Test dello scambiatore di calore

Procedure/Metodi usati durante le ispezioni dello scambiatore di calore

Le ispezioni dello scambiatore di calore sono quasi diventate una scienza a sé. In molte organizzazioni, trovare uno scambiatore di calore incrinato costituisce una giornata davvero bella, e a volte una spinta al portafoglio.

Quelle che seguono sono varie procedure e metodi di prova per dire come identificare uno scambiatore di calore di un forno incrinato. Si noti che NESSUNO dei metodi è affidabile al 100%. Ecco perché ci sono più procedure elencate in ogni metodo.

Tenete a mente che l’intero punto di un controllo dello scambiatore di calore è la sicurezza. Tuttavia, la mentalità corrente nell’industria è che “ogni crepa dello scambiatore di calore è pericolosa”. AGA e GAMA insistono sul fatto che anche una piccola crepa in uno scambiatore di calore costituisce un difetto e richiede la sostituzione.

Il punto di vista prevalente è che qualsiasi buco o crepa in uno scambiatore di calore può diventare più grande e quando lo fa, è un pericolo immediato. Preso come osservazione “scientifica”, questo è vero. Tuttavia, come questione pratica, poche crepe hanno dimostrato di essere reali pericoli che causano o passano monossido di carbonio o creano un incendio o un’esplosione.

Questa voce del forum ContractorTalk è una compilazione di una serie di test dello scambiatore di calore che possono essere utilizzati per identificare una scatola del fuoco incrinata o se uno scambiatore di calore ha dei fori. Descrive la maggior parte dei test disponibili e ha immagini di alcuni degli strumenti di test e dei metodi per verificare la presenza di uno scambiatore di calore incrinato.

ACHR News – Heat Exchanger Test

Ecco un articolo del 2006 di ACHRNews.com che descrive come testare uno scambiatore di calore e descrive altri requisiti dell’aria che dovrebbero essere controllati. L’autore fa un buon lavoro coprendo tutte le basi, tuttavia, arriva alla stessa conclusione errata sui fori dello scambiatore di calore e le crepe nei forni residenziali che colpiscono la maggior parte dei meccanici.

L’autore descrive i test di laboratorio in cui sono stati praticati fori da 1/8″ in vari punti di uno scambiatore di calore. Descrive poi i cambiamenti nelle letture di O2 visti sull’analizzatore di combustione. Ammette prontamente che l’aumento di O2 è dovuto all’aria che entra nello scambiatore di calore attraverso il foro. Continua anche a suggerire che mettere un’ostruzione (piastra di blocco) nel flusso d’aria di scarico aumenterà la pressione statica nel forno e aumenterà la quantità d’aria che passa dentro lo scambiatore di calore.

La sua conclusione è che qualsiasi cambiamento nelle letture di O2 quando il ventilatore si accende è un’indicazione di uno scambiatore di calore difettoso. Alla fine dell’articolo spiega che questa informazione dovrebbe essere annotata su un biglietto di servizio e firmata dal cliente come prova che il cliente è stato informato del difetto.

L’ultimo punto in fondo all’articolo indirizza il meccanico a spiegare i rischi per la salute al cliente. Il sottopunto “a.” dice “Uno scambiatore di calore difettoso permette ai gas di scarico di entrare nell’edificio.”

Siccome l’autore ha dichiarato che la pressione statica nel forno spingeva l’aria VERSO i fori dello scambiatore di calore, come si suppone che i gas di scarico entrino nell’edificio? I prodotti della combustione carichi di CO che si accumulano nella parte anteriore del forno e possono accumularsi nel locale di servizio, ma non vengono raccolti e consegnati al flusso d’aria interno, a meno che non vengano tirati attraverso le aperture per l’aria di ritorno intorno al forno.

Questo è il conflitto di pensiero che la maggior parte della gente ignora.

La prima cosa da cercare quando si ispeziona uno scambiatore di calore è se c’è un cambiamento nella fiamma e nei gas di combustione quando il bruciatore è acceso e la ventola interna si accende. Questo implica che l’aria passa dalla corrente d’aria interna al “lato fuoco” dello scambiatore di calore, il che è vero.

E questo è il mio punto – nei forni costruiti dal 1970 l’aria passa SEMPRE dal lato dell’aria interna di una fessura dello scambiatore di calore al lato fuoco.

È impossibile che accada il contrario quando i condotti e la serpentina dell’aria condizionata sono collegati al forno. A parte un’accensione concussiva, non c’è modo che la fiamma di un bruciatore crei abbastanza pressione all’interno di uno scambiatore di calore per superare la pressione statica all’esterno dello scambiatore di calore creata dal ventilatore interno.

Nei forni a tiraggio naturale, la canna fumaria è sempre “negativa” rispetto all’interno dell’edificio. Se non è sempre negativa, non è una canna fumaria, è un buco nel tetto. (Se la canna fumaria non tira sempre, è stata progettata male, installata male o la struttura stessa dell’edificio è stata modificata. Una canna fumaria installata correttamente tira sempre verso l’alto e verso l’esterno attraverso il tetto). Quindi, dato che la canna fumaria tira i gas bruciati dal forno verso l’alto e fuori dalla struttura, come fa un buco o una crepa o una grande spaccatura a permettere ai gas di scarico di passare dal lato del fuoco al lato dell’aria interna dello scambiatore di calore?

