Wymiennik płytowy jest sercem większości węzłów cieplnych, a coraz częściej także instalacji z pompami ciepła, układów chłodniczych i procesów przemysłowych. To od niego zależy, ile ciepła uda się przekazać z jednego obiegu do drugiego i jak mocno zostanie schłodzona woda wracająca do sieci lub źródła. Przy wyborze urządzenia pierwsze pytanie zwykle brzmi: lutowany czy skręcany? Odpowiedź zależy od mocy, parametrów pracy, jakości wody i tego, jak wymiennik będzie serwisowany.
Jak działa wymiennik płytowy?
Wymiennik płytowy składa się z pakietu cienkich, tłoczonych płyt, najczęściej ze stali nierdzewnej. Między płytami tworzą się kanały, przez które naprzemiennie przepływają dwa czynniki, na przykład woda sieciowa i woda instalacyjna. Ciepło przenika przez ścianki płyt, a czynniki nigdy się ze sobą nie mieszają.
Wysoka sprawność tego rozwiązania wynika z dwóch cech. Pierwszą jest przepływ przeciwprądowy, w którym oba czynniki płyną w przeciwnych kierunkach. Pozwala on schłodzić czynnik grzewczy do temperatury bliskiej temperaturze wody wpływającej po stronie ogrzewanej. Drugą jest profil płyt, który wywołuje silną turbulencję nawet przy umiarkowanych prędkościach przepływu. Dzięki temu współczynnik przenikania ciepła jest kilkukrotnie wyższy niż w tradycyjnych wymiennikach płaszczowo-rurowych, a całe urządzenie zajmuje znacznie mniej miejsca.
Wymienniki lutowane
W wymienniku lutowanym płyty są trwale połączone lutem, najczęściej miedzianym, a w zastosowaniach wymagających większej odporności chemicznej niklowym. Nie ma tu uszczelek ani ramy, więc konstrukcja jest bardzo zwarta, lekka i odporna na wysokie ciśnienia oraz temperatury.
Zaletą wymienników lutowanych jest stosunkowo niska cena i niewielkie wymiary, dlatego dominują w węzłach cieplnych dla budynków mieszkalnych, kotłowniach, instalacjach z pompami ciepła i kompaktowych węzłach mieszkaniowych. Ograniczeniem jest to, że wymiennika lutowanego nie da się rozebrać. Czyszczenie odbywa się wyłącznie chemicznie, przez przepłukanie odpowiednim preparatem, a w razie poważnego uszkodzenia lub całkowitego zarośnięcia kanałów urządzenie trzeba wymienić. Lut miedziany wyklucza też stosowanie wymiennika z czynnikami, które są dla miedzi agresywne, na przykład z amoniakiem.
Wymienniki skręcane
Wymiennik skręcany, nazywany też uszczelkowym, ma płyty zamocowane w ramie i ściśnięte śrubami. Szczelność kanałów zapewniają uszczelki, których materiał dobiera się do rodzaju czynnika i temperatury pracy. W instalacjach wodnych najczęściej stosuje się uszczelki z EPDM.
Największą zaletą tej konstrukcji jest możliwość rozebrania wymiennika. Płyty można wyjąć, oczyścić mechanicznie, a w razie potrzeby wymienić pojedyncze elementy lub uszczelki. Do ramy można też dołożyć płyty, jeśli zapotrzebowanie na moc wzrośnie, co bywa przydatne przy rozbudowie obiektu. Wymienniki skręcane są większe i droższe od lutowanych o porównywalnej mocy, dlatego stosuje się je przede wszystkim przy dużych mocach, w ciepłownictwie, przemyśle i tam, gdzie woda jest silnie zanieczyszczona lub twarda, a regularne czyszczenie mechaniczne jest koniecznością.
Lutowany czy skręcany – jak wybrać?
W uproszczeniu wymiennik lutowany sprawdzi się tam, gdzie moc jest umiarkowana, woda ma dobrą jakość, a liczy się kompaktowość i koszt zakupu. Wymiennik skręcany warto rozważyć przy dużych mocach, przy wodzie o wysokiej twardości lub zawierającej zanieczyszczenia, a także wtedy, gdy przewiduje się rozbudowę instalacji albo zależy nam na możliwości pełnego serwisu. W przypadku węzłów cieplnych o wyborze często decydują również warunki techniczne dostawcy ciepła, które mogą określać dopuszczalne typy wymienników.
Na co zwrócić uwagę przy doborze?
Wymiennika nie dobiera się wyłącznie do mocy. Projektant potrzebuje kompletu parametrów: temperatur zasilania i powrotu po obu stronach, wymaganych przepływów, dopuszczalnych spadków ciśnienia oraz ciśnień roboczych. Te same 100 kW mocy przy różnych parametrach pracy może wymagać urządzeń o zupełnie innej powierzchni wymiany ciepła.
