+
Přidat firmu
Vyhledávání
Menu

Častou příčinou vzniku netěsností otopných a chladicích soustav bývají vlastnosti teplonosných kapalin

01.06.2016 Autor: Ing. Jiří Matějček, CSc. Časopis: 3/2016

Náplň článku je velice potřebná pro praxi. Problémů v této oblasti, zejména při chlazení, je dost. Autor předává své zkušenosti a velice dobře a jasně upozorňuje na problémy. Škoda, že v článku neuvádí bližší podrobnosti týkající se jak chemických rozborů a případně i mikrobiologických, tak dané soustavy, například objemy, přenášené výkony atd.

Recenzent: Zdeněk Pospíchal

V objektu byla instalována otopná soustava a paralelně s ní chladicí soustava. V potrubních systémech rozvodů tepla a chladu se opakovaně vyskytují netěsnosti potrubí. Za poměrně krátké období bylo zaznamenáno 469 případů porušení těsnosti potrubí, a proto bylo provedeno pátrání, co je příčinou takto silně negativního stavu.

Popis potrubního systému rozvodů tepla a chladu

Distribuce tepla i chladu je řešena jednou páteřní vertikální větví. Páteřní větev je vedena šachtou. Z páteřní větve jsou napojeny všechny spotřebiče tepla a chladu. Potrubí DN 50 a větší je ocelové, horizontální potrubní rozvody jsou převážně z plastových trubek.

Netěsnosti se projevují zpravidla nejdříve ve spojích. Příčinou vzniku netěsností může být např. nepřiměřené namáhání spojů vlivem dilatačních pohybů potrubí. Proto ještě dříve, než se budeme zabývat vlastnostmi teplonosných kapalin, je vhodné prověřit tlakovou a teplotní odolnost použitého materiálů trubek i fitinků a správné uložení potrubí. Zkontrolovat, zda jsou správně navrženy a provedeny pevné a kluzné body. Nepřiměřené namáhání spojů vlivem dilatací se vyskytuje zejména u plastového potrubí s jeho relativně větší teplotní roztažností.

Těsnicím materiálem mohou být kruhová těsnění z pryže, fíbrová či plastová těsnění. Závitové spoje jsou zpravidla těsněny koudelí, nebo teflonovou páskou.

Po prozkoumání projektové dokumentace a skutečného provedení nebyly zjištěny závažné chyby, které by vedly k nadměrnému namáhání spojů. Závěsný systém potrubí splňuje požadavky výrobce trubek. Umožňuje kluzné uložení potrubí. Použité potrubní materiály potrubí i tvarovek, provozní tlaky a provedení spojů je v souladu s materiálovými listy výrobců.

Odvzdušnění potrubních systémů vytápění i chlazení je prováděno prostřednictvím plovákových automatických ventilů.

Plnění a doplňování otopné soustavy je prováděno vodou ze systému CZT. Odplyňování a udržování tlaku v soustavě je prováděno prostřednictvím tlakového a doplňovacího zařízení. Tlak v soustavě je udržován na hodnotě 8,3 bar.

V soustavě chlazení není instalováno zařízení pro aktivní odstraňování plynů.

Obecně se však doporučuje, aby každá otopná i chladicí soustava byla vybavena zařízením pro aktivní odstraňování plynů. Běžně po­užívané ruční a automatické plovákové odvzdušňováky umožní zprovoznění soustavy, ale neodstraní volné plyny ve formě drobných bublinek a neodstraní plyny rozpuštěné v kapalině. Kapaliny obsahují kyslík, který se zúčastní všech chemických reakcí probíhajících v soustavě.

Za účelem zjištění agresivity teplonosných kapalin byly odebrány vzorky napájecí a oběhové teplonosné kapaliny a provedeny chemické rozbory.

Vyhodnocení výsledků chemických rozborů

Otopná soustava

Otopná soustava byla napuštěna a je doplňována ze systému CZT. Byl proveden rozbor napájecí vody a oběhové (otopné) vody.

Konduktivita napájecí i otopné vody je v obvyklých mezích.

Hodnota pH při 25 °C je zvýšená u napájecí i otopné vody.

Ke zjištění míry agresivity kapalin používáme Rýznarův index stability a Langerierův saturační index. Obě tato kritéria jsou ukazatelem, do jaké míry je porušena vápeno­uhličitanová rovnováha v kapalině.

Napájecí a doplňovací voda

Napájecí voda neobsahuje viditelné bubliny volných plynů.

Rýznarův index stability a Langelierův saturační index nelze stanovit, protože napájecí voda neobsahuje vápník a hořčík. Celková alkalita i zjevná alkalita jsou v obvyklých mezích.

Podrobný rozbor napájecí vody prokázal, že v primárních rozvodech dodavatele tepla dochází pouze k minimální korozi.

Otopná voda

  • Otopná voda obsahuje vápník a hořčík pouze v minimální koncentraci. Uhličitanová a vápenná tvrdost otopné vody je velmi nízká. Z hlediska agresivity vody je rozhodující nižší hodnota tvrdosti.
  • Rýznarův index stability a Langelierův saturační index nelze stanovit.
  • Obsah železa v otopné vodě je řádově vyšší, než obsah železa v napájecí vodě. Zvýšený obsah železa v otopné vodě svědčí o intenzivní korozi ocelových částí systému.
  • Obsah mědi v otopné vodě je o dva řády vyšší, než obsah mědi v napájecí vodě. Zvýšený obsah mědi v otopné vodě svědčí o intenzivní korozi měděných částí systému i armatur obsahujících měď.
  • Obsah zinku v otopné vodě je řádově vyšší, než obsah zinku v napájecí vodě.
  • Zvýšený obsah železa, mědi a zinku v otopné vodě svědčí o intenzivní korozi potrubí, regulačních a uzavíracích armatur.

