W czasie użytkowania instalacji chłodniczych może pojawić się szereg problemów związanych z jakością głównego medium. Uzdatnianie wody chłodniczej obejmuje tym samym szereg procesów, wśród których najważniejsze są metody prowadzące do jak największej redukcji zasolenia. Dodatkowo często niezbędne jest kondycjonowanie wody.
Spis treści:
- Charakterystyka układów chłodniczych
- Uzdatnianie wody dla chłodni wentylatorowych
- Uzdatnianie wody dla wież chłodniczych
- Legionella a uzdatnianie wody dla wież chłodniczych
- Uzdatnianie wody chłodniczej – podsumowanie
Charakterystyka układów chłodniczych
Systemy chłodzenia odgrywają kluczową rolę w procesach przemysłowych, HVAC oraz instalacjach technologicznych. Bez względu na rodzaj układu – jakość wody obiegowej ma bezpośredni wpływ na efektywność, trwałość i bezpieczeństwo eksploatacji całego systemu.
Woda sama w sobie nie jest idealnym czynnikiem chłodzącym – zawiera sole mineralne, tlen, rozpuszczone gazy, mikroorganizmy oraz zanieczyszczenia stałe, co można potwierdzić wykonując odpowiednie badania wody.
W efekcie, profesjonalne uzdatnianie wody chłodniczej jest procesem kluczowym, a dobór odpowiednich metod filtracji warto powierzyć profesjonalistom.
Chłodnie wentylatorowe (np. dry cooler, adiabatyczne) oraz wieże chłodnicze (tzw. chłodnie mokre) różnią się konstrukcyjnie i technologicznie – a co za tym idzie, również wymagania dotyczące uzdatniania wody chłodniczej są inne.
Układy otwarte
W układzie otwartym woda krąży między urządzeniem chłodniczym a odbiornikiem ciepła (najczęściej wieżą chłodniczą) i ma kontakt z powietrzem atmosferycznym. Tego typu instalacje są narażone na odparowywanie wody i wzrost stężenia zanieczyszczeń, intensywny kontakt z tlenem (co sprzyja korozji), a także zanieczyszczenia biologiczne (glony, bakterie w wodzie, biofilm).
Układy zamknięte
W systemach zamkniętych woda obiegowa krąży w szczelnej instalacji bez kontaktu z powietrzem. Choć tego typu instalacji są mniej narażone na zanieczyszczenia zewnętrzne, również wymagają uzdatniania z uwagi na ryzyko korozji elektrochemicznej, osady z twardej wody, obecność mikrozanieczyszczeń z materiałów konstrukcyjnych.
Wymagania dla wody chłodniczej
Producenci urządzeń chłodniczych, takich jak skraplacze, wieże chłodnicze, chłodnie wentylatorowe, chillery najczęściej określają wymagania dla wody chłodniczej:
- Brak mętności, zapachu i zanieczyszczeń biologicznych
- pH w zakresie 6,5 do 8,5
- Twardość ogólna poniżej 25 mg/l CaCO3
- Przewodność wody poniżej 10 uS/cm
Parametry mogą się różnić w zależności od typu urządzenia, zastosowanych materiałów. Brak odpowiedniej filtracji wody przeznaczonej do celów chłodniczych powoduje:
- Ograniczenia przewodnictwa cieplnego – przez osady z kamienia i biofilmu
- Zatykanie rur i wymienników – przez osady i korozję
- Uszkodzenia mechaniczne – np. przez pęcznienie lub pękanie rur pod wpływem korozji wżerowej
- Wzrost kosztów eksploatacyjnych – wynikających z awarii i nadmiernego zużycia energii
W nowoczesnych instalacjach stosuje się zautomatyzowane układy dozowania i monitoringu z czujnikami w czasie rzeczywistym.
Uzdatnianie wody dla chłodni wentylatorowych
Chłodnie wentylatorowe, takie jak dry coolery czy urządzenia adiabatyczne, należą do grupy układów zamkniętych, w których czynnik chłodzący – często woda lodowa – nie ma kontaktu z powietrzem atmosferycznym. Dzięki temu systemy te są znacznie mniej narażone na zanieczyszczenia biologiczne i mineralne.
