Schimbătorul de căldură cu plăci este un dispozitiv cu o construcție relativ simplă, durabil și lipsit de piese în mișcare. Într-o instalație de încălzire proiectată și exploatată corect poate funcționa mulți ani. Procesul de lipire în vid, la temperaturi de câteva sute de grade Celsius, face ca de obicei să avem de-a face cu o construcție cu adevărat durabilă. Unii producători, printre care și Nordic Tec, înregistrează o rată de defecte mai mică de 3 bucăți la 1000 de unități montate, în primii 2 ani de utilizare. Aceasta nu înseamnă însă că este complet rezistent la condiții de funcționare necorespunzătoare. Ce poate deteriora un schimbător de căldură? Ce condiții din instalație îl pot afecta?
Depuneri, impurități din instalație, presiune prea mare, loviturile de berbec hidraulic (așa-numitul ciocan de apă) sau înghețarea agentului? Sau poate acțiunea lentă a altor factori. Într-adevăr sunt câțiva, iar o parte dintre ei pot fi destul de surprinzători.
Care sunt cele mai mari pericole pentru schimbătorul de căldură cu plăci și cum le putem preveni?
Una dintre cele mai frecvente probleme sunt impuritățile care circulă odată cu apa din instalație. Acestea pot fi, printre altele, produse de coroziune, nămol, reziduuri rămase după montarea instalației, precum și fragmente de materiale de etanșare.
În schimbătorul de căldură cu plăci, agentul curge prin canale relativ înguste formate între plăcile succesive. Astfel se obține o suprafață mare de schimb termic la dimensiuni reduse ale dispozitivului, dar în același timp schimbătorul poate fi mai sensibil la impurități decât o componentă a instalației cu canale de curgere late.
Acumularea depunerilor poate provoca:
creșterea rezistenței la curgere
scăderea eficienței schimbului de căldură,
curgere neuniformă prin schimbător,
creșterea sarcinii pompei de circulație,
înfundarea treptată a canalelor.
O atenție deosebită trebuie acordată instalațiilor de încălzire mai vechi, în care timp de mulți ani s-au putut acumula produse de coroziune. Înainte de a monta un schimbător nou într-o instalație veche, merită deci să o spălați temeinic. În multe cazuri este recomandată și utilizarea unui filtru adecvat sau a unui separator de impurități.
Disponibil
Disponibil
Chimia bazinelor, în special concentrația ridicată de clor și clorurile asociate acesteia, poate reprezenta un pericol serios pentru schimbătorul de căldură cu plăci din oțel inoxidabil. Contactul prelungit cu apă agresivă din punct de vedere chimic poate duce la coroziunea plăcilor, inclusiv coroziune prin ciupituri (pitting), și, în consecință, la apariția unor microneetanșeități și la scurgeri între circuite. Riscul crește odată cu creșterea temperaturii și a concentrației de cloruri.
Este deosebit de periculoasă situația în care chimia bazinului puternic concentrată ajunge direct la schimbător, de exemplu din cauza amplasării necorespunzătoare a sistemului de dozare. Din acest motiv, în instalațiile de bazine trebuie să se acorde atenție nu doar parametrilor de funcționare ai schimbătorului, ci și materialelor din care este realizat și rezistenței sale la compoziția chimică a apei. Pentru instalațiile de bazine mai pretențioase se folosesc schimbătoare speciale pentru piscine realizate din materiale cu rezistență sporită la acțiunea apei clorurate sau sărate, de exemplu schimbătoare din titan.
Merită să știți acest lucru - din motivele de mai sus, o parte dintre producători nu oferă garanție pentru utilizarea schimbătoarelor cu plăci în tehnica bazinelor. Printre aceștia se numără și Nordic Tec.
Un pericol potențial pentru schimbătorul de căldură cu plăci poate fi și apa pregătită necorespunzător, folosită pentru umplerea instalației de încălzire. O atenție deosebită merită acordată stațiilor casnice de tratare a apei care folosesc dedurizatoare pe bază de rășină, regenerate cu sare. Este o situație destul de imprevizibilă și paradoxală, deoarece astfel de dispozitive sunt promovate ca fiind salvarea instalațiilor de încălzire - soluția împotriva apei dure.
