Vízkő a gyakorlatban
2004/11. lapszám | Chiovini György | 10 537 |
Figylem! Ez a cikk 21 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A Víz-, Gáz-, Fűtéstechnika szaklap az utóbbi időben olvasói levelek nyomán többször is foglalkozott azokkal a problémákkal, melyeket az épületgépészetben a vízellátásnál, a melegvíz-fűtésnél a nem megfelelő vízminőség okozott. Ez az írás a vízkezelést, mint szolgáltatást végző szakember nézőpontjából kísérli meg körbe járni a témát. Nem tér ki mindenre, csak a melegvíz-fűtésekre szorítkozik.
Amikor a kivitelező elkészül, és használatra átadja a fűtést, az üzemeltető, aki az esetek többségében a tulajdonos is, azt szeretné, hogy a fűtés nyújtsa mindazt a kényelmet, ami elvárható, és a lehető leghosszabb élettartamon belül működési rendellenességek, meghibásodások, netán súlyos károk ne forduljanak elő. Amint a bevezetőben említett írások is jelzik, ez nem mindig alakul így. Jogos a kérdés, hogy mit lehet, illetve mit kell tenni, ha meg akarjuk előzni a kellemetlen meglepetéseket. Tekintsük át, milyen problémákat okozhat a nem megfelelő vízminőség. De érdemes ezt a vizsgálódást úgy kibővíteni, hogy egyáltalán mi okozhatja a nemkívánatos jelenségeket. A víz és a fűtés többi eleme, a hőforrás (kazán), a hőleadók (radiátor, fan-coil, padló- vagy falfűtési csövezés), a különböző szerelvények kölcsönhatásban vannak. A végső ok, a hibalánc első tagja lehet a fűtési rendszerbe töltött víz, de lehet egy szerkezeti egység, például egy hibás légtelenítő is.
A meghibásodásokat csoportosíthatjuk a következőképpen:
- valamelyik szerkezeti elem vízkő okozta tönkremenetele,
- a rendszer egy részének vagy egészének elégtelen működése a vízben felhalmozódott szilárd anyagok miatt,
- valamelyik szerkezeti elem lyukadása.
A vízkő a vízből kivált szilárd, a felületen megtapadó, rendszerint kalcium-karbonát-alapú anyag. Létrejöttét a feltöltésre és utántöltésre használt víz keménysége, a vízben oldott kalcium- és magnéziumsók okozzák. Ezek melegítésre, de más energiaközlésre, továbbá az oldhatósági határ elérésekor kiválnak. A kiválás a rendszer legmelegebb pontján, tehát a kazánban a legintenzívebb. Ráadásul a vízkőkiválás a már kialakult bevonaton fokozottabb, mint a még tiszta felületeken. Ezért a vízkőréteg folyamatosan gyarapodik. A vízkőréteg hatása közismert, lényegében hőszigetelést jelent a fűtőfelület vízoldalán. A rosszabb hőátadás miatt magasabb lesz a távozó füstgázok hőmérséklete, de a szerkezeti anyag hőmérséklete is. A vízkövesedés végső szakaszában a kazánlemez/öntvény tönkremegy.
Hőfokingadozás következtében a vízkőréteg megrepedezhet, egyes darabjai leválhatnak. Ezeket az áramlás magával sodorja. Szerencsétlen esetben a keringető szivattyú járókereke gyűjti össze a sodródó szemcséket, egészen addig, amíg meg nem szorul. Hasonló módon mehet tönkre szelep, hőfogyasztás-mérő stb. A víz többféle oldott anyagot tartalmaz. Habár ivóvíz minőségű vízzel is töltik a fűtési rendszert, és a vízben lévő szilárd anyagok koncentrációja önmagában nem túl nagy, kiszámítható, hogy évek során ez már jelentős mennyiségű homokot, iszapot jelent. Jellegzetes forrása a fűtési vízben felhalmozódó szilárd szennyeződésnek az ötvözetlen acélból készült szerkezeti elemek korróziójának végterméke. Jó esetben az egyszerű acélcső csak igen kis mennyiségű rozsdát „termel”. De ha oxigén bőségesen jut a rendszerbe, akkor a korrózió olyan mértéket ölt, hogy a korróziós iszap teljesen megváltoztatja az áramlási viszonyokat, egészen odáig, hogy radiátorokat, fűtési köröket zár el. Hogyan jut zárt fűtési rendszerbe folyamatosan oxigén?
Ennek több változata is előfordul. Bejut először is a vízzel; a feltöltési- és pótvíz gáztalanítása nem szokásos kisebb vagy közepes méretű fűtésnél. Viszont a víz jelentős mennyiségű oxigént tud oldatban tartani. Ha tehát a pótvíz-mennyiség túlságosan nagy, ez azt is jelenti, hogy túlságosan sok oxigént is beviszünk a vízzel együtt. A csepegések pótlására végzett gyakori utántöltés, a javítások vagy egyéb munkák miatt gyakran leürített és feltöltött rendszer ugyanazt a bajt okozza. Az oxigén másik bejutási módja közvetlenül a levegőből történik. Ezért kell a rendszer minden pontján biztosítani a megfelelő túlnyomást. Érvényes ez a nyári leállás idejére is. Jellegzetesen hibás gyakorlat például, ha egy nagyobb rendszer egy részét leválasztják, és abban nem gondoskodnak a nyomás fenntartásáról. De még akkor is bejuthat levegő a rendszerbe – ráadásul folyamatosan -, ha a belső nyomás általában nagyobb a külső légnyomásnál. A keringető szivattyú szívó oldalán történhet ilyen beszívás, különösen meghibásodott alkatrészek, tömítések, légtelenítők miatt.
A lyukadások szinte mindig helyi károsodás, helyi korrózió következményei. Bár az egyes szerkezeti elemek falvastagsága érthető módon viszonylag kicsi, de ez a falvastagság is elegendő, ha csak általános korrózió lép fel. Ezzel szemben sajnálatos módon számos ok idézhet elő helyi korróziót, és ennek végső kifejletében lyukadást. A helyi korróziót tekinthetjük egy kis „galvánüzemnek”. A fém benne az anód, a víz az elektrolit. Sok olyan eshetőség létezik, amikor a galvánüzem beindulásának feltételei létrejönnek.
A kiváltó ok lehet magában a fémben. Így korróziós gócot jelent két, ebből a szempontból érzékeny fém érintkezése. Ismert példa alumínium radiátorok szerelése réz vagy acél szerkezeti elemmel. Ha a fémben magában van valamilyen inhomogenitás, például zárvány, ez is képezhet helyi korróziós gócot. Hasonló jelenség valamilyen rendellenes mechanikai igénybevétel, alakváltozás, sérülés. Elég gyakori, hogy a rendszerben többféle fémből gyártott részegységek vannak: acél, réz, rézötvözetek, alumínium. Az egyik fémből ionok juthatnak a másik fém felületére, így alakul ki a helyi galvánelem.
Beindíthatja a korróziót a fémfelületen létrejövő egyéb elváltozás is. Az iszappal, homokszemcsével, gázbuborékkal takart és a fedetlen rész közötti különbség elég lehet a galvánjelenség beindulásához. Természetesen minden helyi korróziós pont nem okozza a fém teljes átlyukadását. De kedvezőtlen körülmények között a folyamat tartós marad, sőt önmagát erősíti, egészen addig, amíg a fém a teljes keresztmetszetben el nem fogy. A helyi korrózió szempontjából nem közömbös a víz, mint elektrolit. Három lényeges jellemzője játszik szerepet: az oxigén-, illetve szén-dioxid-tartalom, valamit a villamos vezetőképesség. Ez utóbbi elsősorban a víz sótartalmától függ.
Ismerve a károsító folyamatokat, meghatározhatók a teendők is. Minden jelenséghez hozzárendelhetők a megelőző intézkedések.
