INSTALLATIE EN GEREEDSCHAP
Install Magazine 965 – november 2019
De juiste waterbehandeling voor uw CV-installatie
We weten ondertussen dat zelfs beperkte kalkafzettingen in een CV-installatie voor aanzienlijke rendementsverliezen zorgen. Corrosie daarentegen is minder bekend, maar minstens even onaangenaam als dure onderhoudsfactor. De nieuwste performante warmtewisselaars uit aluminium zijn wel eens reden tot zorgen voor de onderhoudsdienst.
De problematiek
Moderne ketels, warmtepompen, maar ook ventielen enzovoort zijn veel energie-efficiënter dan vroeger, deels door de veel kleinere doorlaatopeningen en waterkanalen. De uitwisseling van warmte vindt nu plaats op een erg kleine oppervlakte. De eisen aan de waterkwaliteit zijn bijgevolg veel hoger dan vroeger.
Natuurlijk moeten we kalkafzetting vermijden, want daardoor zakt het rendement drastisch, en stijgt het risico voor barsten door thermische spanningen. Maar ook corrosie en (overmatig) toevoegen van inhibitoren (chemicaliën) geven slibophopingen die werkingsstoornissen veroorzaken. Corrosie zal uiteindelijk tot perforaties leiden, met stilleggen van de CV-installatie voor herstelling tot gevolg.
Er is een verschil tussen ketelsteen (kalksteen) en corrosieslib, maar vaak heb je beide samen. Ketelsteen ontstaat uit de hardheid in het vulwater, in de vorm van kalkneerslag op de warmste onderdelen. Corrosieslib is het gevolg van oxidatieprocessen die, zoals we zullen uitleggen, worden veroorzaakt door drie componenten: zuurstof (O2), zuurtegraad (pH) en zoutgehalte (geleidbaarheid).
Kalkafzetting doet zich alleen voor in de ketel of op de warmtewisselaar. Als kalkschilfers afbreken en samen met corrosieslib rondcirculeren in de leidingen, radiatoren, regelventielen, etc. kan dat verstoppingen en storingen veroorzaken.
Ketelsteen en corrosie
Nationale en internationale richtlijnen geven aan dat vulwater een maximale hardheid mag hebben, afhankelijk van de grootte van de installatie en het vermogen. Het achterliggende idee is dat als je heel veel en hard water hebt, en maar een klein keteltje, je gegarandeerd problemen krijgt. Daarom zeggen de richtlijnen dat je de totale waterinhoud moet delen door het vermogen van je ketel (als dat er meerdere zijn, moet je de kleinste nemen), om tot de “specifieke waterinhoud” te komen. Hoe groter dat getal, hoe minder kalk je water nog mag bevatten. Te zacht water voor een verwarmingsinstallatie bestaat niet; hoe minder hardheid er in zit, hoe beter.
Behalve voor kalk bestaan er ook richtlijnen voor de parameters in water die de snelheid van corrosie bepalen. Met name voor warmtewisselaars en radiatoren uit aluminium is het van kapitaal belang om de pH in het circulatiewater onder de 8.5 te houden. Een te hoge pH bijsturen door dosering van chemicaliën, zal het zoutgehalte en dus de algemene corrosiesnelheid verhogen. Daarentegen produceert een demineralisatie met harsen of met omgekeerde osmose een CV-water met ideale pH.
Ontharding en demineralisatie
Met klassieke ontharders (toestellen met een harslading) haal je de kationen calcium en magnesium uit het water om die te vervangen door natrium, afkomstig van de zouttabletten (=NaCl) waarmee de harsen worden geregenereerd. Vermits elk Ca2+ of Mg2+ -ion vervangen wordt door twee Na+ -ionen, blijft de elektrische geleidbaarheid (=totale zoutgehalte) van het water voor en na de ingreep dezelfde.
Door demineralisatie (=ontzouten, ontzilten) worden alle opgeloste ionen uit het water gehaald, daardoor verlaagt niet alleen de hardheid maar het totale zoutgehalte (uitgedrukt in µS/cm of het elektrisch geleidend vermogen van het water, dus het omgekeerde van elektrische weerstand). Hoe minder opgeloste stoffen er nog in het water zitten, hoe slechter het nog elektrische stroom kan geleiden. Met andere woorden, hoe minder geleidend het water is, hoe minder makkelijk er corrosie kan optreden. Dat komt omdat corrosiereacties elektrochemisch zijn: hoe minder elektronen er kunnen stromen, hoe minder de reactie met zuurstof op gang kan komen.
Dat wil natuurlijk niet zeggen dat je geen aandacht meer moet besteden aan het vermijden van zuurstof in de CV-installatie (onder andere jaarlijkse controle op luchtdichtheid van expansievaten), maar in een installatie met goed gedemineraliseerd water (<100µS/cm) kan je tot 5x meer zuurstof tolereren (0.1mg/l in plaats van 0.02; aldus de Duitse VDI-2035 richtlijn van 2009) dan bij alleen onthard leidingwater. Meestal heeft dat laatst immers een zoutgehalte tussen 400 en 1000µS/cm. Je kan dus stellen dat CV-installaties waar zuurstof binnensijpelt, alle baat hebben bij gedemineraliseerd water.
Vul- en bijvulwater
Bij de vulling van kleine (huishoudelijke) CV-installaties is het makkelijkst een mobiel demineralisatie (zogenaamd mengbed, ‘mixed bed’) harspatroon te gebruiken. Wegens de beperkte capaciteit hiervan is het bij grote (collectieve) installaties interessanter om een mobiele omgekeerde osmose (‘reverse osmosis’, RO) te gebruiken (fig.1). Op de bijvulleiding bij grote installaties kan men best een vast mengbed-patroon installeren (fig.2).
Om in bestaande installaties de waterkwaliteit te verbeteren (=het zoutgehalte te doen dalen), dient een mobiel hittebestendig mengbedpatroon in bypass te worden geplaatst (fig.3), mogelijk zijn meerdere harspatronen nodig om de gewenste kwaliteit te bereiken. Deze patronen worden bij de fabrikant ingeruild voor een geregenereerd exemplaar, mits vergoeding voor de behandeling van de gebruikte harsen.
Alle voordelen van demineralisatie
Demineraliseren van vulwater beperkt niet alleen de zuurtegraad (pH-waarde), wat in de eerste plaats noodzakelijk is voor aluminium componenten. Ook kan meer zuurstof in het CV-water getolereerd worden. Bovendien worden de voor RVS schadelijke chlorides verwijderd alsook de voor lage-temperatuur-systemen potentieel schadelijke sulfaten: vooral voor koperen ketels bestaat hier anders het risico op microbieel geïnduceerde corrosie door sulfaat-reducerende bacteriën.
Besluiten
Gebaseerd op uitgebreid onderzoek, stelde de Duitse VDI (Verein Deutscher Ingenieure) in 2009 nieuwe richtlijnen (VDI-2035) op voor kwaliteit van CV-water. In het algemeen kan dit water best gedemineraliseerd zijn, en dit zeker in aanwezigheid van aluminium componenten, en zeker in grotere (collectieve) installaties. Samenvattend is omgekeerde osmose ideaal, omdat:
- een laag zoutgehalte zorgt voor een lage corrosiesnelheid
- de pH-waarde ideaal is ongeacht de gebruikte materialen
- het zuurstofgehalte hoger mag zijn zonder dat dit voor meer corrosie zorgt.
De DIN-EN-12828 norm wijst tevens op de plicht voor de gebruiker om jaarlijks de luchtdichtheid van de expansievaten te laten controleren.
Door: Erik De Winter (BWT Belgium)
Foto’s: BWT
