Wärmetauscher-Tests

Verfahren/Methoden bei Wärmetauscher-Inspektionen

Wärmetauscher-Inspektionen sind fast zu einer Wissenschaft für sich geworden. In vielen Unternehmen ist die Entdeckung eines gerissenen Wärmetauschers ein wirklich guter Tag und manchmal auch ein Gewinn für den Geldbeutel.

Im Folgenden werden verschiedene Verfahren und Prüfmethoden vorgestellt, die Aufschluss darüber geben, wie man einen gerissenen Ofenwärmetauscher erkennt. Beachten Sie, dass KEINE der Methoden 100% zuverlässig ist. Deshalb sind bei jeder Methode mehrere Verfahren aufgeführt.

Denken Sie daran, dass es bei einer Überprüfung des Wärmetauschers um Sicherheit geht. In der Branche herrscht jedoch die Meinung vor, dass „jeder Riss im Wärmetauscher gefährlich ist“. AGA und GAMA bestehen darauf, dass selbst ein Haarriss in einem Wärmetauscher einen Defekt darstellt und ausgetauscht werden muss.

Die vorherrschende Meinung ist, dass jedes Loch oder jeder Riss in einem Wärmetauscher größer werden kann und wird, und wenn dies der Fall ist, stellt es eine unmittelbare Gefahr dar. Als „wissenschaftliche“ Beobachtung betrachtet, ist das richtig. In der Praxis haben sich jedoch nur wenige Risse als echte Gefahr erwiesen, die Kohlenmonoxid verursachen oder weiterleiten oder zu einem Brand oder einer Explosion führen.

Dieser Eintrag im ContractorTalk-Forum ist eine Zusammenstellung einer Reihe von Wärmetauschertests, die zur Feststellung eines gerissenen Feuerraums oder eines löchrigen Wärmetauschers verwendet werden können. Er beschreibt die meisten der verfügbaren Tests und enthält Bilder von einigen der Testwerkzeuge und Methoden zur Überprüfung eines gerissenen Wärmetauschers.

ACHR News – Heat Exchanger Test

Hier ist ein Artikel von ACHRNews.com aus dem Jahr 2006, in dem beschrieben wird, wie man einen Wärmetauscher testet und welche anderen Luftanforderungen ebenfalls überprüft werden sollten. Der Autor leistet gute Arbeit, indem er alle Grundlagen abdeckt, aber er kommt zu denselben falschen Schlussfolgerungen über Löcher im Wärmetauscher und Risse in Öfen für Wohngebäude, die den meisten Mechanikern unterlaufen.

Der Autor beschreibt Labortests, bei denen 1/8″-Löcher an verschiedenen Stellen in einen Wärmetauscher gebohrt wurden. Er beschreibt dann die Veränderungen der O2-Werte, die auf dem Verbrennungsanalysator zu sehen waren. Er gibt bereitwillig zu, dass der O2-Anstieg darauf zurückzuführen ist, dass Luft durch das Loch in den Wärmetauscher gelangt. Er geht sogar davon aus, dass das Anbringen eines Hindernisses (Sperrplatte) im Abluftstrom den statischen Druck im Ofen erhöht und die Menge der Luft, die IN den Wärmetauscher strömt, vergrößert.

Er kommt zu dem Schluss, dass jede Veränderung der O2-Messwerte beim Einschalten des Gebläses auf einen defekten Wärmetauscher hinweist. Ganz am Ende des Artikels erklärt er, dass diese Informationen auf einem Service-Ticket vermerkt und vom Kunden als Beweis dafür unterschrieben werden sollten, dass der Kunde über den Defekt informiert wurde.

Der allerletzte Aufzählungspunkt am Ende des Artikels weist den Mechaniker an, dem Kunden die Gesundheitsrisiken zu erklären. Unterpunkt „a.“ heißt es: „Ein defekter Wärmetauscher lässt Rauchgase in das Gebäude eindringen.“

Da der Autor angibt, dass der statische Druck im Ofen die Luft IN die Bohrlöcher des Wärmetauschers drückt, wie sollen dann Rauchgase in das Gebäude gelangen? Die CO-haltigen Verbrennungsprodukte, die sich an der Vorderseite des Ofens ansammeln und sich im Hauswirtschaftsraum ansammeln können, werden jedoch nicht aufgenommen und dem Raumluftstrom zugeführt, es sei denn, sie werden durch die Rückluftöffnungen um den Ofen herum angesaugt.

Dies ist der Widerspruch im Denken, den die meisten Leute ignorieren.

Das erste, worauf man bei der Inspektion eines Wärmetauschers achten sollte, ist, ob es eine Veränderung in der Flamme und den Verbrennungsgasen gibt, wenn der Brenner zündet und das Innenraumgebläse eingeschaltet wird. Das bedeutet, dass Luft vom Innenluftstrom zur „Feuerseite“ des Wärmetauschers strömt, was auch stimmt.

Und das ist mein Punkt – in Öfen, die seit den 1970er Jahren gebaut wurden, strömt Luft IMMER von der Innenluftseite eines Wärmetauschers zur Feuerseite.

Der umgekehrte Weg ist unmöglich, wenn Rohrleitungen und ein Klimaanlagenregister an den Ofen angeschlossen sind. Abgesehen von einer schlagartigen Zündung kann eine Brennerflamme niemals genug Druck in einem Wärmetauscher erzeugen, um den statischen Druck an der Außenseite des Wärmetauschers zu überwinden, der durch das Innenraumgebläse erzeugt wird.

Bei Öfen mit natürlichem Zug ist der Rauchabzug immer „negativ“ in Bezug auf das Innere des Gebäudes. Wenn er nicht immer negativ ist, handelt es sich nicht um einen Schornstein, sondern um ein Loch im Dach. (Wenn der Schornstein nicht immer zieht, wurde er falsch geplant, falsch installiert oder die Gebäudestruktur selbst wurde verändert. Ein ordnungsgemäß installierter Schornstein zieht immer durch das Dach nach oben und nach außen). Da der Schornstein also die verbrannten Gase aus dem Ofen nach oben und aus der Struktur herauszieht, wie soll ein Loch, ein Riss oder ein großer Spalt es den Rauchgasen ermöglichen, von der Feuerseite zur Innenluftseite des Wärmetauschers zu gelangen?

Im besten Fall erzeugen die Brenner im Wärmetauscher einen Druck von 0,02″ bis 0,04″ Wassersäule, bei dem es sich um heiße Gase handelt, die schnell aufsteigen und über die Zugumlenkung in den Schornstein gelangen. Dieser Weg bietet weniger Widerstand als der Druck, der erforderlich ist, um einen Spalt im Wärmetauscher zu überwinden. Wenn das Innenraumgebläse anläuft, erzeugt es einen statischen Druck innerhalb des Ofengehäuses und außerhalb des Wärmetauschers, der große Luftmengen IN die Risse des Wärmetauschers drückt. Wenn das Innenraumgebläse zum ersten Mal anläuft, gibt es jedoch einen kurzen Moment, in dem sich die Luft schnell durch den Wärmetauscher bewegt, bevor sich der statische Druck aufgebaut hat, und in dem Abgase durch einen Riss gezogen werden können. Meistens ist dies nicht zu bemerken, weil es so schnell geht. Es kann jedoch vorkommen, dass lange Rohrleitungen, riemengetriebene Gebläse, Sanftanlauf- oder elektronische Gebläsemotoren und Gebläse mit defekten Kondensatoren ein oder zwei Sekunden brauchen, um auf Touren zu kommen und den Aufbau des statischen Drucks im Ofen verzögern.

Bei Öfen mit Zugbegrenzern ist es sogar noch unwahrscheinlicher, dass Abgase jemals in den Raumluftstrom gelangen. Der Druck im Wärmetauscher ist IMMER negativ. Die Rauchgase werden durch die Zugvorrichtung in den Rauchkanal gedrückt. Aus diesem Grund verursachen große Löcher in Röhrenwärmetauschern einen Flammenausbruch, tragen aber nicht dazu bei, dass Rauchgase in den Raumluftstrom gelangen.

Kraftzugöfen (Brenner) sind eine andere Geschichte. Sie setzen das Innere eines Wärmetauschers unter Druck und können definitiv Rauchgase (und möglicherweise CO) in den Raumluftstrom drücken. Mechaniker müssen erkennen, welche Art von Geräten sie warten, und ihre Verfahren entsprechend anpassen.

Beachten Sie, dass die Tests für „Standard“-Öfen gedacht sind, sie gelten nicht für Lennox-Impulsöfen, gewerbliche Öfen, Kanalheizungen usw.

Auf die Installation achten

Auf die Art und Weise, wie der Ofen installiert und verwendet wird. Wenn ein Ofen einfach in einem Raum aufgestellt wird, in dem sich KEINE Rohrleitungen oder Klimaspulen befinden, ist diese ganze Diskussion überflüssig. Da die Abluft nur wenig oder gar nicht behindert wird, herrscht im Inneren des Ofens ein geringer oder gar kein statischer Druck. In diesem Fall kann der Luftstrom des Innenraumgebläses tatsächlich Verbrennungsprodukte durch den Spalt ins Gebäudeinnere saugen.

