​Lituotas plokštelinis šilumokaitis: gedimų priežastys Lietuvos miestuose (specialistams)

Lituotas plokštelinis šilumokaitis – tai prietaisas, sudarytas iš plonų nerūdijančio plieno plokštelių, kurios vakuumo sąlygomis sulituotos variu arba jo lydinio variantais (kai kada naudojami ir kiti lydmetalio tipai). Jis perduoda šilumą tarp dviejų skysčių (pvz., tarp centralizuoto šildymo vandens ir buitinio šalto vandens), neleidžiant jiems susimaišyti tarpusavyje. Tokie šilumokaičiai plačiai naudojami daugiabučių namų šilumos punktuose karštam vandeniui ruošti dėl savo kompaktiškumo ir efektyvumo. Deja, įvairiuose Lietuvos miestuose pastebima, kad variu (lituoti) plokšteliniai šilumokaičiai gana dažnai genda. Šiame straipsnyje apžvelgiamos didžiausios šių gedimų priežastys ir aptariama, kodėl tam tikruose regionuose problemos pasireiškia dažniau, bei kokie sprendimai gali padėti šiuos gedimus sumažinti.

Dažniausios lituotų šilumokaičių gedimų priežastys

1. Netinkamas projektavimas ir įrenginio parinkimas. Neretai problema prasideda dar projektavimo etape. Jei šilumokaitis parenkamas per didelio galingumo lyginant su realiu karšto vandens poreikiu, jis dirbs neefektyviai. Dėl per didelio plokštelių skaičiaus vanduo teka lėčiau, mažėja turbulencija (sūkurinis tekėjimas) plokštelių kanaluose, todėl apnašos lengviau nusėda ant vidinių paviršių. Tokia nuoviros (kalkių) sluoksnio susidarymo rizika ypač didelė, kai sumažėjęs karšto vandens vartojimas – pavyzdžiui, šiuolaikinėse buityse vandens sunaudojama mažiau dėl indaplovių, skalbyklių ir pan. Taigi, per didelis šilumokaitis greičiau užsikemša nuosėdomis ir tarnauja trumpiau. Optimalus projektavimas svarbus užtikrinant reikiamą vandens srauto greitį – per mažas srautas lemia, kad plokštelės „nesivalo“ pačios ir kaupiasi kalkių nuovirų sluoksnis.

2. Prasta montavimo kokybė ir eksploatacija. Net ir gerai parinktas šilumokaitis gali greitai sugesti, jei jis neteisingai sumontuotas ar eksploatuojamas. Vibracijos ir slėgio smūgiai – viena dažnų lituotų šilumokaičių priešų. Jei vamzdynuose ar siurbliuose atsiranda pulsacijos, hidrauliniai smūgiai, staigūs slėgio svyravimai, jie gali sukelti lituotų jungčių įtrūkimus. Rekomenduojama vamzdynuose įrengti vibracijos slopintuvus (amortizatorius) ir vengti pernelyg didelių slėgio perkryčių abiejose šilumokaičio pusėse.

Termošokas – dar vienas pavojus: jeigu pastate nėra įrengta karšto vandens cirkuliacija, žiemą į šilumokaitį gali patekti labai šaltas (~5 °C) vanduo, tuo pat metu iš kitos pusės atiteka itin karštas termofikatas (110–120 °C). Dėl tokio didžiulio temperatūrų skirtumo šilumokaičio metalas sensta ir laikui bėgant lituotose siūlėse atsiranda įtrūkimų (vadinamasis terminis senėjimas). Todėl svarbu įrengti karšto vandens cirkuliaciją arba specialius temperatūros šuolius amortizuojančius vožtuvus, kad šilumokaitis būtų apsaugotas nuo staigių temperatūrinių apkrovų. Taip pat gedimus gali lemti netinkama priežiūra – pavyzdžiui, neužtikrinus, kad prieš šilumokaitį būtų filtrai (purvo gaudyklės), į vidinius kanalus patenka šiukšlių ir nuosėdų, kurie užkemša siaurus tarpus ir gali fiziškai pažeisti plokšteles. Būtina prieš montuojant naują šilumokaitį praplauti vamzdynus ir patikrinti sujungimų sandarumą. Montavimo metu svarbu neperkrauti jungčių – vamzdynai turi būti tinkamai pritvirtinti, kad šiluminės plėties (išsiplėtimo) ar vibracijos nesulaužytų lituotų jungčių.

