Procedures/Methods used during Heat Exchanger Inspections
Heat warmtewisselaar inspecties zijn bijna een wetenschap op zich geworden. In veel organisaties is het vinden van een gebarsten warmtewisselaar een hele goede dag, en soms een oppepper voor de portemonnee.
Hieronder volgen verschillende procedures en testmethoden om te vertellen hoe je een gebarsten ovenwarmtewisselaar kunt identificeren. Merk op dat GEEN van de methoden 100% betrouwbaar is. Daarom worden er binnen elke methode meerdere procedures genoemd.
Houd in gedachten dat het hele punt van een warmtewisselaarcontrole veiligheid is. De huidige mentaliteit in de industrie is echter dat “elke barst in de warmtewisselaar gevaarlijk is”. AGA en GAMA dringen erop aan dat zelfs een haarscheurtje in een warmtewisselaar een defect vormt en moet worden vervangen.
Het heersende standpunt is dat elk gaatje of scheurtje in een warmtewisselaar groter kan en zal worden en wanneer dat gebeurt, is het een direct gevaar. Als “wetenschappelijke” observatie is dat waar. Echter, in de praktijk hebben weinig scheuren bewezen echte gevaren te zijn die koolmonoxide veroorzaken of doorgeven of een brand of explosie veroorzaken.
Dit ContractorTalk forum item is een compilatie van een aantal warmtewisselaar testen die kunnen worden gebruikt om een gescheurde fire box te identificeren of als een warmtewisselaar gaten heeft. Het beschrijft de meeste van de beschikbare tests en heeft afbeeldingen van een aantal van de testinstrumenten en methoden om te controleren op een gebarsten warmtewisselaar.
ACHR News – Heat Exchanger Test
Hier is een artikel uit 2006 van ACHRNews.com dat beschrijft hoe een warmtewisselaar getest moet worden en beschrijft andere luchtvereisten die ook gecontroleerd moeten worden. De auteur behandelt alle basisprincipes goed, maar hij komt tot dezelfde foutieve conclusie over warmtewisselaargaten en -scheuren in residentiële ovens die de meeste monteurs overkomen.
De auteur beschrijft laboratoriumtests waarbij 1/8″ gaten werden geboord in verschillende locaties in een warmtewisselaar. Vervolgens beschrijft hij de veranderingen in de O2-metingen op de verbrandingsanalysator. Hij geeft grif toe dat de stijging van O2 te wijten is aan lucht die door het gat in de warmtewisselaar komt. Hij gaat zelfs verder met te suggereren dat het plaatsen van een obstructie (blokkerende plaat) in de uitblaasluchtstroom de statische druk in de oven zal verhogen en de hoeveelheid lucht die IN de warmtewisselaar stroomt zal doen toenemen.
Zijn conclusie is dat elke verandering in de O2 metingen wanneer de blower aangaat een indicatie is van een defecte warmtewisselaar. Helemaal aan het eind van het artikel legt hij uit dat deze informatie op een serviceticket moet worden genoteerd en door de klant moet worden ondertekend als bewijs dat de klant van het defect op de hoogte is gesteld.
Het allerlaatste opsommingsteken onderaan het artikel geeft de monteur de opdracht de gezondheidsrisico’s aan de klant uit te leggen. Onder punt “a.” staat: “Door een defecte warmtewisselaar kunnen rookgassen het gebouw binnendringen.”
Aangezien de auteur verklaarde dat de statische druk in de oven de lucht IN de geboorde gaten van de warmtewisselaar duwde, hoe moeten rookgassen dan het gebouw binnendringen? De met CO beladen verbrandingsproducten die zich aan de voorkant van de oven ophopen en zich in de bijkeuken kunnen verzamelen, worden niet opgepikt en aan de binnenluchtstroom afgegeven, tenzij ze door de luchtafvoeropeningen rond de oven worden getrokken.
Dit is de tegenstrijdige gedachte die de meeste mensen negeren.