Uzdatnianie wody chłodniczej dla wież chłodniczych koncentruje się przede wszystkim na takich kwestiach jak ochrona antykorozyjna, stabilizacja parametrów fizykochemicznych cieczy obiegowej (m.in. pH, przewodność czy twardość) oraz ograniczenie obecności gazów rozpuszczonych, głównie tlenu, który może inicjować korozję elektrochemiczną.
W zależności od rodzaju czynnika chłodzącego oraz materiałów, z jakich powstała instalacja, stosuje się kondycjonowanie wody, w tym odpowiednie inhibitory korozji, środki stabilizujące twardość lub dodatki konserwujące.
W przypadku chłodni adiabatycznych, gdzie okresowo dochodzi do kontaktu wody z powietrzem, konieczna może być także kontrola czystości systemu zraszania i zabezpieczenie przed skażeniem mikrobiologicznym.
Jak przygotować wodę lodową do pracy w chłodni wentylatorowej?
Woda lodowa może występować w postaci czystej wody lub roztworu wody oraz środka przeciwdziałającego zamarzaniu. Zazwyczaj wykorzystywane jest połączenie wody z glikolem etylenowym lub propylenowym, rzadziej stosowane są inne solanki. Woda lodowa ma zazwyczaj od 5 do 10°C (woda zasilająca) oraz 10 do 16°C (woda powracająca). Instalacje wykorzystujące do działania to medium stanowią alternatywę dla klimatyzacji działającej w oparciu o freon.
Woda lodowa wytwarzana jest przez specjalne urządzenia zwane chillerami (agregatami wody lodowej).
Chiller odprowadza ciepło z wody, dzięki czemu powstaje woda lodowa, która w dalszym etapie jest dostarczana do wentylatorowych wymienników ciepła bądź innych urządzeń końcowych. Wodę lodową należy uzdatnić przed zalaniem układu, podobnie wygląda uzdatnianie wody do produkcji pary. Niezależnie od źródła, woda powinna być poddawana filtracji mechanicznej w celu usunięcia wszelkich zawiesin. Jeśli do tego celu wykorzystywana jest woda z własnego ujęcia, zazwyczaj konieczne jest odżelazianie i odmanganianie.
Zawsze podkreślam, że woda lodowa powinna być klarowna, dlatego wszelkie należy zredukować zanieczyszczenia pochodzenia organicznego. Jeśli ich poziom będzie niski, mikroorganizmy stracą pożywkę, a woda pozostanie bezpieczna nawet w przypadku, kiedy dojdzie do jej kontaktu z produktem, choćby w przemyśle spożywczym.
Piotr Pisarski
Zapobieganie rozwojowi biofilmu oraz skażenia mikrobiologicznego zazwyczaj muszą być realizowane równolegle na dwa sposoby. Z jednej strony konieczna jest redukcja ryzyka wystąpienia korozji i osadów, a z drugiej niezbędne jest zapewnienie skutecznej dezynfekcji wody.
W niektórych układach stosuje się w tym kontekście filtrację bocznikową opartą o układ składający się z filtra piaskowego, węglowego (najlepiej impregnowanego srebrem) oraz siatkowego. Dodatkowo, niektóre przedsiębiorstwa decydują się na zmiękczanie wody – nie jest to proces konieczny, jednak rekomendowany przez specjalistów. W niektórych przypadkach konieczne jest zastosowanie systemu odwróconej osmozy do wody lodowej.