Nella migliore delle ipotesi, i bruciatori genereranno 0,02″ a 0,04″ di pressione della colonna d’acqua nello scambiatore di calore, che saranno gas caldi che saliranno rapidamente e usciranno attraverso il deviatore e nella canna fumaria. Questo percorso offrirà meno resistenza della pressione necessaria per spingere attraverso una fessura nello scambiatore di calore. Quando il ventilatore interno si avvia, crea una pressione statica all’interno dell’armadio del forno e all’esterno dello scambiatore di calore che spinge grandi quantità d’aria VERSO le fessure dello scambiatore di calore. Tuttavia, quando il ventilatore interno parte per la prima volta, c’è un breve momento in cui l’aria si muove rapidamente attraverso lo scambiatore di calore, prima che la pressione statica si sia creata, quando i gas di scarico possono essere tirati attraverso una crepa. Il più delle volte è impercettibile, succede così rapidamente. Ma ci sono circostanze in cui lunghi condotti, soffianti a cinghia, motori soft-start o elettronici, e soffianti con condensatori guasti possono impiegare un secondo o due per raggiungere la velocità e causare un ritardo nel determinare la pressione statica nel forno. La pressione all’interno dello scambiatore di calore è SEMPRE negativa. I gas di scarico sono spinti dall’induttore di tiraggio su per la canna fumaria. Questo è il motivo per cui i grandi buchi negli scambiatori di calore tubolari causano lo srotolamento della fiamma ma non contribuiscono a far entrare i gas di scarico nel flusso d’aria interno.

I forni a tiraggio (bruciatori di potenza) sono una storia diversa. Pressurizzano positivamente l’interno di uno scambiatore di calore e possono sicuramente spingere i gas di scarico (e potenzialmente il CO) nel flusso d’aria interno. I meccanici devono riconoscere il tipo di attrezzatura che stanno riparando e adattare le loro procedure di conseguenza.

Nota che i test sono stati pensati per i forni “standard”, non si applicano ai forni Lennox Pulse, ai forni commerciali, ai riscaldatori a condotto, ecc.

Fai attenzione all’installazione

Fai attenzione a come il forno è installato e usato. Se un forno è semplicemente collocato in un’area senza condotti o serpentine dell’aria condizionata, allora tutta questa discussione è inutile. Poiché non c’è quasi nessuna restrizione all’aria di scarico, ci sarà poca o nessuna pressione statica all’interno del forno. In questo caso, il flusso d’aria della soffiante interna può effettivamente succhiare i prodotti della combustione attraverso la fessura e all’interno dell’edificio.

Questo stesso avvertimento si applica ai forni collegati a condotti sovradimensionati. Se non si crea una pressione statica all’interno dell’armadio del forno, allora le crepe dello scambiatore di calore possono far entrare i gas di combustione nell’aria interna. Se il forno ha una serpentina per l’aria condizionata o condotti di dimensioni adeguate che creano pressione statica nel forno, le crepe nello scambiatore di calore possono sconvolgere un po’ la combustione, ma non sono il pericolo imminente di cui tutti si bagnano i pantaloni.

Il monossido di carbonio può essere sicuramente estratto da una crepa nello scambiatore di calore nei riscaldatori a unità, nei forni a condotto orizzontale e nei riscaldatori ad aria diretta.

Passando davanti a problemi potenzialmente fatali

La parte interessante è notare quante volte i meccanici si concentrano sulle crepe degli scambiatori di calore, spendono una quantità smodata di tempo per cercarle mentre ignorano il fatto che stanno riparando un forno da 100.000 btu collegato a una canna fumaria con uno scaldabagno da 35.000 btu in una stanza di servizio con un essiccatore a gas da 30.000 btu che misura 8ft x 12ft con un soffitto di 8ft a secco e una porta solida attaccata all’apertura della stanza. Quando i loro clienti cadono morti in una notte gelida e fredda perché qualcuno ha chiuso la porta del ripostiglio, possono almeno riferire che lo scambiatore di calore era intatto.

Nota a margine – ci vuole più aria fresca di quanto si pensi per sostenere gli apparecchi a gas.

Un forno a tiraggio indotto richiede 15 piedi cubici di aria libera per ogni 1 piede cubico di gas che brucia. Un piede cubo di gas è circa 1.000 btuhs, il che significa che una fornace da 100.000 btuh ha bisogno di 100 x 15 o 1500 piedi cubi di aria pulita disponibile per ogni ora di funzionamento.

Se la fornace è infilata in un ripostiglio che è largo 8 piedi e ha un soffitto alto 8 piedi, allora la stanza deve essere lunga 23 piedi, o la fornace rimarrà senza aria di combustione quando funziona continuamente per un’ora intera. Aggiungete uno scaldabagno collegato alla stessa canna fumaria, nella stessa stanza, e ora quella stanza di servizio deve essere ancora più grande.