3. Vandens kokybės neatitikimai. Vandens cheminė sudėtis – didžiausias veiksnys, lemiantis variu šilumokaičių ilgaamžiškumą. Gamintojai nustato tam tikrus vandens kokybės reikalavimus (leistinas kietumas, chloridų kiekis, pH ir t.t.), tačiau daugelio Lietuvos miestų tiekiamas geriamasis vanduo šių reikalavimų neatitinka. Svarbu pabrėžti, kad vanduo, kuris yra saugus gerti, nebūtinai tinkamas naudoti lituotame šilumokaityje. Pavyzdžiui, didelis vandens kietumas (kalcio ir magnio druskų gausa) sukelia spartų nuovirų (kalkių) sluoksnio formavimąsi ant plokštelių, kuris ne tik blogina šilumos perdavimą, bet ir gali sukelti vietinį perkaitimą ir įtrūkimus. Iš tiesų, kietame vandenyje greičiau vyksta įvairių metalų ir lituotų šilumokaičių korozija, be to, susiformuoja nuosėdų sluoksnis, bloginantis šilumokaičio darbą ir didinantis energijos sąnaudas. Kiti svarbūs vandens parametrai – tai pH lygis, druskingumas (elektrolitų kiekis), chloridų ir sulfatų koncentracija, laisvojo deguonies kiekis. Chloridų ir sulfatų perteklius žymiai padidina korozijos tikimybę – chloridų jonai agresyviai veikia nerūdijantį plieną, sukeldami taškinę koroziją, o esant aukštai temperatūrai pagreitėja ir vario išplovimas iš litavimo siūlių. Dezinfekcijai naudojami junginiai (pvz., chloras) oksiduoja metalus ir skatina anodinio tirpimo procesus, t. y. metalų rūdijimą.

Laisvasis deguonis vandenyje taip pat skatina koroziją: pavyzdžiui, kai vanduo yra aeruojamas nugeležinimo metu, padidėjęs ištirpusio deguonies lygis intensyviau ardo metalus. Gamintojai paprastai rekomenduoja neeksploatuoti variu lituotų šilumokaičių, jei vandens temperatūra viršija ~60 °C, nes tuomet maksimaliai suaktyvėja nerūdijančio plieno korozija ir intensyvesnis vario išsiplovimas. Taigi, net jei vanduo atitinka higienos normas geriamam vandeniui, jo savitasis elektros laidumas (druskingumas) ar kitos savybės gali viršyti ribas, leidžiamas šilumokaičio gamintojo. Tose vietovėse, kur vanduo labai kietas ar turi daug ištirpusių druskų, lituotas šilumokaitis neišvengiamai susiduria su korozija arba greitu užkalkėjimu.

4. Kiti konstrukciniai ir eksploataciniai veiksniai. Prie gedimų statistikos prisideda ir žmogiškieji faktoriai bei įrangos kokybė. Pastebima, jog nekvalifikuoti specialistai, neteisingai sureguliuoti automatiniai vožtuvai ar valdikliai gali sutrumpinti šilumokaičio tarnavimo laiką (pvz., netinkamai suderintos karšto vandens ruošimo programos gali „šokinėti“ temperatūromis ir sukelti terminį stresą įrenginiui). Taip pat, jei šilumos punkte nenumatyti apsauginiai vožtuvai tarp šilumokaičio ir uždaromųjų ventilių, gali kilti didelis slėgis termofikatui šiluminės plėtimosi metu, kai vartojimas sustabdytas – tai grasina šilumokaičio sienelių trūkiais. Negalima atmesti ir įrangos kokybės klausimo – rinkoje konkuruodami gamintojai neretai stengiasi mažinti kainą, todėl gali naudoti plonesnes plokšteles ar pigesnius lydmetalius, mažiau kruopščią gamybos kontrolę. Tokie taupymai pagerina kainą, bet ne šilumokaičių kokybę, todėl pigesni nežinomų gamintojų įrenginiai gali sugesti greičiau. Galiausiai, fiziniai pažeidimai (smūgiai transportuojant ar montuojant, deformacijos) taip pat sutrumpina tarnavimo trukmę – lituotas šilumokaitis yra monolitinė konstrukcija, jautri skilimams, ir jos remontuoti praktiškai neįmanoma (prakiurusio lituoto šilumokaičio neįmanoma papildomai perlituoti nepakenkiant kitoms jungtims). Dėl to būtina elgtis atsargiai ir gedimo atveju keisti visą šilumokaitį nauju.

