Kondenzációs kazánok anyagai - előnyök, hátrányok
2008/1-2. lapszám | RJ | 8232 |
Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A címben tett "vállalást" szinte lehetetlen teljesíteni! S az alábbi néhány gondolat meg sem kísérel választást vagy ítélkezést jelentő, döntő kijelentéseket tenni. Ugyanis minden készülékgyártó kisebb-nagyobb hálózatot tart fenn éppen annak érdekében, hogy a hálózat önkéntesen csatlakozott tagjai - felvértezve a készülékgyártó által adott szakmai információkkal - a saját készülékük előnyeinek kidomborításával meggyőzzék az alkalmazót: üzleti célcsoportjukat. S ez így is van rendjén!
Az elmúlt évek dinamikus fejlesztései mind arra irányultak, hogy - a jövőbeli vevők minden lehetséges igényének kielégítése, mint szempont szem előtt tartásával - növekedjék a hatékonyság, a megbízhatóság, és csökkenjenek az előállítási költségek. Utóbbi a felhasználónak sem közömbös.
Az épületek hőszigetelésére felhasználható anyagok
Az épületek hőszigetelésére felhasználható anyagok ugrásszerű fejlődése azt eredményezte, hogy napjainkban csökken a fűtésre fordított fajlagos energiaigény - az új építésű házon kialakított szigetelőréteg, vagy meglévő épület (gondos lakói által hozott döntés alapján végzett) utólagos hőszigetelése révén. A komfortossággal szemben növekedtek az igények, így a használati meleg víz előállítására fordított energia nőtt. Fontos megjegyezni azt is, hogy a szabályozhatósággal szemben szintén magasabb követelményt támaszt napjaink felhasználója, a korábbiakban megtapasztalt 1:2,5 már régen nem elegendő: fokozatmentes 1:5, 1:6 az elvárás, kaszkádrendszerek esetében a megvalósult szabályzási tartomány akár 7:100% lehet.
Több, a jövő energetikai kérdéseit feszegető tanulmány ismert. Mindegyik megegyezik abban, hogy 2060-ban a 2000 körüli energiafogyasztás értékének háromszorosára lesz szükség, de a kb. 1500 hexajoule-ból még mindig kb. 500 hexajoule lesz a fosszilis + atomenergia. Az elmúlt időszak olajár-alakulása megerősíti azt a gondolatot, hogy az emberiségnek igenis takarékosabban kell bánnia a rendelkezésre álló fosszilis kinccsel - ma még nincs másik bolygó, ahonnan kőolajat lehet importálni, és ahova szén-dioxidot lehet exportálni. De a megújuló energiaforrások jelenlegi technológiai/alkalmazástechnikai fejlettségi állapota sem teszi lehetővé, hogy ma elhagyjuk a földgázt vagy a tüzelőolajat. Minden lehetséges módon arra kell törekednünk, hogy az (egyáltalán nem csökkenő, hanem dinamikusan növekvő) energiaigényünket környezetkímélő és maximális hatásfokú módon elégítsük ki - legyen az fűtés vagy villamos energiatermelés.
Az olaj, a földgáz és a PB-gáz
Az olaj, a földgáz és a PB-gáz eltüzelése során a szén-dioxid és a víz mellett kén- és nitrogénoxidok keletkeznek. Ezek az oxidok, reagálva a vízzel, savakat képeznek: szénsavat, kénsavat, kénessavat, salétromsavat, salétromos savat, amelyek befolyásolják a kondenzátum pH-értékét. Minden fémes szerkezeti anyag eme savak hatására bizonyos anyagfogyást fog mutatni. A füstgáz-kondenzátumban a fémes anyagok bizonyos határértéket (Pb: 0,028; Cd: 0,0014; Cr: 0,021; Cu: 0,035; Ni: 0,035; Zn: 0,07 mg/kWh) nem haladhatnak meg, a gyártók olyan anyagot válasz- tanak, mellyel ez teljesül. Miután a réz és a sárgaréz nem alkalmazhatók kondenzátum-elvezető elemekként, az alábbi anyagok használata bizonyult a gyakorlatban egy hőcserélő szerkezeti anyagaként megfelelőnek:
Al-Si-öntvény: nagyon jó öntési tulajdonságai révén a számítógépes optimalizálással kialakított formák tökéletesen megvalósíthatók. Ha esetleg jelen- tősebb anyagkopás következne be, az a vastag öntvényfalak miatt a kazán élettartamát nem befolyásolja kedvezőtlenül. Lehetőség van a hidraulikai blokkal együtt való kialakításra, helytakarékos, áttekinthető, könnyen szerelhető konstrukció jön létre.
