1. Modernizace systémů CZT

Přechod ze čtyřtrubkových soustav centralizovaného zásobování teplem na dvoutrubkovou soustavu s návrhem instalace objektových předávacích sta­nic je v posledních letech nejvíce po­užívaný způsob modernizace sítí CZT.

Mohlo by se zdát, že změnou systému zá­sobování teplem a výměnou pozinkova­ných rozvodů teplé vody a cirkulace v ob­jektech za plastové odpadnou časté pro­blémy se zakalenou vodou a usazováním inkrustů v potrubí, tak známé u systému centrální přípravy teplé vody s bojlery.

Že se tyto problémy objevují i u zcela nových zařízení nás nenechává na po­chybách, že se příroda nedala oklamat plastovým potrubím ani nerezovým vý­měníkem tepla. V čem je tedy problém? Ve studené vodě, ta zůstala v daném místě stejná i po modernizaci.

2. Obsah minerálů ve studené vodě

Studená pitná voda na vstupu do objek­tu, a tedy i na vstupu do ohřevu, obsa­huje určité množství rozpuštěných solí vápníku a hořčíku. Množství těchto sloučenin je vyjádřeno tvrdostí vody. Ve studené vodě nezpůsobují tyto slou­čeniny žádný zákal.

Vytváření nánosů na částech zařízení, která přicházejí do styku s vodou, je způsobené přítomností hydrogenuhličitanu vápenatého Ca(HC0₃₂ a hydrogenuhličitanu horečnatého Mg(HC0₃)₂. Pokud koncentrace těchto uhličitanů překročí hodnotu jejich rozpustnosti ve vodě, nastane jejich vypadávání ve formě krystalů na stěnách zařízení. Krystaly pevně přilnou k stěně a začne se vytvářet tuhý nános vodního kame­ne. Proces pokračuje dalším růstem krystalů na stěnách zařízení. K růstu krystalů dochází, když je při stěnách zařízení přesycený roztok

Již při dopravě studené vody kovovým potrubím dochází vlivem fyzikálněchemických procesů, přítomnosti agresiv­ního oxidu uhličitého a míst elektro­chemických mikročlánků k rozpouštění iontů železa z potrubí, které při ohřevu rychle hydrolyzují a tvoří rezavý kal. V systémech zásobování teplou vodou se vlivem teploty v případě kovových výměníků a rozvodů tento proces urychluje. Ke tvorbě tohoto kalu z žele­za, přineseného studenou vodou do­chází bez ohledu na použitý materiál výměníku tepla, zásobní nádrže nebo materiálu rozvodů teplé vody. Při vý­měně ocelových za plastové rozvody teplé vody a cirkulace, stejně jako při nové, instalaci plastového potrubí, se vyskytuje nadměrný výskyt usazenin ve formě drobných částeček s velmi os­trými hranami. V plastových rozvodech se tyto usazují v tloušťkách od 0,1 do cca 1,0 mm. Málokdy se usazují tlus­té a stabilní vrstvy inkrustů, jako v po­trubích ocelových.

Částečky se hromadí ve spodních vodo­rovných částech plastových rozvodů teplé vody. Větší průtok vody při na­pouštění van v bytech ve spodních pat­rech způsobuje, že některé jsou prou­dem vody unášeny a vytékají do vany. Lidé si pak stěžují na nekvalitní teplou vodu. Šupinky mají ostré hrany, a proto styk mokré pokožky se stěnou vany po­krytou šupinkami je při koupeli velmi nepříjemný. Nánosy obsažené v teplé vodě, které nebyly vypuštěny výtoky, se vracejí cirkulačním potrubím a jsou za­chycovány filtry před cirkulačními čer­padly. Filtry je někdy nutné čistit v inter­valech kratších jak týden, jinak dochází k poruchám v cirkulaci teplé vody.