Abbiamo climatizzato e costruito case così strette che c’è pochissima aria di infiltrazione. Durante la stagione estremamente fredda gli occupanti evitano di aprire le porte esterne e certamente tengono le finestre chiuse. Questo significa che ci sono meno cambi d’aria nella casa e meno possibilità di rifornimento di ossigeno. Poiché le case hanno meno aria di infiltrazione, i problemi di carenza di aria di combustione e i problemi con le canne fumarie sono diventati un problema maggiore.

Anche l’AGA non riconosce il “conflitto” tra le loro indicazioni di guardare le fiamme del bruciatore all’avvio del ventilatore e la conclusione che una crepa in uno scambiatore di calore passerà in qualche modo i gas di scarico e potenzialmente il CO al flusso d’aria interno. Ecco un link alle procedure di test di AGA. Suggeriscono l’uso di un gas tracciante del 14,3% di metano non anodizzato in azoto e di un rilevatore di fughe di gas combustibile calibrato a 200 ppm.

I loro “risultati scientifici” sono che la procedura è stata testata sul campo da 7 grandi aziende di gas durante la stagione di riscaldamento 1982-83 ed è stata riportata da loro come un importante miglioramento rispetto ad altri metodi. (Mi chiedo cosa significa?)

AHRI – Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute

AHRI ha anche pubblicato un foglio di test. Utilizza un tester di CO sul flusso d’aria interna come metodo di prova principale. Ecco un link al sito web dell’AHRI con un link al “fact sheet”. Mi chiedo come concludono che il monossido di carbonio entra nel flusso d’aria interna?

HARDI – Heating, Air-Conditioning, Refrigeration Distributors International

HARDI dà una buona spiegazione del metodo del gas tracciante, e ammette che altri gas possono interferire con il test e che il test stesso non è conclusivo.

Ecco perché state controllando le crepe dello scambiatore di calore, crepe grandi. Qualcuno ha bypassato un interruttore a rotazione per far funzionare un forno. Il nuovo proprietario di casa ha trovato da solo l’interruttore a rotazione e lo scambiatore di calore incrinato quando il forno ha smesso di funzionare.

La mia preoccupazione non è che tu abbia una crepa nello scambiatore di calore, e non voglio dire che le crepe nello scambiatore di calore siano accettabili per vivere.

Il mio problema è che ti stanno mentendo, e allo stesso tempo, la maggior parte dei meccanici passa oltre le cose che potrebbero uccidere te e la tua famiglia.

Se hai uno scambiatore di calore rotto, devi sostituirlo. Ma dovete anche assicurarvi (o farvi assicurare dal vostro meccanico HVAC) che gli apparecchi e la costruzione della vostra casa, la canna fumaria e l’aria di combustione supportino in modo sicuro i vostri apparecchi a gas.

In quasi tutti i casi di avvelenamento da monossido di carbonio che ho visto, il problema è stato dichiarato essere il forno o la caldaia o lo scaldabagno. Ma con ulteriori indagini, la causa reale dell’avvelenamento si è rivelata essere canne fumarie bloccate o aria di combustione limitata o uso improprio. E, in ognuno di questi casi, gli appaltatori HVAC che hanno revisionato l’attrezzatura hanno detto di aver controllato le canne fumarie e guardato i condotti e hanno considerato i sistemi HVAC e le caldaie sicuri.

Qui c’è un articolo del 2011 “12 Must-Do’s On a Furnace Clean and Check” in una rivista commerciale nazionale che elenca i controlli che i tecnici di servizio dovrebbero eseguire su un forno “clean and check”. I controlli, come elencati, sono necessari e dovrebbero essere fatti. Tuttavia, l’articolo illustra anche ciò che intendo riguardo al servizio focalizzato sull’attrezzatura rispetto alla consapevolezza dell’applicazione.

• Niente nell’articolo menziona la necessità di confermare che ci sia un’adeguata aria di combustione disponibile per supportare tutti gli apparecchi a gas nella zona.
• Non si parla di confermare il tiraggio della canna fumaria, le dimensioni o la corretta installazione per gli apparecchi che utilizzano una canna fumaria metallica standard di classe B.
• Nessuno dice di ispezionare la canna fumaria per danni – giunti rotti, passo non corretto, tappo della canna fumaria bloccato o schiacciato, eccessiva ruggine o depositi minerali (alta condensazione dei gas di scarico.Se i tecnici seguono i 12 punti e controllano solo l’attrezzatura, potrebbero ignorare problemi potenzialmente pericolosi con l’edificio che possono avere un effetto negativo sul funzionamento dell’apparecchio a gas.

  Anche se questo è un articolo su una caldaia, mostra cosa può succedere quando non si valuta l’intera zona dell’aria di combustione. In questo caso, una caldaia ad accensione a scintilla su un sistema di fusione della neve continuava a bloccarsi e ha quasi ucciso il proprietario di casa. In effetti, avrebbe potuto uccidere il rappresentante che guardava il lavoro.