Deskové výměníky tepla. Současné trendy v aplikacích | P

Jedním z hlavních prvků jakéhokoli systému zásobování teplem jsou výměníky tepla nebo jednoduše tepelné výměníky. V moderních systémech zásobování teplem byly tradiční trubkové výměníky tepla nahrazeny a prakticky vytlačeny deskovými výměníky tepla. Stalo se to právě proto, že deskové výměníky tepla mají řadu výhod, které jsou opakovaně diskutovány v odborné literatuře. Některé z nich si v tomto článku objasníme.

Deskové výměníky tepla jsou následujících typů:

• skládací deskové výměníky tepla;
• Pájené deskové výměníky tepla;
• svařované a polosvařované deskové výměníky tepla.

První dva typy jsou na trhu nejrozšířenější a žádané – demontovatelné a pájené. Mezi odborníky však neexistuje jednoznačný názor na oblast jejich použití, a proto vyvstávají otázky: „Jaký je zásadní rozdíl mezi těmito dvěma typy deskových výměníků tepla?“ a „Které z nich se častěji používají v systémech zásobování teplem a proč?“ Tento článek si klade za cíl najít odpovědi na položené otázky.

Nepopiratelnou výhodou deskových výměníků tepla je jejich významná topná plocha s malými rozměry ve srovnání s tradičními trubkovými výměníky tepla. Jinými slovy, při stejném tepelném výkonu jsou rozměry trubkového výměníku tepla větší než u deskového výměníku tepla. Kromě této bezpodmínečné výhody existují další dva nepřímé pozitivní faktory: nízká spotřeba kovu, a tedy nízká hmotnost výměníku tepla, a malé rozměry místnosti potřebné pro jeho instalaci. Kompaktnější a lehčí zařízení se samozřejmě snáze instaluje ve srovnání s těžším a objemnějším. Kromě toho jsou na straně kompaktního deskového výměníku tepla i cenové ukazatele. Proto se při tepelné modernizaci stávající budovy, včetně bytové, vždy řeší otázka výměny fyzicky opotřebovaného a zastaralého zařízení pro výměnu tepla pomocí deskových výměníků tepla.

Stalo se, že nejčastěji se upřednostňují rozebíratelné deskové výměníky tepla. Důvody jsou různé. Hlavním důvodem, který bez výjimky sledují téměř všechny provozní a tepelné dodavatelské organizace, je však možnost demontáže tohoto typu výměníků tepla pro mechanické čištění od vodního kamene a jiných usazenin.

Nízká kvalita vody v topných sítích je skutečně již dlouho neustálým tématem diskusí mezi odborníky. Ještě obtížnější je provoz výměníku tepla v systému zásobování teplou vodou, protože po jeho ohřáté straně cirkuluje neupravená pitná voda. Její kvalita je stále velmi špatná. Obsahuje také soli, které při zahřívání tvoří na povrchu výměníku tepla vodní kámen.

Důvodem pro zvláštní pozornost věnovanou znečištění výměníku tepla je pokles jeho účinnosti. To znamená, že v průběhu času, s rostoucí vrstvou znečištění, se kapacita výměníku tepla a tím i teplota ohřívaného média neustále snižuje. Proto je nutné povrch výměníku tepla pravidelně čistit od usazenin, aby se obnovila jeho účinnost. Zároveň vzniká paradox: bez ohledu na rozmanitost různých metod čištění se obvykle používá mechanické čištění!

Důvodem pro tuto volbu metody čištění je tradice. Trubkové výměníky tepla, které se čistily mechanicky, se používají příliš dlouho a příliš široce. Navíc existuje profese – čistič kotlů – specialista na čištění povrchu vodotrubného kotle (jako velkého výměníku tepla) od usazenin uhlíku zvenku a od vodního kamene zevnitř, a to mechanickou metodou, často ručně.

Aby se snížila tvorba vodního kamene a tím zjednodušila údržba moderního výměníku tepla, je jeho teplosměnná plocha vyrobena speciálně profilovaná pro turbulenci proudění chladicí kapaliny v kanálech. Při správně organizovaném provozu deskových výměníků tepla také často stačí nasměrovat proudění chladicí kapaliny opačným směrem, aby se odstranily případné usazeniny.