Vandens kokybės įtaka skirtinguose Lietuvos miestuose

Lietuvoje geriamojo vandens šaltiniai ir sudėtis skiriasi priklausomai nuo regiono, todėl ir lituotų šilumokaičių patikimumas įvairiuose miestuose nevienodas. Didžiausios problemos fiksuojamos ten, kur vanduo turi daug ištirpusių druskų (aukštas laidumas), yra kietas arba stipriai aeruotas. Pavyzdžiui, Vilniuje kai kuriuose mikrorajonuose (Naujoji Pilaitė, Lazdynai, Karoliniškės), gaunančiuose vandenį iš Bukčių ir Antavilių vandenviečių (šiaurinė Vilniaus dalis), šilumokaičiai genda dažniau nei kituose miesto dalyse. Joniškio mieste lituotų šilumokaičių gedimai taip pat ypač dažni – ši savybė minima kaip išsiskirianti visos Lietuvos mastu. Tarp probleminių taškų minimi ir Šiauliai, Kaunas, Klaipėda, Kėdainiai, Radviliškis, Jonava bei kiti miestai. Šių miestų vanduo dažnai turi didesnę mineralizaciją ar kitų priemaišų, neatitinkančių šilumokaičių gamintojų keliamos kartelės. Analizuojant vandentiekio įmonių ataskaitas matyti, kad kai kur vandens cheminė sudėtis per kelis dešimtmečius mažai keičiasi (svyravimas iki 10 %), tad jei vanduo netinkamas lituotam šilumokaičiui dabar, tikėtina, kad toks buvo ir anksčiau. Vandens nugeležinimas – aktualus daugelio miestų sprendimas gerinant geriamojo vandens estetinę kokybę – deja, turi ir neigiamą šalutinį poveikį šilumokaičiams. Pašalinus geležį vandens ruošyklose, į vandenį patenka daugiau deguonies, kuris anksčiau oksiduodavo tą geležį. Padidėjęs ištirpusio deguonies kiekis pagreitina koroziją šilumokaičiuose. Be to, išvalius geležį iš šalto, kalcio jonai nebesijungia su geležimi ir keliauja toliau iki šilumokaičio – ten jie sėda ant plokštelių kaip kalkinės nuosėdos.

Taigi, ironizuoto (nurūdinto / nuskaidrinto) vandens poveikis – dvigubas smūgis: labiau rūdija varis ir plienas, o kartu greičiau kalkėja vidiniai kanalai.

Ypač kebli situacija, kai vietinė tiekiamo šalto vandens sudėtis apskritai neatitinka lituotų šilumokaičių naudojimo reikalavimų. Kaip minėta, kai kuriuose miestuose ar net atskiruose rajonuose negalima naudoti variu lituotų plokštelinių šilumokaičių, nes gamintojo nurodyti vandens kokybės parametrai jau seniai (arba niekada) nebuvo užtikrinami toje vietovėje. Tai reiškia, kad geriamasis vanduo formaliai atitinka higienos normas žmonėms, tačiau per kietas, per daug chloridų turintis ar kitaip „agresyvus“ lituotam šilumokaičiui. Tokiais atvejais gedimai neišvengiami, jei nesiimama papildomų priemonių.

