Technologia HYDROPATH- Ochrona wież chłodniczych przed osadami mineralnymi i biologicznymi I. WSTĘP Obiektowe układy chłodzenia i klimatyzacji powszechnie korzystają z wież chłodniczych. Dobrze zaprojektowane, wykonane i eksploatowane wieże w instalacjach chłodzenia są wydajne i bardzo trwałe. Niestety układy wymiany ciepła narażone są na pojawianie się zanieczyszczeń w tym osadów mineralnych, biologicznych i korozyjnych i innych związanych z warunkami eksploatacji. Zanieczyszczenia pojawiające się w trakcie eksploatacji na elementach wież chłodniczych to zjawisko powszechne, ale niekoniecznie ich obecność, a szczególnie ich grubość muszą sprawiać problemy eksploatacyjne, w tym ograniczać wymianę ciepła. Aby zapobiegać tym problemom, korzysta się powszechnie z chemicznych metod uzdatniania i korekty wody chłodniczej. Niestety z powodu ograniczeń związanych z możliwością stosowania silnych środków chemicznych, skuteczność tych metod nie jest zadawalająca. Już na etapie projektowym zakłada się, że wydajność chłodzenia może z czasem się zmieniać i z tego powodu instalacje są przewymiarowane. By przywrócić sprawność instalacji wieży chłodniczej, na której lamelach lub innych elementach konstrukcyjnych pojawiły się osady mineralne i biologiczne, konieczne jest okresowe wyłączanie instalacji i przeprowadzanie konserwacji polegającej na czyszczeniu środkami chemicznymi oraz metodami mechanicznymi. Takie działania są kosztowne i ryzykowne, gdyż z czasem pod wpływem silnych środków chemicznych materiał, z którego wykonane są wieże chłodnicze ulega degradacji. Usunięte z instalacji osady i substancje zawarte w wodzie płuczącej, jako szkodliwe dla środowiska muszą być przekazywane do wyspecjalizowanych placówek, które je neutralizują. Ten element również podwyższa koszty eksploatacji instalacji chłodniczej lub klimatyzacyjnej. Sprzyjające warunki temperaturowe i wilgotnościowe powodują, że lamele wież chłodniczych i wanny ociekowe są również miejscem rozwoju mikroorganizmów. Wieże chłodnicze mogą emitować do otoczenia, wraz z kropelkami wody bakterie. Czynnik chłodzący w postaci cieczy, który nie jest właściwie uzdatniany i chroniony sprawia wiele kłopotów eksploatacyjnych. Często jest przyczyną poważnych awarii i może mieć wpływ na trwałość instalacji.
Już kilkunasto- lub kilkudziesięcio- procentowy spadek wydajności instalacji chłodzenia na skutek pogorszenia współczynników wymiany ciepła ma wpływ na efektywność procesów, w których wymiana ciepła i uzyskiwanie odpowiednich temperatur w procesach jest istotnym parametrem technologiczno-eksploatacyjnym. II. ZAGROŻENIA ZWIĄZANE Z WODĄ CHŁODNICZĄ Woda stosowana w układach chłodzenia to zazwyczaj woda o parametrach wody zdatnej do picia lub woda odpowiednio uzdatniona. Woda surowa może być wodą silnie zmineralizowaną, czyli zawierającą składniki wpływające na pojawianie się osadów mineralnych w trakcie jej podgrzewania i odparowywania. Przy dużych objętościach wody stosowanych do instalacji chłodniczych, usuwanie z niej części minerałów na przykład poprzez zmiękczanie jest kosztowne i pociąga za sobą konieczność odprowadzenia dużych ilości ścieków. Ponadto sama częściowa demineralizacja wody nie jest wystarczającym zabiegiem. Konieczne stają się inne zabiegi korygujące jej parametry. Otwarte lub częściowo otwarte układy wymiany ciepła w wieżach chłodniczych narażone są na: 1. 2. 3. 4. Krystalizację osadów mineralnych na powierzchniach wymiany ciepła i innych elementach instalacji. Namnażania mikroorganizmów w postaci mikro glonów, bakterii i pojawiania się osadów biofilmu. Korozję. Zanieczyszczenie i skażenie, unoszonych do atmosfery cząsteczek wody. III. UZDATNIANIE I OCHRONA WODY TECHNOLOGIĄ HYDROPATH OSADY MINERALNE Zjawisko powstawania kryształów kamienia kotłowego nieodłącznie związane jest z odparowaniem wody i przesyceniem jej roztworu. Technologia Hydropath wywołuje proces krystalizacji homogenicznej, która zachodzi w wodzie a nie na ścianach instalacji. Nie następuje, więc tworzenie się twardych osadów mineralnych kamienia kotłowego, powstają natomiast kryształy o wielkości 10-50 µm tworzące miękkie osady pyłowe. Są one unoszone wraz z wodą a po odparowaniu wody, tworzą łatwo usuwalny osad, który jest spłukiwany przez omywającą elementy instalacji wodę. Osady pyłowe gromadzą się w projektowanych między innymi do tej funkcji, wannach ociekowych i mogą być usuwane za pomocą drenażu automatycznego (po osiągnięciu odpowiedniego