Vodní kámen a spotřeba energie: jak usazeniny ovlivňují ohřev vody

Vodní kámen často začínáme řešit až ve chvíli, kdy ho vidíme v rychlovarné konvici, na baterii u umyvadla nebo na kachličkách ve sprchovém koutě. Z technického hlediska jsou ale důležitější usazeniny, které nevidíme – například na topném tělese bojleru, uvnitř průtokového ohřívače nebo v dalších zařízeních, kde se voda ohřívá. Právě tam mohou ovlivňovat přenos tepla, výkon zařízení, jeho životnost a někdy spotřebu energie.

Obsah článku

• Proč vodní kámen vzniká
• Jak vodní kámen ovlivňuje přenos tepla
• O kolik může zvýšit spotřebu energie
• Kde doma vodní kámen nejvíce škodí
• Nejde jen o spotřebu energie
• Jak tvorbě vodního kamene předcházet

Proč vodní kámen vzniká

Voda v přírodě není chemicky čistá H₂O. Při průchodu půdou a horninami rozpouští minerální látky a část z nich si nese až k našemu vodovodnímu kohoutku. Z pohledu tvorby vodního kamene jsou nejdůležitější především sloučeniny vápníku a hořčíku.

Pokud je těchto látek ve vodě více, mluvíme o tvrdé vodě. Samotný vápník a hořčík ve vodě přitom nejsou nečistotou. Jde o běžné minerální látky přirozeně obsažené ve vodě.

Problém z technického hlediska nastává zejména při ohřevu. S rostoucí teplotou se mění chemická rovnováha vody a část rozpuštěných látek se může začít vysrážet a ukládat na okolních površích.

Proto se vodní kámen nejvýrazněji tvoří právě na místech, kde se voda ohřívá – například na topném tělese bojleru, v rychlovarné konvici, kávovaru nebo uvnitř průtokového ohřívače.

Rychlost tvorby vodního kamene ale nezávisí pouze na tvrdosti vody. Ovlivňuje ji také teplota, složení vody, pH a způsob, jakým je konkrétní zařízení provozováno.

Jak vodní kámen ovlivňuje přenos tepla

Princip je poměrně jednoduchý.

Topné těleso předává své teplo vodě. Pokud je jeho povrch čistý, dostává se teplo z kovu přímo do vody. Jakmile se ale na povrchu vytvoří vrstva vodního kamene, přibude mezi kovem a vodou další materiál, přes který musí teplo projít.

Vodní kámen přitom vede teplo podstatně hůře než kov. Uvádí se, že tepelná vodivost uhličitanu vápenatého, který je jednou z hlavních složek vodního kamene, je přibližně 25krát nižší než tepelná vodivost oceli.

Na fotografii je dobře vidět, že při silném zanesení už topné těleso nepředává teplo přímo vodě, ale je obalené vrstvou minerálních usazenin.

V praxi se to může projevit různě. Zařízení může potřebovat delší čas k dosažení požadované teploty, může mít horší přenos tepla nebo mohou jeho zahřívané části pracovat při vyšší teplotě, než pro jakou jsou ideálně navržené.

O kolik může vodní kámen zvýšit spotřebu energie?

Na tuto otázku se nás zákazníci ptají velmi často. Bohužel na ni neexistuje jedno univerzální číslo.

Na internetu můžete narazit například na tabulky, podle kterých jeden milimetr vodního kamene znamená určité procento energie navíc. Takový údaj ale nelze bez dalších podmínek použít pro každý bojler, průtokový ohřívač, pračku nebo jiné zařízení.

Záleží totiž na tom, kde se vodní kámen vytvořil, jak silná je jeho vrstva, z čeho je složená a jakým způsobem zařízení vodu ohřívá.

Jisté je, že minerální úsada zhoršuje přenos tepla. To ale ještě neznamená, že například 10% zhoršení přenosu tepla automaticky znamená o 10 % vyšší účet za elektřinu.

U elektrického bojleru je situace trochu jiná, než se může zdát

Elektrický bojler je dobrým příkladem toho, proč není vhodné pracovat s jednoduchými procenty.

Topné těleso mění elektrickou energii na teplo. I když se obalí vodním kamenem, velká část vyrobeného tepla se nakonec stále dostane do vody. Nemusí tedy platit, že se spotřeba elektřiny zvýší přímo úměrně tloušťce vodního kamene.