Prevencija ir sprendimai probleminėse sistemose

Kad variu šilumokaičių eksploatacija būtų ilga ir patikima, svarbu kompleksiškai spręsti tiek techninius, tiek vandens kokybės klausimus. Štai keletas rekomendacijų, padedančių išvengti dažnų gedimų:

Teisingas projektavimas: parinkti atitinkamo dydžio šilumokaitį pagal realų karšto vandens poreikį. Vengti perteklinio plokštelių skaičiaus – geriau šilumokaitis dirbs arčiau maksimalaus apkrovimo su didesniu turbulentiškumu, negu apkrautas minimaliai ir kaupiantis nuosėdas. Jei pastate pastebėtas nuolatinis kalkėjimas, galima svarstyti mažinti plokštelių skaičių esamame šilumokaityje arba rinktis modelį su mažesniu kanalų skerspjūviu – taip padidės srauto greitis viduje ir šilumokaitis pats geriau apsivalys. Taip pat rekomenduojama neperkaitinti tiekiamo karšto vandens – palaikyti apie 55–60 °C temperatūrą vietoje maksimalių 70–80 °C, nes žemesnėje temperatūroje ženkliai mažiau išsiskiria kalkių nuoviros ant plokštelių. Toks temperatūros režimas vis dar užtikrina higienos reikalavimus (apsaugą nuo legionelės), tačiau sumažina nuosėdų formavimąsi.

Tinkama įrenginio eksploatacija: būtina įrengti slėgio reguliatorius ir amortizuojančius įtaisus, kad slėgio svyravimai ir hidrauliniai smūgiai nepažeistų variu siūlių. Šilumos punktuose rekomenduojama sumontuoti apsauginius vožtuvus tarp šilumokaičio ir uždaromųjų čiaupų, kurie kompensuotų terminio išsiplėtimo sukeltą slėgį, kai vartojimas nutrūksta. Jei pastate nėra karšto vandens cirkuliacijos, žiemą būtina naudoti termostatinius vožtuvus (pvz., AVTQ) arba kitus sprendimus, kad šilumokaitis negautų šoko nuo ledinio vandens patekimo po nakties pertraukos. Cirkuliaciniai siurbliai turi būti su atbuliniais vožtuvais ir tinkamai nuorinti, kad neįtrauktų oro į sistemą, nes oro kamščiai ne tik mažina šilumos perdavimą, bet ir skatina koroziją. Periodiškai reikia tikrinti temperatūrų ir slėgių režimus – neviršyti gamintojo nustatytų maksimumų. Pastebėjus net mažiausią šilumokaičio pratekamumą ar triukšmus, verta nedelsiant aiškintis priežastis, kad smulkus defektas nevirstų rimtu gedimu.

Vandens kokybės gerinimas: jeigu tiekiamo vandens parametrai yra nepalankūs (labai kietas, daug druskų), verta apsvarstyti vandens paruošimo priemones. Vandens minkštinimas (nukalkinimas) gali padėti sumažinti kalkių nuovirų susidarymą – pvz., įrengus nugeležinimo ir minkštinimo filtrus. Vis dėlto tradicinis cheminis minkštinimas (jonų mainų būdu pakeičiant kalcį natriu) turi trūkumą – padidėja korozijos rizika dėl druskingumo ir elektrolitų padidėjimo. Todėl kai kuriais atvejais patariama rinktis fizikinius vandens apdorojimo metodus, pavyzdžiui, elektromagnetines nukalkinimo sistemas, kurios keičia vandens savybes nemažindamos jame ištirpusių mineralų kiekio cheminiu būdu. Toks sprendimas sumažina kalkių nusėdimą, tačiau nekeičiant vandens cheminės sudėties nepadidėja jo korozingumas. Žinoma, būtina užtikrinti, kad vanduo atitiktų bent minimalius higienos normų reikalavimus – per didelis geležies ar sieros vandenyje kiekis ne tik neleidžiamas žmonių vartojimui, bet ir alina bet kokį šilumokaitį.

