De platenwarmtewisselaar is een apparaat met een relatief eenvoudige constructie, duurzaam en zonder bewegende delen. In een correct ontworpen en geëxploiteerde verwarmingsinstallatie kan hij jarenlang functioneren. Het vacuümsoldeerproces, bij temperaturen van soms enkele honderden graden Celsius, zorgt ervoor dat we doorgaans te maken hebben met een werkelijk duurzame constructie. Sommige fabrikanten, waaronder Nordic Tec, noteren een defectpercentage van minder dan 3 op de 1000 geïnstalleerde eenheden, gedurende de eerste 2 gebruiksjaren. Dit betekent echter niet dat hij volledig bestand is tegen ongeschikte bedrijfsomstandigheden. Wat kan een warmtewisselaar beschadigen? Welke omstandigheden in de installatie kunnen hem schaden?
Afzettingen, verontreinigingen in de installatie, te hoge druk, waterslag (de zogenaamde waterhamer) of bevriezing van het medium? Of misschien de langzame inwerking van andere factoren. Er zijn er inderdaad verschillende, en sommige kunnen behoorlijk verrassend zijn.
Wat zijn de grootste risico's voor de platenwarmtewisselaar en hoe kunnen deze worden voorkomen?
Verontreinigingen en slib in de verwarmingsinstallatie
Een van de meest voorkomende problemen zijn verontreinigingen die met het installatiewater meecirculeren. Dit kunnen onder andere corrosieproducten, slib, resten van de installatiemontage en deeltjes van afdichtingsmaterialen zijn.
In de platenwarmtewisselaar stroomt het medium door relatief smalle kanalen die tussen opeenvolgende platen zijn gevormd. Hierdoor wordt een groot warmte-uitwisselend oppervlak verkregen bij geringe afmetingen van het apparaat, maar tegelijkertijd kan de wisselaar gevoeliger zijn voor verontreinigingen dan een installatie-element met brede doorstroomkanalen.
Ophoping van afzettingen kan leiden tot:
-
een toename van de stromingsweerstand
-
een afname van het warmte-uitwisselingsrendement,
-
een onregelmatige doorstroming van de wisselaar,
-
een verhoogde belasting van de circulatiepomp,
-
een geleidelijke verstopping van de kanalen.
Bijzondere aandacht moet worden besteed aan oudere verwarmingsinstallaties, waarin zich gedurende vele jaren corrosieproducten hebben kunnen ophopen. Voordat een nieuwe wisselaar in een oude installatie wordt geplaatst, is het daarom raadzaam deze grondig door te spoelen. In veel gevallen wordt ook het gebruik van een geschikt filter of een vuilafscheider aanbevolen.
Zwembadchemie en hoge chloorconcentratie, en de platenwarmtewisselaar
Zwembadchemie, en met name een hoge concentratie chloor en chloriden daarmee samenhangend, kan een ernstig risico vormen voor een platenwarmtewisselaar van roestvrij staal. Langdurig contact met chemisch agressief water kan leiden tot corrosie van de platen, waaronder putcorrosie, en bijgevolg tot het ontstaan van microlekken en lekkage tussen de circuits. Het risico neemt toe naarmate de temperatuur en de chlorideconcentratie stijgen.
Bijzonder gevaarlijk is de situatie waarin sterk geconcentreerde zwembadchemie rechtstreeks in de wisselaar terechtkomt, bijvoorbeeld door een verkeerde plaatsing van het doseersysteem. Daarom moet bij zwembadinstallaties niet alleen aandacht worden besteed aan de bedrijfsparameters van de wisselaar, maar ook aan de materiaalsamenstelling en de bestendigheid tegen de chemische samenstelling van het water. Voor veeleisende zwembadinstallaties worden speciale zwembadwisselaars gebruikt, vervaardigd uit materialen met een verhoogde bestendigheid tegen gechloreerd of zout water, bijvoorbeeld titanium wisselaars.
Goed om te weten - om bovengenoemde redenen biedt een deel van de fabrikanten geen garantie op het gebruik van platenwisselaars in zwembadtoepassingen. Dit geldt ook voor Nordic Tec.
Zout in de verwarmingsinstallatie - harswaterontharders en huiswaterbehandelingsstations
Een potentieel risico voor de platenwarmtewisselaar kan ook slecht voorbereid water zijn dat wordt gebruikt om de verwarmingsinstallatie te vullen. Bijzondere aandacht verdienen huiswaterbehandelingsstations die gebruikmaken van harswaterontharders die met zout worden geregenereerd. Dit is een tamelijk onvoorspelbare en paradoxale situatie, aangezien dergelijke apparaten worden aangeprezen als de redding van verwarmingsinstallaties - de oplossing tegen hard water.
