Najczęstsze problemy w uzdatnianiu wody chłodzącej

Co to jest czynnik chłodniczy?

Czynnikiem chłodniczym nazywamy czynnik termodynamiczny (związek chemiczny lub mieszaninę), którego zadaniem jest odprowadzenie nadmiaru ciepła z obiegu chłodniczego. Czynnik chłodniczy pobiera ciepło w procesie odparowania w niskiej temperaturze i przy niskim ciśnieniu, oddając je poprzez skraplanie przy wyższej temperaturze i wyższym ciśnieniu. Jednym z najczęściej wykorzystywanych czynników chłodniczych jest woda.

Co to jest obieg chłodniczy?

Obieg chłodniczy to zespół połączonych ze sobą urządzeń, w których krąży czynnik chłodniczy. Jego zadaniem jest obniżenie temperatury określonego środowiska, materiału lub medium. W skład obiegu mogą wchodzić między innymi rury dystrybucyjne, pompy obiegowe, chłodnice, wymienniki ciepła i chłodnice powietrzne. W zależności od sposobu odprowadzania ciepła, obiegi chłodnicze można podzielić na zamknięte, przepływowe, półzamknięte z odprowadzeniem ciepła przez wymiennik lub wymianę czynnika chłodniczego oraz obiegi chłodnicze z chłodnicami powietrznymi. 

Rodzaje obiegów chłodniczych

Przepływowy obieg chłodniczy

W przepływowym obiegu chłodniczym woda pobierana jest z zewnętrznego źródła, najczęściej z rzeki lub stawu, gdzie wraca po oczyszczeniu. Wadą tego rozwiązania jest zależność od warunków zewnętrznych – nieregularny przepływ może okazać się niewystarczający w okresach suszy.

Obieg chłodniczy z odprowadzeniem ciepła za pomocą wymiennika lub poprzez wymianę czynnika chłodzącego

Zasada działania tego typu obiegu opiera się spuszczaniu części wody krążącej w systemie i zastępowaniu jej wodą uzupełniającą o niskiej temperaturze. Gdy jakość wody jest wystarczająca, do tego celu można wykorzystać wodę surową, zazwyczaj jednak konieczne jest jej przefiltrowanie lub uzdatnienie. Ciepło może być usuwane z obiegu za pomocą wymiennika ciepła, tak aby woda o różnej temperaturze nie mieszała się – mamy wtedy do czynienia z obiegiem zamkniętym, którego zaletą są minimalne straty wody. Otwarty obieg chłodzenia opiera się z kolei na odparowaniu cieczy chłodzącej.

Obieg wyposażony w chłodnice powietrzne

Najczęściej spotykanymi chłodnicami powietrznymi są wieże chłodnicze, zapewniające efekt chłodzenia poprzez parowanie wody. Dzięki obrotowemu wentylatorowi znajdującemu się w górnej części wieży, powietrze porusza się w górę. Wymiana ciepła między gorącą wodą i powietrzem chłodniczym następuje na poziomie materiałów wypełniających. Ogrzane powietrze usuwane jest na zewnątrz, a schłodzona woda wpada do zbiornika. Wadą tego rozwiązania jest adsorpcja zanieczyszczeń z otaczającego powietrza, która może prowadzić do powstawania warstwy biofilmu, osadów i korozji w całym układzie chłodzenia.

Najczęstsze problemy związane z wodą chłodzącą

Osady z kamienia

Mogłoby się wydawać, że w przypadku wody chłodzącej nie trzeba martwić się zawartymi w niej substancjami i zanieczyszczeniem mikrobiologicznym. Nie jest to jednak prawdą, ponieważ woda o zbyt dużej zawartości składników mineralnych może mieć katastrofalny wpływ na pracę urządzeń chłodniczych. Węglany, siarczany, chlorki i inne rozpuszczone sole powodują powstawanie osadów, które mogą znacząco obniżyć wydajność urządzeń chłodzących, zatkać filtry a także zmniejszyć  wydajność wymiany ciepła. Dane mówią same za siebie – warstwa kamienia o grubości zaledwie 1 mm może powodować spadek wydajności wymiany ciepła nawet o 50%!

Korozja

Kolejnym problemem związanym z niewystarczającą jakością wody chłodzącej jest korozja urządzeń. Oprócz bezpośrednich uszkodzeń spowodowanych korozją części, niebezpieczeństwo stanowią osady produktów korozji, które podobnie jak osady wapienne izolują powierzchnię. Poza zmniejszeniem efektywności wymiany ciepła, warstwy te wspomagają tworzenie się biofilmów, które zanieczyszczają wodę i przyczyniają się do korozji rur. Co gorsza, tworząc idealne warunki dla rozwoju bakterii, biofilmy mogą stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia. Szczególnie niebezpieczne są powszechnie spotykane w wodzie chłodzącej bakterie Legionella.

Uzdatnianie wody

Uzdatnianie wody chemikaliami

Chemiczne uzdatnianie wody chłodzącej polega na dozowaniu chemikaliów o określonym działaniu. Należą do nich między innymi inhibitory korozji, produkty do usuwania kamienia, środki czyszczące, produkty do konserwacji urządzeń, produkty zawierające biocydy, a także dyspergatory. Największym wyzwaniem przy wykorzystywaniu chemikaliów jest konieczność posiadania wykwalifikowanej kadry, a także kontrola i analiza uzdatnionej wody przez laboratorium chemiczne.

Zapobieganie korozji

Aby zapobiec korozji sprzętu, do wody dodaje się tak zwane inhibitory korozji.  Są to związki chemiczne, które po dodaniu do cieczy hamują korozję materiału. Działanie inhibitorów korozji prowadzi do powstania warstwy o charakterze ochronnym, która w znacznym stopniu ogranicza proces niszczenia instalacji. Aby ochrona materiału była skuteczna, inhibitory korozji muszą być cały czas obecne w wodzie. Dzięki ich obecności utrzymywany jest też odpowiedni poziom pH w instalacji, gdyż w zbyt kwasowym lub zbyt zasadowym odczynie korozja rozwija się szybciej. Kiedyś jako inhibitory korozji stosowane były głównie chromiany i związki cynku, często łączone z polifosforanami. Obecnie na rynku dominują organiczne inhibitory korozji.

Zapobieganie tworzeniu się osadów

Stabilizatory twardości i antyskalanty

W celu ograniczenia tworzenia się osadów, do wody chłodzącej dodaje się również tzw. stabilizatory twardości i antyskalanty.  Są to substancje zapobiegające wytrącaniu się trudno rozpuszczalnych soli, zwłaszcza węglanu wapnia (CaCO₃), chroniąc tym samym armaturę przed narastaniem kamienia.

Środki dyspergujące

Aby ograniczyć powstawanie osadów, do wody dodaje się też środki dyspergujące, które przeciwdziałają wzrostowi i osadzaniu się obecnych w wodzie cząstek stałych. Nierozpuszczone cząstki zyskują dodatni ładunek elektryczny, w wyniku czego zaczynają się odpychać. Dzięki temu nie zachodzi zjawisko flokulacji i osady nie osadzają się w obwodzie chłodzącym.

Dezynfekcja

Dezynfekcja jest końcowym procesem w technologii uzdatniania wody. Ma za zadanie zniszczyć organizmy żywe budujące biofilm, a także zabezpieczyć układ przed wtórnym zanieczyszczeniem. Jednym ze sposobów dezynfekcji jest zastosowanie biocydów, które przeciwdziałają rozwojowi mikroorganizmów poprzez działanie biologiczne lub chemiczne. Unieszkodliwiając bakterie, grzyby i glony, skutecznie likwidują osiadającą na urządzeniach warstwę szlamu. Kolejnym metodą dezynfekcji jest dezynfekcja ozonem. Ozon skutecznie usuwa bakterie, wirusy i inne mikroorganizmy, a także pestycydy, hormony, pozostałości z produkcji leków oraz ChZT. Bardzo skuteczne działanie dezynfekujące wykazuje też dwutlenek chloru. W porównaniu do chloru, wykazuje dłuższy okres trwania w wodzie, a podczas dezynfekcji nie powstają szkodliwe produkty uboczne takie jak THM. Dezynfekcja wody dwutlenkiem chloru poprawia właściwości organoleptyczne wody, a także przejawia niski poziom korozyjności w porównaniu z chlorem, co jest kluczowe w przypadku wody chłodzącej. W porównaniu z chlorem, dwutlenek chloru lepiej rozpuszcza się w zimnej wodzie, ma większą zdolność odkażania i jest skuteczny nawet przy wyższym pH.