To však neznamená, že je vodní kámen v bojleru neškodný.

Usazenina zhoršuje odvod tepla z povrchu topného tělesa. Těleso se může více zahřívat a pracovat v horších podmínkách. Při silném zanesení proto může být problémem nejen energetická účinnost, ale také namáhání topného tělesa, jeho životnost a nutnost častějšího servisu.

Kde doma vodní kámen nejvíce škodí

Vodní kámen najdeme prakticky všude, kde se používá tvrdá voda. Největší význam má ale tam, kde se voda zahřívá, odpařuje nebo protéká úzkými částmi zařízení.

Bojler a zásobníkový ohřívač vody

Bojler patří mezi nejčastější místa, kde se následky tvrdé vody projeví. Voda se v něm pravidelně ohřívá a podmínky pro vznik usazenin jsou proto velmi příznivé.

Vodní kámen se může usazovat na topném tělese i na dalších vnitřních částech. Člověk přitom dlouhou dobu nic nevidí, protože je celý proces ukrytý uvnitř nádoby.

Na problém se někdy přijde až při servisu, výměně topného tělesa nebo ve chvíli, kdy začne být zařízení hlučnější či se objeví porucha.

Průtokový ohřívač

U průtokového ohřívače prochází voda menším prostorem a musí se během krátké doby rychle ohřát. Vnitřní teplosměnné části proto mohou být na tvorbu usazenin poměrně citlivé.

Vodní kámen zde může nejen zhoršovat přenos tepla, ale při větším množství také omezovat průtok vody.

Pračka a myčka

Tvrdost vody dobře znají také výrobci praček a myček. Právě proto se u těchto spotřebičů často nastavuje tvrdost vody nebo se podle ní doporučuje dávkování pracího či mycího prostředku.

Vodní kámen se může vytvářet na topných tělesech a dalších částech spotřebiče. U myčky se tvrdá voda navíc projevuje známými bílými skvrnami na nádobí a skle.

Moderní myčky mají vlastní změkčovací systém, který se regeneruje speciální solí. Aby fungoval správně, musí být nastaven podle skutečné tvrdosti vody.

Kávovar a rychlovarná konvice

Rychlovarná konvice je místo, kde vodní kámen vidíme prakticky okamžitě. Právě proto je také dobrým ukazatelem toho, co se při ohřívání stejné vody děje uvnitř dalších spotřebičů.

U kávovaru může být situace citlivější. Voda prochází úzkými cestami a ohřívá se na vysokou teplotu. Většina výrobců proto počítá s pravidelným odvápňováním a u řady přístrojů se při instalaci zadává tvrdost používané vody.

Pokud máte velmi tvrdou vodu, mohou být intervaly mezi jednotlivými odvápněními výrazně kratší.

Baterie, sprchy a rozvody vody

Tady už nejde primárně o spotřebu energie, ale o každodenní komfort.

Vodní kámen zanáší perlátory, otvory sprchových hlavic, termostatické baterie a další drobné části. Na skle a chromovaných površích po zaschnutí vody zůstávají typické bílé mapy.

Právě kombinace neustálého čištění koupelny a zanášení spotřebičů bývá často důvodem, proč začne domácnost uvažovat o centrálním změkčení vody.

Nejde jen o spotřebu energie

Když řešíme ekonomiku tvrdé vody, bylo by chybou počítat pouze kilowatthodiny.

Vodní kámen se v domácnosti může projevit také jako:

• častější odvápňování spotřebičů,
• větší spotřeba čisticích prostředků,
• zanášení sprchových hlavic, baterií a perlátorů,
• servis bojleru nebo výměna topného tělesa,
• častější údržba kávovaru,
• problémy s průtokem v zanesených částech zařízení,
• rychlejší opotřebení některých součástí.

A k tomu je potřeba připočítat věc, kterou do žádné jednoduché tabulky nedostaneme – čas.

Pokud několikrát týdně čistíte baterie a sprchové sklo, pravidelně odvápňujete konvici a kávovar a po několika letech řešíte silně zanesený bojler, není nákladem pouze samotná energie.