Prakticky nevodivá vrstva nánosu ve výměníku tepla snižuje jeho výkon do té míry, že začne být nutností výměník tepla vyčistit. Období, za které bude nutné výměník tepla vyčistit závisí na tvrdosti vody, rychlosti proudění ohřívané vody a teplotě otopné vody. Obvykle to bývá jeden rok až několik let. Tuto dobu lze prodloužit snížením teploty otopné vody na maximálně 60 až 65 °C. Doba, za kterou bude nutné pro­vést druhé a další čištění výměníku tepla se zkracuje na 3/4 až 1/2 prvního intervalu.

Pokud se tedy některá z popsaných zá­vad na zařízení pro přípravu teplé vody projeví, je vhodné se orientovat na zaří­zení, která mohou problém řešit.

4. Způsoby úpravy vody určené k přípravě teplé vody

Filtry na studené vodě zachytí jen drob­né mechanické nečistoty a na zanášení potrubí studené vody nemají vliv.

Filtry s výměnnou vložkou na teplé vodě nebo cirkulaci se ukázaly nevyho­vující, protože četnost jejich čištění nebo výměn je příliš velká. U filtrů s proplachováním, instalovanými na teplé vodě (cirkulaci), ulpívají inkrus­ty na filtračním sítě postupně do té míry, že proudem vody při proplachování nejdou odstranit. Po dvou až třech měsících se obvykle stane filtr nefunkčním.

4.1 Magnetická úprava vody

Samostatnou kapitolu tvoří magnetická úprava studené vody. Obsah železa nemá převýšit 0,2 mg/1, celkový obsah solí 2000 mg/1, celková tvrdost 3,5 mmol/1 a obsah SiO₂ 40 mg/1. Pokud jsou tyto předpoklady splněné, může magnetická úpravna do jisté míry tvor­bu usazenin a inkrustů omezit. Pro pří­pravu teplé vody k zásobování obyvatelstva se musí využívat pouze voda pitná, tj. v kvalitě podle vyhlášky č. 252/2004 Sb.

Nízká účinnost magnetické úpravy vody není v principu magnetické úpravny, ale v její časté aplikaci bez řádného od­borného posouzení vhodnosti pro da­nou kvalitu vody a systém zásobování teplou vodou. Dalším problémem je ob­sah železa a oxidů železa ve vodě. Vli­vem ocelových nebo litinových potrubí z vodárny do místa ohřevu vody je ve vodě vždy obsaženo železo. To bývá jednou z hlavních příčin nízké účinnos­ti úpraven vody založených na magnetickém principu.

4.2 Fyzikální úprava teplé vody

Na fyzikálním principu je založena technologie, např. EuroClean, která kontinuálně odstraňuje železo a nerozpuštěné látky z teplé vody a následně je fyzicky ze systému teplé vody vyloučí. Úpravna plní tři základní funkce:

a) Kontinuální filtrace sloučenin žele­za, zákalu a nerozpustných látek z teplé vody
Úpravna beze zbytku řeší problém všu­de tam, kde existují stížnosti na kvalitu teplé vody z hlediska zákalu a obsahu železa, tzv. „rezavá voda". Úpravnu lze použít na každý systém zásobování teplou vodou, který obsahuje cirkulaci, a to bez ohledu na použité materiály.

Sloučeniny železa a nerozpustné látky se obvykle za minimálního průtoku bě­hem dne a v noci usazují v ležatých roz­vodech, výměnících a podobných mís­tech rozvodu teplé vody, kde je nižší průtok. Ve špičkách, obvykle mezi 19. až 20. hodinou, dojde vlivem zvýšené­ho průtoku ke zvíření a vyplavování těchto usazenin včetně nezbytného kalu a následným stížnostem na kvalitu teplé vody. Veškerý proces probíhá bez doplňování chemikálií, bez potřeby vý­měny filtračních medií a zásahu obslu­hy. Účinek úpravny je velmi rychlý, stížnosti na kvalitu teplé vody ustanou okamžitě po instalaci.

b) Ochrana rozvodů teplé vody
Úpravnu je možné také použít tam, kde dochází k tvorbě vápenných úsad ve výměnících tepla a rozvodech teplé vody, ovšem s přihlédnutím k chemic­kému složení vody.

