Odvzdušňování (odplyňování) vodních otopných soustav

otopné soustavy

Přítomnost plynů v otopných soustavách způsobuje značné problémy. Plyny jsou jednou z příčin nadměrné hlučnosti otopných soustav. Volné plyny mohou vést k přerušení cirkulace a odstavení některých těles z provozu. Přítomnost některých plynů podporuje korozní procesy. Autor popisuje druhy plynů vyskytujících se nejčastěji v otopných soustavách, způsoby, kterými se plyny do soustavy dostávají a jejich snadnou identifikaci. Ve schématech jsou ukázány některé způsoby odstraňování plynů z vodních otopných soustav.

Recenzent: Jiří Matějček

Odvzdušňování je vžitý pojem, i když se vlastně o odvzdušňování jedná pouze při prvním plnění otopné soustavy, kdy je z ní vzduch vytlačován napouštěnou vodou do jejích nejvyšších bodů (absolutního i lokálních). Ve všech ostatních případech se jedná o odplyňování, protože složení plynů se mění a mohou přibýt i další. Například kyslík se v soustavě ve velice krátkém čase váže na přítomné kovy. Nejčastěji železo a vytváří Fe₂O₃ a následně ještě Fe₃O₄ . Přesvědčíme se o tom poměrně snadno, protože voda v soustavě tím získává černé zbarvení. V případě, že jsou v soustavě jiné kovy, například měď, hliník, vznikají působením kyslíku jejich oxidy. V otopné soustavě proto ze vzduchu zůstává především nadále dusík.

Jaké plyny se vlastně v otopné soustavě vyskytují? O kyslíku jsme se zmínili výše a vlivem chemických reakcí se jeho obsah rychle sníží. Z dalších plynů se jedná hlavně o dusík. Ten se do soustavy dostává nejen při prvním plnění, ale je též do soustavy přiváděn s doplňovací vodou a je obsažen ve vzduchu, který difunduje těsněními ve šroubeních a přírubových spojích (zejména na sáních čerpadel), ale také některými typy plastových trubek. Protože nereaguje s běžnými materiály, používanými na konstrukci otopných soustav, v soustavě zůstává. Dalším plynem, který se v soustavě vytváří, je vodík, pokud jsou v soustavě použity kombinace materiálů s různým elektrochemickým potenciálem: hliník a jeho slitiny – oceli, měď – oceli. Kromě toho může vodík vznikat také při rozkladu tuků a mazadel, které v soustavě zůstaly jako pozůstatek z výroby, montáže a údržby. V soustavě se může vyskytnout i metan jako produkt hnilobných procesů bakterií, které se zpravidla dostaly do součástí otopné soustavy při jejich nevhodném skladování před montáží. Při dávkování siřičitanu sodného, jako opatření k úpravě vody do soustavy, může také za určitých okolností vznikat sirovodík, pokud jsou některé její části z mědi. Také se často v otopných soustavách uvolňují páry nízkotuhnoucích směsí.

Obr.1 • Příklad odvzdušňování na lokálních nejvyšších bodech otopné soustavy (otopných tělesech) při horizontálním rozvodu

Obr. 2 • Centrální odvzdušňování soustavy při vertikálním rozvodu – tento způsob odvzdušnění má navíc tu výhodu, že potrubí odvádějící plyny do sběrné nádobky má dostatečnou dimenzi, aby zachytilo případně i bublinky putující soustavou a při otevření vypouštěcí armatury víme, že soustava je spolehlivě odplyněna v okamžiku, kdy z odvzdušňovače započne vytékat voda

Obr. 3 • Separátor je jedinou možností, jak ze soustavy vydělit mikrobublinky. V separátoru dojde k výraznému snížení rychlosti proudění teplonosné látky, se kterým je spojeno snížení tlaku. Snížení tlaku přispívá k uvolnění plynů. Kromě toho je v nádobce separátoru zabudována velká záchytná plocha, na které se mohou mikrobublinky usazovat. Konstrukce záchytné plochy bývá rozmanitá: od řady lamel přes svitek spirál až po štětku z kovových drátků. Existují i složitější konstrukce separátorů, které k odloučení plynů z vody využívají cíleně vytvářený podtlak blížící se vakuu, a to ve zvláštní nádobě, kterou protéká část otopné vody.

Voda jako teplonosná látka má řadu předností, ale také jednu nepříjemnou vlastnost – poměrně snadnou jímavost a rozpouštění plynů. Přesné hodnoty množství rozpuštěných plynů ve vodě v závislosti na její teplotě a tlaku můžeme zjistit z Henryho diagramu. Obecně lze říci, že rozpustnost plynů ve vodě klesá s klesajícím tlakem a rostoucí teplotou. Plyny se vodě vyskytují rozpuštěné. V případě, že jejich koncentrace přesahuje mez rozpustnosti, vylučují se ve formě mikrobublinek a bublinek. Bublinky se v soustavě zpravidla na nejvyšších místech slučují do plynových polštářů, zatímco mikrobublinky se rozptýlené pohybují s proudem vody.

Často bývá také kladena otázka: jak poznáme, jaký plyn vlastně ze soustavy odpouštíme? Dusík je bezbarvý, nepáchne a nehoří. Sirovodík nezaměnitelným způsobem páchne. Páry z nízkotuhnoucích směsí jsou zpravidla cítit alkoholem. Metan blikne při zapálení modrým plamínkem. Vodíkový plamen je bezbarvý, průzračný, ale při zapálení charakteristicky „štěkne“.

Venting (deaeration) of water heating systems

The presence of dissolved gases, particularly oxygen and carbon dioxide in water causes corrosion and system malfunction. The corrosion process is especially rapid at elevated temperatures such as are encountered in boilers and heat exchange equipment. The primary function of the deaerator is removing the dissolved gases from heating system.

Keywords: venting, dearetation, gases removing