

Kocioł c.o. wykorzystywany jest również do podgrzewania wody użytkowej. Dwufunkcyjny kocioł podgrzewa wodę w sposób przepływowy, a głównym elementem konstrukcyjnym kotła służącym do tego celu jest wtórny wymiennik ciepła. Kocioł jednofunkcyjny podgrzewa wodę użytkową w wolno stojącym zasobniku. Innym sposobem podgrzewania wody użytkowej jest współpraca kotła dwufunkcyjnego z zasobnikiem warstwowym (umieszczony w kotle lub jako wolno stojący).
Do podgrzewania wody użytkowej w kotłach dwufunkcyjnych atmosferycznych, z zamkniętą komorą spalania (turbo) i kondensacyjnych, stosuje się wymienniki płytowe. Mają one bardzo wysoką sprawność wymiany ciepła, dzięki czemu spełniają wymagania, jakie narzuca przepływowy sposób podgrzewania wody użytkowej. Są zbudowane z najlepszych i najtrwalszych materiałów, takich jak stale szlachetne (kwasoodporne), które nie ulegają korozji w środowisku wody wodociągowej i grzewczej, przynajmniej za życia jednego pokolenia. Mają jednak swoje wady, które ograniczają ich trwałość eksploatacyjną; ulegają zakamienieniu i zabrudzeniu, w wyniku czego spada ich przepustowość wody i sprawność wymiany ciepła. Często też dochodzi do całkowitego zablokowania przepływu. Dzieje się tak, z jednej strony, z powodu konstrukcji wymiennika; wąskie szczeliny pomiędzy płytami i „turbulentny” kształt powierzchni płyt, przypominającej kształt blachodachówki w pomniejszeniu (fot.).
Z drugiej strony, występuje zjawisko osadzania się kamienia kotłowego po stronie wody użytkowej. Świeża, wodociągowa woda niesie z sobą sole mineralne (związki wapnia, magnezu i inne), które w podwyższonej temperaturze zamieniają się w nierozpuszczalne w wodzie związki i osadzają się na ściankach wymienników. Powodują one zmniejszenie przekroju przepływu wody (rosną opory hydrauliczne) i jednocześnie utrudniają wymianę ciepła, ponieważ skutecznie izolują termicznie ścianki wymiennika. Zakamieniony wymiennik przyczynia się do wyższego zużycia paliwa nawet o kilkadziesiąt procent. Co pewien czas, w zależności od intensywności odkładania się kamienia kotłowego, należy wymienniki czyścić wewnątrz (odkamieniać). Intensywność zakamieniania się wymiennika zależy głównie od tzw. twardości wody oraz od temperatury jej podgrzewania. Podgrzewanie wody powyżej 60°C sprzyja szybkiemu zakamienieniu wymiennika. Do odkamieniania służą specjalne płyny i urządzenia. Dobrym środkiem jest m. in. kwas octowy w stężeniu 6-10%, czyli zwykły ocet domowy. Częstą przyczyną niesprawności działania wymiennika wtórnego jest jego zabrudzenie po stronie wody grzewczej. Skomplikowany kształt płyt wymiennika i „szczelinowy” ich rozstaw sprzyjają zatrzymywaniu nieczystości mechanicznych, jakie płyną razem z wodą grzewczą z kotła. Biorą się one najczęściej z wymiennika głównego. Tam bowiem występuje woda grzewcza o najwyższej temperaturze i tam na ściankach wymiennika odkłada się warstwa kamienia kotłowego, dopóki woda grzewcza nie zostanie pozbawiona soli mineralnych („uszlachetniona”). Na skutek „pracy” termicznej (rozszerzanie i kurczenie) wymiennika głównego, płytki kamienia kotłowego odrywają się od ścianek wymiennika i płyną prosto do wymiennika wtórnego, gdy kocioł pracuje na podgrzewanie wody użytkowej. Tam, ze względu na swoje rozmiary, gromadzą się i ograniczają przepływ oraz zmniejszają sprawność wymiany ciepła. Usunięcie tych nieczystości może sprawiać znaczne trudności. Często konieczna jest wymiana wymiennika na nowy.
Niektórzy
producenci kotłów
dwufunkcyjnych znają
ten eksploatacyjny problem i
stosują filtry na wodzie
grzewczej pomiędzy wymiennikiem
głównym i wtórnym (rys.). Dzięki
temu żywotność wymiennika wtórnego
może być znacznie dłuższa.