Persoanele care le folosesc presupun că, din moment ce sunt comercializate, trebuie să fie permise pentru utilizare cu orice componentă a instalației de încălzire, iar sarea adăugată în instalație probabil nu este dăunătoare. Cu toate acestea, cu toții cunoaștem efectul sării - este o substanță extrem de agresivă. Deși nu poate deteriora blocuri mari de oțel (de exemplu la navele care navighează pe mare), va deteriora cu siguranță plăcile schimbătorului, care, datorită funcției lor de transfer termic, trebuie să fie extrem de subțiri.
Adăugarea sării în dedurizatorul de apă va însemna, mai devreme sau mai târziu, necesitatea înlocuirii schimbătorului cu plăci.
Similar este și în cazul schimbătoarelor folosite în instalații cu cazane cu electrozi - dacă pentru tratarea apei din circuit se folosește sare.
✅ Pe scurt - sarea este dușmanul absolut al schimbătoarelor de căldură. Dacă avem de-a face cu apă dură, sunt permise dedurizatoarele de apă care nu se bazează pe rășină schimbătoare de ioni sau care nu necesită adăugarea de sare, de exemplu dedurizatoarele galvanice, chiar dacă nu sunt la fel de eficiente ca cele care necesită sare. Nu există o cantitate sigură de sare într-o instalație cu schimbător de căldură cu plăci.
Într-adevăr, în multe locuri stațiile de demineralizare joacă un rol util și dorit, uneori sunt chiar recomandate, în anumite regiuni cu apă excepțional de dură. Problema este că un nivel critic de duritate a apei, care ar putea justifica utilizarea unei astfel de stații, apare în practică foarte rar. Apa dură este norma în Europa (poate cu excepția Scandinaviei) și nu orice apă dură reprezintă deja un motiv pentru utilizarea unei stații de demineralizare. În practică, acestea se dovedesc a fi o soluție foarte radicală.
În majoritatea cazurilor, stațiile de demineralizare sau deionizare sunt cumpărate și montate preventiv și sunt foarte des supradimensionate. În astfel de condiții este foarte ușor să se exagereze. Apa demineralizată sau deionizată - dacă este lipsită prea puternic de ioni și minerale - tinde spre un echilibru fizico-chimic. Din acest motiv atacă sudurile, precum și metalele și alte materiale din instalație. Acest lucru duce pur și simplu la creșterea ratei de defecțiuni a dispozitivelor lipite, cum ar fi schimbătoarele de căldură, dar și a celor sudate, precum distribuitoarele pentru cazan.
Fără îndoială, o problemă este faptul că pe internet se pot găsi multe informații concentrate pe efectul pozitiv al apei demineralizate, deoarece doar pentru o parte dintre dispozitive aceasta poate fi dăunătoare și - deoarece utilizarea moderată a unei stații de demineralizare, corect dimensionată, fără supradimensionare - nu ar trebui să ducă la astfel de situații. Dacă însă folosim un schimbător de căldură, merită să ne întrebăm dacă o stație de demineralizare este cu adevărat necesară. În majoritatea cazurilor analizate de noi, în care un schimbător de căldură a fost deteriorat de apa demineralizată, nivelul de duritate a apei nu a fost deloc mai mare decât media. Paradoxul constă în faptul că un astfel de nivel de duritate a apei permite o durată de viață a schimbătorului de chiar 12 sau 15 ani. Apa demineralizată îl poate face neetanș în câteva luni.
Un alt pericol este depunerea compușilor minerali prezenți în apă. Problema poate fi deosebit de vizibilă în instalațiile care sunt completate frecvent cu apă proaspătă, dură - deci sistemele deschise sunt mai expuse acestei probleme.
Stratul de depunere aflat pe suprafața plăcilor acționează ca un izolator. Chiar dacă circulația prin schimbător rămâne posibilă, eficiența acestuia poate scădea treptat.
În practică se poate observa atunci o situație în care temperaturile pe o parte a schimbătorului sunt corecte, dar pe cealaltă parte devine tot mai dificil să se obțină parametrii așteptați.
Riscul depunerii calcarului crește, printre altele, odată cu creșterea temperaturii și cu introducerea frecventă a apei proaspete în instalație.
Dacă sistemul necesită completarea regulată cu apă, merită în primul rând să identificați cauza pierderii acesteia. Introducerea continuă de apă proaspătă nu ar trebui considerată un mod normal de exploatare a unei instalații de încălzire etanșe.
Fiecare schimbător de căldură cu plăci are o presiune de lucru maximă admisă, stabilită de producător. Depășirea acesteia poate duce la deteriorarea permanentă a dispozitivului.
Poate fi periculoasă atât expunerea îndelungată la o presiune prea mare, cât și vârfurile bruște, de scurtă durată. De aceea, schimbătorul trebuie ales nu doar în funcție de puterea necesară, temperaturi și debit, ci și de parametrii de presiune ai instalației respective. Este deosebit de important să se verifice ce presiune maximă poate apărea efectiv în sistem, nu doar presiunea observată în timpul funcționării normale.
În practică, această problemă se reduce adesea la utilizarea schimbătoarelor de căldură lichid-lichid, adică destinate mediilor standard, clasice, fără agent frigorific. Agenții frigorifici de tipul R410a, R32, R407c și similari - întâlniți în pompele de căldură sau în aparatele de aer condiționat - ating pur și simplu presiuni mult mai mari. Pentru aceștia trebuie folosite schimbătoare dedicate agenților frigorifici, aceasta fiind condiția supraviețuirii lor în sistem.
O schimbare bruscă a vitezei de curgere a lichidului poate provoca o creștere rapidă a presiunii, numită lovitură de berbec hidraulic. Aceasta se poate produce în diverse situații, printre altele la închiderea foarte rapidă a unei vane, la pornirea bruscă a unei pompe sau la schimbarea bruscă a condițiilor de curgere, la pornirea bruscă a debitului și la funcționarea sacadată, intermitentă.
Schimbătorul poate deci funcționa la o presiune statică aparent sigură, fiind totuși expus periodic unor sarcini momentane mult mai mari.
În instalațiile care folosesc schimbătoare cu plăci este bine să se evite deschiderea și închiderea bruscă a robinetelor, precum și schimbările bruște de debit. De altfel, acest lucru este menționat de majoritatea producătorilor în condițiile de utilizare, condițiile de garanție sau manualele de instrucțiuni.
Schimbătoarele de căldură cu plăci sunt uneori folosite pentru răcirea motoarelor, compresoarelor și a altor dispozitive sau utilaje industriale, unde pot răci, de exemplu, ulei hidraulic. În astfel de aplicații, un pericol deosebit pentru schimbător îl pot reprezenta chiar vibrațiile transmise de la utilajul în funcțiune către schimbător și instalație. Dacă schimbătorul este montat direct pe un dispozitiv care generează vibrații puternice sau este conectat la acesta prin conducte rigide, sarcinile repetate pot provoca în timp oboseala materialului, tensiuni în zona racordurilor, a îmbinărilor lipite și a plăcilor propriu-zise. Riscul crește în cazul compresoarelor mari, al motoarelor cu combustie și al dispozitivelor care funcționează ciclic, în special în timpul pornirii și opririi.
Adevărata problemă este însă ritmul de lucru caracteristic, puțin uniform, al acestor dispozitive, care poate fi descris ca sacadat și neregulat. Mai ales la compresoarele sau motoarele care ajung rapid la turații mari și apoi își schimbă modul de funcționare, mai devreme sau mai târziu se vor produce lovituri de berbec hidraulic.
Din acest motiv merită reținut că, chiar și un schimbător care funcționează la presiune și temperatură corecte, montat la un motor sau la un compresor, poate deveni neetanș prematur.
✅ Utilizarea unui schimbător împreună cu un motor sau un compresor generează semnificativ mai multe defecțiuni ale schimbătoarelor decât utilizarea clasică într-un sistem de încălzire casnic. Dacă alegeți un schimbător pentru această aplicație, verificați dacă veți beneficia de garanție - fiecare producător poate avea reglementări diferite în acest sens.
Disponibil
Deteriorările schimbătoarelor pot rezulta și din erori de montaj.
Este deosebit de periculos transferul tensiunilor din conductele instalației direct asupra racordurilor schimbătorului. Acest lucru se poate întâmpla dacă țevile sunt prost adaptate, dacă schimbătorul este folosit ca element de susținere a instalației sau dacă în timpul montajului se folosește o forță excesivă. Conductele trebuie fixate și susținute corect, astfel încât greutatea și tensiunile lor să nu solicite racordurile schimbătorului.
Trebuie acordată atenție și modului de strângere a îmbinărilor. O forță excesivă nu îmbunătățește etanșeitatea instalației, ci poate duce la deteriorarea racordului sau a conexiunii acestuia cu schimbătorul.
✅ Schimbătoarele cu plăci trebuie montate vertical.