Rozsdamentes acél: anyagtulajdonságai miatt az alakkialakításnak vannak korlátai, a hegesztési varratok igen nagy elkészítési gondosságot kívánnak. A kisebb falvastagságok kisebb tömeget tesznek lehetővé.
Amennyiben azonos körülmények között üzemeltetünk különböző kialakítású, anyagú kazánokat, és ezek a körülmények a normális igénybevétel többszörösével terhelik a kazánokat, biztosak lehetünk a gyors tönkremenetelben. Ezek mind füstgáz-, mind vízoldalról előfordulnak. Tekintsük át ezeket az eseteket típusonként.
A füstgázoldali tönkremenetelek oka egyszerű: a kondenzátum agresszív, roncsolja a kazán anyagát. Hogy ez a károsodás mennyire intenzív, attól függ, hogy a hatás mennyi ideig éri a hőcserélőt, és a kondenzátum mennyire agreszszív. Ha a kondenzátum sokáig tartózkodik a kazántestben, besűrűsödhet. Tehát ha a kondenzátumot a keletkezése után azonnal eltávolítjuk a hőcserélőből, a károsodás minimálisra csökkenthető.
Vízoldalon a legtöbb gondot a nem megfelelő minőségű kazánvíz okozza.
Vízkő okozta tönkremenetel
A szilárd szennyeződések felületi lerakódását segíti a meleg felület és a lassú áramlási sebesség. Amennyiben ilyen helyek vannak a kazánban, azok hajlamosabbá válnak erre a hibára.
Oxigénkorrózió
Jellemzően olyan helyeken találkozhatunk vele, ahol a kazánba kerülő buborékok "megakadhatnak", tehát a kazántest vízoldalán légzsákok vannak. Ha ezt kiküszöbölte a hőcserélő tervezője, a meghibásodásnak ez a formája nem a kazánt, hanem a rendszer többi elemét fogja sújtani. Ezért az oxigéntartalomra vonat-kozó előírást (VDI 2035) be kell tartani. Egyéb vízoldali tönkremenetelek: Vannak olyan hatások, amikre a különböző anyagok eltérő érzékenységgel reagálnak. Ezek a hatások a fűtővíz fizikai jellemzőinek a normálistól való eltéréseire vezethetők vissza. Az alumíniumötvözetekből készült hőcserélők "nem szeretik" a 8,5 értéktől nagyon eltérő pH-t, a nemesacélok érzékenyek a kloridionok okozta feszültségkorrózióra stb. Ezek az igénybevételek akkor a legintenzívebbek, amikor a fűtővízzel kapcsolatos előírásokat az üzemeltető nem tartja be.
Készüléktelepítés
Az üzemeltető azt várja egy készüléktől, hogy a beépítésre kerülő berendezés méretezésének alapjául szolgáló lakótér minden időpillanatban (a külső időjárás figyelembe vételével), mindig komfortos legyen. Azt is várja, hogy a készülék alacsony helyigénnyel, csendes üzemmel, energiakímélő módon biztosítsa mindezt. S végül: miután a fűtőkészülék, mint energetikai beruházás hosszú távú cselekedet, sokáig szolgálja gazdáját.
A vizsga már a felszereléssel elkezdődik: mennyire időigényes ez a munkafolyamat. Ezért a gyártók a legrafináltabb megoldást is felhasználják az idő csökkentésének érdekében. A biztos készüléktartás (akár 100 kW-nyi energiát termelő készüléket kell megtartani.) és a szintbeállítás gyorsan történő megvalósítása befolyásolja a kivitelező készülékválasztását, tehát az ő ajánlásait vevői felé.
A berendezés felemelendő tömege szintén ilyen meggondolás, e tekintetben az azonos teljesítménynél tapasztalható különbségek azonban ma már nagyon csekélyek. A készülékgyártók által alkalmazott szivattyúk tömege nemigen tér el egymástól, ezen nagyhatékonyságú fordulatszám-szabályzású szivattyútestek szintén a felemelendő tömeg részei. Van olyan gyártó, mely (ezért is) műanyagból készíti készüléke homlokburkolatát.