A vízkőképződés eredendő oka a víz keménysége. Ha eltávolítjuk a vízből a keménységet okozó kalcium- és magnéziumvegyületeket, akkor nem a kazánban válnak ki. Ez a víz lágyítása, aminek a fűtéstechnikában szokásos módja az ioncserés lágyítás. De megelőzhető a vízkövesedés a keménység stabilizálásával is. Megfelelő vegyi reakcióval a keménységet okozó anyagok átalakíthatók, a vízben diszpergálódó, a fémfelületekre nem tapadó formára hozhatók. A szilárd anyagok felhalmozódásának kérdése több részre bontható. Egyrészt feladat a bejutó, illetve keletkező mennyiség csökkentése. Természetes tartozéknak kell ezért tekinteni azt a vízmérőt, amivel a feltöltést és utántöltést mérjük. Így nyomon követjük az eseményeket, objektíven értékeljük a rendszer állapotát, és idejében beavatkozunk, mielőtt a vízforgalom kritikus mértékűvé válna. Másrészt a nagy mennyiségű vasiszap keletkezésével járó általános korróziót sem szabad megengedni. Ez kezdődik a tervezésnél, kivitelezésnél, és itt is elengedhetetlen az üzem közbeni odafigyelés.
Harmadrészt a szilárd anyagok felhalmozódását korlátozza megfelelő szűrő vagy iszapleválasztó alkalmazása. Ezek karbantartásakor visszajelzést kapunk a keletkezett szennyeződésekről, illetve folyamatosan gondoskodunk a rendszer belső tisztaságáról. A helyi korrózió megakadályozásának feladatait a következőképp csoportosíthatjuk. Kedvező, ha a tervező csak olyan szerkezeti anyagokat alkalmaz, melyek kölcsönhatása nem jelent potenciális problémát. A fémek közül a réz és az alumínium sajátos tulajdonsága, hogy felületükön a korróziónak ellenálló védőréteg jön létre. Ez igaz az ötvözött acélokra is (rozsdamentes acél). Az ötvözetlen acélon azonban csak meghatározott feltételek mellett alakul ki olyan réteg, mely megfelelő tömörségével megakadályozza a vas vízben való oldódását. Ezt a magnetitréteget elsősorban a víz lúgos kémhatásával, legalább 8,5 pH-értékkel lehet létre hozni. Fontos a fémfelület tisztasága is.
A védőréteg hatásosságát veszélyeztetik bizonyos körülmények. A teljesség igénye nélkül néhány: a réz és rézötvözet védőrétegét a nagy áramlási sebesség károsítja; a vízben lévő kloridionok át tudnak hatolni a fémek védőrétegén, és korróziót okozhatnak; az acél felületi védőrétege nagy hőfokingadozások miatt megsérülhet, átjárhatóvá válhat. A lyukadások megelőzése érdekében a víz, mint elektrolit meg kell, hogy feleljen meghatározott követelményeknek. A vízben lévő oxigén és szén-dioxid, mint agresszív gázok a korrózió fenntartói. Ha a víz villamos vezetőképessége túl nagy, ez erősíti a galván folyamatot. Az oxigénnel kapcsolatos feladatok korábban már említésre kerültek. A szén-dioxid kiküszöbölésének kérdése ettől némileg eltér. A vízben ugyanis nemcsak oldott szén-dioxid lehet, hanem vegyületekben, kötött formában is tartalmazza ezt a gázt. Az ivóvíz kellemes ízét adó hidrogén-karbonátok nem stabil vegyületek. Bomlásukkor szén-dioxid keletkezik. Így a fűtési vízben is keletkezik szén-dioxid, melegítésre lejátszódó vegyi reakció eredményeként. Ezért is fontos a fűtés megfelelő légtelenítése, hogy mindenféle gáz, így a szén-dioxid is távozni tudjon. Másrészt a szén-dioxid a vízben vegyi úton is megköthető.
Összefoglalva: a melegvíz-fűtésnél súlyos problémát jelentő vízkő, iszap és lyukadás kiküszöbölése a tervező, a kivitelező és üzemeltető közös feladata. Ebben kitüntetett szerepe van a vízkezelésnek, a megfelelő vízminőségről való gondoskodásnak. A jó vagy rossz vízminőség jelentős mértékben hat a fűtés költségére és a rendszer élettartamára.
A jó fűtési víz jellemzői: nincs vízkőképződés, lebegésben tartja a szilárd szennyezőket, pH-értéke megfelel a szerkezeti anyagoknak, gázlekötő vegyületeket és korrózió gátló inhibitorokat tartalmaz.
