vermijd schade met kwaliteitsvol systeemwater

kalk en corrosie verlagen rendement cv-installatie

Moderne verwarmingssystemen werken veel efficiënter dan vroeger, maar tonen zich tegelijkertijd gevoeliger voor de kwaliteit van het systeem- en vulwater. Doe je klant daarom een plezier en zorg ervoor dat het systeemwater beantwoordt aan de eisen die de richtlijn oplegt.

Fabrikanten zijn zich daarvan al terdege bewust. In Duitsland koppelen ze nu al de mogelijke aanspraak op garantie aan de eis dat alle relevante parameters zoals de waterhardheid en de pH-waarde vallen binnen de grenzen in de VDI-richtlijn 2035. Het geeft aan hoe lelijk kalkafzettingen en corrosie kunnen huishouden. 

Waarom zo gevoelig?

De dagen van gietijzeren boilers en overgedimensioneerde pompen liggen al een heel eind achter ons. Qua afmetingen luistert tegenwoordig alles heel nauw. In vergelijking met vroeger zijn de oppervlakken voor warmtewisseling, bijvoorbeeld, een stuk compacter.

En met een mix van koper, staal of rvs gebruiken we vandaag andere materiaalsoorten, waardoor de chemische wisselwerking met het systeemwater verandert. Bovendien zie je dat ook aluminium almaar meer wordt gebruikt. Dan is het nog net dat tikkeltje meer opletten, omdat dat metaal al bij licht alkalische pH-waarde neigt te corroderen.

Met andere woorden, dezelfde ingrepen die het rendement van moderne ketels en warmtewisselaars hebben verhoogd, maken ze gevoeliger voor kalkafzettingen, vuildeeltjes en corrosie.

Kalkafzettingen en corrosie worden algemeen genoemd als de twee meest voorkomende oorzaken van schade

Twee hoofdbronnen van schade

Kalkafzettingen en corrosie worden algemeen genoemd als de twee meest voorkomende oorzaken van schade. Natuurlijk bestaan er nog meer. Van koper is bekend dat het erodeert.

Daarnaast zullen ook gasbellen nefast zijn voor de warmteoverdracht en kunnen bacteriën, in het bijzonder bij lagetemperatuursystemen (beneden de 55 °C), door de vorming van een biofilm zowel leiden tot een verminderde warmteoverdracht als microbiologische corrosie (MIC). Maar in wat volgt, focussen we ons op de twee voornaamste boosdoeners.

Kalkafzettingen

Aan de basis van dat eerste grote probleem ligt een te hoge concentratie van in het water opgeloste magnesium- en calciumionen, een waarde die wordt uitgedrukt door de hardheid van het water. Onder invloed van warmte zetten die ionen zich om in kalksteen. En dan begint de ellende pas echt.

Met elke mm kalkafzetting zie je de warmteoverdracht met liefst 10% dalen. Soms hoopt de kalk zich zelfs in die mate op dat er spanningsscheuren ontstaan door oververhitting. Aangezien warmte dit hele proces in gang zet, lopen de zones met de hoogste temperaturen in het verwarmingssysteem het grootste risico op kalkafzettingen. Met andere woorden, ter hoogte van de warmtewisselaar.

Corrosie

Al even schadelijk voor een verwarmingssysteem als kalk, is corrosie. Dat fenomeen veroorzaakt gaatjes en leidt dus tot herstelkosten. Het kent verschillende oorzaken. Een verkeerde pH-waarde, bijvoorbeeld, of de aanwezigheid in het water van zouten als sulfaat en chloride. Die verhogen de geleiding en daarmee stijgt de kans op corrosie.

VDI 2035

De VDI-richtlijn 2035 is een Duitse richtlijn die betrekking heeft op het voorkomen van schade aan verwarmingssystemen waarbij de temperatuur van het medium onder de 100 °C blijft. In die richtlijn staan voor de verschillende parameters die een impact hebben op de kwaliteit van het water, de grenswaarden opgesomd.

In Duitsland is de richtlijn doorslaggevend bij schadeclaims. Als installateur is het jouw verantwoordelijk om die parameters binnen de geschetste limieten te houden met het oog op een storingsvrije werking van de cv-installatie over een lange periode én aan haar maximale rendement.  

Hardheid van het water

Wil je kalkafzetting voorkomen, dan houd je de totale hardheid van het vul- en/of suppletiewater best goed in de hand. Mochten de waarden buiten de grenzen vallen, kan je er bijvoorbeeld voor kiezen om te demineraliseren.

Bij een klassieke ontharding in de vorm van een kationenwisselaarsproces worden het calcium en magnesium door natrium vervangen.

Er bestaan ook systemen die nog verder gaan en ook andere zouten zoals nitraat, sulfaat en chloride aan het water onttrekken. In de VDI-norm vind je, afhankelijk van de totale warmteopbrengst en het systeemvolume, de volgende richtwaarden voor de waterhardheid.

Geleiding

Waar de hardheid vooral een impact heeft op de kalkafzetting, zal een lage geleiding de kans op corrosie doen afnemen. Eigenlijk is de geleiding een maat voor het zoutgehalte of de mineralisatie van het water. De VDI-richtlijn schrijft in dit verband twee verschillende aanbevelingen voor: eentje met weinig zout en eentje met veel zout.

