WIS II rok STN - Inst. wod i kan 1 - wykład 8
advertisement
Wykład 8 Instalacje ciepłej wody użytkowej (cwu) Definicja Ciepła woda użytkowa (CWU): Woda w instalacji wodociągowej spełniająca wymagania stawiane wodzie pitnej, podgrzana do temperatury maksymalnie 90°C, przygotowana w urządzeniach służących do tego celu. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych (…) temperatura cwu w punktach poboru powinna wynosić 55 – 60°C z możliwością jej okresowego podgrzania do temperatury minimum 70°C. Wymagania w stosunku do instalacji cwu • Ciepła woda użytkowa powinna być dostarczana w sposób równomierny w każdej chwili, w wymaganej ilości oraz o określonej temperaturze; • Temperatura ciepłej wody wypływającej z punktu czerpalnego powinna być regulowana; • Instalacje ciepłej wody użytkowej powinny być niezawodne w działaniu; Wymagania cd. • Ciepła woda użytkowa pod względem cech fizykochemicznych i sanitarnych powinna odpowiadać wymogom stawianym w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi • Obsługa instalacji cwu powinna być łatwa; • Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne instalacji ciepłej wody powinny być możliwie niskie. DYNAMIKA POBORU CWU Charakterystyka poboru cwu • W poborze c.w.u. występuje zmienność dobowa i tygodniowa. Strumień pobieranej wody jest wartością losową. W różnych dniach o tych samych godzinach, przy identycznych pozostałych warunkach mało prawdopodobne jest zaobserwowanie dokładnie tego samego strumienia. Wykres słupkowy zużycia wody w budynku mieszkalnym 2,5 Godzinowe zużycie wody [m3] maksymalny godzinowy przepływ cwu 2,0 1,5 1,0 średni godzinowy przepływ cwu 0,5 0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Godziny Charakter zmienności • Wartości strumienia są zarówno większe lub mniejsze od wartości przyjętych do obliczeń. • Wielkość układu przygotowania c.w.u. jest silnie zależna od wartości poboru stąd konieczna jest znajomość charakteru zmienności i ewentualnego wpływu innych czynników. Charakter zmienności • Rozkład wartości poboru ciepłej wody w czasie doby zależy od czynników: ‣ ‣ związane z charakterystyką obiektu związane ze społecznością zasiedlającą budynek Zmienność poboru • Czynniki związane z obiektem: ‣ ‣ ‣ ‣ ‣ liczba mieszkań i ich wyposażenie w urządzenia pobierające ciepłą wodę sposób rozliczania za ciepłą wodę (ilościowo czy ryczałtowo) temperatura ciepłej wody ciśnienie w sieci wodociągowej właściwości instalacji rozprowadzającej ciepłą wodę, w tym szczególnie rozwiązanie instalacji ze względu na cyrkulację c.w.u. Zmienność poboru • Czynniki związane ze społecznością zasiedlającą budynek: ‣ ‣ ‣ ‣ liczba mieszkańców w poszczególnych mieszkaniach przyzwyczajenia i czynności mieszkańców związane z porą dnia i rodzajem dnia strukturę demograficzną mieszkańców strukturę społeczną mieszkańców i związany z nią czas pracy Zmienność poboru • Czynniki związane ze społecznością zasiedlającą budynek: ‣ ‣ ‣ stopę życiową mieszkańców i ich nawyki higieniczne zachowanie mieszkańców związane z porą dnia, roku i warunkami meteorologicznymi atrakcyjność programów telewizyjnych Zmienność poboru • Czynniki najbardziej istotne - całkowite zużycia: ‣ ‣ ‣ ‣ liczba mieszkańców rodzaj dnia wyposażenie mieszkań w urządzenia pobierające ciepłą wodę sposób rozliczania zużycia wody Zmienność poboru • Czynniki najbardziej istotne - zmienność w czasie dnia: ‣ ‣ rodzaj dnia przyzwyczajenia i czynności Typowy dobowy rozbiór c.w.u. w budynku mieszkalnym zarejestrowany na przepływomierzu Zużycie c.w.u. maksymalne szczytowe Zmiany od średniego dobowego zużycia wody o 200-400% maksymalne godzinowe średnie Rozbiór ciepłej wody użytkowej w budynku mieszkalnym w czasie wieczornego, szczytowego zużycia ciepła Charakter rozbioru ciepłej wody użytkowej w budynkach mieszkalnych określają następujące cechy: •zapotrzebowanie na wodę w przekroju dobowym ulega gwałtownym zmianom, co powoduje bardzo duże wahania natężenia przepływu wody w instalacji (od 0 do ok. 500% średniego godzinowego natężenia przepływu), •maksymalne zapotrzebowanie na c.w.u. w dniach roboczych występuje w porze wieczornej pomiędzy 20 i 23; w dniach wolnych od pracy najczęściej rano pomiędzy 7 a 11h Charakter rozbioru ciepłej wody użytkowej w budynkach mieszkalnych określają następujące cechy: •szczytowe rozbiory wody tworzące w poszczególnych godzinach doby lokalne maksimum trwają zazwyczaj krótko, od kilku s do kilku min •w okresie nocnym zazwyczaj pomiędzy 23h30 a 05h00 w zasadzie nie występuje zapotrzebowanie na c.w.u. •charakter rozbioru c. w. u. w danym obiekcie jest na ogół podobny w odpowiadających sobie dniach tygodnia, •zapotrzebowanie na c.w.u. trwa przeciętnie w ciągu doby przez okres 18 godz. od 5h30 do 23h30 • wzrost średniego dobowego zużycia c.w.u. powoduje zmniejszenie nierównomierności jej rozbioru Rozbiór c.w.u. w budynkach innych niż mieszkalne - Budynek hotelowy Szpital Umywalnia zakładu przemysłowego Umywalnia z natryskami przy szkolnej sali gimnastycznej Zapotrzebowanie na wodę Gd - dobowe Gh śr - średnie godzinowe Gh max - maksymalne godzinowe qs - maksymalne chwilowe Rozbiór cwu • Dobowy przepływ cwu: G D = G D, j ⋅ U [m / d ] • Średni godzinowy przepływ cwu: 3 Gh, śr = GD τ 3 [ m / h] GD,j – dobowe jednostkowe zapotrzebowanie na wodę dla jednego użytkownika instalacji U – liczba użytkowników instalacji τ – czas użytkowania instalacji w ciągu doby Zużycie [l/(d·os)] Według 110÷130 PN-92/B-01706 60÷80 praktyka inżynierska 35 48 Rozp. Min. Infra. 2008 W sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku ... http://www.markpascua.com/wp-content/qooker-instant-boiling-water-tap9.jpg Przeciętne zużycie średnie c.w.u. na mieszkańca i dobę Rozbiór cwu • Maksymalny godzinowy przepływ cwu Gh,max = Gh, śr ⋅ K h [ m 3 / h] Kh – współczynnik godzinowej nierównomierności poboru wody • Sekundowy przepływ cwu -przepływ chwilowy, na który wymiaruje się instalację – wg zależności podanych w PN92/B-01706 BILANSOWANIE DOSTAWY I POBORU WODY I CIEPŁA NA POTRZEBY PRZYGOTOWANIA CWU Tok obliczeń wg PN-92/B-01706 • Wyznaczyć przepływy obliczeniowe w instalacji cwu – wg omówionych wcześniej zależności - GD, Gh,śr, Gh,max, • Obliczeniową moc cieplną wymiennika Φ w kW wyznaczyć ze wzoru: Φ = c w ⋅ ρ ⋅ q ⋅ (t cwu − t wz ) [ kW ] – gdzie za q podstawia się obliczeniowy przepływ cwu, odpowiednio do sposobu przygotowania wody i akumulacyjności urządzeń do podgrzewania wody Zapotrzebowanie na moc • Oblicza się odpowiednio do typu projektowanego układu przygotowania c.w.u.: ‣ maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na moc cieplną ‣ średnie godzinowe zapotrzebowanie na moc cieplną Zapotrzebowanie na moc • Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na moc cwu Qh. max = c w ⋅ ρ ⋅ Gh,max ⋅ (t cwu − t wz ) [ kW ] • Średnie godzinowe zapotrzebowanie na moc cwu Qh, śr = c w ⋅ ρ ⋅ Gh, śr ⋅ (t cwu − t wz ) [ kW ] Zapotrzebowanie na moc • Zapotrzebowanie maksymalne godzinowe charakteryzuje moc urządzeń do przygotowania c.w.u. w układach bez akumulacji ciepła. Układy z pełną akumulacją dobiera się ze względu na średnie zapotrzebowanie mocy. W układach z akumulacją częściową oblicza się zredukowaną moc cieplną potrzebną do przygotowania c.w.u. Podział układów przygotowania cwu • Ze względu na dobór mocy urządzenia: – Bez zasobników (układy przepływowe) – Z zasobnikami cwu – Z podgrzewaczami pojemnościowymi cwu • Wybór odpowiedniego rozwiązania uwzględnia: – Łagodzenie szczytów poboru cwu – Możliwość stosowania priorytetu cwu – Obszar wysokiej sprawności urządzeń Układy z zasobnikami cwu • Zadanie zbiornika: – Gromadzenie ciepłej wody w okresach niższego zapotrzebowania – Oddawanie ciepłej wody ze zbiornika w okresach zwiększonego zapotrzebowania, tzn. wtedy, gdy zapotrzebowanie jest większe od średniego dobowego Układy z zasobnikami cwu • Istotne parametry w obliczaniu układów z zasobnikami – Współczynnik akumulacji – Współczynnik nierównomierności rozbioru wody – Współczynnik redukcji Współczynnik akumulacji φ φ = 0 oznacza brak akumulacji w układzie φ = 1 oznacza pełną akumulację w układzie Współczynnik nierównomierności rozbioru wody Kh • Omawiany wcześniej • Charakteryzuje wielkość zmian w rozbiorze cwu w danym obiekcie • Dla budynków mieszkalnych zależy od liczby mieszkańców – znane są zależności Współczynnik redukcji określa wpływ zasobników na pracę układu przygotowania c.w.u. Pozwala określić zmniejszenie maksymalnej mocy potrzebnej do przygotowania c.w.u. ze względu na akumulację ciepła w układzie. Współczynnik redukcji 1 ψ= ( K h − 1) ⋅ ϕ + 1 Zależy od: • Wielkości współczynnika akumulacji φ • Nierównomierności rozbioru Kh Zredukowana moc układu przygotowania cwu Układy z pełną akumulacją • Układ przygotowania ciepłej wody użytkowej, w którym zastosowano pełną akumulację, jest to układ pozwalający zachować stałą dostawę ciepła niezależnie od wielkości aktualnego poboru ciepłej wody użytkowej. • Współczynnik akumulacji φ = 1 • Zaleta: wyrównanie poboru ciepła przez układ • Wada: duża objętość zasobników Obliczanie układu z pełną akumulacją • Ze względu na stałą dostawę ciepła, konieczne jest dokładne obliczenie systemu, aby bez względu na wielkość poboru zachowana została temperatura wody. • W tym celu należy przygotować całkowy wykres zużycia c.w.u. Wykres 1 %Qdt 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 9:00 10:00 11:00 Godzina 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 Schodkowy wykres rozbioru ciepłej wody użytkowej 8:00 Wykres 2 Całkowy wykres dostawy i rozbioru ciepła 110 100 90 80 %Qdtt 70 60 50 Cmax 40 30 Wykres rozbioru ciepła Wykres dostawy ciepła Styczna do wykresu rozbioru ciepła Cmax 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 czas [h] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Objętość użytkową zasobnika (podgrzewacza pojemnościowego) ustala się wg zależności: VU C max ⋅ Q dt = [m 3 ] ρ ⋅ cw ⋅ ∆ t w której: Cmax – największa różnica rzędnych miedzy wykresem rozbioru, a styczną do wykresu rozbioru (prostą pomocniczą), [%] Qdt – dobowe teoretyczne zapotrzebowanie na ciepło do przygotowania ciepłej wody, [kJ] ρ= 1000 kg/m3 – gęstość wody cw =4,19 kJ/kg·K- ciepło właściwe wody ∆t – obliczeniowa różnica temperatury w zasobniku [K], Qdt oblicza się wg wzoru: Qdt = Gd ⋅ (tcwu − twz ) ⋅ ρ ⋅ cw [kJ / doba] gdzie: Gd = n·qj [m3/doba] n- liczba mieszkańców qj =110-130 dm3/(osoba·doba) – wg PN-92/B-01706 dla budynków mieszkalnych tcwu = 60°C – obliczeniowa temperatura ciepłej wody twz = 10°C (5 °C) – obliczeniowa temperatura zimnej wody ∆t należy przyjmować następująco: – dla zasobników o stałej temperaturze magazynowanej wody: ∆t = (tcwu – twz) – dla zasobników o zmiennej temperaturze magazynowanej wody (podgrzewacze pojemnościowe – bojlery): ∆t = (tx – twz)= 30 ÷ 40 K Układy z niepełną akumulacją • Dużo częściej stosowane niż układy z pełną akumulacją, w znacznym stopniu wyrównują wahania rozbioru cwu • Współczynnik akumulacji 0<φ <1 • Zaleta: mniejsza objętość zasobników niż w układach z pełną akumulacją Układy z niepełną akumulacją • Pojemność zasobnika o danej akumulacji φ opracowana na podstawie badań przez Mańkowskiego: V z = 90 ⋅ ϕ obl ⋅ n ⋅ lg K h [dm ] 3 Φobl – założony współczynnik akumulacji, przyjmowany z przedziału 0,15 – 0,35 n- liczba mieszkańców Podział instalacji c.w.u. INSTALACJE RÓŻNICUJE TYP ODBIORCY CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ (mieszkania, hotele, przemysł, ...) DECENTRALNE przygotowanie cwu Przygotowanie cwu w układach z zasobnikami wody ciepłej Układy bezpośrednie CENTRALNE przygotowanie cwu Przygotowanie cwu w układach bez zasobników Układy pośrednie Różne nośniki energii cieplnej Podział instalacji c.w.u. Układy bezpośrednie Układy pośrednie Paliwo płynne (olej opałowy) Paliwo gazowe Paliwo stałe Energia elektryczna Ciepło odpadowe Energia słoneczna Energia słoneczna Pompy ciepła Układy bezpośrednie W układach bezpośrednich paliwo stałe, płynne, gazowe lub prąd elektryczny oddaje swoją energię cieplną z przestrzeni spalania przez ścianę zbiornika bezpośrednio ogrzewanej wodzie. – DAWNIEJ TYPOWE ROZWIĄZANIE to piece kąpielowe (na paliwo stałe lub olejowe), – OBECNIE SZEROKO STOSOWANE są podgrzewacze elektryczne lub gazowe (zazwyczaj w układach z indywidualnym przygotowaniem cwu). Układy pośrednie Ciepło paliwa, jak np. gaz lub olej opałowy, prąd elektryczny lub promieniowanie słoneczne itp. podgrzewa najpierw nośnik ciepła (czynnik grzejny), jak np. gorąca woda, lub czynnik zawarty w kolektorze słonecznym (glikol). Zgromadzone w tym nośniku ciepło jest oddawane w wymienniku ciepła wodzie ogrzewanej. Bezpośrednie i pośrednie ogrzewanie wody woda ciepła woda ciepła woda ciepła woda zimna woda ciepła woda zimna woda grzejna co zasilanie co powrót MOC PODGRZEWACZA PRZEPŁYWOWEGO W UKŁADZIE INDYWIDUALNYM Decentralne instalacje c.w.u. Ogólny schemat instalacji ŹRÓDŁO CIEPŁA PRZEWODY WODY CIEPŁEJ PUNKT CZERPALNY PRZEWODY WODY ZIMNEJ Moc podgrzewacza • W przypadku podgrzewaczy przepływowych ich moc powinna zapewnić możliwość natychmiastowego podgrzewu wody do wymaganej temperatury przy odpowiednim dla danego punktu czerpalnego przepływie wody – Dla podgrzewaczy jednopunktowych moc określić należy z zależności: dobrana Φ = c w ⋅ ρ ⋅ q n ⋅ (t cwu − t wz ) [ kW ] Moc podgrzewacza – Dla podgrzewaczy wielopunktowych – należy do powyższego wzoru podstawić qn dla punktu czerpalnego o największym wypływie jeśli są w jednym pomieszczeniu lub przeliczyć q przy możliwym jednoczesnym korzystaniu z kilku punktów czerpalnych, jeżeli urządzenie obsługuje punkty czerpalne w różnych pomieszczeniach (np kuchnia i łazienka) Temperatura cwu • Przy indywidualnych podgrzewaczach temperaturę cwu ustala się w zależności od przeznaczenia wody: – Mycie naczyń: 35°C - 54°C – średnio 48°C – Kąpiel: • Dorośli: 31°C - 46°C – średnio 41°C • Dzieci: 32°C - 41°C – średnio 37°C Temperatura wody zimnej twz • twz – temperatura wody zimnej – zleży od typu ujęcia wody – Ujęcia wody: • Podziemne 7 - 12°C • Powierzchniowe 3 - 23°C – Zmiana temperatury wody w czasie transportu: • Podziemne – ogrzanie o 1-2°C w ciągu całego roku • Powierzchniowe – ogrzanie zimą, ochłodzenie latem o 1-2°C Temperatura wody zimnej twz • twz – obliczeniowa temperatura wody zimnej wg PN-92/B-01706 – twz = 5°C jeżeli źródłem zasilania wodociągu w wodę są ujęcia wód powierzchniowych – twz = 10°C jeżeli źródłem zasilania wodociągu w wodę są ujęcia wód podziemnych CENTRALNE PRZYGOTOWANIE CWU System centralny • Dotyczy budynków mających możliwość dostarczenia energii cieplnej z sieci ciepłowniczej/ kotłowni; • Ciepła woda przygotowywana jest w jednym dla budynku (lub grupy budynków) węźle (kotłowni) dwufunkcyjnym zintegrowanym z systemem grzewczym; System centralny • instalacja cwu w tym systemie to system przewodów rozdzielczych i pionów cwu oraz cyrkulacyjnych • rozciągłość instalacji cwu od węzła wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset (dla węzłów grupowych) metrów System centralny • Po stronie instalacji cwu w układach centralnych wyróżnia się dwa podstawowe rozwiązania: 1. czyste układy przepływowe; 2. układy magazynujące podgrzaną wodę: • • układy z podgrzewaczem pojemnościowym; układy z podgrzewaczem przepływowym i zasobnikiem ciepłej wody. Układy z podgrzewaczem pojemnościowym Układy z podgrzewaczem pojemnościowym • Zalety: – Możliwość zmniejszenia zapotrzebowania szczytowego na cwu za pomocą zasobnika; – Możliwość dostarczenia znacznych ilości cwu w krótkim czasie; – Łatwość regulacji temperatury wody; • Wady: – Szybka korozja zbiorników i wężownic; – Odkładanie się kamienia kotłowego na zbiornikach i wężownicach Układy zasobnikowe • Zalety: – Obniżenie nierównomierności poboru wody grzejnej z sieci ciepłowniczej; – Niewielka wrażliwość na wahania rozbiorów; – Możliwość ładowania zasobnika w okresach poza szczytem poboru; Schemat węzła cwu i c.o. szeregowo – równoległego z zasobnikiem, pompą ładującą i cyrkulacyjną tcwu PC II° cwu Tz Z PŁ c.o. Tp I° cwu z wodociągu twz Wady stwierdzone podczas eksploatacji: • Bardzo częste przewymiarowanie układów skutkowało jedynie częściowym wykorzystaniem pojemności wyrównawczej zasobnika na początku eksploatacji Wady stwierdzone podczas eksploatacji: • Osadzanie kamienia wymiennikach ciepła, pompie – – – – kotłowego w przewodach i wzrost oporów hydraulicznych układu zmniejszenie wysokości podnoszenia pompy zmniejszenie strumienia ładowania wzrost oporów cieplnych wymiennika ciepła Wady stwierdzone podczas eksploatacji: SKUTEK: Rozregulowanie hydrauliczne i