Gebruikers gaan ervan uit dat, aangezien deze apparaten worden verkocht, ze geschikt moeten zijn voor gebruik met elk onderdeel van de verwarmingsinstallatie, en dat het zout dat aan de installatie wordt toegevoegd waarschijnlijk niet schadelijk is. We kennen echter allemaal de werking van zout: het is een uiterst agressieve stof. Hoewel het niet in staat is om grote stalen blokken te beschadigen (bijvoorbeeld op schepen die op zee varen), zal het zeker de platen van de wisselaar beschadigen, die vanwege hun warmteoverdrachtsfunctie uiterst dun moeten zijn.
Het toevoegen van zout aan de waterontharder zal vroeg of laat betekenen dat de platenwisselaar vervangen moet worden.
Hetzelfde geldt voor wisselaars die worden gebruikt in installaties met elektrodeketels - als er zout wordt gebruikt voor de waterbehandeling in het circuit.
✅ Samenvattend - zout is de absolute vijand van warmtewisselaars. Bij hard water zijn alleen waterontharders toegestaan die niet gebaseerd zijn op ionenwisselende hars of die geen toevoeging van zout vereisen, bijvoorbeeld doorstroomontharders, ook al zijn deze niet zo effectief als de zoutvarianten. Er bestaat geen veilige hoeveelheid zout in een installatie met een platenwisselaar.
Demineralisatie- en deïonisatiestations, en het soldeer van warmtewisselaars
In werkelijkheid vervullen demineralisatiestations op veel plaatsen een nuttige en gewenste rol, soms worden ze zelfs aanbevolen, in bepaalde regio's met uitzonderlijk hard water. Het probleem is dat een kritiek hoge waterhardheid, die het gebruik van zo'n station zou kunnen rechtvaardigen, in de praktijk zeer zeldzaam is. Hard water is de norm in Europa (behalve misschien in Scandinavië) en niet elk hard water is al een indicatie voor het gebruik van demineralisatiestations. In de praktijk blijken deze een zeer radicale oplossing te zijn.
De paradox van gedemineraliseerd water
In de meeste gevallen worden demineralisatie- of deïonisatiestations preventief aangeschaft en geïnstalleerd, en zijn ze zeer vaak overgedimensioneerd. Onder zulke omstandigheden is het heel makkelijk om te overdrijven. Gedemineraliseerd of gedeïoniseerd water - als het te sterk van ionen en mineralen is ontdaan - streeft naar een fysisch-chemisch evenwicht. Daarom tast het lasnaden evenals metalen en andere materialen in de installatie aan. Dit leidt eenvoudigweg tot een toename van de storingsgevoeligheid van gesoldeerde apparaten, zoals warmtewisselaars, maar ook gelaste apparaten, zoals bijvoorbeeld ketelverdelers.
Een onmiskenbaar probleem is dat er op internet veel informatie te vinden is die zich richt op het positieve effect van demineraliserend water, omdat het slechts voor een deel van de apparaten schadelijk kan zijn, en omdat matig gebruik van een goed gedimensioneerd demineralisatiestation, zonder overdimensionering, niet tot dergelijke situaties zou mogen leiden. Als we echter een warmtewisselaar gebruiken, is het de moeite waard om na te gaan of een demineralisatiestation echt nodig is. In de meeste door ons geanalyseerde gevallen, waarbij een warmtewisselaar beschadigd raakte door gedemineraliseerd water, was de waterhardheid helemaal niet hoger dan gemiddeld. De paradox is dat zo'n waterhardheidsniveau een levensduur van de wisselaar van zelfs 12 tot 15 jaar mogelijk maakt. Gedemineraliseerd water kan hem daarentegen binnen enkele maanden doen lekken.
Ketelsteen en minerale afzettingen in de wisselaar
Een ander risico is de afzetting van minerale verbindingen die in het water aanwezig zijn. Het probleem kan bijzonder zichtbaar zijn in installaties die vaak worden bijgevuld met vers, hard water - open systemen zijn dus meer blootgesteld aan dit probleem.
De afzettingslaag op het oppervlak van de platen werkt als een isolator. Zelfs als de doorstroming van de wisselaar nog mogelijk is, kan het rendement geleidelijk afnemen.
In de praktijk kan dan een situatie worden waargenomen waarbij de temperaturen aan de ene kant van de wisselaar correct zijn, maar het steeds moeilijker wordt om aan de andere kant de verwachte parameters te bereiken.
Het risico op afzetting van kalksteen neemt onder andere toe met stijgende temperatuur en frequente toevoer van vers water aan de installatie.
Als het systeem regelmatig moet worden bijgevuld met water, is het vooral belangrijk om de oorzaak van het waterverlies te achterhalen. Voortdurende toevoer van vers water mag niet worden beschouwd als een normale manier van exploiteren van een dichte cv-installatie.
