ich wielokierunkowe działanie, ponieważ:

  • wytwarzają na ściankach przewodów wodociągowych antykorozyjną warstwę ochronną, trwalszą niż ochronna warstewka CaCO3, zapobiegając procesom korozji i zabarwianiu wody związkami żelaza i manganu,
  • stabilizują twardość wody, wiążąc jony wapnia i magnezu i pozbawiając je w ten sposób możliwości tworzenia osadów wewnątrz sieci,
  • usuwają już nagromadzone na ściankach przewodów złogi korozyjne i osady drogą powolnego wymywania, z jednoczesnym tworzeniem warstewki ochronnej.

Chemiczna ochrona przewodów wodociągowych może być więc realizowana z zastosowaniem różnorodnych metod. We wszystkich przypadkach wymaga ona starannego przygotowania programu działań, obejmującego czynności zapobiegawcze oraz walkę z już istniejącym wtórnym zanieczyszczeniem sieci, wybór reagenta (ów) i miejsca jego dawkowania, a także działań w warunkach normalnej eksploatacji sieci wodociągowej.

dr Sławomir Biłozor

[1] Biłozor S. „Trochę więcej o agresywnych własnościach wody. O czym informuje nas ocena równowagi węglanowo – wapniowej?”, „Magazyn Instalatora” 2008.

[2] Biłozor S. „Woda w systemach chłodzenia”, „Magazyn Instalatora” 6-7 (2016).

[3] „Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne”, praca zbiorowa pod red. Jacka Nawrockiego i Sławomira Biłozora, Wyd. Naukowe PWN Warszawa Poznań 2000.

Prenumerata Magazynu Instalatora

One thought on “Jakość wody w instalacji co i ogrzewania podłogowego

  • 26 września 2018 at 11:28
    Permalink

    super, tylko jeszcze wodzie mogą być inne pierwistki, które przyczyniają się do korozji. patrz pierwiastki.eu tam masz analizę której ci potrzeba

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij