Prevencia tvorby vodného kameňa

image 82900 25 v2

Najčastejšie využívanou metódou na ochranu potrubia či vykurovacích špirál kotlov a iných zariadení je chemické zmäkčovanie vody. Existuje však aj tzv. zelená technológia na báze aktívnej zinkovej anódy. Ako to funguje? Voda nás sprevádza počas celého života a spravidla jej nevenujeme veľkú pozornosť. Je najdôležitejšou zlúčeninou na zemskom povrchu. Pokrýva 70 % jeho povrchu. Množstvo pitnej vody je v skutočnosti malé a predstavuje len 2,6 % z celkového množstva vody na našej planéte.

Z tohto množstva menej ako 0,01 % tvorí voda v jazerách, riekach a prameňoch. Väčšia časť pitnej vody sa nachádza v ľadovcoch a horských ľadových čiapkach. Otočením vodovodného kohútika očakávame také množstvo čistej vody, aké potrebujeme, a vôbec neuvažujeme, odkiaľ pochádza, čo obsahuje a ako dlho tieto zásoby vydržia. Spätným sledovaním jej toku zistíme, že pochádza z podzemných alebo povrchových zdrojov a je zmesou viacerých látok. V podstate ide o veľmi zriedené roztoky rozličných solí, stopových prvkov a plynov.

Podľa obsahu rozpustených solí (najpodstatnejšiu časť tvoria soli vápnika a horčíka) rozlišujeme päť stupňov tvrdosti vody, a to od veľmi mäkkej až po veľmi tvrdú vodu. Podľa obsahu aniónov rozlišujeme prechodnú tvrdosť, tzv. uhličitanovú, a trvalú tvrdosť vody (spôsobujú ju chloridy, sírany, dusičnany a kremičitany). Na tvorbu vodného kameňa vplýva rad faktorov, a to pH vody, tlak vody v systéme a teplota vody.

Prečo je vodný kameň problém?

Prechodnú, tzv. uhličitanovú, tvrdosť vody (tvorí ju hydrogénuhličitan vápenatý a horečnatý) môžeme odstrániť zohriatím vody, pričom vznikne uhličitan vápenatý, resp. horečnatý,

Ca(HCO3)2 ———> CaCO3 + H2O + CO2,

ktorý sa usadzuje ako tzv. vodný kameň na potrubí, koncových zariadeniach, ako sú ohrievacia špirála, výmenník tepla, varná kanvica, alebo v hrncoch. Usadený vodný kameň spôsobuje celý rad funkčných porúch a znižuje energetickú účinnosť daného zariadenia. Testy preukázali, že už 1,5 mm vrstva vodného kameňa znižuje účinnosť zariadenia, napr. kotla, o 11 %.

V prípade teplovodných systémov prináša hromadenie vodného kameňa rad negatívnych faktorov:

  • ovplyvňuje funkciu systémových komponentov, ako sú čerpadlá, ventily, dýzy a podobne; to má vplyv na údržbu a bezpečnosť celého systému;
  • znižuje rýchlosť prietoku vody cez potrubie, čo má za následok nevyhnutnosť jeho výmeny;
  • pôsobí ako izolácia – spomaľuje prenos tepla z vykurovacieho telesa do vody; to znižuje energetickú účinnosť ohrievača a ohrev vody trvá dlhšie;
  • v bojleroch sa usádza na dne nádrže, čo môže spôsobiť prehriatie súčiastok elektrického bojlera s jeho následným predčasným zlyhaním.

Tvorba vodného kameňa má však aj jednu výhodu – poskytuje zariadeniu určitý čas ochranu proti korózii.

Riešenie zabraňujúce tvorbe vodného kameňa

Na zabránenie tvorbe usadenín, tzv. vodného kameňa, sa používa viacero metód od chemickej úpravy (pridávaním rôznych chemických látok do vody) až po nechemické spôsoby, tzv. zelené technológie. Dôležité je vziať do úvahy tak náklady a časové straty jednotlivých systémov, ako aj potenciálne vedľajšie účinky.

Potrubie na pitnú vodu s usadeným vodným kameňom

Potrubie na pitnú vodu s usadeným vodným kameňom

Chemické zmäkčovače vody

Ide o jeden z najviac používaných postupov úpravy tvrdosti vody. Proces je známy ako iónová výmena. V zariadení, cez ktoré prechádza tvrdá voda, sa nachádza sodná soľ, ktorá reaguje s minerálmi spôsobujúcimi tvrdosť vody (uhličitan a hydrougénuhličitan vápenatý). Pri ich vzájomnom styku dochádza k tzv. iónovej výmene, a to k výmene nerozpustného iónu vápnika za rozpustný ión sodíka. V takto upravenej vode sa potom nachádza rozpustný uhličitan a hydrogénuhličitan sodný. Jednou z nevýhod zmäkčovača vody je, že systém sa musí v pravidelných intervaloch preplachovať (1× za týždeň), pravidelne sa musí dopĺňať sodná soľ. Takto upravenú vodu sa neodporúča piť.

Prierez zariadením s aktívnou zinkovou anódou

Prierez zariadením s aktívnou zinkovou anódou

Zelená technológia na úpravu vody

Inou alternatívou úpravy vody je technológia na báze aktívnej zinkovej anódy. Systém aktívnej anódy sa bežne používa na trupoch lodí a potrubiach, aby sa zabránilo ich korózii. Takéto anódy sú vyrobené z kovu s vyšším napäťovým potenciálom, ako má samotná konštrukcia. Táto aktívna anóda koroduje prednostne pred inými kovmi v systéme – z toho je odvodený názov „aktívna“. V domácich a priemyselných vodných systémoch sa používa zinková anóda. Aktívna zinková anóda uvoľňuje ióny zinku do vody, tie ovplyvňujú spôsob kryštalizácie uhličitanu vápenatého.

Zinok prednostne reaguje s oxidom uhličitým (voľne rozpustený vo vode) za vzniku uhličitanu zinočnatého, tzv. smitsonitu alebo kamalínu, ktorý nachádza hlavné využitie v lekárnictve a kozmetike. Aktívna zinková anóda tvorí potenciál približne –0,8 V, ktorý uprednostňuje tvorbu mäkkej, nelepivej aragonitovej štruktúry uhličitanu vápenatého pred tvorbou tvrdej lepivej formy, a to kalcitu. Aragonitová štruktúra uhličitanu vápenatého zostáva vo vode vo forme suspenzie a nelepí sa na vnútro vodovodného systému a ani na koncové zariadenia, ktorými sú práčka, umývačka riadu, kotol na prípravu teplej vody a pod.

Výhodou zariadenia s aktívnou zinkovou anódou je, že voda je pitná a po inštalácii zariadenia nie je potrebná žiadna ďalšia údržba, kým sa aktívna anóda nespotrebuje. Okrem toho, aktívna zinková anóda poskytuje ochranu proti korózii celému vodovodnému systému.

Text a foto | Ing. Ladislav Úradníček, CSc., konateľ spoločnosti Leader Technology

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov.