Procédures/méthodes utilisées lors des inspections d’échangeurs thermiques
Les inspections d’échangeurs thermiques sont presque devenues une science à part entière. Dans de nombreuses organisations, trouver un échangeur de chaleur fissuré constitue une très bonne journée, et parfois un coup de pouce au portefeuille.
Voici diverses procédures et méthodes d’essai pour dire comment identifier un échangeur de chaleur de four fissuré. Notez qu’AUCUNE de ces méthodes n’est fiable à 100%. C’est pourquoi il y a plusieurs procédures énumérées dans chaque méthode.
N’oubliez pas que tout l’intérêt d’une vérification de l’échangeur thermique est la sécurité. Cependant, l’état d’esprit actuel dans l’industrie est que « chaque fissure de l’échangeur de chaleur est dangereuse ». L’AGA et la GAMA insistent sur le fait que même une fissure capillaire dans un échangeur de chaleur constitue un défaut et nécessite un remplacement.
Le point de vue dominant est que tout trou ou ou toute fissure d’échangeur de chaleur peut et va s’agrandir et quand c’est le cas, c’est un danger immédiat. Pris comme une observation « scientifique », c’est vrai. Cependant, en pratique, peu de fissures se sont avérées être de véritables dangers qui provoquent ou laissent passer du monoxyde de carbone ou créent un incendie ou une explosion.
Cette entrée du forum ContractorTalk est une compilation d’un certain nombre de tests d’échangeurs thermiques qui peuvent être utilisés pour identifier une boîte à feu fissurée ou si un échangeur thermique a des trous. Il décrit la plupart des tests disponibles et dispose d’images de certains des outils de test et des méthodes de vérification d’un échangeur de chaleur fissuré.
ACHR News – Test d’échangeur de chaleur
Voici un article de 2006 d’ACHRNews.com qui décrit comment tester un échangeur de chaleur et décrit d’autres exigences d’air qui devraient également être vérifiées. L’auteur fait un bon travail en couvrant toutes les bases, cependant, il arrive à la même conclusion erronée sur les trous et les fissures de l’échangeur de chaleur dans les fournaises résidentielles que la plupart des mécaniciens.
L’auteur décrit des tests en laboratoire où des trous de 1/8″ ont été percés à divers endroits dans un échangeur de chaleur. Il décrit ensuite les changements dans les lectures d’O2 observées sur l’analyseur de combustion. Il admet volontiers que l’augmentation de l’O2 est due à l’air qui entre dans l’échangeur de chaleur par le trou. Il poursuit même en suggérant que le fait de placer une obstruction (plaque de blocage) dans le flux d’air de décharge augmentera la pression statique dans le four et augmentera la quantité d’air passant DANS l’échangeur de chaleur.
Sa conclusion est que tout changement dans les lectures d’O2 lorsque la soufflerie se met en marche est une indication d’un échangeur de chaleur défectueux. À la toute fin de l’article, il explique que cette information doit être notée sur un ticket de service et signée par le client comme preuve que le client a été informé du défaut.
Le tout dernier point au bas de l’article ordonne au mécanicien d’expliquer les risques pour la santé au client. Le sous-point » a. » dit : » Un échangeur de chaleur défectueux permet aux gaz de combustion de pénétrer dans le bâtiment. «
Puisque l’auteur a déclaré que la pression statique dans la chaudière poussait l’air DANS les trous percés de l’échangeur de chaleur, comment les gaz de combustion sont-ils censés pénétrer dans le bâtiment ? Les produits de combustion chargés de CO qui s’accumulent à l’avant de la fournaise et peuvent s’accumuler dans la salle de service, mais ils ne sont pas ramassés et livrés au flux d’air intérieur à moins qu’ils ne soient tirés par les ouvertures de retour d’air autour de la fournaise.
C’est le conflit de pensée que la plupart des gens ignorent.
La première chose que vous chercherez en inspectant un échangeur de chaleur est de savoir s’il y a un changement dans la flamme et les gaz de combustion lorsque le brûleur s’allume et que le ventilateur intérieur se met en marche. Cela implique que l’air passe du flux d’air intérieur au « côté feu » de l’échangeur de chaleur, ce qui est vrai.
