I když se na první pohled může zdát, že kvalita chladicí vody není tak důležitá, jako je tomu v případě vody pitné, je to přesně naopak. Pro bezpečný, účinný a bezproblémový provoz chladicích okruhů je v naprosté většině případů potřeba surovou vodu upravit a chemicky ošetřit.
Pro začátek bychom si mohli stručně vysvětlit, co si představit pod pojmem chladicí okruh. Je to prostě a jednoduše soustava zařízení, ve kterých proudí chladicí kapalina. Patří sem zejména rozvodná potrubí, oběhová čerpadla, chladiče a tepelné výměníky. Chladicí kapalina, která v těchto zařízeních proudí, má jeden zásadní úkol, a to odvádět ze systému přebytečné teplo. Touto chladicí kapalinou je ve většině případů právě voda. Aby chladicí okruh plnil svou funkci, je nutné vodu upravovat. V principu rozlišujeme dva základní typy chladicích okruhů: průtočný a cirkulační. Cirkulační chladicí systémy ještě dále členíme na tlakově uzavřené a tlakově otevřené okruhy. V těchto okruzích se používají chladicí věže, kondenzátory, výparníky, kompresory, atmosférické chladiče a samozřejmě výměníky. Všechna tato zařízení jsou náchylná na kvalitu vody.
Legislativa
Vlastnosti a složení chladicí vody pro průmyslové chladicí okruhy, jsou upraveny i v legislativě, normou ČSN 75 7171 (Kvalita vod — Složení vody pro průmyslové chladicí okruhy). Podmínky kladené na kvalitu oběhové vody samozřejmě musí splňovat veškerá voda, která se do okruhu přidává třeba pro doplnění ztrát (odpary či odluhy z chladicích okruhů).
Nejčastější problémy chladicí vody
Prvním problémem je příliš vysoká mineralizace vody. Jedná se o vysoký obsah uhličitanů, ale i dalších solí, jako jsou chloridy a sírany. Tyto soli jsou nejčastěji přírodního původu z horninového podloží nebo jejich původem může být znečištění. Tyto látky tvoří úsady, které následně zanášejí a ucpávají zařízení a snižují tak jeho účinnost, což je právě přenos (odvod) tepla. Podle některých výpočtů se udává, že vrstva vápenatých úsad silná 1 mm způsobí pokles snížení účinnosti přenosu tepla až o 50 %. Vrstva úsad se navíc postupem času zvětšuje tak, že chladicí zařízení dokáže zcela ztratit svou funkci. Nejvíce rizikový je z tohoto hlediska ohřev chladicí vody. V ohřáté vodě dochází k tzv. posunu vápenato-uhličitanové rovnováhy, a to směrem k oblasti vylučování solí — především uhličitanu vápenatého. Druhou výzvou související s látkami obsaženými v chladicí vodě jsou jejich korozivní účinky na zařízení. Ve vodě je vždy přítomen rozpuštěný kyslík a chloridové ionty, které mají korozivní účinky na železo i na barevné kovy a jejich slitiny — koroze se tedy týká i ušlechtilých kovů a jejich slitin, například mědi či mosazi. Kromě přímého poškození, které snižuje životnost zařízení, přináší koroze v systému stejná rizika jako úsady anorganických látek. Nánosy korozních produktů totiž obdobně jako vodní kámen izolují teplosměnné plochy a snižují tak účinnost přenosu tepla. Třetí, neméně důležitou výzvou je zabránění růstu řas, plísní, hub a obecně bakteriálního života. Chladicí systémy představují pro mikroorganismy obzvlášť vhodné prostředí. Mají zde dostatek živin a příznivou teplotu, dobře se zde daří aerobním i anaerobním mikroorganismům. Pevné úsady vzniklé v okruzích slouží mikrobům k přichycení a množení, současně podporují tvorbu a růst biofilmů, které bývají zodpovědné za povrchovou erozi v případě, že systém není kontrolován a vhodně ošetřován. Nánosy biofilmů také snižují účinnost přenosu tepla. Slizovitý povlak biofilmu o tloušťce 1 mm způsobí pokles účinnosti zařízení o 20 až 25 %.
Nejčastější následky
Pro zachování výkonnosti zařízení v případě výskytu výše uvedených problémů je třeba zvýšit průtok chladicí vody, což znamená zvýšit výkon čerpadla. Ruku v ruce tak roste i spotřeba elektrické energie. Další následky byly též zmíněny: jde zejména o přímou korozi zařízení a zdravotní rizika. Největší epidemie legionářské nemoci ve Francii měla původ právě v chladicím okruhu s chladicí věží. V roce 2004 zemřelo 18 lidí, kteří se nakazili legionellami unikajícími z chladicí věže petrochemické továrny ve městě Pas-de-Calais.