Oprócz tradycyjnych metod uzdatniania wody, w przypadku wody lodowej szczególnie istotne jest zastosowanie wspomnianej wcześniej korekty chemicznej. W przypadku dozowania chemii do układu bierze się pod uwagę trzy kwestie:
- Dozowanie inhibitora korozji w celu ochrony metali występujących w układzie (aluminium, miedź, mosiądz, brąz, stal)
- Impregnacja biocydem – jedno z lepszych zabezpieczeń przed biofilmem, które Spowalnia wzrost mikroorganizmów, redukuje całkowitą liczbę komórek obecnych w wodzie, skutecznie osłabia stabilność struktury biofilmu
- Zabezpieczenie układu przed osadami powodowanymi wysokim stopniem twardości wody – oprócz wcześniej wspomnianego częściowego lub całkowitego zmiękczania, stosuje się specjalną chemię zabezpieczającą przed wytrącaniem się osadów
W wypadku wody lodowej bardzo duże znaczenie ma właściwa korekta pH. Rzadko stosuje się w tym celu urządzenia uzdatniające wodę, a znacznie częściej dozowanie odpowiednich środków chemicznych.
Uzdatnianie wody dla wież chłodniczych
Wieże chłodnicze, należące do układów otwartych, wymagają znacznie bardziej rozbudowanego systemu uzdatniania wody.
Woda obiegowa krąży w instalacji z bezpośrednim kontaktem z powietrzem, co wiąże się z jej stałym odparowywaniem oraz absorpcją zanieczyszczeń z atmosfery. Taki tryb pracy powoduje intensywne zagrożenie korozją, odkładaniem się kamienia kotłowego i rozwojem mikroorganizmów, w tym bakterii z rodzaju Legionella. Aby temu przeciwdziałać, niezbędne jest stałe monitorowanie jakości wody i stosowanie odpowiednio dobranych biocydów, korektorów pH, inhibitorów korozji i środków ograniczających wytrącanie osadów.
Woda w układzie otwartym musi być regularnie uzupełniana i częściowo usuwana (tzw. blowdown), aby nie doszło do nadmiernej koncentracji soli i zanieczyszczeń. Proces ten najczęściej wspierają systemy automatycznego dozowania i monitorowania parametrów, co pozwala utrzymać wysoką efektywność wymiany ciepła oraz zabezpiecza instalację przed awariami i przestojami.
Legionella a uzdatnianie wody dla wież chłodniczych
W przypadku wież chłodniczych oraz wszystkich otwartych systemów chłodzenia, w których woda ma bezpośredni kontakt z powietrzem, powstają idealne warunki do rozwoju mikroorganizmów, w tym szczególnie niebezpiecznych bakterii Legionella pneumophila.
Drobnoustroje te namnażają się w temperaturze od 20 do 45°C, a ich obecność w aerozolu wodnym może stanowić poważne zagrożenie dla ludzkiego zdrowia – ryzyko zachorowań na legionellozę. W efekcie, jednym z kluczowych elementów uzdatniania wody dla wież chłodniczych jest skuteczne zwalczanie i zapobieganie rozwojowi tych patogenów.
W tym celu odpowiednio dobrane biocydy – zarówno utleniające, jak i nieutleniające – które są dozowane okresowo lub w sposób ciągły, zależnie od warunków pracy instalacji. Oprócz chemicznego zwalczania bakterii istotną rolę odgrywa także regularna kontrola mikrobiologiczna wody, utrzymywanie parametrów wody poza zakresem sprzyjającym namnażaniu bakterii oraz czyszczenie i dezynfekcja całej instalacji, do której stosuje lampy bakteriobójcze. W wielu przypadkach stosuje się również systemy automatycznego dozowania biocydów, które reagują na zmieniające się warunki pracy układu i pozwalają na skuteczne oraz ekonomiczne utrzymanie higieny instalacji chłodniczej.
Uzdatnianie wody chłodniczej – podsumowanie
Odpowiednio zaprojektowany system uzdatniania wody chłodniczej to fundament niezawodności systemów chłodzenia. Warto jednak pamiętać, że tego typu układy wymagają indywidualnego podejścia, które uwzględnia rodzaj instalacji, źródło wody zasilającej, warunki pracy oraz materiały konstrukcyjne. Inwestycja w profesjonalne uzdatnianie wody chłodniczej przekłada się na wydłużenie żywotności instalacji, obniżenie kosztów eksploatacyjnych, poprawę bezpieczeństwa procesów technologicznych oraz ograniczenie ryzyka nieplanowanych przestojów.