poziomu przewodności wody, czyli poziomu zatężenia wody) lub manualnego. W instalacjach, w których już występują i są widoczne osady mineralne, z pomocą sygnału zmiennej fali Hydropath i zachodzących odwracalnie reakcji chemicznych usuwane są już istniejące osady mineralne zbudowane na bazie wapnia i magnezu Zastosowanie technologii Hydropath, eliminuje konieczność stosowania zmiękczania wody oraz konieczność stosowania innych środków chemicznych typu antyskalanty. ORGANIZMY I BIOFILM Przy zastosowaniu technologii Hydropath do zabezpieczania instalacji chłodniczej przed namnażaniem się mikroorganizmów, urządzenie HydroFLOW montowane jest standardowo na zewnątrz rur zasilających wieże chłodnicze wodą chłodzącą. Generowany i indukowany w wodzie sygnał fali elektromagnetycznej o częstotliwości około 150 khz, przekazuje do komórek mikroorganizmów dodatkowy, niewielki ładunek elektryczny. Komórka naładowana dodatkowym
potencjałem elektrycznym, otaczana jest molekułami czystej wody. Na skutek sił ciśnienia osmotycznego, następuje proces wyrównania gęstości roztworów pomiędzy czystą wodą z zewnątrz komórki, a cieczą wewnątrzkomórkową. Dochodzi do bardzo szybkiego wnikania wody do wnętrza komórki i wzrostu jej objętości. Konsekwencją tego zjawiska opartego o osmotyczne błony mikroorganizmów, jest rozerwanie ścinki komórkowej, które następuje w ciągu mikrosekund. Sygnał fali elektromagnetycznej Hydropath, rozchodzący się w całej instalacji chłodniczej za pomocą wody powoduje, że organizmy tworzące osady w instalacji tracą sprzyjające warunki do kolonizacji ścian instalacji. Sygnał zaburza ich procesy związane z wymianą składników odżywczych i produktów przemiany materii, co prowadzi do ich obumarcia. Fala elektromagnetyczna Hydropath, doprowadza do usunięcia osadów biologicznych zbudowanych z glonów i innych organizmów nawet z najbardziej osłoniętych i narażonych na możliwość wegetacji, miejsc instalacji. Zastosowanie urządzeń HydroFLOW pozwala na wyeliminowanie stosowania biocydów służących do dezynfekcji wody. Technologia Hydropath służy również do ograniczenia skażenia bakteryjnego między innymi bakteriami Legionella do poziomów zgodnych ze stosownymi przepisami. KOROZJA W przypadku fali elektromagnetycznej Hydropath indukowanej w wodzie przez urządzenia HydroFLOW, następuje kilka wzajemnie uzupełniających się procesów powodujących ograniczenie procesów korozyjnych metalu. Pojawia się odsuwanie w głąb ścian materiału rury, elektronów biorących udział w procesie korozji elektrochemicznej, odnotowujemy pojawienie się pasywnej warstwy przyściennej wewnątrz materiału oraz dodatkowo przeciwdziałanie siłom dyfuzji, za pomocą, których unoszone są jony wodorowe, biorące udział w procesie korozyjnym (redukcji). Technologia Hydropath eliminując organizmy zasiedlające ściany wież chłodniczych ogranicza korozję wywołaną przez produkty przemiany materii tych organizmów. Zastosowanie technologii Hydropath, pozwala wyeliminować z wody środki chemiczne, których zadaniem jest przeciwdziałanie procesom korozyjnym. FILTRACJA Wprowadzone z zewnątrz lub też wytrącające się w wodzie chłodzącej zanieczyszczenia, powinny być skutecznie odfiltrowywane. W praktyce, około 85% zanieczyszczeń w wodzie chłodzącej stanowią cząstki o wielkości mniejszej niż 5 mikronów. Są na tyle małe, że dobrze przylegają do powierzchni, słabo sedymentują i są trudniejsze do odfiltrowania. Jako zawieszone w wodzie występują nie tylko pyły substancji mineralnych, ale również mikroorganizmy obumarłe i żywe, które przemieszczając się wraz przepływającym czynnikiem chłodzącym kolonizują powierzchnie wymiany ciepła tworząc osady biofilmu. Dla usprawnienia systemu odseparowywania takich drobnych elementów z cieczy wymagane jest wprowadzenia do instalacji dodatkowego czynnika powodującego flokulację zanieczyszczeń, czyli zwiększenie ich wymiarów na skutek łączenia drobnych zanieczyszczeń w większe grupy Flokulację można przeprowadzić poprzez zastosowanie metod chemicznych lub w sposób znacznie ekonomiczniejszy i prostszy za pomocą wprowadzonego do cieczy ładunku elektrycznego usprawniającego powstawanie większych grup zanieczyszczeń floksów. Takie możliwości daje technologia Hydropath, która wprowadza do drobnych cząsteczek zanieczyszczeń dodatkowy niewielki ładunek elektryczny umożliwiający łączenie się ich w grupy stanowiące większe agregaty o wielkości kilkudziesięciu mikronów, które można w sposób prostszy odseparować.
