Koud watersystemen

Waterbehandeling in koud watersystemen en laag-temperatuur verwarmingssytemen – kunststof leidingsystemen.

Bij de toepassing van warmtepompsystemen worden, afhankelijk van de temperatuur van het voorhanden bronwater, over het algemeen watertemperaturen van ca. 10 graden C tot 25 graden C toegepast. Vanwege de lage temperaturen wordt het water vaak getransporteerd door kunststof leidingwerk. In de technische ruimte staan de circulatiepompen van RVS en gietstaal opgesteld en de warmtewisselaar(s), meestal RVS platenwisselaars, die de warmte/koude uitwisselen met bronwater. Verdeelstukken zijn meestal van staal met koperen/messing appendages. Het kunststof distributienet voert het water naar de aangesloten woningen waarin individuele warmtepompinstallaties zijn geplaatst. De waterinvoer vanuit het distributienet naar de warmtepompen wordt veelal geregeld met een solenoïd klep via een klein zeeffilter en daarna wordt het via een vacuüm gesoldeerde warmtewisselaar naar de retour gevoerd. Het betreft kostbare infrastructuur, welke meestal wordt afgeschreven over 30 of 50 jaar.

 

Grootte van de installatie

Er wordt onderscheid gemaakt tussen kleine systemen met een geringe waterinhoud tot ca. 5000 liter en grotere systemen. Bij systemen met een grote waterinhoud zijn de totaalvolumes van bijv. kalk en vrije zuurstof veel groter en kunnen daardoor lokaal flinke schade veroorzaken.
Een huisinstallatie met een inhoud van ca. 100 ltr dat wordt afgevuld met drinkwater 10 dH bevat ca. 15 gram afzettende kalk en 1 g vrije zuurstof. Bij een systeem van 100.000 ltr. Wordt al gevuld met 15 kg afzettende kalk en 1 kg zuurstof!

 

Richtlijnen KEMA waterkwaliteit

Voor dit soort gesloten circulerende systemen wordt, volgens de richtlijnen voor stadsverwarmingssystemen van de KEMA, gedemineraliseerd water als vul- en suppletiewater toegepast. Het water wordt geconditioneerd op een pH-waarde van 9,0 tot 10. Deze richtlijn geeft tevens aan dat het systeemwater moet worden ontgast.
De ideale pH voor een stalen, koperen, messing CV-systeem (warm water 40 gr. C – 120 gr. C) ligt tusen de 9,5 en 10,0.
In dat pH-gebied is staal, r.v.s. en ook koper in staat een goede passieve laag op te bouwen, hetgeen tot gevolg heeft dat de corrosiesnelheid van beide materialen zo laag mogelijk wordt. Bij iedere pH-eenheid verlaging neemt de corrosiesnelheid op staal, afhankelijk van de resterende waterkwaliteit, toe met een factor 10 tot 50. Bij koudwatersystemen (5-40 gr. C) wordt met hetzelfde doel een pH-waarde van pH 9,0 tot pH9,5 gehandhaafd.

 

Over PE of HPDE leidingwerk

Water nemt bij 20 gr. C ca. 10 mg/ltr. Zuurstof op. Bij 105 gr. C is water volledig ontgast.
Kunststof leidingwerk is zuurstof diffuus (zuurstofdoorlatend). In die zijn koud water distributienetten uitgevoerd met kunststof leidingwerk dus niet helemaal ‘gesloten’.
Opgemerkt dient te worden dat tegenwoordig bij gebruik van kunststof leidingen met een PEX (crosslinked Polyethyleen) tussenlaag (Barrier) de diffusie wordt teruggebracht to <1 mg O2/l water/dag bij 40 gr. C volgens DIN 4726.
Dit geldt voor de gebruikte leidingen. Maar het systeem bestaat uit meer dan leidingen: B.v. ontluchters zijn vaak een grote bron voor zuurstofopname in het systeemwater. Ook allerlei appendages en koppelingen kunnen bijdragen aan zuurstofopname in het watersysteem.
Bij opwarming zal een weinig van de vrije zuurstof uit het water ontwijken en bij afkoeling weer wat opnemen. Omdat er relatief kleine oppervlakken aan staal, koper en messing in het systeem aanwezig zijn is de corrosiesnelheid op deze materialen in dit soort systemen zeer hoog. De vrije zuurstof in het totale volume aan water reageert niet met het kunststof (kunststof ‘roest’ niet!), maar wel met de stalen, koperen en messing onderdelen, die zich als een soort anode gaan gedragen. Dit geldt overigens niet voor RVS onderdelen.
Kunststof is bovendien een “poreus” materiaal en heeft een “ruw” oppervlak, in die zin, dat bacteriën zich daar gemakkelijk kunnen hechten. In kunststof zitten o.a. weekmakers die langzaam en in eer geringe hoeveelheden uit het materiaal ontwijken. Deze weekmakers bestaan o.a. koolstofverbindingen die voor sommige bacteriën een uitstekende voedingsstof zijn.