Atsparių šilumokaičių naudojimas: jeigu konkrečioje vietovėje įprasti variu lituoti šilumokaičiai genda itin dažnai dėl vandens agresyvumo, verta svarstyti technologiškai pažangesnius sprendimus. Rinkoje yra variu šilumokaičių modelių, lituotų ne variu, o kitais metalais. Pavyzdžiui, gamintojai siūlo plokštelinius šilumokaičius, kurių plokštelės sulituotos specialiu nerūdijančio plieno lydiniu (visas įrenginys – 100 % plieninė konstrukcija) arba nikeliu. Tokie yra, pavyzdžiui, Alfa Laval „AlfaNova“, Hexonic (Secespol) „Luna“ serijos šilumokaičiai, taip pat Danfoss „CoResist“ modeliai, turintys specialų lydmetalį („Varis+“) padidintam atsparumui. Nors šie įrenginiai brangesni, jie yra labiau atsparūs chloridams ir kitiems agresyviems junginiams, nes neturi vario siūlių, kurias galėtų suardyti chloruotas vanduo. Alternatyvus kelias – išardomi (surenkami) plokšteliniai šilumokaičiai. Tai didesni, brangesni įrenginiai, tačiau jų konstrukcija leidžia periodiškai išardyti ir išvalyti plokšteles, pakeisti tarpines. Svarbiausia, kad surenkamuose šilumokaičiuose nėra lituotų sujungimų, todėl jie geriau ištveria neidealią vandens kokybę. Praktinė patirtis rodo, kad išardomi šilumokaičiai tose pačiose sąlygose tarnauja žymiai ilgiau nei lituoti. Dėl ilgaamžiškumo jiems paprastai gali būti suteikiama ir ilgesnė garantija, mat gedimo atveju juos galima ne remontuoti (kas brazdintiems neįmanoma), o tiesiog išvalyti ar pakeisti susidėvėjusias dalis. Todėl regionuose, kur vanduo „ėda“ lituotus šilumokaičius, racionalu investuoti į atsparesnę įrangą – ilguoju laikotarpiu tai atsipirks, nes sumažės prastovos ir keitimų dažnumas.

Reguliari priežiūra: profilaktiškai plaukite šilumokaičius nuo susikaupusių nuosėdų (pagal gamintojo rekomendacijas – naudojant tam skirtus chemikalus ir įrangą). Svarbu po plovimo gerai išskalauti įrenginį švariu vandeniu, kad neliktų rūgštinių tirpalų likučių, kurie vėliau galėtų tęsti koroziją. Taip pat kasmet (o ypač prieš šildymo sezoną) atlikite hidraulinį bandymą – tai padeda laiku aptikti, ar nėra mažų pratekėjimų per lituotas siūles. Jeigu šilumokaitis vis dėlto prakiuro, nedelsiant jį pakeiskite nauju – bandymai lopyti prakiurusias vietas litavimu neduos vaisių, nes pašildžius visą bloką atsikabins kitos siūlės.

Stebėkite prakiurusių vietų pobūdį: dažnai pamatysite žalsvą vario korozijos sluoksnį aplink skylutes, o tai aiškiai indikuoja, kad vanduo turėjo komponentų, skatinančių vario koroziją. Išanalizavus gedimo priežastį (agresyvus vanduo, slėgio smūgis ar kt.), imkitės atitinkamų veiksmų, kad naujasis šilumokaitis nuo to būtų apsaugotas.

Apibendrinant, lituoto plokštelinio šilumokaičio tarnavimo trukmė tiesiogiai priklauso nuo teisingo inžinerinio sprendimo ir vandens kokybės. Didžiausios gedimų priežastys – tai netinkamas dydžio parinkimas, prastas eksploatavimas (vibracijos, terminiai šokai) ir svarbiausia – neatitinkanti reikalavimų vandens cheminė sudėtis (kietumas, druskos, deguonis, chloridai ir kt.). Lietuvos miestų pavyzdžiai parodė, kad ten, kur vanduo problemiškas, šilumokaičiai genda dažniau.

Vis dėlto, sprendimų yra: pradedant vandens paruošimu ar temperatūrinių režimų koregavimu, baigiant atsparesnių šilumokaičių pasirinkimu (pvz., su nerūdijančio plieno lydmetaliu ar visai be litavimo). Svarbu kiekvienu atveju įvertinti ekonominį pagrįstumą – brangesnis, bet patvaresnis įrenginys gali padėti išvengti dažno remonto ir užtikrinti gyventojams patikimą karšto vandens tiekimą. Reguliari profilaktika ir priežiūra taip pat padės užbėgti gedimams už akių ir pailgins bet kurio šilumokaičio tarnavimo laiką.

Straipsnį parengė UAB „Absoliuta“ – šilumokaičių, automatikos, siurblių ir šildymo įrangos tiekimo lyderė Lietuvoje.

Sugedus šilumokaičiui Lietuvoje (Baltijos šalyse) galima kreiptis į UAB „Absoliuta“, kuri pagal esamo įrenginio duomenis parenka tinkamą analogišką šilumokaitį.