Elektrolityczne uzdatnianie wody

Rozwiązaniem opisanych wyżej problemów związanych z niską jakością wody chłodzącej jest elektrolityczna stacja uzdatniania wody KEUV-CV firmy EuroClean. Urządzenie doprowadza wodę do równowagi węglanowej i zapobiega korozji, nie dopuszczając przy tym do tworzenia się osadów kamienia i powstawania warstwy biofilmu. Sekretem stacji uzdatniania wody KEUV-CV, który pozwala na rezygnajcję z chemikaliów, jest wykorzystanie procesu elektrolizy. Proces ten polega na wymuszaniu wędrówki jonów do zanurzonych w substancji elektrod (katody i anody) przez przepływ prądu stałego. Pojęcie elektrolizy może być nam znane między innymi z branży metalurgicznej – typowym zastosowaniem tej technologii jest galwanizacja, którą stosuje się przy formowaniu cienkich powłok metalowych. Proces elektrolizy może być też skutecznie wykorzystywany do usuwania niepożądanych substancji z wody.

Jak działa Urządzenie do uzdatniania wody chłodzącej KEUV-CV

Kluczowym elementem urządzenia do uzdatniania wody chłodzącej KEUV-CV jest zintegrowany z filtrem ciśnieniowym elektrolizer. Na katodzie następuje kontrolowane wytrącanie się kamienia kotłowego, a na anodzie zachodzą kontrolowane procesy utleniania. Utlenione formy tworzą osad, który odfiltrowywany jest przez regularnie przepłukiwany filtr piaskowy. Po przepłukaniu zanieczyszczenia trafiają do kanalizacji. Zaletą tej metody jest również to, że osady żelaza absorbują inne zanieczyszczenia zawarte w wodzie. Urządzenie do uzdatniania wody KEUV -CV montowane jest najczęściej na obejściu pompy, czyli tak zwanym by-passie. Zwykle oczyszcza się od 5 do 10% całkowitego przepływu krążącej wody chłodzącej. Urządzenie działa w sposób automatyczny i nie wymaga obecności operatora. 

Najczęstsze problemy w uzdatnianiu wody chłodzącej – wnioski

Podczas eksploatacji instalacji chłodniczych, nieodpowiednia jakość wody chłodzącej może spowodować szereg problemów. Nie należy zapominać, że niektóre z nich mogą doprowadzić do utraty funkcjonalności całego systemu chłodzenia i narazić przedsiębiorstwa na ogromne straty finansowe. Aby wyeliminować takie zagrożenia jak osadzanie się kamienia, korozję i powstawanie warstwy biofilmu na urządzeniach i instalacji, koniecznie jest uzdatnianie wody chłodniczej oraz stały nadzór nad jej jakością. Tradycyjne metody uzdatniania wody chłodzącej obejmują dozowanie środków chemicznych, takich jak inhibitory korozji, dyspergatory czy środki dezynfekujące. Alternatywą dla chemikaliów, których stosowanie wymaga wykwalifikowanej kadry oraz regularnych laboratoryjnych kontroli wody, są stacje uzdatniania wody. Urządzenie do uzdatniania wody chłodzącej KEUV-CV firmy EuroClean to przyjazne dla środowiska rozwiązanie, które przy minimalnym zużyciu energii usuwa wszelkie zanieczyszczenia z wody chłodzącej w sposób ciągły. Doprowadza wodę do równowagi wapniowo-węglanowej, zapobiega powstawaniu biofilmu oraz skutecznie dezynfekuje wodę.