Nejčastější příčina zničeného výměníku

Tento článek navazuje na předcházející článek zabývající se třemi příčinami, jak lze zničit výměník. V tomto článku si více vysvětlíme bod 3. Mechanické poškození výměníku. S touto příčinou setkáváme poslední dobou velice často, proto jí věnujeme vlastní článek.

Problém jsou tlakové a teplotní rázy

Pájený výměník vydrží velmi vysoké teploty a vysoký tlak. Například produktová řada CB 60 má provozní teplotní limity -160/175 °C a tlakový limit 32 bar.

Problém nastává, když tlak a teplota (především tlak) nejsou konstantní. K tomu dochází v důsledku špatné regulace systému, při kterém systém soustavně a cyklicky nabíhá a vypíná. Výměník je opakovaně vystavován vnitřním silám, pro který nebyl vyroben. Takový výměník nevydží zpravidla ani 3 roky. V některých případech jen pár měsíců.

Proč k tomu dochází

Důvody k poškození výměníku jsou prosté, dochází neustále ke zvyšování úspor ve vytápění, objekty se zateplují a zkrátka nepotřebují již takový výkon, na který byly navrženy. Systém se tak stane předimenzovaným. U většiny zařízení v systému předimenzování nevadí. Nicméně jedno zařízení vyloženě nesmí být předimenzováno, tím zařízením je regulační ventil.

Jen podotýkáme, že předimenzovaný výměník má tendence se více zanášet, což také není ideální stav.

Jak funguje regulační ventil

Regulační ventil je zařízení skládající se z těla, sedla a kuželky, které zdvihem kuželky ze sedla propouští ventilem potřebné množství vody. V praxi je ventil umístěn na primární straně a osazen pohonem, pohon reaguje na povely z řídícího systému, který sbírá hodnoty z teplotního čidla a na základě toho otevírá nebo uzavírá, tak aby výstupní voda z výměníku měla stále stejnou teplotu. Tím je zajištěno že se do objektu dostává požadovaný výkon a nedochází k přetápění ani nedotápění.

Zdroj: LDM

Omezování průtoku přímo ve ventilu tedy probíhá pohybem kuželky. Zdvih kuželky je obvykle 20 mm. Výkon standardní výměníkové stanice se pohybuje cca od 100 do 350 kW. Lze tedy říci, že 1 mm zdvihu kuželky je roven 5~20 kW, což je tepelná ztráta rodinného domu.

Pokud tedy vezmeme v potaz jak velký výkonový rozsah je tvořen malým pohybem kuželky je jasné, že ventil pracuje optimálně pokud reguluje v určitém rozsahu. Dle výrobce je to obvykle 15~85% zdvihu, v krajním případě 10~90% zdvihu.

Příčiny nevhodně navrženého regulačního ventilu

• Předimenzování (zateplením, úsporou, změna provozu, aj.)
• Změnou tlaku před ventilem

1. Předimenzovaný regulační ventil

Jak již bylo zmíněno výše, vlivem zateplování, změnou provozu, prvotním předimenzováním, změnou parametrů teplonosné látky, apod. dochází k nižšímu požadavku na výkon, tzn. že ventil reguluje na spodní hraně rozsahu (pod 15 %), což je nežádoucí. 

V krajním, ale poměrně častém případě dojde k tzv. cyklování, kdy pohon začne zvedat kuželku ventilu, ale výkon propuštěný do výměníku je tak velký, že čidlo teploty zaznamená dosažení požadované teploty a řídící jednotka vyšle signál k uzavření ventilu. Tím, že je ventil zavřen nemá výměník žádný výkon, tudíž je z řídící jednotky vyslán požadavek na otevření a celý děj se opakuje a to i několikrát za minutu.

Tímto cyklováním je výměník vystaven tlakovým rázům v potrubí. Pro představu tlakové rázy lze pozorovat např. při umývání automobilu tlakovou vodou (tzv. wapkování), při uzavření
pistole dochází k cuknutí hadice které způsobuje právě tlakový ráz. Průtok standardní wapky se pohybuje okolo 0,5 m³/h, průtok výměníkovou stanicí je však až 10x větší. Lze si tedy představit, jaké síly jsou vyvíjeny na desky výměníku.

2. Vlivy na regulační ventil v důsledku navýšení tlaku v horkovodním systému

V dnešní době dochází v Brně k propojování horkovodní sítě a ke zvyšování tlaku v celém horkovodu, ve výměníkových stanicích to lze pozorovat na manometrech, které často bývají přetočené přes číselníkový rozsah.

Zdroj: Teplárny Brno

Pokud k takovémuto jevu dojde je třeba zkontrolovat veškeré prvky ve výměníkové stanici, protože je možné že byly navrženy na nižší provozní tlak, na prvcích bývá označen jmenovitý tlak zn. PN, který udává na jaké tlakové použití je daný prvek navržen. Např. PN16 udává, že prvek může být instalován v soustavách do tlaku 16bar, pokud bude tento tlak překročen může dojít k poruše prvku, či k havárii. To se týká nejen výměníků, ale veškerých prvků ve výměníkové stanici (regulátoru tlaku, dopouštěcího ventilu, atd.).

Co se týče regulačního ventilu, u toho je třeba také zkontrolovat překročení jmenovitého tlaku hodnoty PN, ale větším problémem je hodnota průtokového součinitele [Kv], která udává průtok ventilem při definované tlakové ztrátě. Aby ventil dokázal optimálně regulovat výměník, měla by se jeho tlaková ztráta tzv. autorita ventilu pohybovat v rozmezí 0,3~0,5 tlakové ztráty řízeného prvky. Pokud však dojde k nárustu tlaku před ventilem, dojde ke zvýšení průtoku ventilem a snížení jeho autority v tomto důležitém řídícím procesu. Ventil na tuto skutečnost reaguje zvýšením tlakové ztráty pomocí menšího zdvihu kuželky, tím se může dostat mimo optimální regulační rozsah (15~85% viz výše).

Jak situaci napravit?

Odpověď je jednoduchá: Navrhnout nový regulační ventil. K tomu je zapotřebí odborný výpočet. Kontaktujte proto společnost z oblasti TZB nebo projekční kancelář TZB. Tuto službu provádí i naše společnost, která dělá současně i realizace. Neváhejte se proto obrátit přímo na nás.

Poraďte se s námi:

Servis výměníků | Návrh výměníků | Ostatní články