Richtlijnen voor de waterkwaliteit in verwarmingssystemen van de glastuinbouw en utiliteit: Nieuw systeem: Wanneer een nieuw CV-systeem voor het eerst gevuld wordt met water, is de kwaliteit van het op dat moment toegepaste voedingswater verantwoordelijk voor een in de toekomst wel of niet goed functionerend verwarmingssysteem. Veel ellende door corrosie en ketelsteen kan voorkomen worden, wanneer men bij installatie van een nieuw CV-systeem niet klakkeloos met het water, dat men op dat moment voorhanden heeft, het systeem vult, maar in overleg met deskundigen het systeem met een goed, desnoods voor- en nabehandeld, water nieuwe CV-systeem vult. Wanneer een CV-systeem volgens de normen met goed water is opgevuld, dan is meestal na één of meerdere jaren pas een correctie op de waterkwaliteit nodig. Bij nieuwe systemen moet men wel rekening houden met de aanwezigheid van vervuiling in dit systeem, veroorzaakt door zand, klei, laselectrodes, laskorrels, etc. Een nieuw systeem hoeft niet per definitie schoon te zijn. Bestaand systeem: Indien in bestaande CV-systemen (utiliteit en glastuinbouw!) nieuwe ketels,. een nieuwe WKK-installatie of restwarmtewisselaars worden geplaatst,. is het raadzaam om een moment stil te staan bij de waterkwaliteit en de graad van vervuiling van het bestaande systeem. Vervuiling kan in de loop van de tijd opgebouwd zijn door slib van corrosieprodukten en neergeslagen hardheidszouten. Doordat er veranderingen in het bestaande CV-systeem worden aangebracht kan deze bestaande vervuiling, die normaal gesproken in de bepaalde gedeelten van het CV-systeem of in de CV-ketel bezonken ligt, loskomen. Deze gemobiliseerde bestaande vervuiling kan funest zijn voor de nieuwe onderdelen in het CV -systeem. Samenvattend: Leidingwater is in principe bet beste geschikt als vulwater voor een CV-systeem. Bassin- of regenwater is, mits behandeld (ph verhoging, biodispersant), gefilterd (zandfiltratie) en 100% zeker zonder kunstmest, ook geschikt te maken als vulwater voor een CV-systeem. Laat bij twijfel bet water onderzoeken bij een in waterbehandeling gespecialiseerd bedrijf en vraag advies. Indien een grote waterbuffer opgevuld moet worden met water, vul deze dan bij voorkeur op met minimaal onthard- of nog beter gedemineraliseerd water. Gedemineraliseerd water is vrij goedkoop te betrekken bij een electriciteitcentrale. Wordt een waterbuffer opgevuld met hard - of niet goed gefiltreerd water, dan is de kans natuurlijk heel groot dat er in de toekomst problemen ontstaan met CV-ketel (kalk en slib) en (rest}warmtewisselaar (fouling, corrosie). Samenvattend: Het behoud van - en goed functioneren van een CV-systeem is essentieel voor het instellen van een goed en constant klimaat in de kas en dus ook voor het goed laten groeien van het gewas. Laat bij of na verbouwingen aan het verwarmingssysteem, of bij nieuwbouw,een watercontrole uitvoeren door een in waterbehandeling gespecialiseerd laboratorium. Door op tijd de juiste maatregelen te nemen kan heel veei ellende door aanzettingen corrosieschade aan verwarmingsketel, gevoelige warmtewisselaars etc., worden voorkomen. Vergeleken met dit soort kosten vallen de kosten van een regelmatige wateranalyse, en ook de kosten van een eventuele waterbehandeling en/of preventief uitvoeren van een deelstroomfiltratie met een zak/magneetfilter, in het niet.
