Vesi-instituutti tutki: Magneettisesta käsittelystä tuntuvaa hyötyä vesijärjestelmissä
Tohtori Martti Latvan johtaman ja Vesi-instituutti Wanderin toteuttaman tutkimuksen mukaan magneettinen vedenkäsittelylaite vähentää kalkkikerrostumien muodostumista kupari- ja polyeteeniputkien seinämiin.
Satakunnan ammattikorkeakoulun puitteissa toimivan Vesi-Instituutti Wanderin tekemässä tutkimuksessa selvitettiin magneettisen vedenkäsittelylaitteen (MWT = magnetic water treatment) vaikutuksia uudessa pilottiluokan käyttövesijärjestelmässä ja vanhan kiinteistön käyttövesijärjestelmässä. Näytteenotot ja mittaukset ajoittuivat vuosille 2012–2013.
Tutkimus, johon osallistui tutkijoita sekä Satakunnan ammattikorkeakoulusta että kolmesta Suomen yliopistosta, osoittaa että magneettisen vedenkäsittelylaitteen ansiosta putken seinämien korroosiotuotteet vapautuvat veteen. Tällöin myös aiemmin putkistoon syntyneet rauta- ja kuparikerrostumat poistuvat.
Kerrostumista on suurta haittaa vesijärjestelmissä. Lämminvesijärjestelmässä ne heikentävät lämmön siirtymistä, lisäävät energiankulutusta ja kasvattavat toimintakustannuksia. Käyttövesijärjestelmissä mineraalihiukkaset aiheuttavat putkien tukkeutumista, putkimateriaalien korroosiota ja niihin muodostuu biofilmejä.
Magneettisen vedenkäsittelyn edut eivät ole uusi asia. Jo vuosikymmenien ajan on tiedetty, että tekniikka on tehokas sekä estämään sakkakerrostumien muodostumista että irrottamaan jo muodostuneita kerrostumia. Menetelmä on sovellettu niin teollisissa vesijärjestelmissä kuin asuinrakennusten lämmityskattiloissa sekä lämmin- ja käyttövesijärjestelmissä.
Pilottiluokan tutkimusosuus toteutettiin uudessa, tarkoitusta varten Vesi-instituutin laboratorioon rakennetussa jakeluverkostossa. MWT-laitteet asennettiin putkilinjoihin ennen kuin ne täytettiin vedellä ja säännöllinen veden virtaus aloitettiin huhtikuussa 2013.
Vesivirtaus simuloi virtausoloja ja vedenkulutusta tyypillisessä toimistorakennuksessa. Vesinäytteet mitattiin säännöllisesti yhdeksän kuukauden testiperiodin aikana, minkä jälkeen tulivat vuoroon putkinäytteet analysointeineen.
Tosielämää simuloiva living lab -tutkimusosuus tehtiin puolestaan Kirkkonummella sijaitsevassa, vuonna 1987 rakennetussa kiinteistössä, joka koostuu viidestä erillisestä asuinrakennuksesta. MWT-laite asennettiin huoltorakennukseen osaksi tulevaa putkilinjaa. Huoltorakennuksesta lämmin- ja kylmävesilinjat jakautuivat kolmella lähtevällä vesilinjalla muihin rakennuksiin.
Selkeitä tuloksia laboratoriossa
Laboratoriossa mitattiin veden kovuusarvot kaikissa pilottitutkimusta varten rakennetuissa kahdeksassa rinnakkaisessa putkilinjassa samoin kuin tulevan veden linjassa. Mittaukset tehtiin kerran kuukaudessa yhdentoista kuukauden ajan ja niistä laskettiin keskiarvot.
Mittausten mukaan magneettisella vedenkäsittelyllä varustetussa kupariputkilinjassa kovuusarvo oli yhtä korkea tulevan veden kovuuden kanssa ja polyeteeni- eli PEX-linjassakin korkeahko. Muissa linjoissa kovuusarvot olivat matalammat.
Tämä tukee havaintoa, että MWT-laite vähentää kalsiumkarbonaatin kiinnittymistä pintoihin putkistomateriaalista riippumatta. Kuparilinjoista löytyi kalsiumia ionimuodossa enemmän kuin PEX-linjoista, joten kalsiumilla on taipumus tarrautua hanakammin kupari- kuin polyeteenipintoihin. Lisäksi selvisi, että MWT-putkilinjoissa oli korkeammat alkalisuuden arvot ja matalammat hapen arvot verrattuna vastaavasti muihin linjoihin.
Mikko Timonen Bauer Watertechnology Oy:stä kertoo, että kalsiumissa on pääasiassa kyse veden mukana tulevista kovuustekijöistä ja niiden ominaisuuksia. Pikku hiljaa niitä alkaa kertyy putkistojärjestelmiin ja ne voivat tällöin aiheuttaa ongelmia.
”Vedenkäsittelyllä suolojen ominaisuuksia muokataan. Tämä ei hajota vedessä olevaa kalkkia, vaan sen kiderakenne muuttuu magneettikentän ansiosta. Käyttövesijärjestelmässä tuleva vesi kulkee magneettikentän läpi, jolloin sen ominaisuudet muuttuvat ja vesi tekee työn.”
Timonen huomauttaa, että saapuvassakin käyttövedessä on vähäisiä määriä rautaa, vaikkei sitä irtoaisi putkistosta. Vuosikymmenten saatossa raudan määrä voi kumuloitua suureksikin. Sen vuoksi tutkimuksessa selvitettiin vedenkäsittelylaitteen toimintaa myös muoviputkissa.
”Lämmitysjärjestelmään asennetaan sivuvirtasuodatin, koska vesi ei poistu järjestelmästä lainkaan. Siellä ei lähtökohtaisesti olekaan ongelmia kalkin kanssa, vaan happi aiheuttaa korroosiota ja korroosiotuotteet puolestaan häiriöitä järjestelmään, esimerkiksi säätölaitteiden toimivuuteen.”
Putkistojen tyypilliseen 50 vuoden käyttöikään nähden 11 kuukauden tutkimusjakso on kovin lyhyt. Tutkijat arvioivatkin, että pidemmällä periodilla magneettisen vedenkäsittelyn vaikutukset voivat olla merkittävämpiä.
Tosielämän löydötkin hyödyksi
Tosielämän living lab -tutkimuksissa käytetty vesijärjestelmä oli asennettu vuonna 1990. Lämminvesiputkissa oli havaittu useita kuparin pistekorroosiosta aiheutuneita vuotoja.
Huomionarvoista on, että sen jälkeen kun vedenkäsittelylaite oli asennettu, vapautuneen kupari-ionin määrä lisääntyi lämminvesilinjoissa voimakkaasti jo 3 kuukauden jälkeen. Lisääntyneet kupari-ionin arvot kylmä- ja lämminvesilinjoissa aiheutuvat oksidoituneesta kuparista ja muista vapautuneista korroosiotuotteista, joita on muodostunut putkien sisäpintoihin vuosien ajan ennen vedenkäsittelylaitteen asennusta.
Myös rautaionipitoisuuksissa todettiin muutoksia. Rautaioneilla on yhtäläinen taipumus saostua putkilinjassa ja edistää siten korroosiota etenkin silloin, kun putkiston virtaamat ovat hiljaisia tai pysähdyksissä.
Tulosten mukaan vesinäytteiden rautaionien pitoisuuksissa tapahtui muutoksia vedenkäsittelylaitteen käyttöönoton jälkeen. Vesinäytteistä löytyi aiempaa enemmän rautaioneja, mikä osoittaa vanhojen saostumien irtoamista.
Myös putkien sisäpinnat muuttuivat. Korroosio- ja sakkakerrostumia ei esiintynyt enää yhtä merkittävästi vuosi laitteen käyttöönoton jälkeen kuin sitä ennen.
Kylmävesiputkesta irronneet kiinteät aineet olivat pääosin silikaattiyhdisteitä, mutta kuparioksidiakin oli mukana. Lämminvesilinjan putkessa esiintyi kuparioksidien eri muotoja, enimmäkseen kupriittia, mutta näistä puuttui silikaatti.
Lämminvesiputkien kierrosta pistesyöpymäkohtien lähettyvillä todettiin kuparisulfaatteja eri muodoissaan. Vuosi vedenkäsittelylaitteen asennuksen jälkeen niitä ei löytynyt enää lämmin- eikä kylmävesiputkien näytteistä.
Oikein valitusta järjestelmästä selkeää etua
Pilottiluokan vedenjakelujärjestelmän laboratoriotulosten nojalla magneettinen vedenkäsittelylaite rajoittaa selvästi kalsiumkarbonaatin saostumista kupari- ja polyeteeniputkien sisäseinämiin. Olemassa olevan putkiverkoston tulokset puolestaan osoittavat, että vedenkäsittelylaite vaikuttaa vahvasti korroosiotuotteiden muodostumiseen kupariputkissa, jolloin kerrostumat alkavat vapautua veteen.
Tutkijoiden päätelmä on, että magneettisen vedenkäsittelylaitteen käytöstä voi olla selkeää etua kiinteistöjen lämminvesikierto- ja käyttövesijärjestelmissä. Toki havainnot riippuvat laitteesta, jota käytetään. Kaikki markkinoilla olevat vedenkäsittelytuotteet eivät automaattisesti ratkaise vedenkäsittelyyn liittyviä tai siitä johtuvia ongelmia.
Studies on the magnetic water treatment in new pilot scale drinking water system and in old existing real-life water system -tutkimuksesta vastasi tohtori Martti Latva Satakunnan ammattikorkeakoulusta. Tutkijoina hankkeeseen osallistuivat lisäksi Jenni Inkinen, Aalto-yliopisto, Jaakko Rämö, Oulun yliopisto, Tuija Kaunisto, Riika Mäkinen ja Merja Ahonen, Satakunnan ammattikorkeakoulu, Simo Pehkonen, Itä-Suomen yliopisto ja Jaana Matilainen.