Je vhodná pro všechny typy a materiály rozvodů. U železných a pozinkovaných rozvodů úpravna zamezuje tvorbě úsad, které postupně zmenšují světlost potru­bí, u plastových rozvodů velice účinně brání tvorbě vodního kamene ve formě kuliček a šupinek. Tyto pak zanášejí perlátory na výpustech a po čase vedou k zneprůchodnění plastových kolínek a míst, kde dochází ke shromažďování těchto vápenných produktů.

Z teplé vody se odstraní pouze přeby­tečný vápník, který se uvolňuje při ohřevu. To znamená, že voda se díky úpravně dostane po ohřátí opět do vá-penouhličitanové rovnováhy, stejně tak jako byla voda před ohřátím.

c) Dodatečná dezinfekce teplé vody
Úpravna zabezpečuje dodatečnou dez­infekci teplé vody, a přispívá tak ke sní­žení mikrobiologického života v rozvo­dech. Při povrchu katody a anody do­chází k oxidačně redukčním reakcím a k vývinu malého množství chlóru.

V závislosti na obsahu chlóru to přispí­vá k udržování kolonií bakterií Legionella pneumophila v rozvodech teplé vody na přijatelné úrovni.

4.3 Úprava studené vody pracující na chemickém principu

Jedná se o zařízení na proporcionální dávkování roztoků s obsahem fosforeč­nanů do studené vody, která je určena pro ohřev, za účelem omezení koroz­ních vlastností vody a úsad v zaříze­ních na výrobu teplé vody a v jejích roz­vodech. Tuto technologii využívá např. firma Eco-Aqua-Servis, s. r. o.

Roztok s obsahem fosforečnanů je dávkovacím čerpadlem dopravován do po­trubí, které přivádí studenou vodu ur­čenou k ohřevu. Dávka v rozsahu až do 60 ml/m³ vody se nařídí přímo na čer­padle. Čerpadlo je spouštěno od signá­lu z impulzního vodoměru.

Soubor zařízení pro přípravu a propor­cionální dávkování roztoků pro úpravu teplé vody do 30 m³/h, který sestává z dávkovacího čerpadla řízeného vodo­měrem s impulzním výstupem. Dávko­vaným roztokem je Stopkor I.

Stopkor I je inhibitor určený pro úpra­vu vody před jejím ohřevem. Jeho účin­nost je založena na obsahu určitých speciálně upravených polyfosfátů, polysilikátu a alkalické složky, které půso­bí proti korozi a tvorbě inkrustů z pro­duktů koroze, ale také do jisté míry udr­žuje vápník a hořčík v roztoku, a tím za­braňuje vypadávání uhličitanu vápena­tého a k tvorbě usazenin a inkrustů z tvrdosti vody.

Plošná koroze je způsobována zejména volným a agresivním oxidem uhličitým z vody. Jeho působení ruší alkalická složka inhibitoru. Důlková koroze je dů­sledkem působení místních elektroche­mických článků na površích zařízení teplé vody, kde jsou v systému použity různé kovové a plastové materiály. Je podstatně nebezpečnější a způsobuje „důlkovou korozi" a vede až k proděra­vení materiálů. Její působení je brždě­no blokací anod vhodnými typy poly­fosfátů a blokací katod mikročlánků účinkem polysilikátů, které jsou rovněž v inhibitoru obsaženy. Jestliže se blo­kují katody i anody mikročlánků, bodo­vá koroze se zabrzdí a po krátkém čase prakticky zastaví.

Přídavná pitná voda obsahuje vždy ur­čité množství železitých iontů, které ve studené vodě nezpůsobují žádný zákal, ale ohřátím ve výměníkových stanicích okamžitě dochází k hydrolýze iontů že­leza a tvorbě koloidních částeček, které potom koagulují, nabalují se a tvoří vločkovitý rezavý kal. Tyto procesy probíhají bez ohledu na použitý materi­ál pro zařízení a rozvody, tedy i v přípa­dě použití nerezu a plastů. Stopkor I za­mezí tvorbě - vypadávání vločkovitých částic z rozpuštěného železa obsažené­ho v pitné vodě i z železa rozpuštěného korozí, a tím i problémům s rezavou teplou vodou u spotřebitelů. Dávková­ním inhibitoru se výrazně sníží potřeba odkalování systému a sníží se i množ­ství poruch na systémech zásobování teplou vodou.

