Instalacje z wodą lodową mają wiele zalet, jednak sama woda wykorzystywana do celu chłodzenia powinna mieć odpowiednio dopasowane parametry. Jakie właściwości powinna mieć woda lodowa i jak ją uzdatniać?
Na blogu pojawił się już artykuł dotyczący uzdatniania wody do wież chłodniczych i klimatyzacji. Tym razem chciałbym rozwinąć bardziej aspekt wody wykorzystywanej w tych celach – wody lodowej.
Co to jest woda lodowa?
Liczne definicje określają wodę lodową, jako czynnik chłodzący stosowany w systemach chłodzenia. Najczęściej woda lodowa jest wykorzystywana w systemach klimatyzacji.
Instalacja chłodnicza działająca w oparciu o wodę lodową w dużej mierze pod względem wyglądu i zastosowanych elementów przypomina system ogrzewania. Jedną z niewielu różnic jest zasilanie wodą zimną, a nie wodą o wysokiej temperaturze.
Nazwa tego rodzaju wody jest związana z niską temperaturą, jaką musi posiadać. Woda lodowa ma zazwyczaj od 5 do 10°C (woda zasilająca) oraz 10 do 16°C (woda powracająca).
Woda lodowa może występować w postaci czystej wody lub roztworu wody oraz środka przeciwdziałającego zamarzaniu. Zazwyczaj wykorzystywane jest połączenie wody z glikolem etylowym lub propylenowym, rzadziej stosowane są inne solanki.
Agregat wody lodowej odprowadza ciepło z wody. Właśnie w taki sposób powstaje woda lodowa, która w dalszym etapie jest dostarczana do wentylatorowych wymienników ciepła bądź innych urządzeń końcowych.
Woda lodowa jest zamykana w obiegu. Gdy tylko jej temperatura ponownie ulegnie podwyższeniu, powraca do agregatu i cały proces zaczyna się od nowa.
Zalety stosowania wody lodowej
Instalacje wykorzystujące do działania wodę lodową stanowią alternatywę dla klimatyzacji działającej w oparciu o freon.
Największą zaletą inwestycji w instalację z wodą lodową są późniejsze stosunkowo niskie koszty jej utrzymania. Koszty w tym przypadku generuje jedynie energia elektryczna potrzebna do zasilania pomp oraz siłowników sterujących.
Dużą zaletą jest również fakt, że instalacje z wodą lodową są przyjazne dla środowiska. Mniejsza ilość czynnika chłodniczego oraz mniejsza emisyjność do atmosfery w momencie nieszczelności, powodują, że klimatyzatory z wodą lodową nie stanowią zagrożenia dla środowiska naturalnego.
Gdzie jest zapotrzebowanie na wodę lodową?
Klimatyzatory z wodą lodową zazwyczaj są stosowane w dużych instalacjach. Na układ wody lodowej składa się chiler (agregat wody lodowej), wewnętrzne odbiorniki chłodu połączone z instalacją hydrauliczną. Woda lodowa jest zazwyczaj stosowana do odbierania ciepła.
Instalacje z wodą lodową szczególnie dobrze sprawdzają się w dużych zakładach przemysłowych: podczas obróbki metali, w przemyśle tworzyw sztucznych, farmaceutycznym, spożywczym, w odlewniach środków chemicznych. Ta metoda chłodzenia ma swoje zastosowanie także w medycynie – woda lodowa jest używana do ochładzania urządzeń przeznaczonych do rezonansu magnetycznego oraz laserów.
Woda lodowa jest stosowana do ochłodzenia zasilaczy, analitycznych przyrządów, stacji energii. Wykorzystuje się ją również w trakcie wytwarzania półprzewodników sprężonego powietrza i całej masie innych procesów specjalistycznych.
Problemy z jakością wody lodowej
Przez wielu ekspertów, ze względu na swoje właściwości fizyczne, to właśnie woda jest uznawana za najlepszy nośnik zimna w układzie wody lodowej. Niestety, zdarza się, że jej parametry mogą powodować problemy.
Woda stosowana do chłodzenia zazwyczaj pochodzi z wodociągów, o wiele rzadziej wykorzystywana jest woda z własnych ujęć.
Na dzień dzisiejszy w Polsce nie ma żadnych dokumentów i norm dotyczących jakości wody lodowej. Ogólnie przyjmuje się, że jakość wody lodowej nie powinna być gorsza od jakości wody w układach chłodzenia. Zazwyczaj odnosi się do zaleceń stosowanych przez producentów chłodnic przeponowych i chłodni wyparnych.