Co se v současnosti děje v praxi? Zakoupením demontovatelných výměníků tepla, které jsou mimochodem 2–3krát dražší než pájené, je uživatel nastaven na staromódní způsob obsluhy zařízení, který je dnes již archaický. Uživatel je připraven na nutnost demontáže výměníku tepla alespoň za účelem čištění a to starým a již neúčinným mechanickým ručním způsobem.

Zejména je třeba poznamenat, že doporučení všech výrobců rozebíratelných deskových výměníků tepla uvádějí potřebu téměř 100% výměny těsnění a některých obzvláště znečištěných desek během demontáže, což vyžaduje dodatečné náklady. Je třeba poznamenat, že demontáž těchto výměníků tepla nelze provádět v místě jejich instalace – ve sklepích, kde se obvykle nacházejí jednotlivé topné body. V mnoha případech tyto místnosti neumožňují volný přístup ke všem prvkům zařízení pro jeho údržbu, natož aby poskytovaly prostor kolem výměníku tepla pro možnost jeho správné demontáže, čištění a montáže. A podle doporučení výrobců vyžaduje montáž deskového výměníku tepla po jeho demontáži a čištění zvláštní péči, přesnou instalaci těsnění a prevenci kontaminace v těsnicích plochách. Provedení této operace v omezeném prostoru topného bodu může být extrémně obtížné. Proto musí být výměník tepla kompletně demontován a doručen do specializované místnosti vybavené pro tento typ práce. Po vyčištění, výměně těsnění a desek musí být výměník tepla doručen na své místo a znovu smontován. Jen málo organizací má potřebné prostory a vybavení k efektivnímu provádění těchto prací. Jen málo. A pak jsou tu další výdaje – platba za práci, potřebný materiál, doprava. Náklady na demontovatelný výměník tepla spolu s jeho údržbou se výrazně zvyšují.

Jinými slovy, při koupi odnímatelného deskového výměníku tepla je třeba k jeho ceně okamžitě připočítat náklady na veškerou práci a materiál pro alespoň jednu demontáž a čištění. Nebo, co se stává častěji, klíčový rozdíl výměníku tepla – možnost jeho demontáže – se během jeho provozu vůbec nevyužívá kvůli nemožnosti demontáže a čištění na místě instalace. Takže 2-3násobný přeplatek za „odnímatelnost“ deskového výměníku tepla není zcela opodstatněný.

Zároveň levnější pájené deskové výměníky tepla, které mají všechny výhody této třídy zařízení, nebudou rozebírány a mechanicky čištěny. Podle stávající a uznávané praxe ve všech evropských zemích se takové výměníky tepla po skončení jejich životnosti jednoduše nahrazují novými. Jejich průměrná životnost je asi 10 let. Je tento přístup oprávněný? Zkušenosti s provozem tohoto zařízení v moderních podmínkách jednoznačně říkají – „Ano!“

Je třeba poznamenat, že pájené výměníky tepla mají i určité nevýhody. Nemohou vždy nahradit demontovatelné. Maximální kapacita pájených výměníků tepla se pohybuje v rozmezí 1-3 Gcal/h, což klade určitá omezení na rozsah jejich použití. Například v ústředních topných stanicích, kotelnách, v systémech s vysokým průtokem chladiva jsou potřeba výměníky tepla s kapacitou 3-4 Gcal/h nebo více. Pro takové aplikace se použití pájených výměníků tepla stává neúčinným a někdy jednoduše nemožným. I v případě paralelní instalace několika pájených výměníků tepla zůstává výhoda na straně demontovatelného, a to jak cenou, tak i celkovými rozměry a hmotností. V takových případech je vhodnější zvolit demontovatelný výměník tepla, jehož kapacita může dosáhnout 100-200 Gcal/h, což je o dva řády více než u pájeného.

Doufáme, že nyní, když se budete rozhodovat o otázce „Který deskový výměník tepla je potřeba?“, budete schopni učinit informované a správné rozhodnutí.

Alexander Gut, technický specialista pro topné systémy ve společnosti Danfoss TOV