Ha a készülék nem igényel beépítési oldaltávolságot, akkor az azért (is) van, mert minden, a karbantartás során elérendő elem elölről hozzáférhető. A fémlemez burkolat és az arra felhordott rugalmas tömítőszalag a korszerű kondenzációs kazán alacsony üzemi zaját még kedvezőbbé, még alacsonyabbá teszi. A kondenzációs készülékek füstgázából igen alacsony hőmérsékletű (35.40 °C) kondenzátum keletkezik. Másrészt a termikus felhajtóerő nem elegendő a füstgáz elvezetéséhez, mechanikus elemek (például ventilátor) segítik az eltávolítást - a füstgáz túlnyomással lép a vezetékbe. Ezért a kondenzációs készülékek füstgázelvezetése tömör kell, hogy legyen a túlnyomást és a kondenzátumot illetően, korrózióálló kell legyen, és (bizonyos fokú) hőmérsékletállósággal is rendelkeznie kell. Ezen követelmények miatt, például alumíniumot, rozsdamentes acélt, kerámiát, műanyagot alkalmaznak. Miután figyelembe kell venni a GMBSZ meg- felelő pontjait, a kondenzációs készüléktől a füstgázaknáig terjedő szakaszon a műanyag füstgázcsövet fém légbeszívó cső veszi körül.
Mindegyik rendszernek - ami például a szerelhetőséget, az utólagos fűtéskorszerűsítést, a gyártási költségeket, a szállításra, illetve beépítésre kerülő elemek súlyát illeti - vannak kedvező tulajdonságai, mindegyik mellett több érv hozható fel. Az áttetsző polipropilén anyagú cső füstgáz- és időjárásállósága kiváló, könnyű és mégis merev, mandzsettás tömítése a túlnyomásállóságot biztosítja. Bonyolult, nehézkesen kialakítható füstgázvezetéshez ideális megoldás az alumíniumból készített flexi-bilis füstgázcső (melyhez egyébként ugyanazokat az idomokat használják, mint a merev csövekhez).
Készüléküzemeltetés
A korszerű, széles szabályzási tartományú készülékek ritkább bekapcsolást, alacsonyabb begyújtási számot garantálnak - azonos hőigény esetében - elődeikhez viszonyítva. Ehhez megfelelő nagyságú és kialakítású hőátadó felületre van szükség.
Karbantartás
Ez a tevékenység - bár ma sokan és helytelenül a rossz oldalon spórolnak - meghatározza a készülék élettartamát. Több gyártó olyan szerkezeti elrendezést valósít meg berendezése kialakításakor, melynek révén minden elem elölről, könnyen hozzáférhető. Tehát a karbantartási idő nagyon rövid!
Az egyik gyártó termékeinek szemrevételezése alkalmat ad arra, hogy a fentiek alkalmazását áttekintsük.
A hőcserélő három zónában hűti a fűtőgázokat az elégetési hőmérsékletről a kondenzációs hőmérsékletre:
A sugárzási zóna a sugárzó égő zavartalan üzemét biztosítja, a hőátadás egymástól viszonylag nagy távolságban elhelyezett öntvénybütykös felületen történik.
A konvekciós zónát a fűtővíz teljesen körüláramolja. Ez rendkívül hatékony hőátadást tesz lehetővé.
A kondenzációs zónában a fűtőgázok maradék hőjét hatékonyan vonja ki a sok rombusz alakú öntvénybütyök, nagy a hőátadó felület, illetve a rombusz alakú bordák alsó éle hatékonyabban "cseppenti le" a kondenzátumot, az agresszív folyadék gyorsabban távozik. Figyelemre méltó a kondenzátum ki- folyási magassága, a kialakítás miatt az öntvény alsó részében nem áll meg a kondenzátum.
A fűtési víz vezetése az öntvényben szintén mintaszerű:
A sugárzási zónában a víz, viszonylag kis keresztmetszetű, meander alakú csatornában áramlik, így a gyors áramlás a lerakódás esélyét nagymértékben csökkenti.
A konvekciós zóna adja át a legnagyobb hőmennyiséget. Ezért a hőcserélőt a víz ebben a tartományban teljesen körüláramolja spirálisan, fölfelé.
A kondenzációs zónában a víz az előbbiekhez képest viszonylagosan hoszszabb ideig tartózkodik, a meander alakú csatorna keresztmetszete nagy.
A füstgázvezetés és a hőcserélő szétválasztása alacsony füstgázhőmérsékletet teremt, és megakadályozza idegen részek bejutását a hőcserélőbe.
Ha a felsorolt eseteket végignézzük, mintha az tűnne ki, hogy a hőcserélő anyaga nem is annyira fontos, de geometriája, az viszont nagyon... A kivitelező pedig abban érdekelt, hogy üzleti partnere megelégedéssel használja a telepített rendszert, mert megbízhatóan, takarékosan működik.