Normaal gesproken is in verwarmingssystemen, met aanvaardbaar weinig Iekkages, slechts een minimale waterbehandeling nodig. In dat geval is een eenvoudige ph-correctie, eventuele periodieke dosering van een zuur- stofbinder en deelstroomfiltratie, al voldoende. Een eis, t.a.v. een goede rentabiliteit van het systeem op lange duur, is echter wel dat het systeem bij oplevering afgeperst en opgevuld wordt met water van goede kwaliteit (volgens de tabel op bladzijde 1). Voor conventionele verwarmingssystemen is de eis t.a.v. de maximale toelaatbare hardheid in het suppletiewater afhankelijk van de hoeveelheid suppletiewater op jaarbasis. Door het steengetal te berekenen kan afgeschat worden of het suppletie- water onthard moet worden en/of dat er eventueel een waterbehandeling toegepast moet worden. Het steengetal kan als volgt worden berekend: Waarin: TH = tijdelijke hardheid in dh. SUP = jaarlijkse watersuppletie in m³/jaar (watermeter nodig!). I = inhoud totale verwarmingssysteem in m³ KCAP = ketelcapaciteit in kw of in kcal*0,00117 Is het steengetal lager dan 0,25, dan zal er geen ketelsteenaanzetting te verwachten zijn, is de uitkomst van deze formule groter dan 0,25 dan is (deel)ontharding, waterbehandeling en zuurstofbinding aan te raden. Let op: -1- Deze formule is in de jaren 50-60 empirisch ontwikkeld voor de conventionele verwarmingssystemen met normale 3-treks verwarmingsketels en om af te schatten in hoeverre een ketel en systeem kunnen vervuilen door kalk. Deze formule heeft in zijn geheei geen voorspellend vermogen voor de vervuiling van warmtewisselaars van Warmte Kracht Koppelingseenheden (WKK) of warmtewisseiaars in restwarmte projecten van elektriciteitsmaatschappijen (glastuinbouw) door kalk! -2- Indien een water/warmte opslag buffer met grote waterinhoud in een systeem wordt geplaatst, geeft bovenstaande formule al aan dat een dergelijke buffer met minimaal onthard water gevuld moet worden!! Bij het vullen van een waterbuffer wordt de normale waterinhoud van het CV-systeem enkele malen vergroot en wordt een hoeveelheid water toegevoegd, die vele malen de inhoud van bet conventionele systeem overtreft! Het grote verschil tussen een 3-treks vlampijpketel en de moderne warmtewisselaar met vergelijkbare warmteoverdrachtscapaciteit is de verhouding verwarmd oppervlak (VO), waterinhoud en toegepaste materiaaldiktes. Indien in een verwarmingsketel een ketelsteenafzetting van 2 à 3 mm op het VO aanwezig is (warmteoverdrachtsreductie van 20-30%) en de capaciteit van de ketel is voldoende, dan zal er weinig schade in de ketel aangericht worden. Hoogstens gaan na verloop van tijd de pijpen los in de pijpenpiaten liggen, waardoor lekkages kunnen optreden en reparaties aan de ketel nodig zijn. Bij warmtewisselaars, met hoog vermogen en dunnere wanddiktes, kunnen aanzettingen van minder dan O,5 mm ai kwalijke en zeer schadelijke gevolgen hebben. Door de vele malen hogere verhoudingen V.O./inhoud bij dunnere wanddiktes, zullen deze warmtewisselaars veel gevoeliger zijn voor afzettingen van hardheidszouten en corrosieproducten en daardoor eerder stuk gaan.
-2- Verwarmingssystemen in de glastuinbouw: Door het veelvuldig voorkomen van "lekke" verwarmingssystemen en toepassing van PE (PolyEthyleen) of PP (PolyPropyleen) verwarmingsslang in de glastuinbouw, is een minimale waterbehandeling een utopie: Lekkages hebben een verhoogde watersuppletie, met o.a. hardheidszouten en mogelijk andere vervuiling, tot gevolg. Indien er slecht suppletiewater wordt toegepast, zoals sloot/oppervlaktewater, zullen de hardheidszouten in het suppletiewater, samen met andere vervuiling, afzettingen, slibvorming en dus ook warmteoverdrachtsproblemen veroorzaken. De toepassing van PE/PP verwarmingsslangen, in vloerverwarmingssystemen of tuinbouwsystemen, heeft zuurstofdiffusie, door de slang heen of bij slangkoppelingen (vaak te lage systeemdruk!) het verwarmingssysteem in, tot gevolg. Hierdoor ontstaat zuurstofcorrosie met alle gevolgen van dien. Corrosieprodukten in de vorm van slib kunnen zich afzetten en daardoor ook warmteoverdrachtsproblemen, zoals verstoppingen in bepaalde gedeelten van het verwarmingssystemen en nog meer corrosie veroorzaken. Indien er geen goede