Σωληνώσεις για αεροθερμία και ηλιακή θερμική ενέργεια: ποιες είναι οι απαιτήσεις της εγκατάστασης όσον αφορά το υλικό

Η αεροθερμία και η ηλιακή θερμική ενέργεια δεν έχουν αλλάξει τις ιδιότητες των υλικών των σωληνώσεων. Έχουν αλλάξει οι συνθήκες υπό τις οποίες λειτουργούν αυτά τα υλικά.

Μια εγκατάσταση με λέβητα και μια εγκατάσταση αεροθερμίας μπορούν να παρέχουν παρόμοια ροή και θερμοκρασία και, παρόλα αυτά, να υποβάλλουν το δίκτυο σε διαφορετικές καταπονήσεις: θερμικές διακυμάνσεις που συνδέονται με τη ρύθμιση, μηχανική δόνηση του συμπιεστή, πιθανή χρήση μειγμάτων γλυκόλης και πολύπλοκες διαδρομές σε συμπαγείς τεχνικούς χώρους.

Το παρόν άρθρο αναλύει τους εν λόγω όρους λειτουργίας, εξηγεί τους σχετικούς φυσικούς και χημικούς μηχανισμούς και τους μετατρέπει σε κριτήρια σχεδιασμού. Η επιλογή του υλικού αποτελεί συνέπεια αυτής της ανάλυσης και όχι το σημείο εκκίνησής της.

Σύντομη απάντηση

Δεν υπάρχει υλικό που να είναι καθολικά κατάλληλο ή ακατάλληλο για την αεροθερμία και τη ηλιακή θερμική ενέργεια. Υπάρχουν δίκτυα που δεν έχουν αντισταθμιστεί σωστά ως προς τη διαστολή, δεν έχουν αποσυνδεθεί σωστά ως προς τους κραδασμούς, με υγρό εκτός προδιαγραφών ή με περισσότερες συνδέσεις από ό,τι απαιτείται. Ο χαλκός και ο κυματοειδής ανοξείδωτος χάλυβας λειτουργούν σωστά όταν συνοδεύονται από τον κατάλληλο σχεδιασμό, την ορθή εκτέλεση και τη σωστή συντήρηση. Η διαφορά μεταξύ τους έγκειται στο περιθώριο που υπάρχει και στους ελέγχους που απαιτεί κάθε λύση.

Τι διακρίνει τους όρους παροχής υπηρεσιών της αεροθερμίας από εκείνους της ηλιακής θερμικής ενέργειας

Είναι σκόπιμο να διαχωρίζουμε τα επαληθεύσιμα γεγονότα από τις συχνές γενικεύσεις.

Ρύθμιση και μεταβολή της θερμοκρασίας

Σημείωση. Μια γεννήτρια inverter προσαρμόζει την ισχύ της ρυθμίζοντας τη συχνότητα τροφοδοσίας του συμπιεστή. Κάθε μηχανή έχει το δικό της εύρος διαμόρφωσης, όπως δηλώνεται από τον κατασκευαστή· δεν υπάρχει ένα καθολικό εύρος που να ισχύει για όλους τους συμπιεστές.

Μια λεπτομέρεια που συχνά παραβλέπεται. Η ρύθμιση της ισχύος δεν εξαλείφει τις εκκινήσεις και τις διακοπές λειτουργίας. Όταν η ισχύς πέφτει κάτω από το ελάχιστο όριο ρύθμισης, ο εξοπλισμός επιστρέφει σε λειτουργία με κύκλους. Μια εγκατάσταση υπερδιαστασιολογημένη σε σχέση με το πραγματικό φορτίο μπορεί να συσσωρεύσει περισσότερους κύκλους από μια σωστά διαστασιολογημένη, ανεξάρτητα από το υλικό των σωληνώσεων.

Επιπτώσεις στο δίκτυο. Η θερμοκρασία της παροχής ποικίλλει ανάλογα με το φορτίο, τη ρύθμιση και τις συνθήκες λειτουργίας. Αυτές οι διακυμάνσεις πρέπει να λαμβάνονται υπόψη σε μεγάλα τμήματα, σταθερά σημεία και αλλαγές κατεύθυνσης.

Ημερήσιος κύκλος και στασιμότητα στη ηλιακή θερμική ενέργεια

Σημείωση. Το πρωτεύον κύκλωμα συλλέγει θερμότητα κατά τη διάρκεια της ημέρας και ψύχεται όταν σταματά η ακτινοβολία. Σε συνθήκες στασιμότητας —δηλαδή όταν ο συλλέκτης δεν τροφοδοτείται με φορτίο αλλά η ακτινοβολία είναι επαρκής— η θερμοκρασία του υγρού υπερβαίνει κατά πολύ τη συνήθη θερμοκρασία λειτουργίας.

Κριτήριο. Η θερμοκρασία διαστασιολόγησης πρέπει να προκύπτει από την τεκμηρίωση του συλλέκτη και από τις δοκιμές του, σύμφωνα με την ισχύουσα έκδοση του προτύπου ISO 9806 που ισχύει για το έργο. Μια γενική τιμή δεν υποκαθιστά τα δεδομένα του συγκεκριμένου συλλέκτη.

Χρήση αντιψυκτικού

Σημείωση. Σε πολλά κλειστά ηλιακά θερμικά κυκλώματα χρησιμοποιούνται μείγματα νερού και γλυκόλης για προστασία από τον παγετό, σύμφωνα με τον σχεδιασμό και τις οδηγίες του κατασκευαστή. Στην αεροθερμία μπορεί να χρησιμοποιηθεί γλυκόλη όταν υπάρχει κίνδυνος παγετού στο εξωτερικό τμήμα ή στον εναλλάκτη.