Szczególnej uwagi wymaga wymiennik do przygotowania ciepłej wody użytkowej zasilany z sieci ciepłowniczej. Poza sezonem grzewczym temperatura wody sieciowej jest zwykle znacznie niższa niż zimą, a zapotrzebowanie na c.w.u. pozostaje podobne. Dlatego wymiennik c.w.u. dobiera się z reguły do parametrów letnich, które są dla niego najtrudniejsze.
Ważnym kryterium jest też temperatura powrotu. Dobrze dobrany wymiennik schładza wodę grzewczą na tyle, by do sieci lub źródła wracała jak najchłodniejsza. Ma to znaczenie zarówno dla dostawców ciepła, jak i dla kotłów kondensacyjnych i pomp ciepła, które pracują efektywniej przy niskich temperaturach powrotu.
Nie należy przy tym przesadzać z zapasem powierzchni. Zbyt duży wymiennik jest droższy, a przy niskich przepływach kanały pracują z mniejszą turbulencją, co może sprzyjać odkładaniu się osadów. Rozsądny zapas na zanieczyszczenie powinien wynikać z jakości wody, a nie z ostrożności dodawanej na każdym etapie obliczeń.
Eksploatacja: kamień, szlam i spadek mocy
Największym wrogiem wymienników płytowych są osady. Po stronie ciepłej wody użytkowej jest to przede wszystkim kamień, czyli węglan wapnia, który wytrąca się z wody tym intensywniej, im wyższa jest jej temperatura. Po stronie instalacji grzewczej problemem bywają szlam i magnetyt pochodzące z korozji przewodów i grzejników.
Osady działają jak izolacja i zawężają kanały przepływowe. Objawy narastają stopniowo, więc łatwo je przeoczyć. Warto zwrócić uwagę na rosnący spadek ciśnienia na wymienniku, wyższą temperaturę powrotu, wahania temperatury c.w.u. przy większym rozbiorze i coraz dłuższe dochodzenie instalacji do zadanej temperatury.
Aby ograniczyć ryzyko zarastania, stosuje się kilka prostych zasad:
- montaż filtrów siatkowych lub odmulaczy przed wymiennikiem, aby chronić kanały przed zanieczyszczeniami,
- utrzymywanie temperatury c.w.u. na poziomie wymaganym przepisami, bez niepotrzebnego jej podnoszenia, które przyspiesza wytrącanie kamienia,
- stosowanie uzdatniania wody tam, gdzie jest ona bardzo twarda,
- okresowe pomiary spadku ciśnienia i temperatur, które pozwalają wychwycić problem, zanim spadek mocy stanie się odczuwalny,
- czyszczenie chemiczne preparatami dopuszczonymi do kontaktu z materiałami wymiennika, w tym z lutem miedzianym, a w przypadku wymienników skręcanych także czyszczenie mechaniczne płyt.
Czyszczenie chemiczne wykonuje się zwykle w obiegu zamkniętym z pompą, przepłukując wymiennik w kierunku przeciwnym do normalnego przepływu, co ułatwia wypłukanie osadów. Po zabiegu wymiennik należy dokładnie przepłukać czystą wodą.
Gdzie dobrać i kupić wymiennik?
Dobór wymiennika płytowego wymaga obliczeń, ale też znajomości produktów dostępnych na rynku i ich ograniczeń. Instalatorzy, służby techniczne zarządców budynków i firmy ciepłownicze mogą skorzystać z pomocy dystrybutorów, którzy łączą sprzedaż z doradztwem technicznym. Jednym z nich jest MAG INSTAL, firma specjalizująca się w urządzeniach i armaturze dla ciepłownictwa, która prowadzi sklep internetowy dla klientów biznesowych. W jej ofercie znajdują się wymienniki ciepła, automatyka ciepłownicza, pompy i armatura, a zespół doradców pomaga dobrać urządzenia do parametrów konkretnej instalacji. Firma zajmuje się również projektowaniem węzłów cieplnych, co ułatwia spojrzenie na wymiennik jako na element całego układu, a nie pojedynczy produkt.
Podsumowanie od autora
Wymienniki lutowane i skręcane nie konkurują ze sobą tak bardzo, jak mogłoby się wydawać. Lutowane sprawdzają się w typowych węzłach i instalacjach o umiarkowanej mocy, skręcane tam, gdzie liczą się duże moce, możliwość rozbudowy i pełnego serwisu. W obu przypadkach o efektywności decyduje staranny dobór do rzeczywistych parametrów pracy oraz regularna kontrola, która pozwala usunąć osady, zanim zaczną one odczuwalnie obniżać moc i podnosić koszty eksploatacji.
Artykuł sponsorowany