Die laatste geldt alleen als je er zeker van bent dat het systeem zuurstofvrij functioneert. Dan hoeft een hogere geleiding niet noodzakelijk een probleem te zijn.

Maar omdat je die kans in moderne verwarmingssystemen meestal nooit helemaal kan uitsluiten (bv. door het veelvuldig gebruik van persfittingen met veel pakkingen), verdient de richtwaarde onder de 100 µS/cm sowieso de voorkeur.

Onderzoek heeft bovendien aangetoond dat met zoutarm systeemwater (< 100 µS/cm) er vijf keer meer zuurstof aanwezig mag zijn voor eenzelfde corrosiesnelheid.

Zuurstofgehalte

Zuurstof wordt gezien als een van de belangrijkste, zo niet de belangrijkste bron van metaalcorrosie. Ze komt het systeem binnen via de lucht, die langs drukslangen en expansievaten bij gebeurlijke onderdruk naar binnen wordt gezogen.

Idealiter bedraagt het O₂-gehalte minder dan 0,02 mg/l. Om het zuurstofgehalte te meten heb je echter dure meetapparatuur nodig, terwijl de gemeten waarde je alleen iets vertelt over de hoeveelheid zuurstof op de plek waar je meet. Daarom beperkt de norm zich tot enkele tips om te voorkomen dat zuurstof op een continue manier in het systeem dringt.

pH-waarde

De pH-waarde geeft aan hoe zuur/alkalisch het water is. Hoeveel de grenswaarde precies bedraagt, hangt af van de aanwezige metalen omdat ze chemisch anders reageren. Met name aluminiumlegeringen zijn daar bijzonder gevoelig voor. Vandaar de specifieke grenswaarden.

Toestellen voor waterbehandeling

Om erachter te komen of er zich een probleem voordoet, moet je je eerst van de situatie vergewissen. Zowel de geleidbaarheid, de pH-waarde als het O₂-gehalte kunnen ter plaatse worden gemeten met draagbare meetsondes. In het geval van MIC (microbially induced corrosion) liggen de kaarten iets complexer.

BART (Biological Activity Reaction Test) testkits geven pas na een goeie week incubatietijd uitsluitsel over welk bacterietype zich in het verwarmingssysteem schuilhoudt. Wijzen de meetresultaten van de verschillende testen op problemen, dan moet er uiteraard een remediërende stap volgen. Er bestaan toestellen voor de behandeling van zowel vul-, aanvul- als systeemwater.

In de meeste gevallen wordt vulwater geleid langs een mobiel RO-toestel (reversed osmosis) dat automatisch stopt wanneer de installatie gevuld is. Dikwijls met behulp van een drukschakelaar.

Op de leiding voor het aanvulwater – bij een goed werkende installatie bedraagt dit < 1% van het systeemvolume per jaar – wordt een klein harspatroon geplaatst, gevuld met een bepaald type hars om te ontharden dan wel te demineraliseren, in functie van de waterkwaliteit.

Het RO-toestel en de harspatronen beschikken tevens over een informatiefunctie naast een alarmmelding. Voor het online ontzouten van systeemwater, tot slot, wordt een rvs harspatroon in bypass geplaatst.

Wat te doen in het geval van problemen?

Eigenlijk zijn er twee mogelijke oplossingen om een kalk- en/of corrosieprobleem bij een installatie te verhelpen. Bij een beperkte verontreiniging is een inline – lees: zonder uitschakeling van de installatie – ingreep mogelijk. Bij een grotere verontreinigingsgraad is een volledige reiniging nodig, waarna het systeem opnieuw met adequaat behandeld water kan worden gevuld.

Op die twee opties gaan we hieronder wat dieper in.

Leeglopen installatie

Indien de installatie sterk vervuild systeemwater en slib bevat, heb je weinig andere keuze dan ze volledig te laten leeglopen en ze daarna opnieuw te vullen. Na het leeglopen is de eerste handeling een reiniging die erin bestaat om een circulerend zuur alle aanwezige kalkaanslag en metaaloxides te laten verwijderen.

Als de installatie sterk vervuild systeemwater en slib bevat, heb je weinig andere keuze dan ze volledig te legen, te reinigen en opnieuw te vullen

Daarna pas kan de installatie opnieuw gevuld worden met gefilterd leidingwater dat door een RO-membraantoestel of een harstoestel wordt geleid ter demineralisatie of ontharding, al naargelang de samenstelling van het leidingwater.

Inline ontzouten

Als het enigszins kan, verdient een inline behandeling de voorkeur, omdat een uitschakeling van de installatie dan niet nodig is. De behandeling start met een tijdelijke bypass over de retourleiding. Het installatiewater passeert dan eerst langs een fijnfilter van 25 µm om de vaste deeltjes te filteren.

Daarna loopt het water door een gemengd harsbed in een hittebestendig demineralisatiepatroon voor het verwijderen van alle opgeloste zouten. Diverse sensoren meten ondertussen de geleidbaarheid en het debiet, en sturen de eigen pomp samen met het magneetventiel aan – dit maakt het mogelijk om de behandeling stop te zetten zodra de ingestelde waarden zijn bereikt.

Met medewerking van BWT Belgium, perma-trade en Spirotech