VERWARMING
Install Magazine 958 – maart 2019
Corrosie in gesloten verwarmingssystemen
Het corrosieproces voorgesteld als een stroomkring.
De Permafull PTAB-20 zorgt voor een veilige bijvulling van het CV-circuit met behandeld water.
De Permafull-oplossingen voldoen bovendien aan de normen voor de bescherming van de drinkwaterinstallatie.
De systemen werken met herbruikbare harsen, wat goed is voor het milieu.
Een controle van de kwaliteit van het verwarmingswater garandeert een zorgeloze werking van de installatie.
De PermaInliner reinigt de installatie zonder dat die moet worden stilgelegd.
De PermaInliner zorgt voor een reiniging, demineralisering en pH-controle van het systeemwater.
De behandeling met de PermaInliner verloopt volautomatisch.
Elke vakman weet dat de kwaliteit van het verwarmingswater steeds belangrijker wordt voor een langdurige goede werking van een moderne verwarmingsinstallatie. Dat blijkt niet alleen uit de dagelijkse ervaring, maar ook uit het groeiende aantal voorschriften en aanbevelingen. We geven daarom nogmaals, op basis van een eenvoudig model, de invloed van de parameters pH-waarde, elektrische geleidbaarheid en zuurstofconcentratie op de corrosieprocessen.
Beginnen we bij het begin: een zo laag mogelijke corrosiesnelheid van de metalen componenten wordt in principe pas dan bereikt, als het systeemwater de juiste pH heeft en tegelijk een zo laag mogelijke geleidbaarheid (50 tot 100 μS/cm). We gaan daarbij uit van een gesloten installatie, waarbij er geen noemenswaardige hoeveelheid zuurstof kan binnenraken. Die toestand moet men in de praktijk nastreven. Daarvoor is een goed werkend drukbehoud noodzakelijk.
In figuur 1 wordt het proces voorgesteld als de twee polen van een (corrosie)stroombron, een gloeilamp die de intensiteit van de corrosie weergeeft, een schakelaar en twee elektrische weerstanden (R).
De verschillende componenten van dit schakelschema kunnen we als volgt verklaren: is de schakelaar geopend, dan is er geen stroom en dus ook geen corrosie. Deze toestand komt overeen met een gesloten installatie zonder zuurstoftoevoer en met een pH tussen 8,2 en 9.
Bij corrosieproblemen in de praktijk (een gesloten schakelaar) is de zuurstoftoevoer de primaire factor, in meer of mindere mate ondersteund door slechte pH-waarden, vooral bij aluminiumlegeringen. Een eigen evaluatie van 700 wateranalyses kwam uit op pH-waarden van 4,7 tot 10,8. De oorzaak voor zeer lage pH-waarden zijn meestal restanten van antivriesmiddelen die een chemisch afbraakproces ondergaan hebben. Hoge pH-waarden worden bereikt door de zelfalkalisering van onthard vulwater en/of te hoog gedoseerde alkaliseringsmiddelen.
De mogelijke corrosiesnelheid (in het schema weergegeven door de helderheid van de lamp) wordt nog in belangrijke mate beïnvloed door de twee weerstanden R H2O en R D. De weerstand R H2O slaat op het systeemwater en is een functie van de geleidbaarheid. Zoutarm water vertraagt de corrosiesnelheid dus enorm.
Vormt er zich op de metalen onderdelen een beschermlaag, dan ontstaat er een bijkomende weerstand R D. Of zo een beschermlaag zich vormt, hangt in voornamelijk af van de pH-waarde. Daarom wordt een pH tussen 8,2 en 10 aanbevolen (bij aluminiumlegeringen echter maar tot 9!), als best mogelijke compromis in functie van de verschillende metalen in een installatie. Ook als men een corrosie-inhibitor toevoegt, vormt er zich een deklaag, wat deze weerstand nog vergroot.
Het feit dat beide weerstanden R H2O en R D in serie geschakeld staan, maakt duidelijk dat de weerstand van de beschermlaag R D aan belang verliest, naarmate de weerstand van het water hoger is. Daarom kan men bij zoutarm systeemwater eventuele schommelingen in de pH-water beter opvangen, zodat er meestal geen corrosie-inhibitoren nodig zijn.
Behandeling van het vulwater
In principe kan men verwarmingsinstallaties vullen met drinkwater, mits ze voldoende gespoeld werden. Dit is echter alleen mogelijk als de kwaliteit van het drinkwater overeenkomt met de vereisten van de ketelfabrikant voor het vulwater. Als dat niet het geval is, is een behandeling noodzakelijk.
Om de optimale waarden te bereiken, is een inline-ontzouting sterk aan te raden. Bij deze methode wordt het water in de circulatie automatisch ontzout, gefilterd en op de juiste pH gebracht, zonder dat de installatie moet worden stilgelegd. Zo spaart men niet alleen tijd en moeite bij grote installaties. Deze methode is ook milieuvriendelijk omdat de harsen van de ontzoutingspatronen ecologisch geregenereerd kunnen worden.
Wat te doen bij oude installaties?
Bij een goed werkende installatie treden er nauwelijks wijzigingen op in de waterinhoud. Hooguit zijn er kleine bijvullingen nodig, als gevolg van bijvoorbeeld het vervangen van een klep. In die gevallen gelden dezelfde kwaliteitseisen aan het vulwater, zolang er weinig water uit de installatie verdwijnt.