Aplikací Stopkoru I na starých korozí a nárůsty zasažených rozvodech je zpočátku možné očekávat nárazové zvýšení potřeby odkalu spojené se zlepšením průtočnosti systému s ná­sledným snižováním četnosti odkalo­vání i jeho doby. Inhibitor Stopkor I není deklarován jako čisticí prostře­dek, ale dlouholetým provozem byl prokázán u starých rozvodů jeho úči­nek na zlepšení hydraulických pomě­rů. Při zahájení dávkování jsou změny v kvalitě vody pozorovatelné relativně brzy již po několika dnech až týdnu, ale k účinné ochraně - stabilizaci sys­tému dochází po dvou až třech měsí­cích.

Proces snižování korozní rychlosti do­cilují složky prostředku postupně. Polyfosfáty se postupně slučují s ionty kovu (železa), uvolňovanými z po­vrchu zařízení a vytvářejí nepropustný mikropovlak polyfosforečnanu železnatého, který ulpívá na povrchu mate­riálu, a tak postupně vytváří vrstvu, která brání difúzi depolarizačních slo­žek z vody (kyslíku, chloru atp.) k po­vrchu kovového zařízení a tedy po­stupně snižuje korozní rychlost. Tento děj probíhá na anodách mikročlánků. Obdobným mechanizmem způsobují polysilikáty postupně tvorbu povlaku na katodách.

Povlak neroste neomezeně. Po vytvo­ření povlaku tj. když je prakticky zame­zeno styku mezi vodou s nadávkova­ným prostředkem a kovovým materiá­lem dochází ke snížení spotřeby poly­fosfátů - jeho obsah ve zpátečce teplé vody se ustálí na hodnotách o něco vyšších něž byl několik dní po zahájení dávkování.

Vlivem příznivé ceny inhibitoru Stop­kor I lze dosáhnout přímých nákladů na l m³ dodané teplé vody okolo 1,50 Kč a po stabilizaci systému i pod 1,— Kč.

Dávkování přípravku lze doporučit pro všechny materiálové kombinace systé­mů pro zásobování teplou vodou a prakticky pro všechny druhy vod.

Stopkor I je dodáván obvykle v 50 litrových barelech z umělé hmoty.

Obě technologie se kromě principu liší i pořizovací cenou. Nižší pořizovací náklady má technologie na chemickém principu za použití přípravku Stopkor I, který byl přezkoušen podle vyhlášky č. 409/2005 Sb. o požadavcích na látky přicházející do styku s vodou a na úpravu vody a je pro dané účely povo­len rozhodnutím Hlavního hygienika ČR.

Studená voda upravená oběma způsoby splňuje kritéria vyhlášky č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou vodu a teplou vodu a četnost její kontroly. Podle platné legislativy se teplá voda pro hromadné zásobování vyrábí z vody pitné, ale není určena k pití a vaření.

5. Závěr

Mechanické filtry s výměnnou vložkou nebo filtry s proplachováním nemohou ovlivnit vznik a usazování inkrustů při přípravě teplé vody. Na nízké účinnosti magnetické úpravy vody se podílí obsah železa pocházející z ocelových nebo litinových rozvodů vody z vodárny a její aplikace bez řád­ného posouzení vhodnosti pro danou kvalitu vody a systém zásobování tep­lou vodou.

Úprava vody na fyzikálním principu upravuje teplou vodu tím, že z ní filtru­je sloučeniny železa, zákal a nerozpust­né látky. Dále pak z teplé vody odstra­ňuje přebytečný vápník, který se uvol­ňuje při ohřevu a tím ji po ohřátí dostá­vá do vápenouhličitanové rovnováhy, tj. do stavu, v jakém byla voda před ohřátím. Úpravna se montuje na výstup teplé vody z výměníku tepla.

Úprava vody na chemickém principu upravuje studenou vodu určenou pro přípravu teplé vody, tzn. že chrání před zanášením i vlastní výměník tepla.