Dieser Vorbehalt gilt auch für Öfen, die an überdimensionierte Rohrleitungen angeschlossen sind. Wenn im Ofengehäuse kein statischer Druck erzeugt wird, können durch Risse im Wärmetauscher Abgase in die Raumluft gelangen. Wenn der Ofen über ein Klimagerät oder ein richtig dimensioniertes Kanalsystem verfügt, das einen statischen Druck im Ofen erzeugt, können Wärmetauscherrisse die Verbrennung ein wenig stören, aber sie sind nicht die eminente Gefahr, vor der sich jeder in die Hose macht.

Kohlenmonoxid kann definitiv aus einem Wärmetauscherriss in Heizgeräten, Öfen mit horizontalen Kanälen und direkt befeuerten Umlufterhitzern gezogen werden.

Walking Past Potentially Fatal Problems

Interessant ist, wie oft Mechaniker auf Risse im Wärmetauscher aufmerksam werden, übermäßig viel Zeit damit verbringen, danach zu suchen, und dabei die Tatsache ignorieren, dass sie einen 100.000-BTU-Ofen warten, der mit einem 35.000-BTU-Wassererhitzer in einem Raum mit einem 30.000-BTU-Gastrockner verbunden ist, der 8 x 12 Fuß groß ist, mit einer 8-Fuß-Trockenbaudecke und einer soliden Tür, die an der Öffnung des Raums angebracht ist. Wenn ihre Kunden in einer eiskalten Nacht tot umfallen, weil jemand die Tür zum Hauswirtschaftsraum geschlossen hat, können sie wenigstens berichten, dass der Wärmetauscher intakt war.

Nebenbei bemerkt: Man braucht mehr Frischluft als man denkt, um Gasgeräte zu betreiben.

Ein Ofen mit Saugzug benötigt 15 Kubikfuß freie Luft für jeden Kubikfuß Gas, den er verbrennt. Ein Kubikfuß Gas entspricht etwa 1.000 btuhs, was bedeutet, dass ein Ofen mit 100.000 btuh 100 x 15 oder 1500 Kubikfuß saubere Luft für jede Betriebsstunde benötigt.

Wenn der Ofen in einem Hauswirtschaftsraum untergebracht ist, der 8 Fuß breit ist und eine 8 Fuß hohe Decke hat, dann sollte der Raum besser 23 Fuß lang sein, oder dem Ofen geht die Verbrennungsluft aus, wenn er eine volle Stunde lang ununterbrochen in Betrieb ist. Wenn dann noch ein Warmwasserbereiter im selben Raum an denselben Schornstein angeschlossen ist, muss der Hauswirtschaftsraum sogar noch größer sein.

Wir haben unsere Häuser so wetterfest gemacht und so dicht gebaut, dass nur sehr wenig Luft eindringt. Bei extrem kalter Witterung vermeiden es die Bewohner, Außentüren zu öffnen, und halten ihre Fenster natürlich geschlossen. Das bedeutet, dass es weniger Luftwechsel in der Wohnung gibt und weniger Möglichkeiten, Sauerstoff nachzufüllen. Da weniger Luft in die Wohnung eindringt, sind Verbrennungsluftmangel und Probleme mit Schornsteinen zu einem größeren Problem geworden.

Selbst die AGA erkennt nicht den „Konflikt“ zwischen ihren Anweisungen, die Brennerflammen beim Einschalten des Gebläses zu beobachten, und der Schlussfolgerung, dass ein Riss in einem Wärmetauscher irgendwie Abgase und möglicherweise CO in den Raumluftstrom leitet. Hier ist ein Link zu den Testverfahren der AGA. Sie schlagen die Verwendung eines Prüfgases von 14,3 % nichtodoriertem Methan in Stickstoff und eines kalibrierten Lecksuchgeräts für brennbare Gase mit einer Konzentration von 200 ppm vor.

Ihre „wissenschaftlichen Ergebnisse“ besagen, dass das Verfahren während der Heizperiode 1982-83 von sieben großen Gasversorgungsunternehmen getestet wurde und nach deren Angaben eine wesentliche Verbesserung gegenüber anderen Methoden darstellt. (Ich frage mich, was das bedeutet?)