De toestand is anders als er een groot waterverlies is, bijvoorbeeld door lekken. Hier kunnen andere eisen aan het vulwater gesteld worden. We denken hier bijvoorbeeld aan de vervanging van belangrijke onderdelen, zoals ketelvervanging, overschakeling op vloerverwarming of de plaatsing van een buffervat. Dan moet men parameters als pH-waarde, hardheid, elektrische geleidbaarheid en troebelheid van het systeemwater nagaan. In functie daarvan moet ook de kwaliteit van het bijvulwater worden bepaald.
Omdat er op de markt nog onzekerheid heerst over dit thema, is er een Duits document VDI 2035-1 met aanwijzingen over de behandeling van water in bestaande installaties. Dit geeft ook informatie over gebreken in de waterkwaliteit, met oorzaken en remedies. Er worden tevens procedures beschreven voor staalname en meting van de relevante parameters zoals pH-waarden, het totaal van de aardalkaliën en de elektrische geleidbaarheid.
Koelwater en ijswatercircuits
Het document VDI 2035 slaat alleen op kringen met hoge temperaturen (tot 100°C). In koeling gaat het echter om temperaturen van 25 tot 40°C voor koelwater en van minder dan 25°C voor ijswater. Alleen daarom al gelden er voor deze toepassingen minder strenge richtwaarden voor waterhardheid dan in de verwarming. Anderzijds mag men zich hier meer aan microbiologische problemen verwachten. De invloed van corrosieparameters pH-waarde en elektrische geleidbaarheid is vergelijkbaar met die in verwarming.
Documentatie
Bij een nieuwe installatie is het aangeraden om alle stappen van het ontwerp over de dimensionering en oplevering tot en met het onderhoud, te documenteren. Bij elke wijziging aan de installatie (vervanging van onderdelen, waterbehandeling, navulling, uitbreiding...) moet men ook nagaan of de nieuwe onderdelen wel compatibel zijn met de kwaliteit van het systeemwater.
Als de gebruiker bij een eventueel schadegeval deze documenten niet beschikbaar heeft, kan dat tot problemen leiden in verband met de productaansprakelijkheid en de dekking van de verzekering. Zonder de documentatie bestaat immers het vermoeden dat het schadegeval te wijten zou kunnen zijn aan een verkeerde waterbehandeling.
Gebruik van chemische producten
Over de producten die een volledige bescherming beloven, wordt nog stevig gedebatteerd. Het gaat daarbij om chemische additieven voor corrosiebescherming en stabilisering van de hardheid. Deze hebben voor- en nadelen.
Beginnen we met de voordelen: het gebruik lijkt eenvoudig, want er is zelfs geen waterbehandeling nodig. De pH-waarde wordt effectief gestabiliseerd en op de metalen zet zich een beschermlaag af tegen de inwerking van corrosie, of de aantasting van het metaal (bij koper bijvoorbeeld). Bovendien worden zwevende deeltjes zoals magnetiet in een fijne dispersie gehouden.
Deze voordelen worden echter verkregen als men het principe van zo weinig mogelijk chemie te gebruiken, opzij schuift. Deze optie is dus alleen toe te passen in uitzonderlijke gevallen. Het kan bijvoorbeeld gaan om zuurstofdiffusie in een vloerverwarmingsinstallatie met oudere, niet-zuurstofdichte buizen, of een open expansievat helemaal bovenaan.
In de praktijk moet men echter de moeite nemen om de concentratie van de additieven te controleren, en indien nodig, bij te stellen. Bij onvoldoende concentratie laat de bescherming te wensen over, en is er een grotere kans op lokale corrosie die tot lekken kan leiden. Is het product biologisch afbreekbaar, kan het een voedingsbodem worden voor micro-organismen. Zo kan een biofilm ontstaan die ook de warmte-overdracht nadelig beïnvloedt. We merken ook op dat de bewezen vorming van een beschermlaag alleen optreedt op een nagenoeg zuiver metaaloppervlak. Dat wil zeggen dat men installaties best reinigt (eventueel met bijtende producten) vooraleer men deze middelen toepast. In die gevallen moet natuurlijk ook eerst het reinigingsproduct volledig verwijderd worden, wat niet evident is in complexe installaties, vooral bij collectieve woningen.
Brede waaier van oplossingen van Valeco
Waterbehandelingspecialist Valeco heeft een brede waaier aan oplossingen voor de bewaking en het in stand houden van een passende waterkwaliteit in de installatie. Een eerste stap is om te bepalen hoe het met het water gesteld is. Dat kan met de SD-serie testkit. Wie een permanente bewaking van de geleidbaarheid wil, kan een Perma Sensor monteren. Dat toestel meet de geleidbaarheid, een rood of groen lichtsignaal geeft aan of het water zich nog binnen veilige grenzen bevindt. De Perma Mat analyseert niet alleen de waterkwaliteit, maar stuurt ook een verzachter aan. Het toestel laat tevens weten wanneer de verwerkingscapaciteit van de verzachter zijn grens bereikt heeft.
De Perma Soft-reeks verzachters halen schadelijke mineralen uit het verwarmingswater en verhogen de pH-waarde. De standaardversies leveren water met een pH tussen 8,2 en 10. Voor ketels met een aluminium ketellichaam kan dat te hoog zijn. In die gevallen kiest men dan best de ALU-versie, die de pH tussen 8,2 en 8,5 houdt. Bijzonder handig is ook de Perma Full reeks, die de functies van automatische bijvulling en waterbehandeling combineert. Zo is men er zeker van dat er altijd wordt bijgevuld met water aan de juiste kwaliteit.
Bron: Valeco
Foto’s: Valeco
