Czym grozi i jakie są przyczyny korozji w instalacjach grzewczych HVAC?

HVAC to systemy ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji, w których energia cieplna lub chłodnicza transportowana jest najczęściej za pomocą wody krążącej w zamkniętym obiegu. W praktyce nie jest on jednak całkowicie odizolowany od powietrza i tlenu. Tym samym stwarza to ryzyko zaistnienia korozji elektrochemicznej.

W HVAC jej najczęstszych przyczyn należy się doszukiwać w codziennej eksploatacji. Każda dolewka świeżej, ciepłej wody wnosi kolejną ilość tlenu rozpuszczonego. Nieszczelność elementów instalacji czy zapowietrzenie po stronie pompy ssawnej mogą powodować zasysanie powietrza do obiegu. Dodatkowo wraz ze wzrostem temperatury zmienia się rozpuszczalność gazów, co wpływa na lokalne warunki pracy medium i sprzyja powstawaniu niejednorodnych stref korozyjnych.

Finalnie na metalowych powierzchniach tworzy się ognisko korozji. Z czasem rośnie szybkość tego procesu. Powstaje rdza i pojawiają się wżery, a produkty chemiczne korozji zaczynają krążyć w instalacji, odkładając się w wymiennikach ciepła, zaworach i pompach.

Na przebieg procesu korozji wpływają również:

• wartość pH,

• obecność jonów (np. chlorków),

• ogólny skład chemiczny wody,

• materiały konstrukcyjne, szczególnie elementy wykonane ze stali ocynkowanej lub węglowej.

Można potocznie powiedzieć, że korozja w takich instalacjach to "cichy zabójca". Może niezauważenie rozwijać się latami, stopniowo obniżając sprawność systemu i skracając żywotność całej instalacji, aż do momentu kosztownej awarii.

Dopuszczalny poziom tlenu w instalacji grzewczej – regularny monitoring wartości

Przyjmuje się, że dopuszczalny poziom tlenu w instalacji grzewczej powinien być jak najniższy. Zgodnie ze stosowanymi często wytycznymi VDI 2035 mowa tu o wartościach poniżej 0,1 mg/dm³ (lub 0,1 mg/kg). Przekroczenie tego poziomu zwiększa szybkość korozji. Utrzymanie stabilnego pułapu utrudnia fakt, iż tlen rozpuszczony w instalacji HVAC nie jest parametrem stałym.

Jednorazowy pomiar daje odpowiedź na dany moment. Dotlenianie trwa jednak wiele godzin, co powoduje, że już kilkanaście minut po badaniu wartości mogą znacznie się od siebie różnić. Oznacza to, że pomiędzy kontrolą instalacja może być podatna na czynniki przyspieszające korozję.

Ponadto z punktu widzenia procesu kluczowe jest nie tylko to, czy przekroczono dopuszczalny poziom tlenu w instalacji C.O., ale:

• jak często dochodzi do wzrostów stężenia,

• jak długo utrzymują się podwyższone wartości,

• czy wzrosty korelują z określonymi zdarzeniami eksploatacyjnymi.

Dlatego monitoring tlenu rozpuszczonego w wodzie staje się elementem strategii ochrony instalacji. Ciągły pomiar DO pozwala obserwować trendy, analizować dynamikę zmian i powiązać je z temperaturą medium czy pracą pompy obiegowej.

Czujnik tlenu rozpuszczonego do wody zintegrowany z automatyką HVAC przekształca parametr chemiczny w realny sygnał procesowy. Dopiero wtedy możliwe jest przeciwdziałanie korozji, a nie naprawa wyrządzonych przez nią szkód.

Jak mierzyć DO w sposób stabilny, wiarygodny i zintegrowany z systemem sterowania – tak, aby dane rzeczywiście wspierały decyzje eksploatacyjne? Odpowiedzią na ten problem są wykonane ze stali nierdzewnej cyfrowe czujniki JUMO digiLine O-DO H10/H20.

Czujniki tlenu rozpuszczonego JUMO digiLine O-DO H10/H20 w instalacjach cieplnych w branży HVAC

W instalacjach HVAC, gdzie tlen rozpuszczony w wodzie ma bezpośredni wpływ na korozję elementów wykonanych ze stali, czujnik DO musi spełniać precyzyjnie określone wymagania procesowe. JUMO digiLine O-DO H10/H20 zaprojektowano jako optyczne, cyfrowe czujniki DO z wbudowaną elektroniką i komunikacją Modbus RTU.

