Definicja techniczna
Twardość ogólna to miara łącznego stężenia rozpuszczonych jonów metali wielowartościowych, głównie wapnia (Ca²⁺) i magnezu (Mg²⁺), obecnych w wodzie w instalacji grzewczej. Wyraża się ją w miligramach węglanu wapnia (CaCO₃) na litr, aby zapewnić ujednolicony pomiar twardości.
Twardość wody zależy przede wszystkim od zawartości minerałów w wodzie użytej do napełnienia instalacji. W instalacji grzewczej twardość ogólna ma znaczenie, ponieważ związki wapnia i magnezu mogą stawać się mniej rozpuszczalne podczas podgrzewania wody i tworzyć osady kamienia, szczególnie na powierzchniach wymiany ciepła o wysokiej temperaturze.
Twardość ogólna wskazuje zatem na ogólną zdolność wody w instalacji do tworzenia osadów, szczególnie gdy ocenia się ją łącznie z zasadowością, pH i temperaturą.
Definicja uproszczona
Twardość ogólna określa ilość minerałów powodujących twardość, głównie wapnia i magnezu, rozpuszczonych w wodzie w instalacji.
Twarda woda zawiera większe ilości tych minerałów. Podczas podgrzewania mogą one przyczyniać się do powstawania kamienia i innych osadów wewnątrz kotłów, wymienników ciepła i przewodów rurowych.
Twardość ogólna ma znaczenie, ponieważ jej podwyższony poziom może zwiększać prawdopodobieństwo powstawania kamienia, szczególnie w elementach, w których woda w instalacji osiąga wysoką temperaturę.
Nieprawidłowy wynik całkowitej twardości może wskazywać na:
Twardą wodę wodociągową używaną do napełniania instalacji grzewczej.
Zwiększone ryzyko osadzania się kamienia kotłowego na powierzchniach wymiany ciepła.
Wielokrotne uzupełnianie instalacji świeżą wodą wodociągową.
Nieskuteczne lub niepełne stosowanie zmiękczonej albo zdemineralizowanej wody do napełniania, jeśli jest to wymagane.
Zmiany parametrów wody w instalacji po jej opróżnieniu, ponownym napełnieniu lub konserwacji.
Możliwy wyciek lub problem ze spadkiem ciśnienia, jeśli twardość stopniowo wzrasta na skutek wielokrotnego doprowadzania wody wodociągowej.
Skład chemiczny wody, który może wymagać dodatkowego uzdatniania lub uwzględnienia wytycznych dotyczących wody w instalacji.
Podczas podgrzewania twardej wody związki wapnia i magnezu mogą osadzać się na powierzchniach wewnętrznych. Kamień kotłowy z węglanu wapnia ma szczególne znaczenie, ponieważ osadza się zwykle na najgorętszych powierzchniach instalacji, w tym na wymiennikach ciepła kotłów i pomp ciepła.
Gromadzenie się kamienia kotłowego może przyczyniać się do:
Obniżona efektywność wymiany ciepła.
Wyższe zużycie energii w celu uzyskania wymaganej mocy grzewczej.
Miejscowe przegrzewanie powierzchni wymiennika ciepła.
Zmniejszony przepływ przez wąskie kanały wodne.
Zwiększony hałas instalacji lub kotła.
Ograniczony przepływ przez zawory, przewody rurowe i inne podzespoły.
Obniżona wydajność i krótsza żywotność urządzenia.
Przedwczesna awaria podzespołów w przypadku znacznego nagromadzenia osadów.
Twardość ogólna może również dostarczyć przydatnych informacji o historii napełniania instalacji. Na przykład w przypadku instalacji pierwotnie napełnionej wodą demineralizowaną lub o niskiej twardości można zazwyczaj oczekiwać, że jej twardość pozostanie stosunkowo niska. Późniejszy wzrost może wskazywać, że do instalacji dodano nieuzdatnioną wodę wodociągową podczas uzupełniania lub ponownego napełniania.
Dlatego przy ocenie ryzyka powstawania kamienia kotłowego i ogólnej jakości wody w instalacji należy uwzględniać twardość ogólną wraz z takimi parametrami jak wapń, alkaliczność M, alkaliczność P, pH i przewodność.
Twardości całkowitej nie należy zwykle oceniać w oderwaniu od innych parametrów. Wysoki wynik twardości wskazuje na obecność minerałów powodujących powstawanie osadów, ale nie oznacza automatycznie, że osad aktualnie się tworzy.
Powstawanie osadów zależy od kilku wzajemnie oddziałujących czynników, w tym od stężenia wapnia, zasadowości, pH, temperatury i ogólnego składu chemicznego wody. Ryzyko jest na ogół większe na powierzchniach o wysokiej temperaturze, gdzie rozpuszczalność minerałów może się zmniejszać i mogą tworzyć się osady.
Ważne jest również rozróżnienie między twardością całkowitą a zawartością wapnia. Badanie zawartości wapnia mierzy konkretnie jony wapnia, natomiast twardość całkowita oznacza łączny udział wapnia, magnezu oraz, w znacznie mniejszym stopniu, innych jonów powodujących twardość.
Dopuszczalny poziom twardości może również zależeć od wymagań producenta urządzenia grzewczego, objętości instalacji, metody uzdatniania wody używanej do napełniania oraz obowiązujących zaleceń dotyczących jakości wody.