AHRI – Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute

AHRI hat auch ein Testblatt veröffentlicht. Es verwendet einen CO-Tester für den Raumluftstrom als primäre Testmethode. Hier ist ein Link zur AHRI-Website mit einem Link zum „Merkblatt“. Ich frage mich, wie sie zu dem Schluss kommen, dass Kohlenmonoxid in den Raumluftstrom gelangt?

HARDI – Heating, Air-Conditioning, Refrigeration Distributors International

HARDI gibt eine gute Erklärung der Tracergas-Methode und räumt ein, dass andere Gase den Test stören können und dass der Test selbst nicht aussagekräftig ist.

Hier ist der Grund, warum man nach Rissen im Wärmetauscher sucht, nach großen Rissen. Jemand hat einen Roll-Out-Schalter überbrückt, um einen Ofen in Betrieb zu halten. Der neue Hausbesitzer hat den Roll-Out-Schalter und den gerissenen Wärmetauscher selbst gefunden, als der Ofen nicht mehr funktionierte.

Meine Sorge ist NICHT, dass Sie einen Riss im Wärmetauscher haben, und ich will auch nicht behaupten, dass man mit Rissen im Wärmetauscher leben kann.

Mein Problem ist, dass man Sie anlügt, und gleichzeitig gehen die meisten Mechaniker an den Dingen vorbei, die Sie und Ihre Familie umbringen könnten.

Wenn Sie einen gerissenen Wärmetauscher haben, müssen Sie ihn ersetzen. Aber Sie müssen sich auch vergewissern (oder Ihren HLK-Mechaniker versichern lassen), dass die Geräte und die Konstruktion Ihres Hauses sowie der Rauchabzug und die Verbrennungsluft Ihre Gasgeräte sicher unterstützen.

In fast allen Fällen von Kohlenmonoxidvergiftungen, die ich untersucht habe, wurde das Problem mit dem Ofen, dem Heizkessel oder dem Warmwasserbereiter erklärt. Bei näherer Untersuchung stellte sich jedoch heraus, dass die eigentliche Ursache der Vergiftung ein verstopfter Abzug, eine eingeschränkte Verbrennungsluft oder eine unsachgemäße Verwendung war. Und in jedem dieser Fälle erklärten die Heizungs- und Klimaanlagenbauer, die die Geräte gewartet hatten, dass sie die Abgasleitungen überprüft und die Heizungs- und Klimaanlagen sowie die Heizkessel für sicher befunden hatten.

Hier ist ein Artikel aus dem Jahr 2011 mit dem Titel „12 Must-Do’s On a Furnace Clean and Check“ in einer nationalen Fachzeitschrift, in dem die Kontrollen aufgelistet sind, die Servicetechniker bei einer Ofenreinigung und -prüfung durchführen sollten. Die aufgeführten Kontrollen sind notwendig und sollten durchgeführt werden. Der Artikel veranschaulicht jedoch auch, was ich mit geräteorientiertem Service im Gegensatz zu anwendungsbezogenem Bewusstsein meine.

• Nichts in dem Artikel erwähnt die Notwendigkeit, sich zu vergewissern, dass eine ausreichende Verbrennungsluft für alle Gasgeräte in der Umgebung vorhanden ist.
• Nichts wird über die Bestätigung des Abgaszuges, der Größe oder der korrekten Installation für Geräte, die einen Standard-Metallabzug der Klasse B verwenden, gesagt.
• Nichts sagt aus, dass der Abzug auf Schäden untersucht werden muss – gebrochene Verbindungen, falsche Neigung, verstopfte oder zerbrochene Abgaskappe, übermäßiger Rost oder Mineralablagerungen (hohe Kondensation von Abgasen.)
• Es wird nicht erwähnt, dass das Gebläserad im Innenraum auf übermäßigen Schmutz an den Schaufeln zu prüfen ist (was den Gesamtluftstrom verringert).

Wenn Techniker die 12 Punkte befolgen und nur die Geräte prüfen, könnten sie potenziell gefährliche Probleme mit dem Gebäude übersehen, die sich negativ auf den Betrieb von Gasgeräten auswirken können.

Obwohl es in diesem Artikel um einen Heizkessel geht, zeigt er, was passieren kann, wenn nicht die gesamte Verbrennungsluftzone bewertet wird. In diesem Fall schaltete sich ein Kessel mit Fremdzündung in einem Schneeschmelzsystem immer wieder aus und hätte den Hausbesitzer fast getötet. Auch der Vertreter, der die Anlage begutachtete, hätte dabei ums Leben kommen können.