Pompa w instalacji z miedzi: materiał korpusu a ryzyko korozji

W instalacji z rur miedzianych o trwałości decyduje nie tylko jakość lutów, ale też pompa: materiał jej korpusu i prędkość wody, jaką wymusza w przewodach. W zamkniętym obiegu grzewczym wystarczy korpus żeliwny, natomiast w obiegu ciepłej wody użytkowej potrzebny jest brąz, mosiądz odporny na odcynkowanie albo stal nierdzewna. Zbyt mocna pompa może z kolei przyspieszyć erozję samej miedzi.

Dwa różne środowiska: obieg zamknięty i otwarty

Woda w instalacji centralnego ogrzewania krąży stale w tym samym układzie. Tlen rozpuszczony w niej po napełnieniu zostaje w ciągu kilku pierwszych cykli grzewczych zużyty w reakcjach z metalami, dlatego agresywność czynnika szybko maleje. W takich warunkach dobrze znosi pracę korpus z żeliwa szarego, który producenci zabezpieczają zwykle powłoką kataforetyczną.

Zupełnie inaczej jest w obiegu ciepłej wody użytkowej. Do instalacji trafia ciągle świeża woda wodociągowa, zawierająca tlen, dwutlenek węgla i związki chloru. Żeliwny korpus zacząłby rdzewieć, a produkty korozji płynęłyby do baterii i osadzały się na wewnętrznych ściankach rur miedzianych. Takie osady tworzą lokalne ogniwa korozyjne i są częstą przyczyną wżerów, które po kilku latach kończą się nieszczelnością.

Dlatego pompy cyrkulacyjne CWU mają korpusy z brązu cynowego, mosiądzu typu DZR (np. CW602N, odpornego na odcynkowanie) lub ze stali nierdzewnej austenitycznej. Te materiały są galwanicznie zbliżone do miedzi albo dobrze pasywowane, więc nie tworzą z nią groźnego ogniwa. Zwykły mosiądz bez dodatków stabilizujących nie jest dobrym wyborem do wody pitnej. W kontakcie z miękką, natlenioną wodą traci cynk, a w miejscu stopu zostaje porowata, czerwonawa miedź o niewielkiej wytrzymałości. Przy zakupie pompy do cyrkulacji trzeba więc sprawdzić w karcie katalogowej nie tylko rodzaj metalu, ale też jego gatunek i dopuszczenie do kontaktu z wodą przeznaczoną do spożycia.

Miedź w towarzystwie innych metali

W szeregu napięciowym miedź jest bardziej szlachetna niż żelazo i cynk. Gdy metale te stykają się w obecności wody, mniej szlachetny materiał staje się anodą i koroduje szybciej. Zagrożenie dotyczy nie tylko bezpośredniego styku. Jony miedzi uwalniane w niewielkich ilościach z rur płyną z wodą i osadzają się na powierzchni stali ocynkowanej, inicjując tam wżery.

Z tego powodu w instalacjach wodociągowych obowiązuje zasada kolejności: elementów miedzianych nie montuje się przed stalą ocynkowaną w kierunku przepływu. Układ odwrotny, czyli ocynk, a za nim miedź, jest dopuszczalny. W zamkniętym obiegu grzewczym połączenie rur miedzianych, stalowych grzejników płytowych i żeliwnego korpusu pompy sprawdza się przez dziesięciolecia, bo brakuje tlenu napędzającego reakcje. Ostrożności wymagają natomiast instalacje z elementami aluminiowymi, w których producenci zalecają zwykle stosowanie inhibitorów korozji.

Prędkość przepływu a erozja rur miedzianych

Miedź jest odporna chemicznie, ale wrażliwa na korozję erozyjną. Przy zbyt dużej prędkości wody, zwłaszcza gorącej, strumień zdziera warstwę ochronnych tlenków z wewnętrznej ścianki rury. Najszybciej dzieje się to tuż za kolanami, trójnikami i niezgratowanymi krawędziami po cięciu, gdzie przepływ staje się burzliwy. Charakterystyczne są gładkie, podkowiaste wżery ułożone zgodnie z kierunkiem przepływu.

Zalecenia branżowe dla instalacji miedzianych mówią zwykle o prędkościach rzędu 0,5 m/s w obiegach cyrkulacyjnych ciepłej wody i do około 1 m/s w przewodach grzewczych. Przewymiarowana pompa łatwo te wartości przekracza, a dodatkowo powoduje szumy na zaworach termostatycznych.