Przy zastosowaniu technologii Hydropath nie jest wymagane stosowanie flokulantów chemicznych. IV. PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ Przykład nr 1. Wieża chłodnicza zamontowana na dachu budynku. Zainstalowano urządzenie HydroFLOW Custom 10 na wspólnej rurze zasilającej obie wieże. Celem instalacji było zapobieżenie namnażaniu bakterii, glonów i zapobieganie powstawaniu osadów mineralnych. Zdjęcie nr 1. Typowe wieże chłodnicze umieszczone na dachu budynku Glony w sposób niekontrolowany zarastały basen wież chłodniczych. Na panelach i innych elementach wież pojawiały się osady węglanu wapnia. Wszystko to pomimo stosowania zalecanych przed dostawcę urządzeń środków chemicznych. W okresie testowym obserwowano zmiany, jakie nastąpiły od uruchomienia urządzenia HydroFLOW. Zaprzestano stosowania jakichkolwiek środków chemicznych do uzdatniania wody. Dla porównania zrobiono zdjęcia przed montażem urządzenia i po 10 tygodniach pracy urządzenia
Zdjęcie nr 2. Dno basenu wieży obrośnięte glonami. Woda jest wyraźnie mętna. Zdjęcie nr 3. Dno basenu wieży po 10 tygodniach. Brak nowych glonów. Brunatny kolor glonów na dnie wskazuje na ich obumieranie. Woda jest klarowna.
Zdjęcie nr 4. Lamele wieży chłodniczej pokryte gruba warstwą osadów mineralnych Zdjęcie nr 5. Lamele wieży chłodniczej po 10 tygodniach. Znacznie zredukowana grubość osadów. WYNIKI Po 10 tygodniach pracy instalacji bez stosowania środków chemicznych i z pracującym urządzeniem HydroFLOW CUSTOM 10 zaobserwowano: 1. 2. 3. Około 90% spadek przyrostu nowych glonów. Te glony, które były na początku, zmieniły kolor, co świadczy o ich obumieraniu W basenie woda przestała być mętna i przestała się pienić Nowe osady mineralne na lamelach nie pojawiły się. Przykład nr.2 Na dachu obiektu znajdują się dwie wieże chłodnicze. Na zasilaniu pierwszej z nich w celach porównawczych zamontowano urządzenie HydroFLOW P160 ( zdjęcie nr 6) i zaprzestano dawkowania do obiegu antyskalantów i inhibitorów korozji. O 50% zredukowano dawkowanie
biocydów. Druga wieża była eksploatowana w oparciu o dotychczas stosowane środki chemiczne. Obie wieże były przed rozpoczęciem testów oczyszczone z osadów. Zdjęcie nr 6. Urządzenie HydroFLOW zamontowane na rurze. Po 2 miesiącach porównano ilości osadów na elementach obu wież. Na elementach wieży nr 1. Nie odnotowano osadów mineralnych i biologicznych (zdjęcie nr 7). Zdjęcie nr 7. Brak osadów mineralnych na lamelach Na elementach wieży nr 2 osady mineralne były bardzo widoczne i pokrywały całe powierzchnie paneli i elementów konstrukcyjnych (zdjęcie nr 8).
Zdjęcie nr 8. Lamele pokryte grubą warstwą osadów mineralnych. Wynik, jaki uzyskano pozwolił na zastosowanie urządzenia HydroFLOW P, na zasilaniu drugiej wieży chłodniczej a po 4 miesiącach zaprzestaniu stosowania jakichkolwiek środków chemicznych. V. PODSUMOWANIE Zastosowanie technologii Hydropath oprócz zapewnienia pełnej wydajności wymiany ciepła w wieżach chłodniczych, przynosi oszczędności, wynikające ze zmniejszenia kosztów związanych wyeliminowaniem środków chemicznych, obniżeniem kosztów serwisowania urządzeń dozujących te środki i obniżeniem kosztów przestojów serwisowych. Więcej informacji na temat technologii, zastosowań i sposobu działania znajduje się na stronie www.hydropath.pl. Na podstawie materiałów firm: Hydropath Sp. z o.o. Hydropath Technologies Ltd. KONTAKT Hydropath E-mail: biuro@hydropath.pl WWW: www.hydropath.pl
Tel: + 48 500 068 835 Fax: + 48 324 450 684 Adres: Wierzbowa 111 43-100 Tychy