Σημείωση. Δεν αποτελεί γενική προϋπόθεση για τα συστήματα αεροθερμίας. Πρέπει να ελέγχεται ξεχωριστά για κάθε εγκατάσταση.

Συμπαγείς τεχνικοί χώροι

Στοιχείο. Η υδραυλική μονάδα, ο συσσωρευτής ζεστού νερού χρήσης, η δεξαμενή αδράνειας, το δοχείο διαστολής και το σύστημα ελέγχου μπορούν να συγκεντρωθούν σε πολύ μικρούς χώρους εγκατάστασης.

Συνέπεια. Η πραγματική πρόσβαση καθορίζει τη διαδρομή των σωληνώσεων, τον αριθμό των εξαρτημάτων και την ποιότητα με την οποία μπορεί να εκτελεστεί και να ελεγχθεί κάθε σύνδεση.

Ανάλυση

Οι συνθήκες αυτές δεν αφορούν αποκλειστικά την αεροθερμία: υπάρχουν βιομηχανικά κυκλώματα με πολύ πιο αυστηρές απαιτήσεις. Το σημαντικό είναι ότι εμφανίζονται σε συνδυασμό σε οικιακές και τριτογενείς εγκαταστάσεις, συχνά χωρίς συγκεκριμένους υπολογισμούς για τη διαστολή, τη στήριξη ή τη συντήρηση του υγρού.

Υπόθεση, όχι δεδομένο. Είναι πιθανό ένα μέρος των προβλημάτων που αποδίδονται στον εξοπλισμό να οφείλεται σε αυτόν τον συνδυασμό αυξανόμενων απαιτήσεων και παραδοσιακών πρακτικών των συμβατικών εγκαταστάσεων. Δεν υπάρχουν διαθέσιμα δημόσια στατιστικά στοιχεία από την Ισπανία που να επιτρέπουν την ποσοτικοποίησή του, γι’ αυτό και διατυπώνεται ως υπόθεση.

Θερμικοί κύκλοι και διαστολή: ο υπολογισμός προηγείται του υλικού

Τι λέει η μηχανική

Η γραμμική διαστολή ενός ευθύγραμμου τμήματος εξαρτάται από:

ΔL = α · L · ΔT

όπου α είναι ο συντελεστής γραμμικής διαστολής, L το μήκος του τμήματος και ΔT η θερμική διαφορά.

Ως ενδεικτικές τιμές των ιδιοτήτων του υλικού:

• Χαλκός: της τάξης των 16,5 · 10⁻⁶ K⁻¹.
• Αυστεντικός ανοξείδωτος χάλυβας 1.4404 (AISI 316L): της τάξης των 16 · 10⁻⁶ K⁻¹.

Συμπέρασμα που πρέπει να διευκρινιστεί: ο αουστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας δεν διαστέλλεται λιγότερο από τον χαλκό. Με αυτές τις τιμές, ένα ευθύγραμμο τμήμα δέκα μέτρων που υπόκειται σε διαφορά θερμοκρασίας 50 K παρουσιάζει μεταβολή μήκους της τάξης των οκτώ χιλιοστών και στις δύο περιπτώσεις. Στο σχεδιασμό πρέπει να χρησιμοποιείται η δηλωμένη τιμή για το υλικό και το αντίστοιχο εύρος θερμοκρασίας.

Αυτό που διαφέρει είναι η ακαμψία του υλικού. Ο συντελεστής ελαστικότητας του αουστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα είναι της τάξης των 200 GPa, έναντι τιμών της τάξης των 120 GPa για τον χαλκό. Υπό τις ίδιες συνθήκες τάσης και γεωμετρίας, ένας σωλήνας από ανοξείδωτο χάλυβα θα μεταδίδει μεγαλύτερη δύναμη στα σταθερά του σημεία. Η πραγματική απόκριση ενός σωληνώματος, ωστόσο, δεν εξαρτάται μόνο από το μέταλλο: επηρεάζονται επίσης η γεωμετρία, το πάχος, η διαδρομή, τα στηρίγματα, τα σταθερά σημεία και οι συνδέσεις.

Πού εμφανίζεται το πρόβλημα

Η διαστολή προκαλεί τάσεις όταν η κίνηση περιορίζεται. Οι συνήθεις περιπτώσεις είναι:

• Τμήματα αγκυρωμένα και στα δύο άκρα χωρίς διαστασιολογημένη λύση αντιστάθμισης.
• Σφιγκτήρες καθοδήγησης που έχουν σφιχτεί τόσο πολύ ώστε να λειτουργούν ως σταθερά σημεία.
• Διαβάσεις σε δάπεδα ή διαχωριστικά χωρίς μανίκι ούτε περιθώριο.
• Αλλαγές κατεύθυνσης κοντά σε σταθερό σημείο, οι οποίες δέχονται κίνηση για την οποία δεν έχουν υπολογιστεί.

Το RITE (Βασιλικό Διάταγμα 1027/2007, με τις ισχύουσες τροποποιήσεις του) απαιτεί, στην παράγραφο IT 1.3.4.2.6, οι μεταβολές του μήκους λόγω της θερμοκρασίας να αντισταθμίζονται, προκειμένου να αποφεύγονται οι θραύσεις. Πρόκειται για κανονιστική απαίτηση και όχι για σύσταση του κατασκευαστή. Η συμμόρφωση μπορεί να επιτευχθεί μέσω αλλαγών κατεύθυνσης, στηριγμάτων, αντισταθμιστών ή άλλων τεχνικά κατάλληλων λύσεων σύμφωνα με τον υπολογισμό· ο κανονισμός δεν επιβάλλει μια ενιαία μεθοδολογία στήριξης.