warmteverdeling in een kasverwarmingssysteem is, kan dat schade door plaatselijke groeiachterstand van bet gewas tot gevolg hebben. Magnetiet, de walshuid, zand en laskorrels kunnen, vooral bij nieuwe systemen, in een hele fijne en grove vorm in het water aanwezig zijn. De kleinere deeltjes, met deeltjesgrootte < 1 µm veroorzaken o.a. versnelde slijtage aan seals van circulatiepompen. Voor de levensduur van een gesloten verwarmingssysteem, is het beiangrijk dat een verwarmingssysteem schoon blijft. Allerlei achteraf moeilijk te behandelen corrosievormen, zoals microbiologische veroorzaakte corrosie en corrosie door beluchtingselementen (under deposit corrosion), kunnen ontstaan in een vervuild systeem. Microbiological Induced or InfIuenced Corrosion, MIC genaamd, is een aparte tak van - weteuschappelijk onderzoek geworden. De door MIC ontstane schade aan glastuinbouw verwarmingssystemen mag niet onderschat worden, omdat in de glastuinbouw frequent potentieel microbiologisch verontreinigd water, zoals oppervlaktewater, slootwater, regenwater, etc., wordt toegepast als vul- of suppletiewater. Daamaast worden in genoemde watersoorten regelmatig restanten kunstmest aangetroffen, hetgeen natuurlijk niet bevorderlijk is voor de levensduur van een systeem. Belangrijk is dan ook dat alle, door corrosie en neergeslagen zouten gevormde slib en andere vervuilingen, uit het verwarmingswater gefiltreerd wordt. Wordt een waterbehandeling toegepast op basis van fosfaten en dispergeermiddelen, dan moet men erop bedacht zijn dat deze waterbehandeling ook een slibvorming teweeg brengt. Hardheidszouten worden als fosfaatslib neergeslagen en de ai aanwezige vervuiling in het systeem komt in beweging, doordat deze vervuiling gedispergeerd wordt. Bij een goede waterbehandeling in een gesloten verwarmingssysteem, is het uitvoeren van deelstroomfiltratie in feite onontbeerlijk voor het welslagen van een waterbehandeling. Zeker wanneer WKK -installaties of gevoeiige warmtewisselaars in het verwarmingscircuit zijn opgenomen, moet men er op bedacht zijn dat de warmtewisselaars in dergelijke systemen heel gevoeiig zijn voor verstoppingen.
-3- Aandachtspunten glastuinbouw afhankeiijk van systeemsamenstelling: Alvorens met een waterbehandeling te beginnen moet men onderscheid maken tussen de waterbehandeling van de volgende systemen: A. Geheel stalen systemen. Vaak weinig suppletie, eventueel onthard water toepassen als suppletiewater en ph conditioneren via een automatisch gestuurd doseerstation (het liefst gestuurd via een watermeter). De ideale ph in een geheel stalen verwarmingssysteem is 9,5-10,0. Als waterbehandeling is ph-correctie en/of zuurstofbinding aan te bevelen. De indikking van het verwarmingswater moet minder dan 10% zijn. Bij veel waterverlies, dus regelmatige nasuppletie, of indien het CV -water troebel is door slib met neergeslagen verontreinigingen of corrosieprodukten, is deelstroomfiitratie aangevuld met een waterbehandeling sterk aan te bevelen. Natuurlijk geldt hierbij tevens de aanbeveling om de lekkages te dichten! B. Stalen systemen die een groot gedeelte PE bevatten. De behandeling is vergeiijkbaar met -a-, maar bij dit soort systemen moet periodiek extra zuurstofbinder toegevoegd worden, om de in het verwarmingssysteem gediffundeerde zuurstof te binden. Daamaast zullen dit soort systemen sneller vervuiling accumuleren, door voortdurende corrosie als gevolg van het continue opnemen van zuurstof door het verwarmingswater. Het uitvoeren van deelstroomfiltratie in dit soort systemen, met een potentieel grote zuurstofintreding en dus slibvorming is onontbeerlijk. Zuurstofbinding in verwarmingswater met produkten op basis van suifiet en tannines zijn in principe achterhaalde technieken. Sulfiet heeft als groot nadeel, dat sulfiet na zuurstofbinding omgezet wordt naar sulfaat, hetgeen een sterke verhoging van het zoutgehalte in het CV -water tot gevolg heeft. Daarnaast vormt sulfaat een goede voedingsbodem voor de groei van sulfaatreducerende bacteriën welke enorme corrosieschade in een systeem kunnen veroorzaken. Tannine als zuurstofbinder is eveneens een achterhaald concept, omdat tannines matige zuurstofbinders en corrosieïnhibitoren zijn, en daamaast een