cieplne układu, w wyniku którego w okresie szczytu poboru przepływ ładujący zmniejszał się na tyle, że następowało całkowite rozładowanie zasobnika i do lokatorów płynęła woda o obniżonej temperaturze w wyniku zmieszania wody gorącej z wymiennika z zimną z zasobnika Wady stwierdzone podczas eksploatacji: • Możliwość rozwoju bakterii Legionellae – Obniżona temperatura wody w zasobniku i jej przetrzymywanie – Obecność osadów w zasobniku • Korozja zasobników po kilku, kilkunastu latach eksploatacji i konieczność ich wymiany PRZEPŁYWOWE UKŁADY PRZYGOTOWANIA CWU Węzły wymiennikowe bez zasobnika • Powody stosowania: – Dostęp do wymienników płytowych o małych gabarytach i dużych wydajnościach cieplnych – Dostęp do doskonalszej i tańszej automatyki • Najczęściej obecnie projektuje się i wykonuje przepływowe węzły cwu z priorytetem przygotowania ciepłej wody w układzie jednostopniowym Priorytet przygotowania cwu • Wielorodzinne budynki mieszkalne mają najczęściej znaczną bezwładność cieplną. • Niedomiar ciepła odczuwalny jest po stosunkowo długim czasie - zależnie od: – izolacyjności przegród – strumienia powietrza wentylacyjnego Priorytet przygotowania cwu •W okresie maksymalnego poboru, następuje zmniejszenie dopływu czynnika grzejnego na c.o. i skierowanie go do układu przygotowania c.w.u., zaś poza szczytem poboru sytuacja jest odwracalna. Zalety systemu przepływowego przygotowania cwu: • Ograniczenie strat ciepła w stosunku do układu zasobnikowego cwu • Zmniejszenie niebezpieczeństwa rozwoju bakterii w źródle wytwarzania cwu (woda podgrzewana jest na bieżąco) • Oszczędność miejsca w budynku Schemat jednostopniowego węzła c.o. i cwu z priorytetem przygotowania ciepłej wody tcwu PC cwu Tz c.o. Tp z wodociągu twz MATERIAŁY DO SAMODZIELNEGO OPRACOWANIA Wpływ temperatury cwu na korozję oraz wytrącanie się osadów i kamienia Instalacje c.w.u. zasilane są wodą wodociągową, od której wymaga się spełnienia norm sanitarnych. Uzdatnianie głownie prowadzone jest pod tym kątem, często jednak składniki zawarte w wodzie, chociaż są obojętne lub nawet korzystne z punktu widzenia zdrowotnego mogą nadawać wodzie silne własności korozyjne. Zimną wodę pitną do produkcji ciepłej wody użytkowej można podzielić wg twardości całkowitej i zawartości wolnego CO 2 (acidity) następująco: a) wg twardości całkowitej · bardzo miękka - twardość całkowita 0 - 0,9 mmol/l (0 – 5dH) · miękka - twardość całkowita 0,9 - 1,8 mmol/l (5 – 10dH) · twarda - twardość całkowita 1,8 - 3,6 mmol/l (10 – 20dH) · bardzo twarda - twardość całkowita ponad 3,6 mmol/l (ponad 20dH) b) wg zawartości wolnego dwutlenku węgla (CO2) · nie agresywna - zawartość CO2 wolnego poniżej 5 mg/l · mało agresywna - zawartość CO2 wolnego 5 - 10 mg/l · średnio agresywna - zawartość CO2 wolnego 10 - 20 mg/l · bardzo agresywna – zawartość CO2 wolnego ponad 20 mg/l Pierwszym czynnikiem, od którego zależna jest szybkość procesu korozji jest stosunek zawartych w wodzie składników ochronnych (jak kwaśne węglany, wodorotlenki, jony wapniowe) i korozyjnych (jak chlor, chlorki, azotany oraz tlen i dwutlenek węgla). Drugim czynnikiem jest temperatura wody, która wpływa na zmianę składu i struktury powstających produktów korozji cynku, a tym samym na ich własności ochronne. Podczas, gdy w wodzie zimnej produkty korozji