Τι προσφέρει η κυματοειδής γεωμετρία

Η κυματοειδής γεωμετρία προσφέρει ευελιξία στη χάραξη της διαδρομής. Επιτρέπει την αντιμετώπιση αλλαγών κατεύθυνσης χωρίς εξαρτήματα και διευκολύνει τη διαδρομή με γεωμετρική ευελιξία, κάτι που αποδεικνύεται ιδιαίτερα ευνοϊκό σε περιπτώσεις όπου η τοποθέτηση στηριγμάτων ή διαστολέων δεν είναι εύκολη: ψευδοροφές χαμηλού ύψους, στενά περάσματα, τεχνικοί χώροι με υψηλή πυκνότητα εξοπλισμού.

Καλό είναι να το διατυπώσουμε με ακρίβεια: αυτή η ικανότητα προέρχεται από τη γεωμετρία, όχι από τον ανοξείδωτο χάλυβα. Ένας λείος και άκαμπτος σωλήνας από ανοξείδωτο χάλυβα θα παρουσίαζε το ίδιο πρόβλημα αντιστάθμισης με έναν άκαμπτο σωλήνα από χαλκό, ο οποίος μάλιστα έχει ακόμη μεγαλύτερη ακαμψία.

Η γεωμετρική ευκαμψία δεν ισοδυναμεί με ποσοτικοποιημένη ικανότητα αξονικής αντιστάθμισης. Ο σωλήνας εξακολουθεί να απαιτεί στήριξη ανάλογα με τη διάμετρο και τις συνθήκες λειτουργίας, καθώς και τήρηση της ελάχιστης ακτίνας καμπυλότητας που δηλώνει ο κατασκευαστής, η οποία στο σύστημα CATS κυμαίνεται μεταξύ 1,20 και 1,70 φορές την εξωτερική διάμετρο.

Δονήσεις του συμπιεστή: τι μεταδίδεται και πώς ελέγχεται

Τι λέει η μηχανική

Ένας συμπιεστής παράγει μηχανική δόνηση στη συχνότητα λειτουργίας του και στις αρμονικές της. Σε ένα σύστημα με μετατροπέα συχνότητας, η συχνότητα αυτή κυμαίνεται εντός του εύρους που αντιστοιχεί σε κάθε μηχανή, γεγονός που διευρύνει το φάσμα συχνοτήτων στο οποίο μπορεί να υποβληθεί το σύνολο σωληνώσεων-υποστηριγμάτων.

Ο σημαντικός μηχανισμός βλάβης δεν είναι η θραύση λόγω υπερφόρτωσης, αλλά η κόπωση: η συσσώρευση κύκλων τάσης μέτριας έντασης σε περιοχές όπου συγκεντρώνεται η τάση. Σε ένα υδραυλικό δίκτυο, αυτές οι περιοχές είναι προβλέψιμες:

• Μεταβάσεις διατομής και ακαμψίας, δηλαδή η είσοδος του σωλήνα σε ένα εξάρτημα.
• Ζώνες που έχουν υποστεί θερμική επίδραση από τη συγκόλληση, όπου η μικροδομή έχει μεταβληθεί.
• Σημεία στερέωσης και άκαμπτες συνδέσεις κοντά στον εξοπλισμό.
• Τμήματα σε πρόβολο ή με υπερβολική απόσταση μεταξύ των στηριγμάτων.

Πώς ελέγχεται

Ο έλεγχος ξεκινά έξω από τον αγωγό: βάση στήριξης και αντιδονητικά στηρίγματα της μονάδας, κατάλληλη σύνδεση στη διεπαφή εξοπλισμού-δικτύου και μια πρώτη στερέωση σε επαρκή απόσταση από τον εξοπλισμό, σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή και τη μελέτη.

Όταν η δόνηση εισέρχεται στο δίκτυο, η απόκριση εξαρτάται από το σύνολο —υλικό, γεωμετρία, τύπο σύνδεσης, ποιότητα κατασκευής και στήριξη— και όχι από μία μόνο μεταβλητή.

Είναι λάθος να αποδίδεται η κόπωση λόγω δόνησης στον χαλκό ως υλικό. Ο χαλκός παρουσιάζει καλά χαρακτηρισμένη συμπεριφορά κόπωσης και χρησιμοποιείται ευρέως σε ψυκτικά κυκλώματα που υπόκεινται σε δόνηση. Αυτό που αποδεικνύεται ευαίσθητο είναι η κακώς εκτελεσμένη σύνδεση και το τμήμα που δεν στηρίζεται σωστά, ανεξάρτητα από το υλικό.

Τι προσφέρει η κυματοειδής διαδρομή

Η ευκαμψία του σωλήνα μπορεί να διευκολύνει τη γεωμετρική αποσύνδεση μεταξύ του εξοπλισμού και του δικτύου. Επιπλέον, η αντιμετώπιση ορισμένων αλλαγών κατεύθυνσης μέσω καμπυλώσεων μειώνει τον αριθμό των εξαρτημάτων και των ασυνέχειων ακαμψίας.

Αποτελεί ένα συμπληρωματικό πλεονέκτημα ενός ορθού σχεδιασμού, όχι μια εναλλακτική λύση σε αυτόν. Χωρίς συγκεκριμένες δοκιμές του συστήματος, δεν πρέπει να αποδίδεται στον σωλήνα ποσοτικοποιημένη ικανότητα απορρόφησης κραδασμών ή αντοχή στην κόπωση.