Jak na úpravu chladicí vody
Úpravu chladicí vody můžeme rozdělit na dvě části, a to na změkčení (nebo dokonce demineralizaci) vstupní vody a následně na dávkování chemikálií se specifickými účinky neboli tzv. systém chemické ochrany. Mezi tyto chemikálie patří látky na bázi inhibitorů koroze, sekvestračních činidel, dispergátorů a biocidních prostředků. Jejich hlavním úkolem je zabránit tvorbě povlaků, úsad, potlačení vzniku koroze a rozvoji mikrobiálního života. Nutno zmínit, že dávkování chemikálií vyžaduje kvalifikovanou obsluhu, odbornou kontrolu a přesnou analýzu upravované vody. Mezi sledované parametry patří především pH, celková tvrdost, vodivost, obsah chloridů, železa a síranů. Pro zamezení vytváření úsad přidáváme do chladicí vody prostředky obsahující mimo jiné sekvestrační činidla, což jsou látky zabraňující vylučování sraženin, zejména uhličitanu vápenatého (CaCO3). Využívají se látky na bázi polyfosfátů, fosforových kyselin a dalších. Z důvodu předcházení vzniku koroze přidáváme inhibitory koroze. V minulosti byly používány hlavně chromany a sloučeniny zinku, dnes začínají převládat organické inhibitory koroze. Omezení sedimentace kalu zajistíme dávkováním dispergátorů, které způsobují, že nerozpuštěné látky získají souhlasný elektrický náboj a začnou se tak vzájemně odpuzovat. Díky tomu zůstanou ve vznosu a nedochází k jejich usazování. Jako dispergátory lze použít známé přírodní látky například patřící chemicky mezi třísloviny (neboli taniny), lignin —aromatický polysacharid a jedna ze složek dřeva – či škrob. Alternativu představují syntetické polymery na bázi polyesterů nebo polyakrylátů. K zamezení vzniku biofilmů a množení bakterií se kromě neoxidačních biocidů (směsi organických látek nebo jejich kombinace) používají také biocidy oxidační (chlornan, bromnan, peroxid, chlordioxid). Pro celkovou prevenci jsou obvykle používány oba typy biocidů ve vhodné kombinaci. Výhodou neoxidačních biocidů je jejich nízká korozivita a toxicita. Velmi efektivním, a tedy oblíbeným oxidačním biocidem je chlordioxid (oxid chloričitý — ClO2). Tato látka má oproti svým konkurentům řadu výhod. Zejména lepší rozpustnost ve studené vodě, vyšší účinek v případě, že má voda zásaditější (tedy vyšší) pH a disponuje i vyšší dezinfekční kapacitou.
Unikátní řešení úpravy chladicí vody pomocí elektrolýzy
Unikátní a univerzální řešení pro úpravu chladicí vody je použití elektrolytické úpravny KEUV-CV. Ta obsahuje elektrolyzér integrovaný uvnitř tlakového filtru. Působením stejnosměrného proudu dochází na katodě k řízené tvorbě vodního kamene a na anodě k oxidačním procesům. Oxidované formy vytvářejí sraženinu, která se odfiltruje na pískovém loži. Na sraženině železa se zachytávají i další nečistoty z vody. Pískové lože se v pravidelných časových intervalech automaticky proplachuje a nečistoty se vyplaví do kanalizace. KEUV-CV chrání chladicí věže a výměníky před zanášením a tvorbou inkrustů. Provádí kontinuální filtraci nerozpustných látek a dezinfekci vody v chladicích okruzích, a to vše bez chemikálií. Nahrazuje tím hned několik zařízení najednou.
Závěr
V případě neupravené a chemicky neošetřené chladicí vody se nejčastěji setkáváme s korozí zařízení, tvorbou úsad a biofilmů, ve kterých se množí mikroorganismy. Všechny tyto jevy vedou k izolaci teplosměnných ploch, k vyšší spotřebě energie a nakonec často i ke ztrátě funkčnosti celého zařízení. Chemické metody úpravy vody zahrnují dávkování chemikálií, jejichž cílem je těmto jevům zabránit. Univerzálním řešením pro úpravu chladicí vody je instalace elektrolytické úpravny KEUV-CV. Pomocí chemického servisu EuroClean pak dokážeme postupně vyčistit i již zanesené okruhy. Kvalitu upravované vody následně pravidelně kontrolujeme laboratorními rozbory. /www.euroclean.cz/