goede koolstofbron vormen voor de groei van bacteriën in een gesloten systeem. Hydropro heeft met Oxpro een nieuwe zuurstofbinder, met corrosieïnhibiterende eigenschappen, ontwikkeld en geïntroduceerd. Naast effectieve zuurstofbinding heeft Oxpro sterk passiverende eigenschappen op staal en koper. C. Aluminium bevattende systemen. De toepassing van aluminium warmtewisselaars, zoals rookgassencondensors achter verwarmingsketels of warmtekracht installaties, komt voor. Groeipijpen in glastuinbouwsystemen kunnen ook van aluminium gemaakt zijn. Uit oogpunt van waterbehandeling en corrosiebeheersing zijn deze systemen beperkt toepasbaar en academisch gezien niet aan te bevelen! In aanwezigheid van chloride-ionen en afhnkelijk van de concentratie van deze chloride-ionen is aluminium, in de ph gebieden met ph < 7 en ph > 8,0-8,5, corrosiegevoelig. In het voedingswater zijn chloride-ionen praktisch altijd aanwezig, tenzij gedemineraliseerd water of zuiver regenwater wordt toegepast ais voedingswater voor bet verwarmingssysteem. In tegenstelling tot stadsverwarmingssystemen is in de glastuinbouw gedemineraliseerd water meestai niet aan de orde. Voor de waterbehandeling van aluminium bevattende systemen in de glastuinbouw, zijn speciale produkten
ontwikkeld. De in de industrie gebruikelijke produkten voor aluminium systemen zijn in de glastuinbouw niet toepasbaar, vanwege hun giftigheid voor het gewas bij lekkages in de tuin. De glastuinbouw produkten bevatten fosfaat en corrosieinhibitoren voor aluminium en staal bij een neutrale ph. Een overdosering fosfaat dient niet alleen om de (rest)hardheid van het voedingswater weg te nemen, maar vormt ook het bufferend systeem in het systeemwater. Fosfaat is een geschikte buffer in het ph bereik van 8 tot 8,5, het ph-gebied waarin aluminium stabiel is. Daarnaast vormt fosfaat een extra beschermende hechte fosfaathuid. Voor staal is dit ph gebied niet ideaal en het is dan ook erg belangrijk dat er geen zuurstof in bet systeemwater aanwezig is. Extra conditionering met zuurstofbinder en fosforzuur voor ph conditionering kan noodzakelijk zijn. Het ontstaan van afzettingen op aluminium, waaronder koperverbindigen met het voedingswater zijn funest voor de levensduur van aluminium onderdelen. D. Systemen met anderzins inhomogene materiaalkeuze (WKK en restwarmte projecten): Het is voor de waterbehandelaar heel belangrijk te weten wanneer er sprake is van inhomogene materiaalkeuze in het verwarmingssysteem. Hij moet de waterbehandeling daarop aanpassen. Enkele regels zijn: - Systemen met RVS onderdelen zoals rookgassenkoelers van WKK-installaties: Het chloridegehalte van het verwarmingswater moet regelmatig gemeten worden. Bij een te hoog chloridegehalte (normaal gesproken maximaal 50 ppm, bij vervuilende omstandigheden maximaal 10 ppm) en bij kans op vorming van afzettingen (kalk en andere vervuiling) is zelfs de RVS 316/316L serie bij hogere watertemperaturen gevoelig voor put-, spleet- en spanningscorrosie. De RVS 304/321 serie is al bij lagere chloridegehaltes en watertemperaturen gevoelig voor de genoemde vormen van corrosie. - Systemen met onderdelen van koperlegeringen zoals messing en aluminiummessing (motorwaterkoelers van WKK-installaties): De ph bewaking van het verwarmingswater moet nauwkeurig op ph = 9,8 gehouden worden. Koperlegeringen vertonen bij die ph de laagste corrosiesnelheid. - Tevens dient men bij de montage van koperen onderdelen ervoor te zorgen dat er geen direct contact gemaakt wordt tussen het koperen onderdeel en staal. Anders kan er onder bepaalde omstandigheden galvanische corrosie optreden. Zinkhoudende koperlegeringen zijn in het algemeen gevoelig voor ontzinken. Dit proces wordt selectieve corrosie genoemd en is moeilijk tegen te gaan. - Het verwarmingswater moet gecontroleerd worden op de aanwezigheid van ammonia (NH 4 +, bronwater of regenwater als suppletiewater!). Ammoniak (NH 3 ) vormt met koper een complex en kan koperhoudende legeringen aantasten (ammoniakale kopercorrosie). Deze corrosievorm is phafhankelijk en neemt toe bij een ph hoger dan 9,0. In aanwezigheid van zuurstof krijgt deze corrosievorm een putvormig karakter. Een dosering van kopercorrosieïnhibitor is dan noodzakelijk.