Χημεία του υγρού: συντήρηση και παράθυρο συμβατότητας

Τι λέει η μηχανική

Ένα νέο μείγμα γλυκόλης, σωστά παρασκευασμένο και με προσθήκη αναστολέων, μπορεί να είναι συμβατό τόσο με τον χαλκό όσο και με τον ανοξείδωτο χάλυβα. Αξίζει να το επισημάνουμε αυτό πριν από οποιαδήποτε άλλη παρατήρηση. Η συμβατότητα πρέπει να ελέγχεται με βάση το δελτίο δεδομένων του παρασκευαστή για όλα τα μέταλλα, τις φλάντζες και τα εξαρτήματα του κυκλώματος.

Η αποσύνθεση επιταχύνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, την παρουσία οξυγόνου και την πάροδο του χρόνου. Ο μηχανισμός αυτός περιγράφεται στη βιβλιογραφία σχετικά με τα θερμοφόρα υγρά:

• Οι γλυκόλες παρουσιάζουν καλή σταθερότητα στις συνθήκες που προβλέπει ο παρασκευαστής τους, αλλά μπορούν να υποστούν οξειδωτική αποικοδόμηση όταν συνυπάρχουν υψηλή θερμοκρασία και παρουσία αέρα.
• Η αποικοδόμηση μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία όξινων προϊόντων, να εξαντλήσει το αλκαλικό απόθεμα του υγρού και να μειώσει την αποτελεσματικότητα των αναστολέων.
• Οι αναπληρώσεις με μη αναλυμένο νερό εισάγουν οξυγόνο, χλωρίδια, σκληρότητα και άλλα άλατα που αλλοιώνουν τη χημική σύνθεση του κυκλώματος.

Στην ηλιακή θερμική ενέργεια, ο μηχανισμός επιταχύνεται, καθώς τα φαινόμενα στασιμότητας υποβάλλουν το υγρό στις υψηλότερες θερμοκρασίες σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής του. Για τον λόγο αυτό, η κατάσταση του υγρού δεν μπορεί να εξαχθεί μόνο από τη συγκέντρωσή του.

Πώς αντιδρά κάθε υλικό

Κανένα υλικό δεν είναι απόλυτα ανθεκτικό. Το γεγονός ότι η σειρά προτύπων UNE-EN 12502 αφιερώνει ένα μέρος στον χαλκό και ένα άλλο στους ανοξείδωτους χάλυβες αποτελεί την καλύτερη απόδειξη ότι το καθένα έχει τους δικούς του παράγοντες κινδύνου.

• Χαλκός. Η συμπεριφορά του εξαρτάται από τη σταθερότητα των προστατευτικών στρωμάτων του, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από τη σύνθεση του νερού ή του υγρού, το pH, το διαλυμένο οξυγόνο και τη θερμοκρασία. Το πρότυπο UNE-EN 12502-2 παραθέτει τους παράγοντες που επηρεάζουν την πιθανότητα διάβρωσης του χαλκού και των κραμάτων του σε συστήματα διανομής και αποθήκευσης νερού.
• Αυστενικός ανοξείδωτος χάλυβας. Η προστασία του προέρχεται από ένα παθητικό στρώμα πλούσιο σε χρώμιο. Η σύνθεση του 1.4404 σύμφωνα με το πρότυπο EN 10088 περιλαμβάνει άνθρακα σε ποσοστό που δεν υπερβαίνει το 0,030 %, χρώμιο μεταξύ 16,5 και 18,5 %, νικέλιο μεταξύ 10 και 13 % και μολυβδαίνιο περίπου 2 έως 2,5 %. Η χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα —το «L» της ονομασίας— μειώνει την κατακρήμνιση καρβιδίων χρωμίου στις θερμικά επηρεαζόμενες ζώνες. Το μολυβδαίνιο βελτιώνει την αντοχή στη διάβρωση με οπές, αποτέλεσμα το οποίο ποσοτικοποιείται μέσω του δείκτη PREN = %Cr + 3,3 · %Mo + 16 · %N.

Ο συγκεκριμένος παράγοντας κινδύνου είναι τα χλωρίδια. Οι αουστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες ενδέχεται να υποστούν διάβρωση τύπου «πικιού» και, υπό ορισμένες συνθήκες, διάβρωση υπό τάση λόγω χλωριδίων, ιδίως σε υψηλές θερμοκρασίες. Το πρότυπο UNE-EN 12502-4 παραθέτει τους σχετικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση. Το να το αγνοήσουμε θα ήταν εξίσου ανακριβές με το να ισχυριστούμε ότι η γλυκόλη καταστρέφει τον χαλκό.

Απαραίτητη διευκρίνιση. Δεν μπορεί να ισχυριστεί κανείς γενικά ότι ο 316L αντέχει καλύτερα σε οποιαδήποτε μείωση του pH από ό,τι ο χαλκός. Η απάντηση εξαρτάται από τη σύνθεση του υγρού, το pH, τα χλωριούχα, τη θερμοκρασία, το οξυγόνο, τους αναστολείς και το σύνολο των μετάλλων που υπάρχουν στο κύκλωμα.

Λειτουργικό συμπέρασμα

Το υλικό καθορίζει ένα εύρος συμβατότητας. Η συντήρηση καθορίζει εάν το υγρό παραμένει εντός αυτού του εύρους.

Ένα πρωτόκολλο πρέπει να ακολουθεί το δελτίο χαρακτηριστικών του υγρού και το πρόγραμμα συντήρησης του συστήματος, και να περιλαμβάνει, όπου απαιτείται:

• Έλεγχος του pH και της αλκαλικής εφεδρείας με τη μέθοδο που υποδεικνύει ο παρασκευαστής.
• Έλεγχος της συγκέντρωσης γλυκόλης και της προστασίας από τον παγετό.
• Αναπλήρωση με επεξεργασμένο και αναλυμένο νερό, ποτέ με νερό δικτύου χωρίς χαρακτηριστικά.
• Εκκαθάριση και έλεγχος εισροών αέρα, οι οποίες ενεργοποιούν την οξειδωτική διαδικασία.
• Αντικατάσταση του υγρού σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή και το θερμικό ιστορικό του κυκλώματος, με ιδιαίτερη προσοχή στα ηλιακά κυκλώματα με συχνές στάσεις ροής.