Chlazení

Chladicí soustava je napájena vodou z vodovodního řadu a je upravována. Zdrojem upravené vody je chemická úpravna vody. Za účelem zjištění agresivity chladicí kapaliny byly provedeny chemické rozbory vody před úpravnou z vodovodního řadu a vody chladicího systému.

Napájecí voda před úpravnou vody

Hodnota pH při 25 °C je nízká.

Rýznarův index i Langelierův index svědčí o agresivitě napájecí vody.

Uhličitanová i vápenná tvrdost jsou nízké.

Chladicí voda

Chladicí voda unikající netěsnostmi ve spojích způsobuje viditelnou destrukci tepelně-izolačního materiálů potrubí.

Vzorek vody chladicího systému vykazuje značné množství volných plynů.

Rýznarův index stability i Langerierův saturační index svědčí o výrazné agresivitě chladicí kapaliny. Je porušena vápenouhličitanová rovnováha.

Celková alkalita i zjevná alkalita jsou v obvyklých mezích.

  • Obsah železa v chladicí vodě je řádově vyšší, než obsah železa v napájecí vodě. Zvýšený obsah železa v chladicí vodě svědčí o korozi ocelových částí systému.
  • Uhličitanová a vápenná tvrdost chladicí vody je nízká. Z hlediska agresivity vody je rozhodující nižší hodnota tvrdosti.
  • Chladicí voda vykazuje zvýšený obsah organických látek. To svědčí o přítomnosti biosestonu. Chladicí soustava je infikována.
  • Obsah sodíku je v obvyklých mezích.
  • Obsah mědi v chladicí vodě je o řád vyšší, než obsah mědi v napájecí vodě.
  • Zvýšený obsah mědi v chladicí vodě svědčí o korozi měděných částí systému.

Image 0Obr. 1 • Tepelná izolace chladicího potrubí podléhá destrukci vlivem unikající kapaliny

Image 1Obr. 2 • Fíbrové těsnění otopné soustavy je rozleptáno teplonosnou kapalinou

Závěr

V předložené projektové dokumentaci nebyly zjištěny závažné chyby a nedostatky. Instalace otopné i chladicí soustavy byly provedeny v souladu s předloženou částí projektové dokumentace. Pevné a kluzné body uložení potrubí jsou provedeny v souladu s pokyny výrobce trubek. Použité potrubní materiály potrubí i tvarovek, provozní tlaky a provedení spojů jsou v souladu s materiálovými listy výrobců. Napájecí a doplňovací voda otopné soustavy neobsahuje vápník a hořčík. V primárních okruzích napájecí vody dochází k minimální intenzitě korozních procesů. Korozní procesy jsou omezeny tím, že potrubí primárních rozvodů je ze svařovaných ocelových trubek a voda v primárních okruzích je dokonale odplyněná.

Přijde-li však napájecí voda do reálné otopné soustavy, ve které jsou použity různé konstrukční materiály a vyskytuje se v ní kyslík, je voda vysoce agresivní.

Vnikání kyslíku, i jiných plynů, do otopné soustavy zcela zabránit nelze. Kyslík vniká do kapaliny několika cestami. Při napouštění soustavy, při opravách, netěsnostmi na oběhových čerpadlech, automatickými odvzdušňovacími ventily, závitovými spoji armatur, a také difuzí stěnou plastových trubek na základě rozdílu parciálních tlaků plynů v atmosféře a parciálních tlaků plynů rozpuštěných ve vodě.

Množství kyslíku pronikající stěnou plastové trubky by podle normy DIN 4726 mělo být rovno nebo menší než 0,1 g·m–3·den–1. Množství pronikajícího kyslíku stěnou trubky je vztaženo k objemu teplonosné kapaliny v trubce. Trubky z PPR průměrů 16, 20 a 25 mm jsou opatřovány antidifuzní bariérou EVOH (Etylen Vinyl Alkohol Polymer). Trubky dimenze 32 mm a větší nejsou opatřeny antidifuzní bariérou, ale mají zesílenou stěnu, a tak splňují požadavky normy DIN 4726. Větší tloušťka stěny klade větší odpor pronikání kyslíku. Proto má význam používat trubky určené pro větší PN se silnější stěnou, než je z hlediska skutečných tlakových poměrů nutné. Zpravidla se používají trubky PN 16. Množství kyslíku vstupujícího do soustavy difuzí stěnami trubek představuje 5 až 20 % z celkového množství kyslíku rozpuštěného ve vodě. Je nutné veškeré plyny z teplonosné kapaliny kontinuálně odstraňovat.

Vyhovující otopná voda obsahuje vápník a hořčík pouze v minimální koncentraci.

Vzorek vody chladicího systému vykazuje značné množství volných plynů. Kapalina v soustavě chlazení je agresivní. Je výrazně porušena vápenouhličitanová rovnováha.

Chladicí voda vykazuje zvýšený obsah organických látek, a je tedy infikována.

V daných soustavách, jak v otopné, tak v chladicí, jsou následkem agresivity teplonosných kapalin atakovány zejména těsnicí materiály, ocelové a měděné části soustavy i regulační a uzavírací armatury.

Doporučení ke snížení škod

Do otopné i chladicí soustavy instalovat zařízení pro aktivní odstraňování plynů.

Otopnou i chladicí soustavu propláchnout bez přidávání chemických látek. Následně napouštět vodou z vodovodního řadu, za současného přidávání inhibitorů. Do chladicí soustavy přidávat navíc biocidní přípravek.


Causes of leaks of heating and cooling systems

The cause of leaks of heating and cooling systems may be unsuitable properties of heating water.