W domowych instalacjach miedzianych lepiej zatem sprawdza się elektroniczna pompa obiegowa pracująca w trybie proporcjonalnej różnicy ciśnień niż model ustawiony na stały, najwyższy bieg. Przy częściowo zamkniętych zaworach termostatycznych obniża ona prędkość obrotową, więc woda nie przyspiesza w przewodach, które jeszcze pozostają otwarte. Do obiegu CWU wybiera się z kolei małą pompę cyrkulacyjną z korpusem z brązu lub stali nierdzewnej, często sterowaną zegarem albo czujnikiem temperatury.

Temperatura ciepłej wody a trwałość miedzi

Na tempo zużycia rur wpływa nie tylko prędkość, ale też temperatura wody w obiegu cyrkulacyjnym. Polskie warunki techniczne dla budynków wymagają, aby ciepła woda w punktach poboru miała temperaturę 55–60°C, a instalacja umożliwiała okresową dezynfekcję termiczną w temperaturze co najmniej 70°C. Wysoka temperatura ogranicza rozwój bakterii Legionella, ale jednocześnie przyspiesza wytrącanie kamienia i zwiększa podatność miedzi na erozję.

Kompromisem jest ograniczenie czasu pracy pompy cyrkulacyjnej. Programator czasowy włącza ją tylko w godzinach, gdy domownicy korzystają z wody, np. rano i wieczorem, a czujnik temperatury wyłącza ją, gdy powrót cyrkulacji osiągnie zadaną wartość. Krótszy czas przepływu oznacza mniej ścierania warstwy tlenków i mniejsze straty ciepła z przewodów. Dezynfekcję termiczną przeprowadza się wtedy rzadziej i w kontrolowany sposób, a nie przez stałe utrzymywanie bardzo gorącej wody.

Jak rozpoznać, że w instalacji miedzianej zachodzi korozja

Pierwsze sygnały są zwykle widoczne na armaturze i złączkach, długo przed pojawieniem się przecieku:

• niebieskozielone przebarwienia na umywalkach i wannach pod bateriami, świadczące o podwyższonej zawartości miedzi w wodzie,
• zielone wykwity przy lutach, typowe dla resztek topnika pozostawionych na zewnątrz złącza,
• drobne, punktowe przecieki na prostych odcinkach rur, tzw. pinholes, charakterystyczne dla korozji wżerowej,
• rdzawy osad w perlatorach przy miedzianej instalacji, wskazujący na korodujący element stalowy lub żeliwny w obiegu CWU.

Ten ostatni objaw często prowadzi do pompy. Zdarza się, że do cyrkulacji ciepłej wody omyłkowo zamontowano model z korpusem żeliwnym, przeznaczony wyłącznie do ogrzewania. Wymiana na pompę z brązu lub stali nierdzewnej zwykle usuwa problem, choć osady w rurach trzeba jeszcze wypłukać.

Montaż pompy w instalacji lutowanej

Pompę łączy się z rurami miedzianymi zawsze przez rozłączne śrubunki. Na końcach rur lutuje się złączki przejściowe z gwintem, a dopiero do nich mocuje się korpus. Ułatwia to późniejszy serwis i chroni pompę przed temperaturą lutowania, która przy lutowaniu twardym przekracza 600°C.

• Końce rur trzeba skalibrować i dokładnie zgratować, bo zadziory wewnątrz przewodu zaburzają przepływ i inicjują erozję.
• Topnik nakłada się cienko i tylko na zewnętrzną powierzchnię rury. Jego resztki pozostawione w instalacji są znaną przyczyną korozji wżerowej.
• Przed zamontowaniem pompy instalację płucze się wodą, aby usunąć opiłki, topnik i zanieczyszczenia z montażu.
• Uszczelki pod śrubunki powinny być odporne na gorącą wodę, np. z EPDM albo włókien aramidowych.

Pompa dobrana do rodzaju obiegu, pracująca z umiarkowaną prędkością i zamontowana w czystej instalacji nie skraca życia rur miedzianych. Najwięcej problemów sprawiają nie same materiały, lecz ich przypadkowe zestawienia i zbyt duża moc urządzenia w stosunku do potrzeb budynku.