tworzą szczelnie i dobrze przywierającą do podłoża warstwę ochronną, to w temp. 40 - 80 °C stają się ziarniste i luźno związane z metalem. Maksimum korozji cynku zachodzi przy temperaturze 65 °C - dla przykładu szybkość korozji w tym środowisku jest 10 razy wyższa niż w temperaturze 55 °C! Temperatura a korozja Zgodnie z Rozporządzeniem w sprawie warunków technicznych (…) temperatura cwu powinna wynosić od 55 – 60°C, z możliwością okresowego przegrzewu do min. 70°C (rozwój bakterii Legionella). Ze względu na ochronę rurociągów przed korozją i ich trwałość temperatura cwu powinna powinna zawierać się w granicach 45 - 50°C. Temperatura a korozja Temperatura wody [°C] Proces korozji Materiał instalacji 45 - 50 powolny miedź, stal ocynkowana 60 - 65 intensywny miedź, stal ocynkowana szybkie skorodowanie przewodów stal ocynkowana zwiększenie intensywności możliwe do przewidzenia miedź 70 i więcej Wytrącanie się osadów i kamienia z ciepłej wody Na szybkość powstawania osadów węglanowych ma wpływ wiele czynników. Do najważniejszych zaliczyć należy: • Temperatura wody. • Początkowe stężenie wodorowęglanów w wodzie. • Czas i sposób podgrzewania. Wysoka twardość wody oraz wysoka temperatura przyspieszają szybkość rozkładu wodorowęglanu wapnia, co może być powodem przyśpieszonego procesu wytrącania się osadów wapniowych. Wzrost temperatury z 45 °C do 60 °C powoduje czterokrotne zwiększenie szybkości rozkładu Ca(HCO3)2 - głównego składnika kamienia kotłowego. Dla użytkowników instalacji c.w.u. zasilanych w wodę o wysokiej twardości jest to sygnał o bezwzględnym obowiązku utrzymywania odpowiednich temperatur, w przeciwnym razie mogą ulec całkowitemu zarośnięciu nawet po okresie kilkuletniej eksploatacji. Wytrącanie się osadów i kamienia z ciepłej wody Twardość Czas do rozpoczęcia powstawania kamienia [godz] węglanowa 30°C 40°C 50°C 60°C wody [°n] 7,0 10,0 15,0 16,0 17,0 120 120 120 120 120 48 24 24 24 24 24 5 1 1 1 80°C Natychmiast Natychmiast Natychmiast Natychmiast Natychmiast Wpływ temperatury na rozwój flory bakteryjnej w wodzie i przewodach Legionella- bakteria pałeczkowata, która występuje: • w instalacjach wód ciepłych, • w głowicach do natrysków higienicznych, • w zbiornikach wody ciepłej, • w basenach termalnych kąpielowych, • w basenach kąpielowych rekreacyjnych • w instalacjach chłodniczych, • w instalacjach wód termalnych w uzdrowiskach • W wodach gruntowych. • Szczególne nagromadzenie tej bakterii występuje w wodnych strefach stagnacyjnych instalacji lub zbiorników. • Nie występują w słonych wodach morskich. Pierwsze zachorowanie wywołane tą bakterią stwierdzono w lipcu 1976r. w Filadelfii. Miał tam miejsce zjazd weteranów Legii Amerykańskiej, podczas którego wystąpiła nierozpoznawalna choroba o charakterze epidemiologicznym objawami podobnymi do grypy. Na skutek tej choroby 182 osoby były hospitalizowane, a kilkadziesiąt osób zmarło z objawami ciężkiego zapalenia płuc. Wypadek ten nazwano chorobą legionistów, a odkrytą bakterię od miejsca jej wystąpienia nazwano Legionella pneumophila i jest ona odpowiedzialna za 1 – 5% wszystkich przypadków zapalenia płuc u dorosłych Intensywność rozmnażania lub obumierania bakterii Legionella pneumophila w zależności od temperatury Rozwój bakterii Obumieranie/ pasteryzacja Przykładowy przebieg rozwoju/ obumierania bakterii zależny od temperatury Materiał instalacji a bakterie Legionella Sposoby dezynfekcji instalacji cwu • Dezynfekcja chemiczna: – – – – chlorem jonami miedzi i srebra jodem ozonem • Dezynfekcja za pomocą promieni ultrafioletowych UV • Dezynfekcja termiczna Dezynfekcja chemiczna polega dodaniu do wody odpowiedniej dawki chemicznego środka dezynfekującego. Powinien on dotrzeć do wszystkich punktów instalacji. Realizowane jest to przez krótkotrwałe otwarcie każdego punktu czerpalnego instalacji. Czas kontaktu powinien wynosić od 1 – 2 godzin. Metody chemiczne ze względu na konieczność monitorowania stężenia dodawanego środka chemicznego do wody oraz niekorzystnego wpływu stosowanych środków na właściwości wody i podwyższenie jej agresywności skłaniają do stosowania fizycznych metod dezynfekcji instalacji cwu. Dezynfekcja promieniami UV pozwala uniknąć wprowadzania do wody środków chemicznych, nie zmienia jej składu fizykochemicznego, smaku i zapachu. Nie grozi również przedawkowaniem środka dezynfekcyjnego. Działanie to polega na absorpcji promieni UV przez struktury genetyczne DNA bakterii, uniemożliwiając jego ponowne odtworzenie. Dzięki tej reakcji mikroorganizmy albo zostają zabite, albo też tracą możliwość rozmnażania się. Proces dezynfekcji przebiega w sposób ciągły. Woda dopływa do urządzenia króćcem dopływowym i po napromieniowaniu odpływa króćcem odpływowym. Kompaktowe urządzenie do dezynfekcji wody promieniami UV, o dużym stopniu skuteczności, składa się z komory napromieniowania oraz zamontowanego wewnątrz niej promiennika, który omywa woda poddawana dezynfekcji. Konstrukcja lampy zapewnia odpowiednią grubość warstwy cieczy poddawanej dezynfekcji. Dezynfekcja termiczna powinna obejmować cały układ instalacji wraz ze wszystkimi punktami poboru wody. Przy stosowaniu temperatury powyżej 70°C komórki bakterii Legionella są niszczone w czasie 5 minut. W podgrzewaczach cieplej wody należy także podnosić temperaturę powyżej 70°C. Każdy punkt poboru wody w instalacji powinien być dezynfekowany przy pełnym otwartym wylocie przez przynajmniej trzy minuty przy temperaturze powyżej 70°C. Do uzyskania dezynfekcji termicznej instalacji należy mierzyć czas i temperaturę u podstawy każdego pionu cyrkulacyjnego. W każdym punkcie poboru należy sprawdzić temperaturę wypływającej wody. Dezynfekcji termicznej instalacji cyrkulacyjnej musi być poddany cały system. Podczas podgrzewu pompa cyrkulacyjna ma być włączona, a zawory czerpalne zamknięte aż do uzyskania temperatury 70°C w punkcie zasilania podgrzewacza wodą. Następnie należy otwierać kolejne punkty czerpalne w celu przeprowadzenia ich dezynfekcji. W praktyce bardzo rzadko dotrzymywane są prawidłowe parametry przeprowadzenia metody termicznej. Przyczyn może być wiele: • brak wystarczającej temperatury do podgrzewu wody (wysokiego parametru) na przykład poza sezonem grzewczym • oszczędzanie środków finansowych (przegrzew systemu wiąże się z podwyższeniem kosztów podgrzewania wody) • niedostosowanie instalacji lub technologii obiegu c.w.u. do przeprowadzenia przegrzewu (stare skorodowane lub zarośnięte instalacje, z niestabilizowanego plastiku, automatyka, …) • nie wszystkie punkty czerpania są dostępne (np. w budynkach mieszkalnych) • zagrożenie poparzeniem dla odbiorców wody