Συνδέσεις: μια μεταβλητή του σχεδιασμού, όχι μια λεπτομέρεια της εκτέλεσης

Τι λέει η μηχανική

Οι συνδέσεις αποτελούν κρίσιμα σημεία σε κάθε δίκτυο. Ο αριθμός, η προσβασιμότητα και η ποιότητα της εκτέλεσής τους πρέπει να λαμβάνονται υπόψη ήδη από τη φάση του σχεδιασμού.

Η μείωση του αριθμού των συνδέσεων μειώνει επίσης τον αριθμό των σημείων που πρέπει να κατασκευαστούν, να ελεγχθούν και να επιθεωρηθούν· ωστόσο, από μόνη της δεν επιτρέπει τον ποσοτικό προσδιορισμό της πιθανότητας βλάβης.

Τι συμβαίνει σε ορισμένες εγκαταστάσεις

Σε ένα άκαμπτο δίκτυο, κάθε αλλαγή κατεύθυνσης μπορεί να απαιτεί εξαρτήματα και νέες εργασίες σύνδεσης. Σε έναν εύκαμπτο αγωγό, ορισμένες αλλαγές κατεύθυνσης μπορούν να επιλυθούν με κάμψη.

Κάθε επιπλέον σύνδεση συνεπάγεται:

• Χρόνος συναρμολόγησης και υλικά.
• Μια ασυνέχεια στη γεωμετρία ή στην ακαμψία, η οποία είναι σημαντική όταν υπάρχουν κραδασμοί.
• Μια εργασία της οποίας η ποιότητα εξαρτάται από την πρόσβαση, τη θέση εργασίας και τη διαδικασία.
• Ένα σημείο που πρέπει να είναι δυνατό να επιθεωρείται καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του.

Στη συγκόλληση με τριχοειδή δράση πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη η θερμική εγγύτητα με άλλα εξαρτήματα, γεγονός που σε έναν περιορισμένο χώρο καθορίζει τη σειρά συναρμολόγησης.

Τι προσφέρει η καμπύλη διαδρομή

Η μείωση των συνδέσεων δεν βελτιώνει την ποιότητα των υπόλοιπων: μειώνει τον αριθμό τους και τις σχετικές εργασίες. Αποτελεί πλεονέκτημα όσον αφορά την εκτέλεση, την επιθεώρηση και το κόστος εργασίας, αλλά δεν αποτελεί εγγύηση στεγανότητας.

Ο κυματοειδής σωλήνας αντικαθιστά τα εξαρτήματα με καμπύλες, αλλά απαιτεί την τήρηση της ελάχιστης ακτίνας, την αποφυγή στρεβλώσεων και τη σωστή εκτέλεση της κοπής και της σύνδεσης. Μια καμπύλη κάτω από την επιτρεπόμενη ακτίνα μειώνει τη διατομή διέλευσης· μια ελαττωματική σύνδεση χάνει τη στεγανότητά της, όπως και μια ελαττωματική συγκόλληση.

Θερμοκρασία: διάκριση μεταξύ σωλήνα, συνδέσμων και μόνωσης

Το όριο λειτουργίας αφορά ολόκληρο το σύστημα, όχι μόνο το μέταλλο. Αυτό το σημείο χρήζει διευκρίνισης, καθώς κυκλοφορούν στοιχεία των οποίων η προέλευση είναι ασαφής.

Χαλκός. Το πρότυπο UNE-EN 1057 ρυθμίζει τους στρογγυλούς σωλήνες χαλκού χωρίς συγκόλληση για νερό και αέριο σε εφαρμογές υγιεινής και θέρμανσης. Η επιτρεπόμενη θερμοκρασία μιας συγκεκριμένης εγκατάστασης εξαρτάται από τον σωλήνα, τη μεταλλουργική κατάσταση, την πίεση, τον τύπο σύνδεσης, τα εξαρτήματα και την τεκμηρίωση του κατασκευαστή. Το παρόν άρθρο δεν αποδίδει στον χαλκό γενικά όρια που δεν μπορούν να προσδιοριστούν.

Αυστενικός ανοξείδωτος χάλυβας. Το μέταλλο διατηρεί χρήσιμες ιδιότητες που υπερβαίνουν κατά πολύ τα όρια μιας θερμικής εγκατάστασης κτιρίου. Το πρακτικό όριο του συνόλου καθορίζεται συνήθως από τα μη μεταλλικά στοιχεία: αρμούς, μόνωση και εξαρτήματα.

Η σειρά ηλιακών προϊόντων του συστήματος CATS. Η AZ δηλώνει για την έκδοση με επένδυση από ίνες PES θερμοκρασία συνεχούς λειτουργίας έως 200 °C και προδιαγράφει φλάντζες Klingersil C4400 για τη συγκεκριμένη εφαρμογή. Πρόκειται για στοιχείο του κατασκευαστή που αναφέρεται στο σύνολο σωλήνα και μόνωσης σε αυτή τη συγκεκριμένη διαμόρφωση, και έτσι πρέπει να αναφέρεται.