Het eerste waar u naar kijkt bij het inspecteren van een warmtewisselaar is of er een verandering in de vlam en verbrandingsgassen optreedt wanneer de brander brandt en de binnenventilator aangaat. Dat impliceert dat er lucht van de binnenluchtstroom naar de “vuurzijde” van de warmtewisselaar stroomt, en dat is waar.
En dit is mijn punt – in ovens die sinds de jaren 70 zijn gebouwd, stroomt de lucht ALTIJD van de binnenluchtzijde van een kier van de warmtewisselaar NAAR de vuurzijde.
Het is onmogelijk dat het andersom gebeurt als er kanalen en een aircospiraal op de oven zijn aangesloten. Bij afwezigheid van een explosieve ontsteking kan een brandervlam nooit genoeg druk in een warmtewisselaar creëren om de statische druk te overwinnen die aan de buitenkant van de warmtewisselaar wordt gecreëerd door de ventilator.
Bij ovens met natuurlijke trek is de schoorsteen altijd “negatief” ten opzichte van de binnenkant van het gebouw. Als het niet altijd negatief is, is het geen rookkanaal, maar een gat in het dak. (Als het rookkanaal niet altijd trekt, is het verkeerd ontworpen, verkeerd geïnstalleerd, of is de structuur van het gebouw zelf veranderd. Een goed geïnstalleerd rookkanaal trekt altijd door het dak naar boven en naar buiten). Dus, aangezien het rookkanaal de verbrande gassen van de oven omhoog en uit de structuur trekt, hoe kan een gat of scheur of grote spleet rookgassen van de vuurzijde naar de binnenluchtzijde van de warmtewisselaar leiden?
In het beste geval zullen de branders een waterkolomdruk van 0,02″ tot 0,04″ in de warmtewisselaar genereren, wat hete gassen zullen zijn die snel zullen opstijgen en via de trekklep in het rookkanaal terecht zullen komen. Dit pad biedt minder weerstand dan de druk die nodig is om door een spleet in de warmtewisselaar te stoten. Wanneer de binnenventilator start, creëert hij statische druk in de ovenkast en buiten de warmtewisselaar die grote hoeveelheden lucht IN de spleten van de warmtewisselaar duwt. Wanneer de aanjager echter voor het eerst start, is er een kort moment waarop de lucht snel door de warmtewisselaar beweegt, voordat de statische druk is opgebouwd, waarop rookgassen door een scheur kunnen worden getrokken. Meestal is dit niet waarneembaar, omdat het zo snel gaat. Maar er zijn omstandigheden waarin lange leidingen, riemaangedreven blowers, soft-start of elektronische blowermotoren, en blowers met falende condensatoren een seconde of twee nodig hebben om op snelheid te komen en een vertraging veroorzaken in het opbouwen van statische druk in de oven.
Verbranders met tochtinductoren hebben nog minder kans om rookgassen door te laten naar de luchtstroom binnenshuis. De druk in de warmtewisselaar is ALTIJD negatief. Rookgassen worden door de trek inducer in de schoorsteen geduwd. Daarom veroorzaken grote gaten in buisvormige warmtewisselaars wel vlamuitslag, maar dragen ze er niet toe bij dat rookgassen in de binnenlucht terechtkomen.
Power draft ovens (in shot power burners) zijn een ander verhaal. Zij zetten de binnenkant van de warmtewisselaar onder druk en kunnen rookgassen (en mogelijk CO) in de luchtstroom binnenshuis brengen. Monteurs moeten weten wat voor soort apparatuur ze onderhouden en hun procedures daarop aanpassen.
Merk op dat de tests bedoeld zijn voor “standaard” ovens, ze zijn niet van toepassing op Lennox Pulse Ovens, commerciële ovens, kanaalverwarmers, etc.
Let op de installatie
Let op de manier waarop de oven is geïnstalleerd en wordt gebruikt. Als een oven gewoon in een ruimte wordt geplaatst waar GEEN leidingen of aircospiraal aanwezig is, dan is deze hele discussie zinloos. Aangezien er weinig tot geen luchtrestrictie is voor de uitblaaslucht, zal er weinig tot geen statische druk in de oven zijn. In dit geval kan de luchtstroom van de binnenventilator verbrandingsproducten door de spleet naar binnen zuigen.
Ditzelfde voorbehoud geldt voor ovens die zijn aangesloten op een te groot leidingwerk. Als er geen statische druk in de ovenkast wordt gecreëerd, kunnen door scheuren in de warmtewisselaar rookgassen in de binnenlucht terechtkomen. Als de oven een aircospiraal heeft of een goed gedimensioneerd kanaalwerk dat statische druk in de oven creëert, kunnen warmtewisselaarscheuren de verbranding een beetje verstoren, maar ze zijn niet het eminente gevaar waarover iedereen in zijn broek doet.
Koolmonoxide kan zeker worden onttrokken aan een warmtewisselaarscheur in luchtverhitters, horizontale kanaalovens en direct gestookte luchtverversers.
Walking Past Potentially Fatal Problems
Het interessante is om te zien hoe vaak monteurs zich blindstaren op scheuren in de warmtewisselaar, er buitensporig veel tijd aan besteden om ze te vinden, terwijl ze voorbijgaan aan het feit dat ze een 100.000 btu-oven onderhouden die is aangesloten op een rookkanaal met een 35.000 btu-boiler in een ruimte met een 30.000 btu gasdroger die 8ft x 12ft meet met een 8ft drooggemetseld plafond en een stevige deur die aan de opening van de ruimte is bevestigd. Als hun klanten dood neervallen op een ijskoude nacht omdat iemand de deur van de bijkeuken heeft gesloten, kunnen ze in ieder geval melden dat de warmtewisselaar intact was.
Noot terzijde – er is meer verse lucht nodig dan je denkt om gastoestellen te laten werken.
Een inductiegestookte oven heeft 15 kubieke voet vrije lucht nodig voor elke 1 kubieke voet gas die hij verbrandt. Een kubieke voet gas is ongeveer 1.000 btuhs, wat betekent dat een oven van 100.000 btuh 100 x 15 of 1500 kubieke voet schone lucht nodig heeft voor elk uur dat hij werkt.
Als de oven in een bijkeuken staat die 8 voet breed is en een plafond heeft van 8 voet hoog, dan kan de ruimte maar beter 23 voet lang zijn, anders komt de oven zonder verbrandingslucht te zitten als hij een vol uur continu werkt. Voeg daar een boiler aan toe, aangesloten op hetzelfde rookkanaal, in dezelfde ruimte, en nu moet die ruimte nog groter zijn.
We hebben huizen zo dicht verweerd en gebouwd, dat er heel weinig infiltratielucht is. Bij extreem koud weer openen bewoners geen buitendeuren en houden ze zeker hun ramen dicht. Dit betekent dat er minder luchtverversingen in huis zijn en dat er minder kans is dat er zuurstof wordt bijgevuld. Omdat woningen minder infiltratielucht hebben, zijn problemen met een tekort aan verbrandingslucht en problemen met rookkanalen een groter probleem geworden.
Zelfs de AGA herkent niet het “conflict” tussen hun aanwijzingen om op de vlammen van de brander te letten bij het opstarten van de blower en de conclusie dat een scheur in een warmtewisselaar op de een of andere manier rookgassen en mogelijk CO naar de luchtstroom binnenshuis zal leiden. Hier is een link naar de testprocedures van AGA. Zij stellen het gebruik voor van een tracergas van 14,3% niet-geodoriseerd methaan in stikstof en een 200ppm gekalibreerde lekdetector voor brandbare gassen.
Hun “wetenschappelijke resultaten” zijn dat de procedure in het veld is getest door 7 grote gasbedrijven gedurende het stookseizoen 1982-83 en door hen werd gerapporteerd als een grote verbetering ten opzichte van andere methoden. (Ik vraag me af wat dat betekent?)