Te hoge bedrijfsdruk
Elke platenwarmtewisselaar heeft een door de fabrikant vastgestelde maximaal toelaatbare bedrijfsdruk. Overschrijding hiervan kan leiden tot permanente schade aan het apparaat.
Zowel langdurige blootstelling aan te hoge druk als plotselinge, kortdurende pieken kunnen gevaarlijk zijn. Daarom moet de wisselaar niet alleen worden gekozen op basis van het vereiste vermogen, de temperaturen en de doorstroming, maar ook op basis van de drukparameters van de specifieke installatie. Het is vooral belangrijk om te controleren welke maximale druk daadwerkelijk in het systeem kan optreden, en niet alleen welke druk wordt waargenomen tijdens de normale werking.
In de praktijk komt dit probleem vaak neer op het gebruik van vloeistof-vloeistofwisselaars - dat wil zeggen bedoeld voor eerder standaard, klassieke media zonder freon. Koudemiddelen van het type R410a, R32, R407c en vergelijkbare - die we tegenkomen in warmtepompen of airconditioners - bereiken eenvoudigweg veel hogere drukken. Hiervoor moeten speciale wisselaars voor koudemiddelen worden gebruikt, dit is een voorwaarde voor hun overleven in het systeem.
Waterslag en storingen van warmtewisselaars
Een plotselinge verandering van de stromingssnelheid van een vloeistof kan een abrupte drukstijging veroorzaken, die bekendstaat als waterslag. Dit kan zich in verschillende situaties voordoen, onder andere bij het zeer snel sluiten van een klep, het plotseling starten van een pomp of een abrupte verandering van de stromingsomstandigheden, plotseling starten van de doorstroming en schoksgewijs, onderbroken bedrijf.
De wisselaar kan dus werken bij een schijnbaar veilige statische druk, terwijl hij toch periodiek wordt blootgesteld aan veel hogere momentane belastingen.
In installaties met platenwisselaars is het raadzaam om abrupt openen en sluiten van afsluiters en plotselinge veranderingen in de doorstroming te vermijden. Dit staat trouwens in de meeste gebruiksvoorwaarden, garantievoorwaarden of gebruiksaanwijzingen van fabrikanten.
Storingen van platenwisselaars bij gebruik met motoren en compressoren
Platenwarmtewisselaars worden soms gebruikt voor het koelen van motoren, compressoren en andere industriële apparaten of machines, waar ze bijvoorbeeld hydraulische olie kunnen koelen. Bij dit soort toepassingen kan een bijzonder risico voor de wisselaar al worden gevormd door de enkele trillingen die van de werkende machine op de wisselaar en de installatie worden overgebracht. Als de wisselaar rechtstreeks wordt gemonteerd op een apparaat dat sterke trillingen genereert, of eraan wordt gekoppeld met stijve leidingen, kunnen de herhaalde belastingen na verloop van tijd materiaalmoeheid veroorzaken, spanningen ter hoogte van de aansluitingen, gesoldeerde verbindingen en de platen zelf. Het risico neemt toe bij grote compressoren, verbrandingsmotoren en apparaten die cyclisch werken, vooral tijdens het opstarten en stoppen.
Het echte probleem is echter het karakteristieke, weinig gelijkmatige werkritme van dit soort apparaten, dat je als schoksgewijs en onregelmatig kunt omschrijven. Vooral bij compressoren of motoren die snel hoge toerentallen bereiken en vervolgens van bedrijfsmodus veranderen, zal het vroeg of laat tot waterslag komen.
Om deze reden is het goed om te onthouden dat zelfs een wisselaar die bij een correcte druk en temperatuur werkt, aangesloten op een motor of compressor, voortijdig kan gaan lekken.
✅ Het gebruik van een wisselaar met een motor of compressor veroorzaakt aanzienlijk meer schade aan wisselaars dan klassiek gebruik in een huishoudelijk verwarmingssysteem. Als u een wisselaar voor deze toepassing kiest, controleer dan of u hiervoor garantie krijgt - elke fabrikant kan hiervoor andere regels hanteren.
Onjuiste montage van de wisselaar - bijvoorbeeld horizontaal
Schade aan wisselaars kan ook het gevolg zijn van montagefouten.
Bijzonder gevaarlijk is het overbrengen van spanningen vanuit de leidinginstallatie rechtstreeks op de aansluitingen van de wisselaar. Dit kan gebeuren als de leidingen slecht zijn uitgelijnd, als de wisselaar wordt gebruikt als dragend element van de installatie, of als er tijdens de montage buitensporige kracht wordt uitgeoefend. Leidingen moeten correct worden bevestigd en ondersteund, zodat hun gewicht en de spanningen die ze veroorzaken niet drukken op de aansluitingen van de wisselaar.