Proto při posuzování smyslu změkčení vody doporučujeme dívat se na problém jako na celek. Nejde pouze o to, zda ušetříte určité procento elektřiny, ale také o ochranu spotřebičů, menší množství usazenin a jednodušší údržbu celé domácnosti.

Jak tvorbě vodního kamene předcházet

Pokud už vodní kámen vznikl, můžeme ho odstranit. U rychlovarné konvice to zvládne vhodný odvápňovací přípravek nebo kyselina citronová, u kávovaru je vhodné dodržovat postup výrobce a u silně zaneseného bojleru může být nutný servis.

Tím ale odstraníme pouze to, co už vzniklo.

Pokud do zařízení dál přivádíme stejnou tvrdou vodu, začne se vodní kámen postupně vytvářet znovu.

Pokud je problém s vodním kamenem pouze u jednoho spotřebiče, může dávat smysl lokální řešení. Pokud se ale usazeniny objevují v celé domácnosti, je praktičtější upravit vodu už na hlavním přívodu.

Pro tento účel se nejčastěji používá automatický iontoměničový změkčovač vody.

Voda prochází nádobou naplněnou iontoměničovou pryskyřicí. Ta zachytává ionty vápníku a hořčíku, tedy hlavní složky způsobující tvrdost vody. Po vyčerpání své kapacity se pryskyřice automaticky regeneruje pomocí roztoku regenerační soli.

Výsledkem je voda s podstatně menším sklonem k vytváření tvrdých vápenatých usazenin.

Kdy už má smysl řešit vodní kámen v celém domě?

Pokud jednou za několik měsíců odstraníte malou vrstvu vodního kamene z konvice a jinak vás tvrdost vody netrápí, není důvod pořizovat centrální změkčovač jen proto, že existuje.

Jiná situace je, pokud:

• se krátce po vyčištění znovu objeví silný vodní kámen v konvici,
• neustále čistíte bílé mapy z baterií a sprchového koutu,
• často odvápňujete kávovar,
• rychle se zanášejí sprchové hlavice a perlátory,
• máte opakované problémy s vodním kamenem v bojleru,
• chcete před usazeninami chránit nové spotřebiče a rozvody vody.

V takové domácnosti už zpravidla dává větší smysl řešit vodu samotnou než každý spotřebič zvlášť.

Prvním krokem je zjistit skutečnou tvrdost vody. Teprve potom má smysl vybírat velikost a nastavení konkrétního změkčovače.

Nejste si jistí, zda se změkčení vody vyplatí právě u vás?

Úpravou vody se v EuroClean zabýváme od roku 1999. Při návrhu změkčovače nevycházíme pouze z počtu osob v domácnosti. Zajímá nás především tvrdost vody, její spotřeba a potřebný průtok.

Pokud neznáte tvrdost vody, můžete ji jednoduše změřit kapkovým testerem. Pokud používáte vodu ze studny, můžete nám poslat také laboratorní rozbor.

Podle výsledků vám pomůžeme zvolit řešení odpovídající vaší vodě a domácnosti.

Zdroje a odborné podklady

Při přípravě článku jsme vycházeli především z českých a evropských odborných zdrojů zaměřených na tvrdost vody, tvorbu minerálních úsad a jejich vliv na zařízení:

1. Státní zdravotní ústav ČR – odborné materiály k tvrdosti pitné vody. Informace o vápníku a hořčíku v pitné vodě, tvrdosti vody a jejím zdravotním a technickém významu.
2. Pražské vodovody a kanalizace – Tvrdost vody. Informace o tvrdosti pitné vody, jejím vyjadřování a tvorbě vodního a kotelního kamene v domácích spotřebičích.
3. Evropská komise – Reference Document on Best Available Techniques for Industrial Cooling Systems. Technické podklady k tvorbě minerálních úsad a jejich tepelným vlastnostem.
4. Evropská komise, CORDIS – projekt DESCALE. Evropský výzkumný projekt zabývající se vznikem vápenatých úsad a jejich vlivem na přenos tepla a průtok vody.

Vliv vodního kamene na spotřebu energie závisí na konkrétním zařízení, množství a složení usazenin a provozních podmínkách. Z tohoto důvodu v článku nepoužíváme univerzální přepočet typu „určitá tloušťka vodního kamene = určité procento energie navíc“.