O poziție de montaj incorectă a schimbătorului de căldură cu plăci poate provoca probleme la aerisirea acestuia și la circulația corectă a agentului. Evident, acest lucru va face ca sistemul să nu funcționeze corect - sau deloc, dacă se ajunge la blocarea lui.
În cazul montajului orizontal, în funcție de construcția schimbătorului și de dispunerea racordurilor, în canalele acestuia se pot forma pungi de aer. Aerul reduce suprafața reală de curgere, înrăutățește schimbul de căldură și poate provoca o încărcare termică neuniformă a diferitelor părți ale schimbătorului. Este deosebit de periculoasă situația în care circulația este puternic limitată sau oprită temporar, în timp ce cealaltă parte a schimbătorului continuă să furnizeze o cantitate mare de căldură, iar pompele de circulație funcționează. În acest caz pot apărea supraîncălziri locale, variații bruște de temperatură și tensiuni termice, precum și creșteri de presiune care, în condiții extreme, pot contribui la neetanșeitatea schimbătorului. De aceea, poziția de montaj trebuie aleasă întotdeauna în conformitate cu documentația producătorului, iar instalația trebuie realizată astfel încât să permită o aerisire eficientă a ambelor circuite. Pentru modelele cu plăci se adoptă, în general, poziția verticală.
Despre acest subiect am scris mai pe larg într-un articol separat, deoarece este un fenomen frecvent - în special în contextul pompelor de căldură cu sondă în pământ, care, după cum știm, preiau apă din apele freatice (așa-numita saramură), dar uneori și din râuri, iazuri sau fântâni. Astfel de persoane montează schimbătorul pentru a proteja pompa de căldură, în timp ce schimbătorul este, practic, la fel de sensibil la apa freatică.
De ce acest tip de apă reprezintă o problemă și poate face schimbătoarele neetanșe? Deoarece conține cloruri dăunătoare (în cazuri extreme cu o acțiune chiar asemănătoare sării) și un exces de săruri minerale dăunătoare. Sunt periculoase în special fierul, manganul și calciul. La fel ca și în cazul altor aplicații problematice, pentru apa de fântână sau freatică sunt necesare schimbătoare speciale. Folosind un schimbător clasic (care, prin natura sa, este destinat apei din rețea, deci tratată în prealabil), ne expunem riscului de neetanșeitate, apărută în afara perioadei de garanție.
✅ Pentru apa de fântână și cea freatică de orice tip este de preferat să se folosească schimbătoare cu garnituri (demontabile). Acestea sunt demontabile și permit înlocuirea unei componente specifice, de exemplu a unei plăci neetanșe sau a unei garnituri. Astfel, în caz de neetanșeitate, un asemenea schimbător se poate repara într-un mod relativ ieftin. Dacă se folosește în această aplicație un schimbător lipit, după apariția neetanșeității nu va mai exista această posibilitate.
Un schimbător de căldură cu plăci lipit poate funcționa într-o instalație de încălzire mulți ani, dacă a fost ales, montat și protejat corect.
Printre cele mai importante pericole se numără impuritățile și magnetita, depunerile de calcar, înghețarea agentului, depășirea presiunii sau temperaturii admise, loviturile de berbec hidraulic, un agent necorespunzător, precum și erorile de montaj.
Multe defecțiuni numite colocvial „deteriorarea schimbătorului” sunt de fapt consecința unor probleme apărute în întreaga instalație sau a unei alegeri incorecte a schimbătorului în raport cu aplicația sau cu alte dispozitive prezente în instalație, care nu ar trebui să funcționeze împreună cu schimbătorul. De aceea, în cazul scăderii performanței schimbătorului, merită să căutați nu doar o modalitate de a-l curăța sau înlocui, ci mai ales cauza care a dus la înrăutățirea funcționării lui.
Eliminarea acestei cauze permite protejarea atât a schimbătorului, cât și a celorlalte componente ale instalației de încălzire.
BLOG:
Subdimensionarea schimbătorului de căldură – ce înseamnă în practică?
Supra-dimensionarea schimbătorului de căldură – la ce folosește?
Izolația termică a schimbătorului de căldură cu plăci – este necesară? Schimbă cu adevărat ceva?
Ce schimbător de căldură pentru piscină?
Cum să alegi un schimbător de căldură pentru un cazan pe gaz?
Conectarea schimbătorului de căldură Nordic Tec. Se pot inversa direcțiile de curgere indicate pe plăcuța de identificare?