Et c’est là que je veux en venir – dans les fournaises construites depuis les années 1970, l’air passe TOUJOURS du côté air intérieur d’une fissure de l’échangeur de chaleur AU côté feu.
Il est impossible que cela se produise dans l’autre sens lorsque des conduits et un serpentin de climatisation sont reliés à la fournaise. À moins d’un allumage par concussion, il est impossible qu’une flamme de brûleur crée suffisamment de pression à l’intérieur d’un échangeur de chaleur pour surmonter la pression statique à l’extérieur de l’échangeur de chaleur qui est créée par le ventilateur intérieur.
Sur les fournaises à tirage naturel, le conduit de fumée est toujours » négatif » par rapport à l’intérieur du bâtiment. S’il n’est pas toujours négatif, ce n’est pas un conduit de fumée, c’est un trou dans le toit. (Si le conduit de fumée ne tire pas toujours, il a été mal conçu, mal installé ou la structure du bâtiment a été modifiée. Un conduit de fumée correctement installé tire toujours vers le haut et vers l’extérieur par le toit). Donc, puisque le conduit de fumée tire les gaz brûlés du four vers le haut et hors de la structure, comment un trou ou une fissure ou une grande fente va-t-il permettre aux gaz de combustion de passer du côté du feu au côté de l’air intérieur de l’échangeur de chaleur ?
Au mieux, les brûleurs vont générer une pression de .02″ à .04″ de colonne d’eau à l’intérieur de l’échangeur de chaleur, ce qui sera des gaz chauds qui vont rapidement monter et sortir via le déviateur de tirage et dans le conduit de fumée. Ce chemin offrira moins de résistance que la pression nécessaire pour pousser à travers une fente dans l’échangeur de chaleur. Lorsque le ventilateur intérieur démarre, il crée une pression statique à l’intérieur de l’armoire du four et à l’extérieur de l’échangeur de chaleur qui pousse de grandes quantités d’air DANS les fissures de l’échangeur de chaleur. Cependant, lorsque le ventilateur intérieur démarre, il y a un bref moment où l’air se déplace rapidement à travers l’échangeur de chaleur, avant que la pression statique ne se soit accumulée, où les gaz de combustion peuvent être aspirés par une fissure. La plupart du temps, c’est imperceptible, car cela se produit si rapidement. Mais, dans certaines circonstances, les longs conduits, les soufflantes à entraînement par courroie, les moteurs de soufflante à démarrage progressif ou électronique et les soufflantes dont les condensateurs sont défaillants peuvent prendre une seconde ou deux pour prendre de la vitesse et causer un retard dans l’établissement de la pression statique dans la fournaise.
Les fournaises munies d’un inducteur de tirage sont encore moins susceptibles de permettre un jour aux gaz de combustion de passer dans le flux d’air intérieur. La pression à l’intérieur de l’échangeur de chaleur est TOUJOURS négative. Les gaz de combustion sont poussés par l’inducteur de tirage vers le haut du conduit. C’est pourquoi les gros trous d’écartement dans les échangeurs de chaleur tubulaires provoquent le déploiement de la flamme mais ne contribuent pas au passage des gaz de combustion dans le flux d’air intérieur.
Les fours à tirage puissant (brûleurs électriques in shot) sont une autre histoire. Ils pressurisent positivement l’intérieur d’un échangeur de chaleur et peuvent définitivement pousser les gaz de combustion (et potentiellement le CO) dans le flux d’air intérieur. Les mécaniciens doivent reconnaître le type d’équipement qu’ils entretiennent et ajuster leurs procédures en conséquence.
Notez que les tests étaient destinés aux fournaises » standard « , ils ne s’appliquent pas aux fournaises à impulsion Lennox, aux fournaises commerciales, aux chauffe-conduits, etc.