Jednak należy pamiętać, że każde
urządzenie techniczne wymaga
okresowego serwisu i konserwacji
zanim wystąpią usterki („MI” nr 2
(90), luty 2006).
W kotłach z zasobnikami warstwowymi, gdzie podgrzana woda użytkowa gromadzona jest w zasobniku, mogą występować podobne problemy jak w kotłach dwufunkcyjnych (rys.). Stosuje się tu dokładnie takie same wtórne wymienniki ciepła i proces podgrzewania wody jest podobny. Różnica polega tylko na tym, że w kotłach dwufunkcyjnych woda użytkowa przepływa przez kocioł na skutek ciśnienia w instalacji wodociągowej, a w kotłach z zasobnikiem warstwowym stosuje się do przepływu wody użytkowej przez wymiennik wtórny dodatkową pompę wodną. Ciśnienie wody wodociągowej wspomaga przepływ wody przez wymiennik tylko w momencie poboru ciepłej wody użytkowej.
Zasobniki ciepłej wody użytkowej są budowane ze stali zwykłej lub szlachetnej. Rodzaj użytego materiału narzuca dalsze wymagania konstrukcyjne, technologiczne i eksploatacyjne.
Zasobniki ze stali szlachetnych nie mają żadnych dodatkowych zabezpieczeń antykorozyjnych, ani w postaci pokryć powierzchni, ani innych. „Goły” materiał zasobnika styka się bezpośrednio z wodą użytkową. O trwałości i wydajności takiego zasobnika decydować będzie tylko odkładanie się kamienia kotłowego na powierzchni wężownicy grzewczej. Wymagana będzie tylko okresowa konserwacja (czyszczenie) takiego zasobnika, w tym głównie wężownicy, oraz usuwanie osadów z dna zbiornika według zaleceń producenta, ujętych w instrukcji obsługi.
Zasobniki ze stali zwykłej są fabrycznie zabezpieczone przed korozją wewnątrz (ścianka zasobnika i wężownica grzewcza) powłoką antykorozyjną. Stosuje się emalie ceramiczne wysokiej klasy, wypalane w temperaturze 850°C. Jednak to zabezpieczenie nie jest wystarczające i gdyby na nim poprzestać, żywotność zasobnika wynosiłaby zaledwie ok. 3 lat. Dodatkowym, niezbędnym zabezpieczeniem antykorozyjnym jest anoda magnezowa. Wszyscy producenci umieszczają takie anody w zasobnikach i przestrzegają użytkowników o ich wymianie na nowe w okresach nie dłuższych niż 12 miesięcy.
Z fizykochemicznego punktu widzenia, anoda magnezowa i żelazo zawarte w stalowym zasobniku tworzą ogniwo elektryczne. Odwraca ono proces korozji elektrochemicznej; koroduje anoda magnezowa, a nie stalowy zbiornik. Dopóki natężenie prądu wytworzonego przez ogniwo żelazo-magnez nie zmniejszy się poniżej wartości 0,3 mA, ochrona antykorozyjna zbiornika przez anodę magnezową jest skuteczna.
Działanie anody magnezowej może być ograniczone eksploatacyjnie na dwa różne sposoby; poprzez zmniejszenie jej średnicy na skutek korozji lub poprzez odkładanie się kamienia kotłowego na jej powierzchni. Jedno i drugie powoduje zmniejszenie powierzchni czynnej anody magnezowej. Proces korozji przeważa, gdy podgrzewana woda ma temperaturę niższą od 60°C, natomiast przy wyższych temperaturach wody osadza się kamień kotłowy.
Zasobniki ciepłej wody użytkowej ze stali zwykłej wymagają corocznego serwisowania. Zaniedbanie przeglądów zasobników i kontroli anod magnezowych prowadzi do nieodwracalnego skrócenia żywotności zasobników.
Tak więc, niezależnie od tego, jakie posiadamy urządzenia grzewcze, niezależnie od tego, kto je wyprodukował i jak nowoczesne one są, konieczne jest ich racjonalne eksploatowanie, w tym korzystanie z fachowego serwisu.
Dr. inż Jan Sedlaczek
Ilustracje pochodzą z archiwum firmy Vaillant.