 

Vullen met gedemineraliseerd water?

Een van de belangrijkste oorzaken van storingen en inwendige schade op wat langere termijn aan warm-en koud water distributienetten is vervuiling.
Het ontstaan van vervuiling in gesloten circulerende waterige systemen heeft verschillende oorzaken. De meest voorkomende zijn o.a.:

  • Door hardheid bevatten water, d.w.z. slibvorming door uitval van opgeloste hardheidszouten, die ontstaan bij lichte opwarming. Ook in koud water systemen die worden gevuld met hard leidingwater ontstaat slib van calcium en magnesium.
  • Door te lage pH-waarde, dat bevordert de aanmaak van corrosieproducten (vooral magnetiet – Fe3O4) in het systeem. Magnetiet is de eerste oxidevorm van ijzer en staal. Het heeft vijf maal het volume van het oorspronkelijk materiaal en veroorzaakt slibvorming en afzettingen. Het magnetiet is een scherp kristal en maakt het circulerende water abbrasief (slijpend) en veroorzaakt schade aan waaiers, seals van pompen en zachte materialen, zoals bijv. messing, koper en aluminium (erosie-corrosie). Ook stalen bochten waar hoge stroomsnelheden zijn, slijten op den duur uit. Magnetiet is sterk magnetisch en hecht zich in de omgeving van magnetische velden, zoals motorgedreven menkleppen, bij motoren van circulatiepompen en magneekleppen.
  • Door een hoge elektrische geleidbaarheid van het water. Opgeloste zouten (bijv. chloride, sulfaat, nitraat, calcium en magnesium), verhogen de elektrische geleidbaarheid van het water. Deze geleidbaarheid veroorzaakt vervolgens corrosiepotentialen tussen water, als medium, in contact met staal, koper, messing en RVS, waardoor het inwendige corrosieproces wordt bevorderd en de corrosiesnelheid op genoemde materialen wordt verhoogd.
  • Door nieuwbouwvervuiling bij recent in bedrijf genomen systemen komt regelmatig de z.g. MIC (Microbiological Induced Corrosion) voor. Deze wordt veroorzaakt tijdens de aanleg door ingelopen zand, grond-en regenwater. Grondwater is vaak nitraat- en sulfaathoudend en bevat bacteriën.
  • Door microbiologische activiteit. Deze ontstaat o.a. in-en onder vervuiling, zoals slib van corrosieproducten en neergeslagen hardheidszouten van in water opgeloste zouten. (bijv. chloride, sulfaat, nitraat, calcium en magnesium). Bacteriën zetten o.a. ijzer, sulfaat en nitraat o.a. om naar resp. Ijzersulfide en nitriet. Zwavelzuur en salpeterzuur worden bij deze processen als bijproduct aangemaakt. Veelal gaat dit gepaard met zeer volumineuze slibvorming of verslijming. Het systeemwater verzuurt en de pH-waarde daalt onder de pH 6,5 en wordt zeer agressief op metalen. Eiwitten worden omgezet naar ammonia en ammoniak.

Bovenstaande in aanmerking genomen, zijn de voordelen van gedemineraliseerd water als volgt:

  • Het bevat geen hardheid
  • Het bevat geen ongewenste zouten zoals nitraat en sulfaat en chloride
  • Het heeft geen elektrische geleidbaarheid
  • Het is bacterie arm
  • Laag chemicaliënverbruik

Dus

  • Het is schoon, puur water, optimale thermische eigenschappen.
  • Het kan geen slib en afzettingen vormen
  • Het bevat geen voedingsstoffen voor bacteriën
  • Het is isolerend i.p.v. geleidend en veroorzaakt mits goed geconditioneerd, een lage corrosiesnelheid op staal, koper, messing en RVS.

 

Nadeel

Door het in het demiwater gediffundeerde CO2 (opgelost koolzuur) heeft het een lage pH-waarde (rond de pH 6,5) en is aanvankelijk licht corrosief op staal, koper en messing. Deze corrosiviteit wordt weggenomen door de pH-waarde te verhogen met een weinig loog. Het opgeloste koolzuur wordt daarmee uitgeneutraliseerd.
Met toepassing van gedemineraliseerd water als vul-en suppletie water, in combinatie met nauwkeurige pH-conditionering van het circulerend koude water op een pH van 9,3 (tussen de pH 9,0 en 9,5), en deelstroomfiltratie (fijnfiltratie met magneten en filterzakken om magnetiet en overige vervuiling continu uit een circulerend systeem te verwijderen), worden de meeste oorzaken van storingen en schade op korte en lange termijn geëlimineerd.