AHRI – Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute
AHRI heeft ook een testformulier gepubliceerd. Het gebruikt een CO tester op de binnenluchtstroom als primaire testmethode. Hier is een link naar de AHRI website met daarop een link naar het “factsheet”. Ik vraag me af hoe zij tot de conclusie komen dat koolmonoxide in de binnenluchtstroom terechtkomt?
HARDI – Heating, Air-Conditioning, Refrigeration Distributors International
HARDI geeft een goede uitleg van de tracergasmethode, en geeft toe dat andere gassen de test kunnen verstoren en dat de test zelf geen uitsluitsel geeft.
Hierom controleer je op scheuren in de warmtewisselaar, grote scheuren. Iemand heeft een schakelaar omzeild om de oven aan de gang te houden. De nieuwe huiseigenaar vond de uitrolschakelaar en de gescheurde warmtewisselaar zelf toen de oven ermee ophield.
Mijn zorg is NIET dat u een scheur in de warmtewisselaar hebt, en ik wil niet impliceren dat scheuren in de warmtewisselaar OK zijn om mee te leven.
Mijn probleem is dat u wordt voorgelogen, en tegelijkertijd lopen de meeste monteurs voorbij aan de dingen die u en uw gezin zouden kunnen doden.
Als u een gescheurde warmtewisselaar hebt, moet u deze vervangen. Maar u moet er ook voor zorgen (of door uw HVAC-monteur laten verzekeren) dat de apparatuur en de constructie van uw huis en de rookgasafvoer en verbrandingslucht uw gastoestellen veilig kunnen ondersteunen.
In bijna elk geval van koolmonoxidevergiftiging dat ik heb bekeken, werd verklaard dat de oven, de boiler of de boiler het probleem was. Maar bij nader onderzoek bleek de werkelijke oorzaak van de vergiftiging verstopte rookkanalen, beperkte verbrandingslucht of onjuist gebruik te zijn. En in elk van deze gevallen zeiden de HVAC-aannemers die de apparatuur onderhielden, dat ze de rookkanalen hadden gecontroleerd en de leidingen hadden bekeken en dat ze de HVAC-systemen en boilers veilig achtten.
Hier is een artikel uit 2011 “12 must-do’s bij een ovenreiniging en -controle” in een nationaal vakblad dat de controles opsomt die onderhoudstechnici zouden moeten uitvoeren bij een ovenreiniging en -controle. De controles, zoals opgesomd, zijn noodzakelijk en moeten worden uitgevoerd. Het artikel illustreert echter ook wat ik bedoel met op apparatuur gerichte service versus toepassingsbewustzijn.
- Niets in het artikel vermeldt de noodzaak om te bevestigen dat er voldoende verbrandingslucht beschikbaar is om alle gastoestellen in de omgeving te ondersteunen.
- Niets wordt gezegd over het bevestigen van de trek, grootte of juiste installatie van het rookkanaal voor apparaten die een standaard metalen rookkanaal van klasse B gebruiken.
- Niets zegt dat het rookkanaal moet worden geïnspecteerd op beschadigingen – gebroken verbindingen, onjuiste steek, verstopte of verbrijzelde rookkap, overmatige roest of minerale afzettingen (hoge condensatie van rookgassen.
- Niets zegt iets over het controleren van het binnenventilatorwiel op overmatig vuil dat vastzit op de bladen (waardoor de totale luchtstroom vermindert).
Als technici de 12 punten volgen en alleen de apparatuur controleren, kunnen ze potentieel gevaarlijke problemen in het gebouw negeren die een nadelige invloed kunnen hebben op de werking van het gastoestel.
Hoewel dit een artikel is over een boiler, laat het zien wat er kan gebeuren als niet de hele verbrandingsluchtzone wordt geëvalueerd. In dit geval bleef een vonkontstekingsketel op een sneeuwsmeltsysteem afslaan en dat werd bijna de dood van de huiseigenaar. Het had zelfs de dood kunnen betekenen van de vertegenwoordiger die het werk bekeek.