Κριτήρια σχεδιασμού. Στην ηλιακή θερμικήενέργεια , η θερμοκρασία διαστασιολόγησης του πρωτογενούς κυκλώματος δεν είναι η θερμοκρασία λειτουργίας, αλλά η θερμοκρασία στάσης του συλλέκτη, η οποία καθορίζεται σύμφωνα με την ισχύουσα έκδοση του προτύπου ISO 9806 που ισχύει για το έργο. Οι σωλήνες, η μόνωση, οι σύνδεσμοι, οι βαλβίδες εκκένωσης, το δοχείο διαστολής και το προ-δοχείο του πρέπει να είναι συμβατά με τις υπολογισμένες συνθήκες.

Υδραυλική: το κόστος της αυλακώσεως και η εξοικονόμηση που προσφέρει

Ένα άρθρο που θα παρέλειπε αυτό το τμήμα δεν θα άντεχε την κριτική ενός υδραυλικού μηχανικού.

Στοιχείο. Ένας κυματοειδής τοίχος παρουσιάζει μεγαλύτερη πραγματική τραχύτητα από ό,τι ένας λείος σωλήνας της ίδιας εσωτερικής διαμέτρου. Σε συνθήκες στροβιλισμού, ένας μεγαλύτερος συντελεστής τριβής συνεπάγεται μεγαλύτερη κατανεμημένη απώλεια πίεσης ανά γραμμικό μέτρο.

Αντιστάθμιση. Η καμπύλη διαδρομή μπορεί να εξαλείψει τις γωνίες και να μειώσει τις τοπικές απώλειες. Η υδραυλική ισορροπία πρέπει να υπολογίζεται για ολόκληρη τη διαδρομή: δεν μπορεί να θεωρηθεί δεδομένο ότι η μείωση των εξαρτημάτων αντισταθμίζει την κατανεμημένη απώλεια του σωλήνα.

Σχεδιαστικά κριτήρια. Η πτώση πίεσης πρέπει να υπολογίζεται με βάση τα στοιχεία του τεχνικού δελτίου του σωλήνα που χρησιμοποιείται, την ονομαστική παροχή, το μήκος, τις ιδιαιτερότητες και τις ιδιότητες του ρευστού στη θερμοκρασία λειτουργίας. Ο υπολογισμός των διαστάσεων με αναλογία σε λείο σωλήνα της ίδιας ονομαστικής διαμέτρου αποτελεί σφάλμα. Το αποτέλεσμα καθορίζει την επιλογή του κυκλοφορητή και, κατά περίπτωση, τη διάμετρό του. Στην αεροθερμία, καθοριστικοί παράγοντες αποτελούν επίσης η ονομαστική παροχή και η μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης που καθορίζει ο κατασκευαστής του γεννήτριας.

Διευκρίνιση σχετικά με τις καμπύλες. Η AZ επισημαίνει ότι το προφίλ της αυλάκωσης επιτρέπει την καμπύλη εντός της ελάχιστης ακτίνας χωρίς αδικαιολόγητη μείωση της διατομής διέλευσης, γεγονός που αποτρέπει τα σημεία στένωσης που συνδέονται με κακώς εκτελεσμένες καμπύλες. Πρόκειται για μια δήλωση σχετικά με τη συμπεριφορά κατά την κάμψη, όχι σχετικά με την απώλεια πίεσης του ευθύγραμμου σωλήνα. Είναι διαφορετικά ζητήματα και δεν πρέπει να συγχέονται.

Περιορισμοί του κυματοειδούς σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα που πρέπει να ληφθούν υπόψη

Η ουδετερότητα απαιτεί να διατυπωθούν ρητά.

• Κόστος. Η τιμή ανά μέτρο και η τιμή των εξαρτημάτων πρέπει να συγκρίνονται ανά έργο. Η σχετική αξιολόγηση αφορά το συνολικό κόστος εγκατάστασης: υλικά, εξαρτήματα, εργατικά, εργαλεία και χρόνος εκτέλεσης. Επιπλέον, ο χαλκός υπόκειται στη μεταβλητότητα της τιμής του.
• Ειδικά εξαρτήματα και εργαλεία. Το σύστημα απαιτεί τα δικά του εξαρτήματα σύνδεσης και τη δική του διαδικασία σύνδεσης. Δεν είναι συμβατό με γενικά εργαλεία.
• Κατανεμημένη απώλεια πίεσης. Είναι μεγαλύτερη από εκείνη ενός λείου σωλήνα ίσης εσωτερικής διαμέτρου, όπως έχει ήδη αναφερθεί. Πρέπει να υπολογίζεται με βάση τα δεδομένα του προϊόντος.
• Καμπύλη εκμάθησης. Ο εγκαταστάτης πρέπει να έχει πλήρη γνώση της κάθετης κοπής, της ελάχιστης ακτίνας, του ελέγχου της στρέψης και της σύνδεσης με σπειρώματα.
• Χλωρίδια. Ευαισθησία χαρακτηριστική των αουστενιτικών ανοξείδωτων χαλύβων, η οποία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε νερά με υψηλή περιεκτικότητα σε χλωρίδια και σε θαλάσσια περιβάλλοντα, τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό του σωλήνα.
• Συνδέσεις μεταξύ μετάλλων. Πρέπει να αξιολογούνται ανάλογα με το ρευστό, τον αερισμό, την αναλογία επιφανειών και τον σχεδιασμό του κυκλώματος, και να επιλύονται με συμβατά εξαρτήματα.
• Ελάχιστη ακτίνα κάμψης. Πρέπει να τηρείται η δηλωμένη τιμή για κάθε διάμετρο και διαμόρφωση.
• Όρια του συγκροτήματος. Οι αρμοί, η μόνωση, τα εξαρτήματα σύνδεσης και τα αξεσουάρ μπορούν να ρυθμίζουν την πίεση και τη θερμοκρασία, ακόμη και αν το μέταλλο αντέχει σε πιο ακραίες συνθήκες.