Prêtez attention à l’installation
Prêtez attention à la façon dont la fournaise est installée et utilisée. Si une fournaise est simplement placée dans un endroit sans AUCUN conduit ou serpentin de climatisation dessus, alors toute cette discussion est discutable. Puisqu’il n’y a que peu ou pas de restriction de l’air de décharge, il y aura peu ou pas de pression statique à l’intérieur de la fournaise. Dans ce cas, le flux d’air de la soufflerie intérieure peut réellement aspirer les produits de combustion à travers la fissure et à l’intérieur du bâtiment.
Cette même mise en garde s’applique aux fournaises raccordées à des conduits surdimensionnés. Si une pression statique n’est pas créée à l’intérieur de l’armoire de la fournaise, alors les fissures de l’échangeur de chaleur peuvent laisser passer les gaz de combustion dans l’air intérieur. Si le four est équipé d’un serpentin de climatisation ou de conduits de taille appropriée qui créent une pression statique dans le four, les fissures de l’échangeur de chaleur peuvent perturber un peu la combustion, mais elles ne constituent pas le danger éminent dont tout le monde mouille son pantalon.
Le monoxyde de carbone peut certainement être tiré d’une fissure de l’échangeur de chaleur dans les aérothermes, les fours à conduits horizontaux et les réchauffeurs d’air d’appoint à chauffage direct.
Passer à côté de problèmes potentiellement fatals
La partie intéressante est de noter combien de fois les mécaniciens se focalisent sur les fissures de l’échangeur de chaleur, passent un temps fou à les chercher tout en ignorant le fait qu’ils entretiennent une chaudière de 100 000 btu reliée à un conduit de fumée avec un chauffe-eau de 35 000 btu dans une salle des fêtes avec un séchoir à gaz de 30 000 btu qui mesure 8ft x 12ft avec un plafond de 8ft à paroi sèche et une porte solide fixée à l’ouverture de la pièce. Lorsque leurs clients tombent morts par une nuit glaciale parce que quelqu’un a fermé la porte de la salle de service, ils peuvent au moins signaler que l’échangeur de chaleur était intact.
Note annexe – il faut plus d’air frais que vous ne le pensez pour soutenir les appareils à gaz.
Une fournaise à tirage induit nécessite 15 pieds cubes d’air libre pour chaque pied cube de gaz qu’elle brûle. Un pied cube de gaz correspond à environ 1 000 btuhs, ce qui signifie qu’une fournaise de 100 000 btuh a besoin de 100 x 15 ou 1500 pieds cubes d’air propre disponible pour chaque heure de fonctionnement.
Si la fournaise est rangée dans une pièce utilitaire de 8 pieds de large avec un plafond de 8 pieds de haut, il vaut mieux que la pièce fasse 23 pieds de long, sinon la fournaise manquera d’air de combustion lorsqu’elle fonctionnera en continu pendant une heure complète. Ajoutez un chauffe-eau raccordé au même conduit, dans la même pièce, et voilà que cette pièce de service doit être encore plus grande.
Nous avons étanchéisé et construit des maisons si étanches qu’il y a très peu d’infiltration d’air. Par temps extrêmement froid, les occupants évitent d’ouvrir les portes extérieures et gardent certainement leurs fenêtres fermées. Cela signifie qu’il y a moins de changements d’air dans la maison et moins de chances que l’oxygène soit renouvelé. Parce que les maisons ont moins d’air d’infiltration, les questions relatives à la pénurie d’air de combustion et aux problèmes de conduits de fumée sont devenues un problème plus important.
Même l’AGA ne reconnaît pas le « conflit » entre ses directives de surveiller les flammes du brûleur au démarrage de la soufflerie et la conclusion qu’une fissure dans un échangeur de chaleur fera en quelque sorte passer les gaz de combustion et potentiellement le CO dans le flux d’air intérieur. Voici un lien vers les procédures de test de l’AGA. Ils suggèrent l’utilisation d’un gaz traceur de 14,3 % de méthane non odorisé dans l’azote et d’un détecteur de fuites de gaz combustible calibré à 200 ppm.
Leurs « résultats scientifiques » sont que la procédure a été testée sur le terrain par 7 grandes utlities de gaz pendant la saison de chauffage 1982-83 et qu’ils ont signalé qu’elle constituait une amélioration majeure par rapport aux autres méthodes. (Je me demande ce que cela signifie ?)
