Kde vzduch nemá co dělat - odvzdušnění otopných soustav

O nutnosti odvzdušnit otopnou soustavu, aby správně fungovala, slyšel asi skoro každý. Daleko méně lidí si však bude vědět rady s praktickým provedením tohoto úkonu. Příčiny, proč se vzduch (nebo jiná plynná látka) do soustavy dostává, dokáží odhalit většinou jen školení odborníci. Než je ke svým špatně topícím radiátorům pozvete, určitě nezaškodí se s těmi nejběžnějšími důvody se alespoň stručně seznámit.

Zavzdušnění otopné soustavy lze poznat tak, že výše položená tělesa netopí buď vůbec, nebo pouze v blízkosti přívodního ventilu. Směrem k opačnému konci pak velmi rychle chladnou. Příčin, které tento nežádoucí jev způsobují, rozlišujeme několik.

Atmosférický vzduch

Zavzdušnění otopných soustav je velmi často způsobeno atmosférickým vzduchem. Ten se dovnitř dostává hlavně při opravách a rekonstrukcích, kdy je z části soustavy vypuštěna voda. Po každém takovém zásahu a opětovném napuštění je třeba otopnou soustavu správně odvzdušnit, a to nejlépe při maximální provozní teplotě, tedy při 90 °C. Po dosažení této teploty bychom měli vyčkat cca hodinu, následně vypnout všechna oběhová čerpadla a poté odvzdušnit všechna tělesa v nejvyšších patrech. Pak čerpadla znovu zapneme a po hodině celý proces zopakujeme. To je nutné dělat tak dlouho, dokud se vyskytují volné plyny.

Vzduch do otopných soustav ovšem může vznikat i tehdy, když do nich nikdo nezasahoval ani nebyly nijak viditelně poškozeny. Stává se to např. při netěsnostech v místě napojení oběhového čerpadla. To pak průběžně přisává vzduch, který způsobuje permanentní problémy. V takovém případě je třeba inkriminované místo přetěsnit.

Zvláště menší otopné soustavy bývají někdy vybavené starším typem expanzní nádoby, v níž se topná voda dostává do přímého kontaktu se vzduchem. I tady může být příčina častého zavzdušňování a k jejímu odstranění pomůže nová expanzní nádoba s membránou oddělující vzduch od topného média.

Zdrojem vzduchu ovšem bývá i topná voda, zvláště pokud se do soustavy napouští přímo z vodovodního řadu. Taková voda běžně obsahuje rozpuštěný vzduch, který se z ní při proudění a hlavně při zahřátí uvolňuje v podobě bublinek. Ty postupně putují do nejvýše položeného místa a tam se shromažďují a vytvářejí vzduchovou kapsu, jež zabraňuje cirkulaci topné vody. Abychom se tomuto problému vyhnuli, je dobré otopnou soustavu napouštět a doplňovat upravenou a odplyněnou vodu.

Koroze

Plyny v topném médiu se mohou objevovat i v případech, kdy je otopná soustava od atmosférického vzduchu zcela izolována. Vznikají v důsledku chemických reakcí, které v nevhodně navržené nebo špatně provozované soustavě probíhají. Zpravidla se jedná o korozní procesy, během nichž dochází k narušování vnitřního povrchu kovových součástí.

Korozi oceli zásadním způsobem ovlivňuje kyslík rozpuštěný v teplonosné kapalině. Není-li zde rozpuštěný kyslík, je koroze oceli velmi malá. Významný vliv má i přítomnost chloridů. Ve vodě bohaté na rozpuštěný kyslík chloridy zrychlují korozi. Za nepřítomnosti rozpuštěného kyslíku nemají chloridy na rychlost koroze podstatný vliv.

Důležitým činitelem v korozi oceli je pH. Pro otopné soustavy je jeho optimální hodnota 9. Při nižším pH rychlost koroze vzrůstá.

Každý konstrukční materiál se vyznačuje standardním elektrochemickým potenciálem, který charakterizuje elektrochemickou ušlechtilost kovů, tedy elektrochemickou snahu kovu přecházet do oxidovaného stavu a uvolňovat elektrony. Kovy ušlechtilé, tj. s vyšším standardním potenciálem, mají tuto snahu menší než kovy s nižším standardním potenciálem. Podle elektrochemické ušlechtilosti lze sestavit kovy do řady, kde na jedné straně jsou kovy ušlechtilé (platina, zlato) a na druhé straně kovy neušlechtilé (zinek, alkalické kovy). Standardní potenciály ušlechtilých kovů jsou označovány jako pozitivnější (+), neušlechtilých kovů jako negativnější (-). Praktický význam má vzájemné srovnání potenciálů konstrukčních materiálů použitých v konkrétní otopné soustavě.

Spojením dvou kovů s odlišnými korozním vlastnostmi v korozním prostředí vzniká tzv. makročlánek, kdy mezi oběma kovy probíhá měřitelný elektrický proud. Spojení kovů přitom nemusí být přímé, stačí, když mezi nimi protéká vodivá teplonosná kapalina. Elektrolytické korozi tedy nelze zabránit tím, že se materiály s rozdílným elektrochemickým potenciálem oddělí např. vřazením části potrubí z plastů.

Jsou-li v otopné soustavě použity konstrukční materiály s výrazně rozdílným potenciálem, dochází ve vodním prostředí ke korozi za současného uvolňování plynů, nejčastěji vodíku. Korozí je zpravidla ohrožen materiál s menším potenciálem (ale nemusí tomu tak být vždy).

Z důvodu zabránění koroze by se při budování otopných soustav neměly používat konstrukční materiály s příliš velkým rozdílem standardních elektrochemických potenciálů (např. měď-hliník, měď-hořčík, měď-zinek).

Mikroorganismy

Koroze kovů může být ovlivněna nebo způsobena také mikrobiologickou činností. Mikroorganismy žijící v teplonosné kapalině na vnitřním povrchu otopné soustavy vylučují různé chemické látky, které mohou měnit odolnost kovu nebo přímo vytvářejí vhodné podmínky pro korozi.

Korozně nejvýznamnější jsou bakterie redukující sírany. Žijí v mírně alkalickém prostředí, využívají elementární vodík z katodické korozní reakce železa k redukci síranů na sirníky a tím urychlují korozi. Za přítomnosti CO₂ produkují sirovodík a odolávají teplotám i nad 80°C.

Základní opatření

Abychom zavzdušňování omezili na minimum, je vhodné otopnou soustavu vždy napouštět a doplňovat upravenou a odplyněnou vodou. Dobré výsledky přináší i použití aktivních automatických odplyňovacích a expanzních zařízení a zařízení pro fyzikální úpravu topné vody.

Negativní účinky koroze i zavzdušňování otopných soustav významně snižuje optimalizace a zavedení nízkoteplotních parametrů teplonosné látky u termohydraulicky vyvážených soustav a rozvodných sítí po zateplení budov. Sníží se tím nejen uvolňování plynů, které korozi způsobují, ale sníženým dilatačním namáháním materiálu se podstatně prodlouží životnost všech otopných zařízení a omezí se výskyt havarijních stavů.

Pokud se plyny v otopné soustavě opakovaně vyskytují bez zjevné příčiny, je nutné odebrat vzorek teplonosné kapaliny a provést fyzikálně-chemickou analýzu. Doporučuje se provést rovněž analýzu kalů obsahujících korozní produkty. Z provedených rozborů pak lze určit příčinu vývinu plynu a doporučit účinná opatření.

V článku byly použity podklady od Ing. Jířího Matějčka, CSc ze společnosti Energetická zařízení s.r.o.

Článek ke stažení zde (pdf)