E. Ketels die in de glastuinbouw gebruikt worden voor grondstomen én verwarmen, het zgn. "stoken- stomen". De toepassingen van grondstomen en verwarmen moeten apart worden beschouwd. Wanneer de ketel gebruikt wordt voor stomen, moet de waterbehandeling gebruikelijk voor stomen toegepast worden (voldoende hoge alkaliteit, eis is: 2p-alkaliteit m-alkaliteit, ph tussen 11 en 12). Als men klaar is met stomen, moet de ketel helemaal gespuid, schoongemaakt van slib en opnieuw afgevuld worden met vers voedingswater, waarna de normale waterbehandeling voor het verwarmingssysteem weer toegepast kan worden (ph geconditioneerd op 9,5-10.0). Het afspuien van de ketel is noodzakelijk om de, door indikking ontstane, overmaat aan opgeloste en gesuspendeerde zouten (slib) kwijt te raken en door de ketel schoon te spuiten. Tijdens stomen ingedikt ketelwater mag absoluut niet in het verwarmingssysteem terecht komen (zie eis van maximaal 10% indikking!). Ook treedt er tijdens stomen een "veroudering" van water op, waardoor dit water veel agressiever wordt. Een wetenschappelijke verklaring is hiervoor nog niet gevonden. Extra controle uitgeoefend door een waterbehandelaar is sterk aan te bevelen, ook is het tegelijkertijd stomen en stoken corrosietechnisch in principe sterk af te raden.
-4- Controle ketelwater: Te adviseren is dat er regelmatig (bijvoorbeeld eens per week) de volgende waarden van het verwarmingssysteemwater gecontroleerd en genoteerd worden in een logboek: - hardheid - p en m alkaliteit - ph en geleidbaarheid (EC) - indien van toepassing: aanwezigheid van zuurstofbinder Indien de waterbehandeling uitgevoerd woldt door Hydropro Waterbehandeling BV, komt een vertegenwoordiger van de Hydropro en 1x per jaar ter plekke een controle uitoefenen, maakt een waterrapport en neemt eventueel een monster mee voor laboratorium onderzoek. Worden er door de klant meer watercontroles gewenst op jaarbasis, of een extra watercontrole, nadat bijvoorbeeld een wijziging in bet verwarmingssysteem is aangebracht, gewenst, dan kan dit door de Hydropro Waterbehandeling verzorgd worden tegen een tarief van 125.- per watermonster. -5- Meetprocedures: Hardheid: Complexometrische titratie met sneltestset P- en m-getal: Titratie met 0, In zoutzuur tot ph = 8,3 met fenolftaleïne als indicator (p-getal) en titratie tot ph = 4,2 met methyloranje als indicator (m-getal). Verkrijgbaar als sneltestset. ph en geleidbaarheid: Met ph en geleidbaarheid meter. Oxpro: Wordt kwantitatief bepaald m.b.v. een sneltestset. Fosfaat: Wordt kwantitatief bepaald m.b.v. een sneltestset. -6- Tot slot: Een welgemeend advies: Laat bij of na verbouwingen aan het verwarmingssysteem of bij nieuwbouw een watercontrole uitvoeren door een in waterbehandeling gespecialiseerd laboratorium. Door op tijd de juiste maatregelen te nemen kan heel veel narigheid door aanzettingen en corrosieschade aan verwarmingsketel, gevoelige warmtewisselaars etc., worden voorkomen. Vergeleken met dit soort kosten vallen de kosten van een regelmatige wateranalyse, en ook de kosten van een eventuele waterbehandeling en/of preventief uitvoeren van een deelstroomflltratie, in het niet. Hydropro BV Waterbehandeling,