Zastosowana metoda optyczna nie zużywa tlenu w trakcie pomiaru i zapewnia długoterminową stabilność bez konieczności stosowania elektrolitu, jak w przypadku czujników elektrochemicznych. Oznacza to, że pomiar nie jest jedynie sygnałem analogowym, lecz pełnoprawnym parametrem procesowym.

W kontekście instalacji grzewczych kluczowe znaczenie ma dobór zakresu pomiarowego. Wersja H10 umożliwia pomiar w zakresie od 0 do 22,5 mg/l (ppm) oraz w % nasycenia, co sprawdza się przy rozruchu instalacji, kontroli świeżej wody czy analizie sytuacji awaryjnych z podwyższonym poziomem DO.

H20 natomiast, z zakresem od 0 do 2000 ppb, pozwala kontrolować bardzo niskie stężenia tlenu i wykrywać niewielkie, ale istotne z punktu widzenia szybkości korozji wzrosty.

Czujnik oferuje zintegrowany pomiar temperatury oraz automatyczną kompensację, co ma kluczowe znaczenie w systemach HVAC o zmiennych warunkach pracy. Rozpuszczalność tlenu zależy od temperatury, dlatego brak kompensacji prowadziłby do błędnej interpretacji danych – szczególnie przy pracy w szerokim zakresie temperaturowym. Dzięki temu możesz analizować równocześnie DO i temperaturę w systemie sterowania, bez konieczności stosowania dodatkowych przeliczeń.

Z punktu widzenia integracji procesowej istotne są dwa interfejsy: RS-485 Modbus RTU oraz wyjście 4–20 mA. Komunikacja cyfrowa umożliwia nie tylko odczyt wartości tlenu i temperatury, ale również dostęp do rejestrów diagnostycznych, statusów błędów czy informacji serwisowych. W praktyce pozwala to odróżnić rzeczywisty wzrost tlenu od sytuacji alarmowej związanej z warunkami pracy sensora. Z kolei sygnał 4–20 mA ułatwia wdrożenie w istniejących instalacjach bez rozbudowanej infrastruktury komunikacyjnej.

Dzięki otwartej komunikacji Modbus RTU czujnik może współpracować z systemami automatyki JUMO, takimi jak JUMO variTRON 500, umożliwiając archiwizację danych, analizę trendów oraz realizację logiki alarmowej. Urządzenie udostępnia również m.in. wartość obliczoną DO, temperaturę, status błędu oraz parametry diagnostyczne. Równocześnie bez problemu integruje się z systemami BMS i sterownikami PLC innych producentów.

W warunkach, w których w obiegu występują mikropęcherze lub okresowe zapowietrzenie, istotna jest również stabilność pomiaru. Optyczna metoda pomiarowa oraz odpowiednio zaprojektowana geometria czoła pomiarowego ograniczają wpływ przywierających pęcherzy na wynik, co zwiększa wiarygodność danych w rzeczywistych warunkach instalacyjnych.

W praktyce oznacza to, że monitoring tlenu rozpuszczonego przy użyciu JUMO digiLine O-DO H10/H20 pozwala:

• wykrywać dotlenienie w czasie rzeczywistym,

• analizować dynamikę zmian DO w powiązaniu z temperaturą i pracą pomp,

• weryfikować skuteczność odgazowania,

• kontrolować stabilność instalacji po rozruchu lub pracach serwisowych,

• ograniczać ryzyko powstawania ognisk korozji i wydłużać żywotność instalacji.

Jak zapobiegać korozji elektrochemicznej stali w instalacjach HVAC?

Korozja tlenowa w instalacjach przemysłowych HVAC to zjawisko problematyczne, ale możliwe do opanowania. Wynika ono z mierzalnych zmian stężenia tlenu w czasie. Dzięki cyfrowym czujnikom JUMO digiLine O-DO H10/H20 możesz obserwować te zmiany zdalnie, analizować je w systemie automatyki i reagować zanim na powierzchni instalacji dojdzie do rozwoju ogniwa korozyjnego.

Skontaktuj się z nami i sprawdź, jak monitoring DO może zostać zintegrowany z Twoim systemem! Wspólnie dobierzemy odpowiednią wersję sondy do wymagań infrastruktury i zaplanujemy integrację z automatyką.

O autorze

Mam na imię Michał, a moją codziennością od kilku lat są pisanie i content marketing. Tworzę treści zarówno zawodowo, jak i hobbystycznie – przelewanie słów na papier (lub ekran) i nagrywanie podcastów sprawia mi wielką satysfakcję. Prywatnie miłośnik sportu, spacerów, książek i krzyżówek.