Πλαίσιο λήψης αποφάσεων βάσει των συνθηκών εγκατάστασης

Ο πίνακας δεν συγκρίνει υλικά. Μετατρέπει κάθε συνθήκη λειτουργίας στο κριτήριο σχεδιασμού που την διέπει και στη μεταβλητή που πρέπει να ελέγχεται.

Τρέχουσα κατάσταση	Κυρίαρχος μηχανισμός	Κριτήριο σχεδιασμού	Μεταβλητή που πρέπει να ελέγχεται στο εργοτάξιο
Θερμοκρασιακή διακύμανση λόγω ρύθμισης	Διαστολή και συστολή	Υπολογισμός μετακινήσεων και αντιστάθμισης σύμφωνα με το RITE	Τμήματα μεταξύ σταθερών σημείων και ζωνών κίνησης
Μακρά ευθύγραμμα τμήματα	Συσσωρευμένη διαστολή	ΔL = α·L·ΔT και διαστασιολογημένη λύση αντιστάθμισης	Μήκος, θερμική πτώση και εφαρμοστέος συντελεστής
Συμπιεστής κοντά στο δίκτυο	Κόπωση λόγω κραδασμών	Αποσύνδεση του εξοπλισμού και κατάλληλη στήριξη	Αντικραδασμικά, αρχική στερέωση και προεξοχές
Κύκλωμα με γλυκόλη	Αλλοίωση του υγρού και διάβρωση	Πρόγραμμα συντήρησης και συμβατότητα όλων των υλικών	Συγκέντρωση, pH, αλκαλικό απόθεμα και αερισμός
Στεγανότητα ηλιακού συστήματος	Θερμική αιχμή στο υγρό και στα εξαρτήματα	Διαστασιολόγηση με βάση τη θερμοκρασία του συλλέκτη σύμφωνα με το πρότυπο ISO 9806	Συμβατότητα σωλήνων, στεγανοποιητικών, μόνωσης και δεξαμενής
Νερό αναπλήρωσης με χλωριούχα ή άλατα	Τοπική διάβρωση και αποθέσεις	Ανάλυση και επεξεργασία νερού σύμφωνα με τα πρότυπα UNE-EN 12502-2 και -4	Χλωριούχα, σκληρότητα, αγωγιμότητα και pH
Πολλές αλλαγές κατεύθυνσης	Πολλαπλασιασμός των εργασιών σύνδεσης	Βελτιστοποίηση ολόκληρης της διαδρομής	Αριθμός, πρόσβαση και επιθεώρηση των συνδέσεων
Συμπαγής τεχνικός χώρος	Ποιότητα εκτέλεσης που εξαρτάται από την πρόσβαση	Σύστημα σύνδεσης που μπορεί να εκτελεστεί και να επιθεωρηθεί σε αυτή τη θέση	Πραγματικός χώρος εργασίας ανά σύνδεση
Αναβάθμιση με εγκατάσταση εν λειτουργία	Χρόνος διακοπής λειτουργίας και συμβατότητα	Σχέδιο μετάβασης και ακολουθία παρεμβάσεων	Παράθυρο διακοπής λειτουργίας και συμβατά εξαρτήματα
Απλό σχεδιασμό και περιορισμένο προϋπολογισμό	Συνολικό κόστος εγκατάστασης	Σύγκριση ανά έργο	Μέτρα, εξαρτήματα, εργατικά και εργαλεία

Ερμηνεία του πίνακα. Όσο περισσότερες συνθήκες συνυπάρχουν ταυτόχρονα, τόσο μεγαλύτερη βαρύτητα αποκτούν η ευελιξία της διαδρομής, η μείωση των εργασιών σύνδεσης και η ευκολία συντήρησης. Όταν η διαδρομή είναι απλή και οι συνθήκες είναι ελεγχόμενες, μεγαλύτερη βαρύτητα έχουν το συνολικό κόστος, η διαθεσιμότητα και η εμπειρία της ομάδας εγκατάστασης. Ο πίνακας παρέχει καθοδήγηση για τη λήψη απόφασης· δεν αντικαθιστά τον υπολογισμό ούτε τις οδηγίες των κατασκευαστών.

Πού εντάσσεται το σύστημα CATS σε αυτή την ανάλυση

Αυτή η ενότητα διαχωρίζει τις δηλωμένες επιδόσεις του προϊόντος από τη γενική τεχνική ανάλυση.

Το CATS είναι ένα σύστημα συναρμολόγησης με κυματοειδές σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα αουστενιτικού τύπου και συμβατά εξαρτήματα σύνδεσης, το οποίο διανέμεται στην Ισπανία από την AZ Broquetas και κατασκευάζεται από την AZ Intec. Η γκάμα και ο βαθμός του χάλυβα εξαρτώνται από τη διαμόρφωση και την εφαρμογή, και πρέπει να ελέγχονται στο ισχύον τεχνικό δελτίο.