 

Over bronwater:

Bronwater van meer dan 10 meter diep bevat geen vrije zuurstof.
Bronwater bevat vrijwel altijd anaerobe bacteriën (bacteriën die alleen kunnen bestaan in een zuurstofarm milieu).
Bronwater bevat vaak ongewenste opgeloste zouten, althans ongewenst voor toepassing in installaties, zoals bijv. tweewaardig ijzer, sulfaten, nitraten en hardheid.

 

Reiniging

Toepassing van een deelstroomfilter, een gecombineerd magneet-/zakkenfilter is noodzakelijk om deze corrosieproducten en slib te verwijderen en het systeem inwendig schoon te houden.

 

Waterbehandelingsproducten voor dosering op gedemineraliseerd water in koud watersystemen

Voor gesloten circulerende koud watersystemen waarin de combinatie van kunststof leidingwerk, stalen, roestvaststalen en koperen-/messing appendages passen wij twee verschillende producten toe:
Coolpro 226 – Voor pH-verhoging en buffering + corrosiebescherming.

Omdat koud water systemen met grote oppervlakken aan kunststof, vrijwel altijd zuurstofhoudend water bevatten moeten stalen koperen/messing oppervlakken tegen zuurstofcorrosie worden beschermd. Dit kan d.m.v. ontgassing, chemische zuurstofbinding of chemische oppervlaktebescherming.
Van deze drie mogelijkheden is chemische zuurstofbinding geen optie omdat er voortdurend zuurstof intreedt en er dan regelmatig zuurstof binder moet worden toegevoegd. Dit verhoogt de geleidbaarheid van het circulerend water op den duur enorm met alle gevolgen van dien. Dus als er geen inline ontgassing van het systeemwater wordt toegepast blijft oppervlaktebescherming over.

 Werking

De werking van Coolpro 226 is als volgt:

  1. Coolpro 226 bevat kopercorrosie-inhibitoren en beschermt koperhoudende legeringen tegen corrosie doordat het een goede, aaneengesloten filmlaag op het metaaloppervlak vormt.
  2. Coolpro 226 bevat orthofosfaat en organische fosfaten en beschermt koolstofstaal, gietstaal etc., tegen corrosie.
  3. Coolpro 226 bevat een mengsel polymeren ter voorkoming van afzettingen.
  4. Coolpro 226 bevat loog voor het verhogen en bufferen (vasthouden) van de pH-waarde.

Dosering/ benodigde concentratie op demiwater: ca. 200cc per 1000 liter water.
Biopro – voor preventie en afdoding van microbiologische activiteit.
Gesloten circulerende koud water systemen met grote oppervlakken aan kunststof zijn zeer gevoelig voor de ontwikkeling van bacteriële activiteit.
Gesloten circulerende koud water systemen met grote oppervlakken aan kunststof zijn zeer gevoelig voor de ontwikkeling van bacteriële activiteit. Vaak komt er al ongewenste bacteriën bevattende vervuiling in het distributienet tijdens de aanleg van het systeem, wat later, eenmaal in bedrijf, tot vervelende consequenties leidt. Als bacteriën koloniën kunnen gaan vormen blijven deze met grote snelheid volumineuze biovervuiling aanmaken.
Met dit soort systemen is het aan te bevelen om direct bij het vullen, preventief dus, een biocide toe te voegen.

 

Toepassing:

Biopro is een uitstekend biodispersant ter reiniging van systemen die vervuild zijn door corrosieproducten van sulfaatreducerende bacteriën (SRB), deniftrificerende en slijmvormende bacteriën die voor kunnen komen in open recirculerende koelsystemen en gesloten koelstadsverwarmings- en verwarmingssystemen in de glastuinbouw.

Werking:

Biopro heeft een sterke (kationische) oppervlakte-actieve werking en is in staat slib en aanzettingen, ontstaan door bacteriële vervuiling (biofouling), open te breken en de bacteriële activiteit te remmen. Door de oppervlakte-actieve werking kan het bacteriën afzettingen, op slecht doorstroomde plaatsen in een systeem, bereiken en verwijderen.

Resultaat:

Door bovengenoemde werkwijze creëert men een situatie waarbij geen vervuiling en afzettingen uit het water kunnen ontstaan, zodat in het systeem weinig of geen corrosieproducten worden gevormd. (Geen zuurstof, lage geleidbaarheid, juiste pH-waarde) en de corrosieproducten en vervuiling uit het distributienet worden uitgefilterd. Microbiologische activiteit wordt tot het minimum beperkt, waardoor verstoppingen door volumineuze bioslibvorming, sulfaatreductie en denitrificatie worden uitgesloten. Alleen op deze manier is de duurzaamheid van uw kostbare distributienet gewaarborgd.

 

Bekijk hier de informatie over koudwatersystemen