Woda spełniająca normy Rozporządzenia Ministra Zdrowia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi nie zawsze doskonale nadaje się do układu i czasem wymaga dodatkowego uzdatniania. Poza tym eksperci uznają, że nie gwarantuje pełnego bezpieczeństwa mikrobiologicznego.
Warto pamiętać, ze skład fizykochemiczny wody lodowej podlega licznym zmianom w trakcie obiegu. Następują one choćby na skutek odparowania, procesu odgazowania, częściowego wytrącania węglanu wapnia w postaci powszechnie znanego kamienia kotłowego, wytrącania związków żelaza i manganu, natleniania wody, przedostawania się substancji o odczynie kwaśnym lub alkalicznym podczas czyszczenia układu.
Podczas eksploatacji wody lodowej o niewłaściwych parametrach mogą wystąpić trzy niezwykle istotne problemy:
- Problemy dotyczące korozji elementów konstrukcyjnych
- Problemy z wytrącającym się osadem
- Problem powstawania biofilmu i skażenia mikrobiologicznego instalacji
Przy czym najgorszy wydaje się być punkt trzeci. Obecność biofilmu często doprowadza do korozji mikrobiologicznej.
Spory problem stanowią cząstki mechaniczne w wodzie, która ma pełnić rolę wody lodowej. Ich obecność przyspiesza rozwój mikroorganizmów oraz wytrącania się osadów mineralnych.
Jak uzdatniać wodę lodową?
Woda lodowa powinna zostać poddana uzdatnianiu przynajmniej przed etapem zalania układu (podobnie jak to jest w przypadku wody do wytwarzania pary).
Kiedy wykorzystywana jest woda z własnego ujęcia, najczęściej stosowanymi procesami są odżelazianie i odmanganianie. Niezależnie od ujęcia, woda powinna być poddawana filtracji mechanicznej w celu usunięcia wszelkich zawiesin.
W jednym ze źródeł można znaleźć informację, że zawartość zawiesin powinna zostać utrzymana poniżej 200 mg/dm3.
Oprócz tego woda powinna być klarowna, nie powinna posiadać mętności, a zanieczyszczenia pochodzenia organicznego i mikrobiologicznego powinny zostać zredukowane. Jeśli poziom materii organicznej będzie niski, mikroorganizmy nie będą miały pożywki, a woda pozostanie bezpieczna nawet w przypadku, kiedy dojdzie do jej kontaktu z produktem (na przykład w przemyśle spożywczym).
Zapobieganie rozwojowi biofilmu oraz skażenia mikrobiologicznego zazwyczaj muszą być realizowane równolegle na dwa sposoby. Z jednej strony zapobiega się powstawaniu korozji i osadów. Z drugiej natomiast niezbędne jest zapewnienie skutecznej dezynfekcji wody.
W niektórych układach stosuje się więc 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, aczkolwiek rekomendowany przez specjalistów. W zależności od układu woda może być niezmiękczana, częściowo zmiękczana lub całkowicie zmiękczana. Całkowite zmiękczanie jest zalecane.
Bywają przypadki, w których potrzebne jest nawet zastosowanie systemu odwróconej osmozy do wody lodowej.
Oprócz tradycyjnych metod uzdatniania wody, bardzo istotne w przypadku wody lodowej jest zastosowanie właściwego kondycjonowania.
Kondycjonowanie wody lodowej
W przypadku dozowania chemii do układu z wodą lodową szczególnie istotne są trzy aspekty:
- Dozowanie inhibitora korozji w celu ochrony metali występujących w układzie (aluminium, miedź, mosiądz, brąz, stal)
- Impregnacja biocydem – to jedno z lepszych zabezpieczeń przed biofilmem. 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. Raczej rzadko stosuje się w tym celu urządzenia uzdatniające wodę. Znacznie częściej wybiera się dozowanie odpowiednich środków chemicznych.
Potrzebujesz porady dotyczącej metod uzdatniania?
Z artykułu już wiemy w jak wielu aspektach jest wykorzystywana woda lodowa. Jeśli Twoje przedsiębiorstwo potrzebuje urządzeń do jej uzdatniania lub specjalistycznej chemii, zapraszam do kontaktu.