Τι προσφέρει το σύστημα σε σχέση με τις συνθήκες που αναλύθηκαν, σε επαληθεύσιμους όρους:

• Σύνθετες διαδρομές. Επιτρέπει την αντιμετώπιση αλλαγών κατεύθυνσης με το χέρι, κάμπτοντας το σωλήνα σε διαμέτρους από DN8 έως DN25, χωρίς εξαρτήματα, σε ελάχιστη ακτίνα που κυμαίνεται από 1,20 έως 1,70 φορές την εξωτερική διάμετρο. Σε μια διαδρομή με πολλές αλλαγές κατεύθυνσης, αυτό σημαίνει λιγότερες εργασίες σύνδεσης που πρέπει να εκτελεστούν, να ελεγχθούν και να επιθεωρηθούν.
• Διαστολή και δόνηση. Προσδίδει γεωμετρική ευελιξία στη χάραξη, κάτι που είναι χρήσιμο σε περιπτώσεις όπου δεν υπάρχει χώρος για λουριά ή διαστολείς. Δεν αντικαθιστά τον υπολογισμό της αντιστάθμισης, τη στήριξη ούτε τα αντιδονητικά στοιχεία του εξοπλισμού.
• Εκτέλεση συνδέσεων. Η σύνδεση μπορεί να πραγματοποιηθεί στο εργοτάξιο με την πρέσα CATS 120 ή μέσω του συστήματος C-Klip, το οποίο δεν απαιτεί ειδικά εργαλεία. Η AZ δηλώνει στεγανότητα μέσω επαφής μετάλλου-μετάλλου χωρίς πρόσθετο στεγανωτικό υλικό για το εξάρτημα μετάβασης μεταξύ του κυματοειδούς ηλιακού σωλήνα και του χαλκού· η δυνατότητα αυτή δεν ισχύει γενικά για όλα τα εξαρτήματα του συστήματος.
• Χημικές ιδιότητες του υγρού. Πρέπει να επαληθεύεταιη συμβατότητα όσον αφορά τον συγκεκριμένο βαθμό χάλυβα, τις φλάντζες, τα εξαρτήματα και τη σύνθεση του συγκεκριμένου κυκλώματος.
• Ηλιακή θερμική ενέργεια. Η AZ δηλώνει συνεχή λειτουργία έως 200 °C για την έκδοση με επίστρωση από ίνες PES με προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία και προδιαγράφει στεγανοποιητικά Klingersil C4400 για τη συγκεκριμένη σειρά.
• Αναβάθμιση. Διαθέτει εξαρτήματα σύνδεσης με χαλκό, γεγονός που επιτρέπει την παρέμβαση σε υπάρχουσες εγκαταστάσεις χωρίς να απαιτείται απαραίτητα η αντικατάσταση ολόκληρου του δικτύου.

Πλήρη τεχνικά στοιχεία, διαμέτρους, πιέσεις, ακτίνες και πιστοποιήσεις ανά διαμόρφωση: az-broquetas.es/caracteristicas-tubo-corrugado-inox

Σύγκριση υλικών μεταξύ κυματοειδούς ανοξείδωτου και χαλκού: az-broquetas.es/tubo-corrugado-inox-vs-cobre

Ορισμένες διαμορφώσεις του συστήματος διαθέτουν πιστοποίηση DVGW για εφαρμογές φυσικού αερίου και πόσιμου νερού σε συγκεκριμένα υλικά. Το πεδίο εφαρμογής αφορά κάθε πιστοποιημένη διαμόρφωση και δεν γενικεύεται σε ολόκληρη τη σειρά προϊόντων.

Η AZ Broquetas αποτελεί μέρος του ομίλου AZ Intec, ο οποίος ιδρύθηκε το 1979 και απαρτίζεται από περίπου 250 επαγγελματίες σε επτά ευρωπαϊκές πόλεις, σύμφωνα με τα εταιρικά στοιχεία που έχει δημοσιεύσει η εταιρεία.

Συμπέρασμα

Τέσσερις παράγοντες καθορίζουν το περιβάλλον λειτουργίας των σωληνώσεων στις εφαρμογές αεροθερμίας και ηλιακής θερμικής ενέργειας: θερμικές διακυμάνσεις που συνδέονται με τη ρύθμιση, μηχανική καταπόνηση του συμπιεστή, πιθανή παρουσία γλυκόλης και πολυπλοκότητα της διαδρομής και των συνδέσεών της.

Καμία από αυτές δεν υποβαθμίζει τον χαλκό, ο οποίος παραμένει ένα υλικό αναφοράς, με εγκαταστάσεις που λειτουργούν εδώ και δεκαετίες και ένα δίκτυο κατάρτισης που κανένα άλλο σύστημα δεν μπορεί να συγκριθεί. Κανένα από αυτά δεν μετατρέπει τον κυματοειδή ανοξείδωτο χάλυβα σε μια καθολική λύση: απαιτεί ειδικό υδραυλικό υπολογισμό, συμβατά εξαρτήματα, εκπαίδευση, έλεγχο των χλωριδίων και τήρηση των ορίων του συνόλου.

Αυτό που αλλάζει είναι το περιθώριο λειτουργίας. Σε μια απλή εγκατάσταση, με τον εξοπλισμό καλά αποσυνδεδεμένο, το ρευστό υπό έλεγχο και λίγες προσβάσιμες συνδέσεις, διάφορες λύσεις είναι τεχνικά αποδεκτές και η απόφαση μπορεί να εξαρτάται από το κόστος ή την προτίμηση του εγκαταστάτη. Όταν συνυπάρχουν διάφορες συνθήκες —περιορισμένος χώρος, πολλαπλές αλλαγές κατεύθυνσης, γλυκόλη, στάσιμη ροή, δύσκολη πρόσβαση—, η ευελιξία της διαδρομής και η μείωση των εργασιών σύνδεσης παύουν να αποτελούν απλώς μια ευκολία κατά τη συναρμολόγηση και μετατρέπονται σε παράγοντα αξιοπιστίας.

Η σωστή απόφαση λαμβάνεται μετά από ανάλυση της συγκεκριμένης εγκατάστασης: ρευστό και πραγματική συντήρηση, νερό πλήρωσης και αναπλήρωσης, ροή και επιτρεπόμενη πτώση πίεσης, αριθμός αλλαγών κατεύθυνσης, διαθέσιμος χώρος, συνθήκες δόνησης και θερμοκρασία σχεδιασμού.

Συχνές ερωτήσεις