Er moet ook worden gelet op de manier waarop de aansluitingen worden vastgedraaid. Overmatige kracht verbetert de dichtheid van de installatie niet, maar kan leiden tot schade aan de aansluiting of de verbinding met de wisselaar.
Horizontale montage van de wisselaar belemmert de doorstroming en leidt tot lekkage
✅ Platenwisselaars moeten verticaal worden gemonteerd.
Een onjuiste montagepositie van de platenwarmtewisselaar kan problemen veroorzaken met de ontluchting en de correcte doorstroming van het medium. Dit zal er uiteraard toe leiden dat het systeem niet correct functioneert - of helemaal niet, als het geblokkeerd raakt.
Bij horizontale montage kunnen, afhankelijk van de constructie van de wisselaar en de plaatsing van de aansluitingen, luchtzakken ontstaan in de kanalen. Lucht vermindert het werkelijke doorstroomoppervlak, verslechtert de warmte-uitwisseling en kan een ongelijkmatige thermische belasting van de verschillende delen van de wisselaar veroorzaken. Bijzonder gevaarlijk is de situatie waarin de doorstroming sterk wordt beperkt of tijdelijk stopt, terwijl de andere kant van de wisselaar nog steeds veel warmte levert en de circulatiepompen blijven draaien. Dit kan dan leiden tot plaatselijke oververhitting, abrupte temperatuurschommelingen en het ontstaan van thermische spanningen, evenals een drukstijging die onder extreme omstandigheden kan bijdragen aan het lekken van de wisselaar. Daarom moet de montagepositie altijd worden gekozen in overeenstemming met de documentatie van de fabrikant, en moet de installatie zo worden uitgevoerd dat een effectieve ontluchting van beide circuits mogelijk is. Voor platenmodellen wordt universeel de verticale positie aangehouden.
Werking van de wisselaar met grondwater, bronwater, rivierwater of onbehandeld water
Hierover hebben we uitgebreider geschreven in een apart artikel, aangezien dit een veelvoorkomend verschijnsel is - vooral in de context van grondwarmtepompen, die zoals bekend water onttrekken aan het grondwater (de zogenaamde pekel), maar soms ook aan rivieren, vijvers of bronnen. Deze personen monteren de wisselaar om de warmtepomp te beschermen, terwijl de wisselaar in feite net zo gevoelig is voor grondwater.
Waarom vormt dit soort water een probleem en kan het wisselaars doen lekken? Omdat het schadelijke chloriden bevat (in extreme gevallen met een werking die vergelijkbaar is met die van zout) en een teveel aan schadelijke minerale zouten. Vooral ijzer, mangaan en calcium zijn gevaarlijk. Net als bij andere problematische toepassingen zijn voor bron- of grondwater speciale wisselaars nodig. Door een klassieke wisselaar te gebruiken (die van nature bedoeld is voor leidingwater, dus al voorbehandeld water) loopt men het risico op lekkage buiten de garantieperiode.
✅ Voor bron- en grondwater van elk type kunnen beter afdichtingswisselaars (demontabel) worden gebruikt. Deze zijn demontabel en maken het mogelijk een specifiek onderdeel te vervangen, bijvoorbeeld een lekkende plaat of een bepaalde afdichting. Bij lekkage kan zo'n wisselaar dan eenvoudig op een relatief betaalbare manier worden gerepareerd. Bij gebruik van een gesoldeerde wisselaar voor deze toepassing is een dergelijke reparatie na het lekken niet mogelijk.
Samenvatting
Een gesoldeerde platenwarmtewisselaar kan jarenlang functioneren in een verwarmingsinstallatie, mits hij correct is gekozen, gemonteerd en beschermd.
Tot de belangrijkste risico's behoren verontreinigingen en magnetiet, ketelsteen, bevriezing van het medium, overschrijding van de toelaatbare druk of temperatuur, waterslag, een ongeschikt medium en montagefouten.
Veel storingen die in de volksmond "schade aan de wisselaar" worden genoemd, zijn in werkelijkheid het gevolg van problemen die zich in de hele installatie voordoen of van een verkeerde keuze van de wisselaar in de context van de toepassing of andere apparaten die in de installatie aanwezig zijn, die niet samen met de wisselaar zouden moeten functioneren. Daarom is het bij een afname van het rendement van de wisselaar de moeite waard om niet alleen te zoeken naar een manier om hem te reinigen of te vervangen, maar vooral naar de oorzaak die tot de verslechtering van zijn werking heeft geleid.
Het wegnemen van deze oorzaak beschermt zowel de wisselaar als de overige onderdelen van de verwarmingsinstallatie.
BLOG:
Laat een reactie achter