Článek se zabývá výskytem plynů v teplovodních otopných soustav (dále jen OS), druhy plynů a důsledkům při jejich výskytu v OS.
Vysvětlení cizích pojmů
V článku jsou použity tyto odborné pojmy či cizí slova:
Koroze – rozpouštění kovů vlivem elektrochemické reakce s okolím
Difuze – samovolné rozptylování částic v prostoru
Kudy se dostává vzduch do otopné soustavy?
Při napouštění vody do OS dostává určité množství vzduchu. Voda používaná k napouštění OS (pitná) má běžně teplotu kolem 10–15 °C. Každý 1 m3 vody obsahuje 22 až 29 litrů vzduchu. Ve vzduchu je přibližně 78 % dusíku (N2) a 21 % kyslíku (O2). Vzduch se dostává do vody nejen při prvním napouštění soustavy, ale také při každém dalším doplňování vody po opravách či rekonstrukcích rozvodů potrubí. Napouštění vody se provádí běžně hadicí. Před napojením hadice na napouštěcí místo je vhodné celou hadici naplnit vodou, aby se do soustavy dostávalo co nejméně vzduchu. Napouštění se provádí v nejnižších místech, kterých může být v soustavě několik. Obr. 1 ukazuje napouštění vody přes „koupelnový žebřík“ a přes kotel.
Také difuzí se může dostat do otopných soustav určité množství vzduchu. Ocel i měď mají propustnost vůči plynům zanedbatelnou. Plasty, pryž a další materiály pronikání kyslíku umožňují ve větší míře než kovy. Difuze kyslíku u plastových trubek je řádově až tisíckrát vyšší než u trubek kovových. Množství kyslíku vnikajícího do vody řeší např. německá průmyslová norma DIN 4726 [1]. Podle ní není povolena propustnost materiálu potrubí pro kyslík vyšší než 0,1 mg na 1 litr objemu OS a den.
Co způsobí výskyt plynů v otopné soustavě?
Plyny obsažené ve vodě otopných soustav negativně ovlivňují koloběh vody, mohou být příčinou hluku, způsobují korozi a další problémy. Pokud se plyny vyskytují rozpuštěné ve vodě a jejich koncentrace je vysoká, začnou se tvořit mikrobublinky nebo i bublinky. Bublinky plynů se soustřeďují v „místech klidu“. Nejčastěji to bývá v místech s menším hydrostatickým tlakem.
Velkým problémem je přerušení cirkulace vody, kdy přestane některé z otopných těles topit. V nejvyšších místech otopné soustavy se shromažďují plyny, je zde nejnižší hydrostatický tlak. Bývá to často u otopných těles, a pokud je těleso „zavzdušněné“, omezí se cirkulace vody, případně úplně přeruší a těleso pak topí málo nebo vůbec. Odstranění této závady je poměrně jednoduché – vypuštění plynů zachycených v tělese pomocí odvzdušňovacího ventilku, přes který se nashromážděné plyny dostanou ven.
Zachytávání plynů v otopném tělese může podporovat i časté plné uzavírání regulačního ventilu. Průtok otopné vody tělesem se zastaví a bublinky plynu mají čas se shromáždit v horní části tělesa. Tento proces se cíleně využívá v některých konstrukcích odlučovačů plynů.
Jiným problémem je koroze některých částí otopných soustav způsobená plyny obsaženými ve vodě. Koroze materiálů vzniká největší měrou přítomností kyslíku, ostatní plyny způsobují korozi v mnohem menší, proti kyslíku až v zanedbatelné míře. Stále se ještě někde používají otevřené otopné soustavy, kde se kyslík dostává do oběhové vody ve velkém množství. Projektanti, ale i odborníci na vytápění doporučují už mnoho let staré otevřené otopné soustavy rekonstruovat a upravit na uzavřené. Otevřenou expanzní nádobou se může do vody dostat až 6 mg kyslíku s každým litrem vody, u uzavřených soustav je to méně než 0,1 mg/litr.
Druhy plynů v otopné soustavě
Ve vodě teplovodních OS se vyskytují nejčastěji plyny: kyslík, dusík, vodík, v menším množství i metan či sirovodík, výjimečně i další plyny. Jejich množství ve vodě se během průběhu topné sezóny může měnit.
Kyslík ve vodě reaguje poměrně rychle a je hlavním původcem (příčinou) vzniku koroze. Váže se na kovy a to již během 4–5 hodin po napuštění vody do soustavy. O době reakce rozhoduje velikost OS a množství kovových součástí. Se železem vytváří oxid železitý (Fe2O3) a následně ještě magnetovec (Fe3O4). Voda pak získává tmavou až černou barvu. Pokud jsou v OS jiné kovy (měď, hliník) vznikají působením kyslíku jejich oxidy. Kyslík se při chemické reakci spotřebuje. Do OS se dostává téměř výhradně v rozpuštěné formě. Zvýšené riziko koroze nastává, pokud koncentrace kyslíku přesáhne 0,1 g/m3 vody.
Dusík se do OS dostává při prvním plnění a samozřejmě s doplňovací vodou, v menším množství také difuzí přes těsnění ve spojích, nejčastěji na sací straně čerpadel. Je původcem vytváření proudu smíšeného ze dvou částí: plyn/voda. Způsobuje poruchy cirkulace a kavitační hlučnost, zejména u otopných těles. Molekuly dusíku působí jako izolant, snižují tepelnou kapacitu vody. Dusík se nespotřebovává na rozdíl od kyslíku chemickou reakcí a ve vodě se proto vyskytuje ve větším množství. Volné bublinky dusíku zesilují erozi a způsobují opotřebení některých částí čerpadel a ventilů.
Vodík se vytváří v případě, že jsou v OS použity různé druhy materiálů (s různým elektrochemickým potenciálem). Nejčastěji jsou to kombinace: hliník – ocel a měď – ocel. V určitém malém množství vzniká vodík ze železných materiálů reakcí při korozi nebo při rozkladu tuků či mazadel z montáže. Důležitou roli v OS z hlediska vodíku má použití hliníkových radiátorů. Jejich ochranná vrstva je stabilní do PH hodnoty vody 8,5. Při použití hliníkových otopných těles (dále jen OT) může být koncentrace vodíku i přes 3 mg/litr vody. To vede při teplotě nad 30 °C a přetlaku vody 1 bar k tvorbě volných bublinek plynu.
Sirovodík se může vyskytovat v OS, které obsahují některé části z mědi. Do OS se může přidávat za účelem úpravy vody siřičitan sodný (Na2SO3). Důsledkem je pak vznik sirovodíku (H2S). Sirovodík reaguje s oxidem mědi (Cu2O) a vzniká sulfid mědi (Cu2S). Ten nevytváří žádnou ochrannou vrstvu a dochází ke korozi.
Metan je produktem hnilobných procesů bakterií. Ty se mohou dostat do potrubí a následně vody při špatném skladování částí OS.
Sdílet / hodnotit tento článek