Miért halmoznak fel nagy vízkövet a vízforralókban és vízmelegítőkben lévő patronos fűtőtestek, míg a belső falakban sokkal kevesebb?

A legtöbb otthonnak meg kell küzdenie a vízkőképződéssel a mindennapi életében. Amikor vizet forralunk egy elektromos vízforralóban, sok vízkő rakódik le az alján. Az idő múlásával a vízmelegítők fűtőrészein sok vízkő keletkezik. Az óvatos emberek észreveszik, hogy a vízkő főként a patron fűtőfelületén halmozódik fel, különösen az alján vagy magán a fűtőelemen. A vízforraló vagy a tartály belső falai viszont sokkal kisebb léptéket mutatnak. Miért történik ez?

A hagyományos víz alatti rudak helyett a modern elektromos vízforralók aljába lapos patronos fűtőtestek vannak beépítve. A közvetlenül vízbe merített patronos melegítők gyakoriak voltak a régebbi azonnali melegvíz-adagolókban (forralólombikban). Ezek a patronos melegítők hasznosak voltak, de nagyon veszélyesek is, mivel sok tüzet okoztak, ezért az egyetemeken szigorú szabályok vannak a kollégiumokkal kapcsolatban.


A vízkő nagy nehézséget jelent a patronos melegítőknél. Mivel a vízforraló és a vízmelegítő régebbi, tovább tart a víz felforrása. Az egyik nagy probléma a mérettel, hogy több energiát használ fel. Vízkő borítja a patronfűtő felületét, ami megakadályozza a közvetlen érintkezést a patronfűtő és a víz között. Ez nagymértékben csökkenti a hővezetés hatékonyságát.

A kalcium-karbonát, magnézium-szulfát, kalcium-szulfát és magnézium-hidroxid alkotják a skála legnagyobb részét. A fűtőpatronokban használt fémekhez képest ezek a vegyületek nagyon gyenge hővezető képességgel rendelkeznek (körülbelül 0,5-3 W/m·K). A réz hővezető képessége 385 W/m·K, a rozsdamentes acél/vas pedig körülbelül 79,5 W/m·K. Több tíz-százszor eltérő lehet, ezért a patronos melegítőn lévő vastag vízkő egy helyen túlmelegíti az elemet, hogy ugyanannyi energiát mozgassanak. Ez megnöveli az energiaköltségeket, és károsíthatja a patronmelegítőt.

Amikor vízkő borítja a patronos fűtőt, az bent tartja a hőt, ami miatt helyenként gyorsan emelkedik a hőmérséklet. Ez tönkreteheti a kazettás melegítő belsejében lévő magnézium-oxid szigetelést, rövidebb ideig tarthat, vagy biztonsági problémákat okozhat. Kemény vizű helyeken (például északon) gyorsan lerakódik a vízkő, ezért gyakran kell tisztítani a patronos fűtőt.

A buborékok tevékenysége szorosan összefügg a méretarány kialakulásával. A vízkő fő részei a csapvízből kiülepedt kalcium-karbonát, kalcium-szilikát, kalcium-szulfát és magnézium-hidroxid. Mivel a patronos melegítő hőt hoz létre, felmelegedés közben folyamatosan buborékok képződnek a felületén.

Az első buborékok akkor keletkeznek, amikor a hőmérséklet emelkedésével és az oldhatóság csökkenésével feloldott levegő távozik. Ahogy a víz felforrósodik, forrni kezd, és gőzbuborékokat képez. Ezek a buborékok három-fázisú interfészt alkotnak: folyékony víz, gázbuborék és szilárd patronfűtő felület. Amikor a buborékok leszakadnak és elpárolognak, a nukleációs hely közelében lévő kalcium- és magnéziumsók túlságosan telítetté válnak. Ez csapadékot okoz, amely a patronfűtő felületére tapad.

A tanulmányok azt mutatják, hogy a méretezett patronos melegítők nagyobb mennyiségű buborékot termelnek, mint az újak. A vízköves fűtőpatron durva, porózus felülete megkönnyíti a vízkő képződését, mivel több magképző helye van, és jobban szereti a vizet. Tehát minél tovább működik egy patronos fűtőtest, ahol már van vízkő, annál gyorsabban halmozódik fel az új vízkő, ami tovább rontja a problémát.

Miért válik a patronos fűtőtest sokkal több vízkővé, mint a vízforraló falai? A sókat képező kalcium- és magnéziumionok a vízkő építőkövei. A legtöbb a forró patronos fűtőfelülethez tapad, míg egyesek úgy néznek ki, mint a vízben lebegő fehér részecskék (leginkább kalcium-karbonát és magnézium-hidroxid), ami miatt a víz kevésbé tiszta.

A patronos fűtő a melegítés kezdetétől fogva lokálisan magas hőmérsékletet állít elő, ami tökéletes hely a buborékok kialakulásához. A kazettás melegítőn azonnal buborékok képződnek, ami állandóan vízkőképződést okoz. Ezzel szemben az ömlesztett víz csak később melegszik fel kellően, és ott a csapadék homogén kristályosodást igényel, ami több energiát igényel.

A kristályosítási elmélet szerint a heterogén kristályosodás (a patron fűtőfelületén) energetikailag jó, mivel a szilárd{0}}folyadék határfelület csökkenti a felületi energiát. A homogén kristályosításhoz (ömlesztett vízben) több energiára van szükség a kristálymagok előállításához. Bár a gyors melegítés energiát ad ki, a patronos melegítőn a heterogén kristályosodás a fő folyamat, ami miatt ott nagyobb a felhalmozódás.

A belső falak lerakódást képeznek, mert itt is előfordul heterogén gócképződés, de a mennyiség lényegesen kisebb, mint a patronos melegítőn, mivel nincs helyi nagy hő vagy erős buborékképződés.

A patronfűtő rendszeres tisztításához használjon ecetet, citromsavat vagy ipari vízkőoldó szereket. Ha olyan területen él, ahol kemény a víz, érdemes megfontolni egy vízlágyító beszerzését. A gócképződési helyek csökkentése érdekében válasszon egy sima, jó minőségű rozsdamentes acél köpenyű patronos fűtőtestet (304 vagy 316). Mindig ügyeljen arra, hogy minden teljesen el legyen merülve, és tartsa szemmel a forrási időt a vízkőlerakódás jeleként.