Technická definice
Celková tvrdost je měřítkem souhrnné koncentrace rozpuštěných vícemocných iontů kovů, především vápníku (Ca²⁺) a hořčíku (Mg²⁺), které jsou přítomny ve vodě v topném systému. Udává se v miligramech uhličitanu vápenatého (CaCO₃) na litr a poskytuje standardizované měřítko tvrdosti.
Tvrdost vody je určena především obsahem minerálů v původní plnicí vodě. V topném systému je celková tvrdost důležitá, protože sloučeniny vápníku a hořčíku se při zahřívání vody mohou stát méně rozpustnými a mohou vytvářet usazeniny vodního kamene, zejména na teplosměnných plochách s vysokou teplotou.
Celková tvrdost proto udává celkový potenciál tvorby usazenin v systémové vodě, zejména při posuzování společně s alkalitou, pH a teplotou.
Zjednodušená definice
Celková tvrdost měří množství minerálů způsobujících tvrdost, především vápníku a hořčíku, rozpuštěných v systémové vodě.
Tvrdá voda obsahuje vyšší množství těchto minerálů. Při zahřívání vody mohou přispívat k tvorbě vodního kamene a dalších usazenin uvnitř kotlů, výměníků tepla a potrubí.
Celková tvrdost je důležitá, protože zvýšená tvrdost může zvýšit pravděpodobnost tvorby usazenin, zejména v součástech, kde systémová voda dosahuje vysokých teplot.
Abnormální výsledek celkové tvrdosti může naznačovat:
Tvrdá voda z vodovodního řadu používaná k naplnění topného systému.
Zvýšená pravděpodobnost tvorby vodního kamene na teplosměnných plochách.
Opakované doplňování systému čerstvou vodou z vodovodního řadu.
Neúčinné nebo neúplné použití změkčené či demineralizované vody k naplnění, pokud se její použití očekává.
Změny vlastností vody v systému po vypuštění, opětovném naplnění nebo údržbě.
Možný únik nebo problém se ztrátou tlaku, pokud tvrdost postupně roste v důsledku opakovaného doplňování vody z vodovodního řadu.
Chemické složení vody, které může vyžadovat další úpravu nebo posouzení podle příslušných pokynů pro vodu v systému.
Při ohřevu tvrdé vody mohou sloučeniny vápníku a hořčíku vytvářet usazeniny na vnitřních površích. Usazeniny uhličitanu vápenatého jsou obzvlášť důležité, protože se obvykle tvoří na nejteplejších místech systému, včetně výměníků tepla kotlů a tepelných čerpadel.
Usazování vodního kamene může přispívat k:
Snížená účinnost přenosu tepla.
Vyšší spotřeba energie k dosažení požadovaného topného výkonu.
Místní přehřívání povrchů výměníku tepla.
Snížený průtok úzkými kanály.
Zvýšená hlučnost systému nebo kotle.
Omezený průtok ventily, potrubím a dalšími součástmi.
Snížený výkon a životnost zařízení.
Předčasné selhání součástí v případě silného usazování.
Celková tvrdost může také poskytnout užitečné informace o historii plnění systému. Například u systému, který byl původně naplněn demineralizovanou vodou nebo vodou s nízkou tvrdostí, by se obvykle očekávala relativně nízká tvrdost. Její následné zvýšení může znamenat, že při doplňování nebo opětovném plnění systému byla použita neupravená voda z vodovodního řadu.
Celkovou tvrdost je proto třeba při posuzování rizika tvorby vodního kamene a celkové kvality vody v systému hodnotit společně s parametry, jako jsou vápník, M-alkalita, P-alkalita, pH a vodivost.
Celková tvrdost by se běžně neměla posuzovat samostatně. Vysoká hodnota tvrdosti ukazuje na přítomnost minerálů způsobujících tvorbu vodního kamene, ale automaticky neznamená, že se vodní kámen právě tvoří.
Tvorba vodního kamene závisí na několika vzájemně působících faktorech, mezi něž patří koncentrace vápníku, alkalita, pH, teplota a celkové chemické složení vody. Riziko je obecně vyšší na površích s vysokou teplotou, kde může klesat rozpustnost minerálů a mohou se tvořit usazeniny.
Důležité je také rozlišovat mezi celkovou tvrdostí a vápníkem. Test na vápník měří konkrétně ionty vápníku, zatímco celková tvrdost vyjadřuje souhrnný podíl vápníku, hořčíku a v mnohem menší míře i dalších iontů způsobujících tvrdost.
Přijatelná úroveň tvrdosti může záviset také na požadavcích výrobce topného zařízení, objemu systému, způsobu úpravy plnicí vody a příslušných doporučeních týkajících se kvality vody.