AHRI – Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute
L’AHRI a également publié une fiche de test. Elle utilise un testeur de CO sur le flux d’air intérieur comme principale méthode de test. Voici un lien vers le site web de l’AHRI avec un lien vers la « fiche d’information ». Je me demande comment ils concluent que le monoxyde de carbone entre dans le flux d’air intérieur ?
HARDI – Heating, Air-Conditioning, Refrigeration Distributors International
HARDI donne une bonne explication de la méthode du gaz traceur et admet que d’autres gaz peuvent interférer avec le test et que le test lui-même n’est pas concluant.
Voici pourquoi vous vérifiez les fissures de l’échangeur thermique, les grosses fissures. Quelqu’un a contourné un interrupteur à rouleau pour faire fonctionner une chaudière. Le nouveau propriétaire a trouvé lui-même l’interrupteur à galet et l’échangeur de chaleur fissuré lorsque la chaudière a cessé de fonctionner.
Mon inquiétude n’est PAS que vous ayez une fissure dans l’échangeur de chaleur, et je ne veux pas dire que les fissures de l’échangeur de chaleur sont acceptables pour vivre.
Mon problème est qu’on vous ment, et en même temps, la plupart des mécaniciens passent à côté des choses qui pourraient vous tuer, vous et votre famille.
Si vous avez un échangeur de chaleur fissuré, vous devez le remplacer. Mais, vous devez également vous assurer (ou demander à votre mécanicien HVAC de s’assurer) que les appareils et la construction de votre maison, ainsi que le conduit et l’air de combustion, supporteront en toute sécurité vos appareils à gaz.
Dans presque tous les cas d’empoisonnement au monoxyde de carbone que j’ai examinés, le problème a été déclaré comme étant la chaudière ou le chauffe-eau. Mais après une enquête plus approfondie, la cause réelle de l’empoisonnement s’est avérée être des conduits de fumée obstrués ou un air de combustion limité ou une utilisation inappropriée. Et, dans chacun de ces cas, les entrepreneurs de CVC qui ont entretenu l’équipement ont déclaré qu’ils avaient vérifié les conduits et examiné les gaines et qu’ils considéraient les systèmes de CVC et les chaudières comme sûrs.
Voici un article de 2011 intitulé « 12 Must-Do’s On a Furnace Clean and Check » dans un magazine professionnel national qui énumère les vérifications que les techniciens de service devraient effectuer lors d’un « nettoyage et vérification » de la chaudière. Les contrôles, tels qu’ils sont énumérés, sont nécessaires et doivent être effectués. Cependant, l’article illustre également ce que je veux dire à propos du service axé sur l’équipement par rapport à la sensibilisation aux applications.
- Rien dans l’article ne mentionne la nécessité de confirmer qu’il y a suffisamment d’air de combustion disponible pour soutenir tous les appareils à gaz dans la région.
- Rien n’est dit sur la confirmation du tirage, de la taille ou de l’installation correcte du conduit de fumée pour les appareils utilisant un conduit métallique standard de classe B.
- Rien ne dit qu’il faut inspecter le conduit de fumée pour vérifier qu’il n’est pas endommagé – joints cassés, pente incorrecte, bouchon de conduit bloqué ou écrasé, rouille excessive ou dépôts minéraux (condensation élevée des gaz de combustion.)
- Rien n’est dit sur la vérification de la roue du ventilateur intérieur pour détecter une saleté excessive collée sur les pales (ce qui réduit le débit d’air global).
Si les techniciens suivent les 12 points et ne vérifient que l’équipement, ils pourraient ignorer des problèmes potentiellement dangereux du bâtiment qui peuvent avoir un effet négatif sur le fonctionnement des appareils à gaz.
Bien que cet article concerne une chaudière, il montre ce qui peut se produire lorsque toute la zone d’air de combustion n’est pas évaluée. Dans ce cas, une chaudière à allumage par étincelles sur un système de fonte de neige n’a cessé de se verrouiller et a presque tué le propriétaire. En fait, elle aurait pu tuer le représentant chargé d’examiner le travail.